針對工業電腦與工具機製造產業需求 瞻營全致力投入國產SoC產品的研發

瞻營全產品經理陳坤智

台灣雖然近幾年在嵌入式設備與工具機製造產業取得良好成績，但一直沒有1顆國產的SoC晶片，只能使用消費性晶片來替代，也因此造成產品研發與設計上常有諸多的問題出現。為此瞻營全依照市場上此一領域業者商品在規格項目上的需求，並整合目前眾多SoC產品的特色，發展其自有的Vortex86系列產品，以協助台灣嵌入式設備與工具機製造業者能更少的投資，完成更多的開發工作，並在市場上贏得競爭力。

瞻營全產品經理陳坤智表示，台灣嵌入式設備與工具機製造產業的業者於近十幾年來，在產品發展上一直有著相當的進步，並頗受到歐美各國企業的肯定，「現在受到中國大陸工廠對於自動化設備的迫切需求，出口量更是有大幅的成長，目前在全球市場地位是坐三望二，僅次於德國與日本。」

但儘管產業的產值是如此龐大，但台灣企業在此一領域長期以來都沒有1顆屬於自己的SoC晶片。「幾乎都是直接拿消費性市場的晶片到工業控制領域使用。」陳坤智認為，這往往日後會讓產品在設計、品質與介面整合方面出現問題。「這也就是為何瞻營全會針對嵌入式工業控制產業需求，大力發展自有SoC產品的原因。」

對此瞻營全經過多年努力投入，最終研發出屬於台灣自己，可應用在嵌入式系統與工具機的SoC，命名為Vortex86系列，「此SoC產品設計構想是要將以往分散在主機板中的眾多IC，如CPU、南橋、北橋、BIOS…等都整合到1顆小晶片之中。」陳坤智說：「這樣做的好處是可以將裝置體積大幅縮小，以適應於各種不同應用，並降低功耗及成本。」

而目前該公司此系列產品包括：Vortex86 SX，第一顆用電功耗小於1.5W的x86 SoC；Vortex86 DX，第一顆整合PWM功能的x86 SoC，以及Vortex86 MX+，第一顆將GPU予以整合的x86 SoC…等不同種類，業者可依照不同的應用領域及CPU時脈需求，從中選擇其最適合的SoC。

整合眾多SoC產品特色 迎合嵌入式設備與工具機製造業者需要

舉例來說，針對Embedded/Thin Client/HMI應用市場，瞻營全設計了DX2、MX與MX+等3款不同的產品；至於在Embedded Control應用方面，該公司也有SX、DX兩項產品可滿足業者的需求。此外，對於目前熱門的HMI/Motion Control市場，陳坤智表示：「我們有計劃以DX2晶片為基礎進行延伸，以40奈米製程來改善其CPU Clock Speed，將其大幅提升至1.5GHz的水準，以滿足在該市場區塊的業者對於SoC產品於速度及性價比兩方面的需要。」目前該產品預計會在2012年第四季時推出。

事實上，現在市場中Embedded Form Factors產品各家業者都有其不同的規格型式，像是DIMM PC/X-board、ISA Half-size SBC、PC/104系列、ETX、EPIC、Qseven、SUMIT、2.5吋/3.5吋SBC…等類型。「在經過我們歸納整理之後，發現其中有許多支援的規格需求，像是ISA/PCI/PCIe擴充埠(extension bus)、SATA/IDE儲存設備、VGA/LCD/HDMI顯示器，以及COMs/USBs/LAN/I2C/GPIO/SPI/HAD輸入/輸出介面…等，目前在業界中還很常見到。」

因此瞻營全不僅將這些規格項目都整合到其晶片之中，並也搜集來自眾多工業控制業者對於SoC的需求，如小尺寸、無風扇、低耗能、產品生命週期夠長，並可在攝氏-40~+80度超廣泛的溫度範圍下維持正常工作…等項目，以做為其產品發展的準則。

這些準則可為瞻營全的客戶創造不少好處，以業者的超長生命週期需求為例，「許多工業控制設備的客戶在採購商品時，往往一簽就是8~12年的合約，因此如果產品設備所採用的SoC晶片生命週期不夠長時，往往在後期設備需要維護時，會遇上零件斷貨、無法更新維修的問題 ─ 這可是會給業者帶來極大的困擾。」

Vortex86系列產品的特色

另一方面，瞻營全Vortex86系列產品還有1項特點與其他SoC業者不同，便是其與x86指令集有高度的相容性，因此在軟體發展方面具有強大的支援能力。而且同時還可獲得目前市場上各式已經相當多樣、內容豐富的x86架構軟體工具及開發資源。「日後業者無論是要進行合併、整合及維護都非常容易。」他強調，雖然現在市場仍是以ARM架構應用越來越多，但x86架構在此市場的演進已有近20年，在未來會繼續佔有相當的優勢。陳坤智表示，公司也計畫於2012年年底推出功耗及價格與ARM架構相同的水準的SoC，代號為 EX。

以Vortex86 DX2為代表，這顆SoC晶片即是以該公司的Vortex86 MX為基礎，再整合SATA、ADC、Motor/Motion Controller與全雙功的SPI、ISA…等功能延伸而成。「這是第一顆整合ADC與Motor/Motion Controller的x86 SoC。」除了可支援Windows XP、Windows CE、Ubuntu、debian、FreeBSD、QNX及DOS…等多樣作業系統、LAN、IDE/SATA、Audio、2D GPU…等驅動程式，以及GPIO、PWM、8051、Redundancy、WatchDog、ADC、Servo Motor…等C#範例程式碼之外，其減少周邊電路、減化散熱、採用31mm×31mm與1mm ball pitch的設計方式，不僅使PCB的佈局及製造更為方便，同時也能降低廠商的產品成本，讓其產品在市場上更具有競爭力。Vortex86DX2可說是發展Motion Control的最理想x86平台。

結合CPU模組與Motion Control Card 以更少的投資完成更多工作

陳坤智並補充：「Vortex86DX2還有非常友善的BIOS使用介面設計，而缺乏VGA Out的平台顯示器輸出訊息亦可透過設定方法，藉由COM Port導向其他的平台中顯示。」此外，對於一些關鍵性的應用項目，基於提升其系統整體可用性水準的目的，Vortex86DX2也設計了Redundancy及MTBF(平均故障時間)計數機制，除了能夠在WDT0、WDT1、系統重啟動、外部系統故障、人工切換、不合法的程式碼…等狀況發生時，自動於1 ms內由主系統切換到次系統之外，還可以記錄系統實際使用時間，並在MTBF將盡時自動產生提示訊息於影像或音效設備上，以提醒使用者即時更換或維修。陳坤智說：「這對於避免系統發生意外狀況會很有幫助。」

這些特色也使得Vortex86 DX2非常適合做為應用在工具機的行動控制平台。「傳統的工具機設計方式，CPU模組與Motion Control Card是個別獨立分開運作的2套系統，並且PCI Express、ISA、SATA、ADC及GPU…等項目多會建置在PC/Embedded Board內，而Servo Motor controller則是透過另外的Motor/Motion Controller來處理。但Vortex86 DX2則將這些內容整合在單一晶片之中，不僅讓零組件耗電量及其所佔整體空間下降，業者要進行低成本、高效能或中間層終端的設定也很方便，Vortex86 DX2都能夠支援。」陳坤智強調，這表示業者可以更少的投資，完成更多的工作項目。

陳坤智說，Vortex86 DX2這顆SoC晶片由於具有低耗能、長期供貨保證、容易設計及製造、高度的整合性、強大的軟體支援、簡單透過BIOS即可進行硬體設定、提供Redundancy功能以提高可用性、超廣泛的正常工作溫度範圍…等特性，目前在嵌入式與工具機產業上已受到許多的業者青睞，而他期望未來還能夠與更多有志於投入此一領域發展產品的廠商合作，共同開創出新的市場與應用。