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USB 3.0與三經合流新時代

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鈺創科技 SIP事業中心協同總經理 徐世民
鈺創科技 SIP事業中心協同總經理 徐世民

鈺創科技1991年成立於台灣新竹科學園區,為世界級消費型電子動態內存(Consumer Electronic DRAM)及裸晶內存(Known Good-Die Memory)領導廠商,目前已躋身為全球排名第9的DRAM供應商,並且為前10大DRAM供應商中,唯一以Fabless模式服務客戶的公司。

鈺創科技SIP事業中心徐世民協理,以「USB 3.0與三經合流新時代」為主題,講解如何在體遙控?操作、影像?語音辨識等新興應用的年代,藉由超高頻寬的內存芯片、高速運算的邏輯芯片、高解析度視訊芯片三位一體,建構眼睛、神經、腦筋三經合流的數位操控新時代。

伴隨語音?影像辨識與操作互動的體感應用

徐協理指出,在今年(2011年)CES展大放異彩的Microsoft Kinect體感遊樂器套件,它結合動作偵測、臉部辨識、骨架追蹤與語音辨識技術等功能於一體,可搭配在Xbox 360遊樂器上,玩家不需要任何操作裝置,只要對著Kinect機器的鏡頭進行肢體擺動,以及聲音的控制,Kinect憑藉高解析鏡頭錄製的影像,搭配強大的影像運算能力加以分析,就能判讀操控者的操作手勢、體態,進一步由遊戲畫面呈現出來。

另外也有廠商設計出類似Kinect體感裝置,可附加於電腦顯示器上面的攝影機模組,搭配體姿?手勢與臉部辨識軟體,來作為新一代遠端遙控、娛樂、購物的人機介面。像是來過商場的顧客經過這個攝影機時,電腦螢幕會出現一個歡迎畫面,對客戶說Hello等,都是臉部辨識+體感所建構的虛擬實境應用情境。

此外,電視已經是家庭的資訊?娛樂中心,不僅遊戲機接上電視,就連廠商也逐漸強化電視連接網路的能力,以致於有智慧電視(Smart TV)、連網電視(Connected TV),可藉由有線或無線的方式連接網際網路,提供HD、Full HD高畫質視訊。而自從阿凡達(Avatar)引爆全球3D立體視覺效果風潮後,電視機也開始強調加入3D影像顯示效果,這些都使得現今電視需要更強大的運算效能,以及更龐大的資料流量。

行動通訊裝置部分,也逐漸導入高解析度顯示器甚至3D影像特效。例如蘋果推出的iPad 2平板電腦,就內建1GHz雙核心A5處理器搭配強悍的圖形芯片,加上720p HD後置攝影與VGA前置攝影鏡頭,提供高品質攝影圖像與流暢的視訊會議。而任天堂3DS,就是一個可以裸眼觀賞遊戲3D特效的掌上型遊樂器。

眼睛、神經、腦筋三經合流

徐協理認為未來新產品應用的關鍵,在於:1.連接網際網路,搜尋視訊、音樂、娛樂與遊戲,以及社交網路。2.更直覺友善的使用介面,像是導入肢體?手勢或體感控制的技術。3.滿足720x480 HD或1,920x1,080 Full HD高畫質視訊音效,以及搭配3D眼鏡或裸視3D的立體景深顯示效果。由於這些應用都會衍生出更大的視訊、數據即時運算需求,以及龐大的資料流,我們需要更強而有力的處理器、高效能低功耗的內存,高品質高精準度的影像輸入裝置,足夠的頻寬以支援龐大的數據流,才能達到以上這3大面向的新興應用。

鈺創科技開發產品的理念,就是針對眼睛、神經、腦筋3個感官神經,所謂三經合流的操控時代潮流,推出應用於這3大感官神經領域的應用產品。主要分為3大類別-1.系統芯片:有USB 3.0主控芯片,以及Web Camera Controller網路視訊攝影機控制芯片。2.內存芯片(DRAM):有裸晶內存顆粒(Known Good-Die Memory;KGDM)、寬頻DDR內存顆粒、持久性內存(Enduring SDRAM)、LP & Handheld DRAM(低功耗手持裝置內存)、Mobile DRAM等。3.靜態內存(SRAM):虛擬靜態內存(Pseudo SRAM)、超低功耗靜態內存(Ultra-LP SRAM)等。

鈺創也提供SRAM與DRAM,透過SIP、MCM等裸晶多重構裝,與客戶的晶片整合在一起,要整合到客戶晶片的SRAM或DRAM首重生產良率,良率不高的客戶一旦生產出貨,即使只是內存晶片掛掉,很可能整個SIP或MCM的晶片都不能用,這對客戶的後續維修以及市場信譽會有很大的影響,因此鈺創科技在生產SRAM與DRAM這邊的良率都控制在極佳的範圍,才能滿足客戶特製化、彈性化且高良率的高頻寬、低耗能緩存?內存記憶體需求。

高頻寬USB 3.0主控芯片

徐協理以英特爾(Intel)上一代Core酷睿處理器平台架構圖為例,來解釋為何需要USB 3.0主控芯片。Intel P67平台是由CPU內建記憶體控制器整合彈性化配置的PCIe v2.0 x16匯流排控制器,CPU藉由DMI匯流排(2.5MT/s,10GB/s)與南橋週邊芯片連接,而南橋週邊芯片規格上設計了最多達14組USB 2.0連接埠、2組SATA3以及PCIe 2.0 x8,我們發現整個系統搭接外接週邊裝置時,全被南橋週邊晶片的USB 2.0 480Mbps頻寬卡死。

如果在南橋週邊芯片這端附加1顆USB 3.0主控芯片,把對外連接週邊裝置的傳輸速率從480Mbps提升到5Gbps,整個系統卡在南橋週邊芯片USB 2.0端的瓶頸就得以消除。

徐協理認為,USB 3.0規格除了提供較USB 2.0快上10倍速度的傳輸效能之外,同時USB 3.0可以提供高達900mA(毫安培)電流量,如果搭配BC v1.2規格,還可提升到1.5A安培,遠大於USB 2.0所提供的500mA(毫安培)。假使手機插上一般USB 2.0充電需1.9小時,則手機插上USB 3.0介面充電僅需花費1小時。

鈺創科技研發的EJ168 USB 3.0主控芯片,主要功能是在搭配支援PCI Express 2.0的5Gbps匯流排規格的基礎下,提供USB 3.0 v1.0連外介面埠規格,提供2個USB 3.0下載型態連接埠並支援所有傳輸型態,同時也支援SPI與I2C兩種匯流排的ROM唯讀內存介面。符合由英特爾所提出的eXtensible Host Controller Interface(XHCI)可擴展主控制器介面 1.0規範。相對於其他業者僅支援到XHCI v0.96,符合XHCI v1.0規範的主控晶片,可直接套用Windows 7在Intel或AMD原生USB 3.0平台的驅動程式,也是鈺創領先其他業者之處。

徐協理強調,由於EJ168芯片採0.13微米製程技術,除了具備BOM表成本優勢之外,純硬體加上協同多工架構(Concurrent)的設計,加上研發團隊從硬體到軟體都擁有自主的智財(IP),整體功耗可降低42.12%。在效能實測上,對比競爭對手同級產品的效能,在USB 3.0模式下讀取效能快了26.13%,寫入效能快了39.85%;若連接舊有USB 2.0裝置進入相容模式,讀取效能也快了29.34%,寫入效能則快了38.76%。

EJ168主控芯片在2010年7月通過視窗硬體實驗室(WHQL)認證,同時也在該年資訊月拿到最佳電腦資訊獎項,是該年唯一以主控芯片得獎的產品。目前幾個全球板卡大廠,包含技嘉、華擎、精英等,都使用鈺創的USB 3.0主控芯片。

普及USB 3.0廣泛應用 建構三經合流新境界

徐協理指出,鈺創科技所研發的EJ168 USB 3.0主控芯片,可應用於主機板、筆記型電腦、PCIe附加介面卡、Express Card、NAS網路儲存裝置、TV、顯示器、平板電腦與行動裝置,為這些裝置建構一個驅動10倍速USB 2.0頻寬的神經網路,在全雙工運作模式下,對外連接的頻寬打通到5Gbps,以驅動往後陸續出現的USB 3.0硬碟、SSD、視訊攝影機、隨身碟等週邊裝置。

搭配鈺創開發的網路攝影機處理芯片、高頻寬低功耗緩存等組件,即可以內存、邏輯芯片、視訊芯片三位一體,建構出結合眼睛、神經、腦筋三經合流的數位操控新時代。


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