SoC已成為設備邁向極速、微型化與高度智能境界重要關鍵

晶心科技總經理林志明。

擁有多年市場觀察經驗的晶心科技總經理林志明強調，雖然個人運算裝置市場的主流，已由原本單一種採開放式架構的PC產品，慢慢過渡到現在由各款封閉式嵌入設備，如智慧手機、平板電腦、數位電視、智慧電表、車載電腦…等多樣化消費性產品與應用所組成的百花爭鳴時代，但不管其未來發展情勢會如何演變，達到「極速」、「微型化」與「高度智能」的境界，一直都是該類型產品始終不變的追求目標。

「除了系統？SoC(System on Chip)設備的尺寸？體積日趨於輕薄短小，CPU程式碼越來越精簡，以求提高裝置運算速度，減少無謂耗能與軟硬體製造成本之外，搭配各式感應？識別？處理與行動組件、適合行動與家庭運用的操作介面，以及無所不在的網路連線環境(如倫敦Urban OS)，更使得新一代裝置開始全面邁入微化極速的智能新紀元。」

新一代智能裝置應強化電力效率，並支援多項通訊協定

為了因應此一新紀元時代的來臨，林志明認為，新一代的消費性裝置應具備支援觸控螢幕、可隨機體擺放方式而旋轉其螢幕畫面、能夠讓消費者直接使用手勢？聲音或肢體動作等方式進行設備的操作、可自動進行溫度、影像等外在環境狀況的偵測，並予以適當控制與調節的回饋機制，以及能夠依預設排程自動產生各式反應行為等各項智能化特徵。

此外，可與USB、Ethernet、BT、Wi-Fi、Zigbee…等多樣化的通訊協定進行全面且廣泛連線；能夠依照使用者個人習慣，進行裝置環境設定、儲存與運用各項個人記錄並確保其安全性與完整性，以及支援待機？睡眠模式，讓電池可使用壽命延長…等多項功能。

「但要能實踐上述設備的各項要求，其背後一定要有相關系統、軟硬體環境做基礎，為此晶心也發展出AndesCore各項系列CPU IP產品，以協助業者將產品朝更具智能化的方向轉型。」

而事實上，晶心科技的AndesCore系列早已獲得市場上許多業者的青睞，其N12、N10規格的產品在諸如網路、病毒掃描、環境監測、電子書、精簡終端機、可攜式多媒體、無線顯示器、無線通訊…等多項Linux作業系統環境裝置上，已累積為數眾多的成功應用案例。

「SSD、eMMC/eSD、藍牙、Wi-Fi與其他需要CPU支援執行通訊協定推疊、耗損平均技術、Block管理、硬體引擎控制及大於100KB程式碼…等作業的廠商，會採用AndesCore的原因多半是基於其高效率與精簡程式碼的優勢。」林志明說，至於觸控控制器、電力測量與防護，以及要執行電流？電壓？溫度？短路狀況測量、定位計算、電池負載平衡…等項目的業者，則是因為AndesCore所具有高電力效率與較小的gate count而採用。

晶心AndesCore系列產品 已廣泛受到業者使用

根據該公司的估算，若將AndesCore系列上市至今，其N12/N10/N9/N8…等各式規格型號產品進行授權客戶SoC量產累計，全球大約有高達1億台的嵌入式設備，是架基於客戶採用晶心科技提供之處理器IP產品、所開發深具創新性的SoC。林志明表示，我們今年更進一步推出最新款的AndeStar V3指令集，及奠基於其上的AndesCore產品N13及SN8系列，並提供更多的軟體支援，以滿足下游客戶所回饋的各種市場需求及對產品的意見。

舉例來說，AndeStar V3指令集不僅能支援虛擬主機與優先權插斷搶佔模式、精簡程式碼長度最多達20%，在追求更快速度的同時達到省電效果之外，亦提供開發人員可使用各種C語言來進行程式發展，以及更為強大的程式除錯能力。「而依據此指令集運作的AndesCore產品，則依據型號不同，有著其他附加功能。」如N1337即是V3指令集搭配64bit快取記憶體的組合設計產品。

而與前一代AnderStar V2指令集相比較，新一代V3指令集做出相當多改進，以程式碼長度精簡為例子，透過以一些指令集合常用功能、對ALU運算進行Shift處理、在Small constant上做Branch、重覆程式碼序列，以及針對MCU常用V3指令部份特別提供V3m…等方式，編譯後的程式碼大小平均大約可減少15%，而在MCU部份甚至可以縮小20%以上。

此外，針對智能化設備所需的語音辨識應用處理部份，V3指令集也有相當多指令可供支援。「由於V3指令集可說是V2強化版本，除以上述方式對原有指令進行編譯補強外，並再另行新添38個指令集(分別為19個32bit指令，19個16 bit指令)，因此向後相容性極高，原有業者以V2所開發的程式，在新版本中仍可繼續使用，無需再投入額外時間及成本進行改寫。」

AndeStar在程式碼大小及執行效率均具優勢

若將AndeStar與8051進行比較，「在執行相同的16-bit Average運算時，8051的程式碼長度可達12 bytes、需使用11 cycles的單位時間才能處理完畢；而AndeStar只需要4 bytes的長度、2 cycles的時間；執行16-bit Multiply運算時，視Generic與Mem-mapped HW的不同，分別需要48 bytes的長度、48 cycles的時間和8 bytes的長度、8 cycles的時間，但AndeStar亦只需要4 bytes的長度、1 cycles的時間即可。」不論是在程式碼大小或其執行處理的效率等方面，AndeStar都較8051更具有優勢。

「以往為了加快執行速度與精簡編譯後的程式碼大小，有關CPU的相關程式多是使用組合語言來撰寫。」林志明說，這對於開發人員而言是相當大的負擔，對此晶心科技針對CPU資料管理、System startup code與ISR提供相當多C語言的元件庫，讓業者能夠同時兼顧開發簡易、方便上手、程式簡精、執行快速…等多重效益。

目前針對應用項目需求的不同，AndesCore已分化出多項不同的產品，以便在互相衝突的執行效率、能源消耗及晶圓大小等目標項目上較其他競爭者取得更佳的平衡。

像是針對遠端控制器、IOT/WSN、電源測量…等，無需追求太快的速度，運算頻率通常小於100MHz的入門級設備，晶心提供了N8系列產品予以應對；運算頻率介於100~200MHz之間的MCU、BT/Wi-Fi/GPS、PC周邊、儲存設備、觸控面板、MP3…等經濟型裝置，則有N9系統產品處理；至於像運算頻率大於800MHz，甚至是100MHz以上的高度專業？安全控制平台，如交換器、閘道器、終端裝置、機上盒、智慧型手機、智慧電視、Smart Card、NFC、行動付款…等，晶心亦有N13與SN8系列產品可提供相關支援。

業者應慎選CPU IP

林志明強調，我們現正處在消費性裝置開始轉向微型、高速、智能化發展階段的初期，而SoC正是幫助人們進入此一新紀元的關鍵，因此業者應該要如何為其產品的SoC慎選CPU IP，便成為決定其日後發展成功與否的最核心要素。而晶心科技自成立以來，即長期致力於微控制器內嵌設計解決方案的研發，如Andes N8即被許多IC產業設計廠商認為是協助8 bit MCU升級成32bit的最佳解決方案。

「在平板電腦方面，Andes也已經被多次證明，可協助業者發展出各式各樣最佳化的應用，像是Wi-Fi、Bluetooth、GPS、FM、觸控控制器、電源管理…等項目。」由於現在人們生活周遭環境中內嵌SoC的設備數量越來越多、範圍越來越廣泛，他相信未來如晶心科技這樣的業者，在未來的產業供應鏈中勢將會扮演重要的角色。

（本文提供英譯版本，請按此連結閱讀英譯版本內容）