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【嵌入式系統=智能互聯】
什麼是嵌入式系統?市調機構看好汽車行業將成為嵌入式運算市場的主要動能——混合動力電動汽車 (HEV) 和純電動車 (EV) 興起,帶領智能系統控制不斷擴張,全自動駕駛尤需運行多個複雜的人工智慧 (AI) 軟體和系統。隨著物聯網 (IoT) 和工業物聯網 (IIoT) 出現,嵌入式技術已成智能生態迅速拓展的推動者。
嵌入式設備通常由系統單晶片 (SoC) 與現場可編程邏輯閘陣列 (FPGA) 等「與硬體集成的軟體」提供動力,以便開發人員針對特定功能進行編程積體電路 (IC) 和其他韌體版本,意謂軟體和硬體已然密不可分。簡單、大批量消費市場的嵌入式系統多由 99% 硬體+ 1% 軟體所組成,但飛機、汽車或高度可靠的工控應用,則以高度專業化、小批量為主;若測試及應用程式繁複,軟體所佔嵌入式系統成本的比例甚或可高達 95%!
嵌入式系統雖是非常成熟的技術,但新一代功能強大的處理器不斷發展,使嵌入式系統幾與「智能互聯」畫上等號,而「智能邊緣設備」(Edge AI) 將促使整個嵌入式系統顯著增長。在分眾市場分面,數十年來,消費電子一直是嵌入式系統的主要市場,但物聯網的出現將賦予它們全新意義——新型感測器和軟體等嵌入式智能已成為主要元素。醫療保健則是嵌入式系統開發最快的應用之一,例如,手持式/可攜式治療設備及用於監測生命體徵的設備。
此外,智能建築和智慧城市的來臨,將使嵌入式系統擴展預測性和規範性,基於 AI 和機器學習 (ML) 實現完全自主和自我修復,前三大 Edge AI 產品分別為:智慧手機、智慧音箱與 AR/VR/MR 等抬頭顯示設備 (HUD)。其中,成長最快速的產品是消費型與企業用機器人及安全監控攝影機。技術挑戰在於:發展低能耗、高準確率的認知計算,包括新型運算架構電路設計、演算法等。預期未來 IoT 裝置所使用的控制晶片,皆將內含 AI 加速晶片。
AI 創新能量蓬勃,演算法每幾個月就有大躍進,如何讓電子器件的開發環境與其無縫接軌,成為影響採用意願的要素之一。於是,各家處理器供應商無不絞盡腦汁在整合開發環境 (IDE)、打包軟體套件、創造韌體差異、各式開發板,乃至與雲端服務供應商 (CSP) 的合作上,目標是為各有專長的工程師形塑「工具鏈」、鋪設一條康莊大道,讓底層基本核心、韌體、中介軟體 (Middleware) 和最上層的應用軟體毫無隔閡。我們日前所介紹的「Microchip MPLAB」系列就是一例。
另為擴大應用,近年 FPGA 在本質上也有了變化:一是整合應特定用途的處理器做異構運算,二是軟核 (軟體為基礎的 IP 內核) 崛起,三是完善開發環境,四是與雲端平台結盟……。
延伸閱讀:
《智能邊緣引領「嵌入式系統」騰飛》
http://compotechasia.com/a/feature/2019/1111/43273.html
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#新聞剪報 #5G
5G發展前景受惠 Xilinx、博通獲買入評級
鉅亨網編譯林懇2019/01/18 07:11
近期受股市及蘋果 (AAPL-US) 業績預測不佳的影響,晶片商都在苦苦掙扎著。但現場可程式化邏輯閘陣列 FPGA 製造商 Xilinx (XLNX-US) 的股票卻表現強勁。週四 (17 日) 它也收到了幾位分析師的正面評價。
瑞穗證券 Mizuho Securities 分析師 Vijay Rakesh 將 Xilinx 評級從「中性」上調至「買入」。他也將目標價從 77 上調至 100 美元。
週四股市交易中,Xilinx 股價上漲 1.93% 來到 92.24 美元。它的交易價格還是低於 12 月 3 日創下的歷史高點 95.18。
總部位於美國加州聖何塞的 Xilinx 因雲端計算數據中心的發展,及適用於人工智慧和 5G 無線網絡的產品,未來相當被看好。因為接觸了多年的 5G 升級週期,Rakesh 給予 Xilinx 高評價,同時也因 5G 的未來性,給予了博通 Broadcom (AVGO-US) 一個「買入」評級。
整體晶片行業近期面臨全球宏觀經濟放緩的逆風。Rakesh 指出,智能手機、汽車、和工業機器市場特別受影響。
他說道,「2018 年下半年和 2019 年至 2020 年資本支出的一個正面領域是 5G」,尤其是在中國和美國。他認為這種趨勢將持續 2 到 3 年。Rakesh 表示,主要受益者是博通、恩智浦半導體 (NXPI-US) 和 Xilinx。
Xilinx 新產品 EdgeBoard 也將為百度 (BIDU-US) 提供其 AI 硬體。Rakesh 表示,它的客戶包括亞馬遜 (AMZN-US) 和阿里巴巴 (BABA-US)。
同樣於周四,巴克萊 Barclays 和 Cowen 分析師也都重申了他們對 Xilinx 股票的正面看法。
https://news.cnyes.com/news/id/4270064
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#電源設計 #氮化鎵GaN #寬能隙半導體 #可編程邏輯閘陣列FPGA #功率因數校正PFC
【GaN 是如何提升電力效率和密度的?】
如何提高電力效率和密度的解決辦法是目前業界的當務之急之一。效率的提升不僅有利於節省電力和冷卻等主要運作成本,還能幫助營運商增加機架密度和可用的運算空間,並以更具成本效益的方式滿足日益增長的需求。氮化鎵 (GaN) 寬能隙裝置的出現成就了新一代的功率轉換設計;這些設計是以前仰賴矽金屬氧化物半導體場效應電晶體 (MOSFET) 所不可能實現的。這些設計使系統能達到前所未有的高功率密度和效率。
基於 GaN 的解決方案可以從交流電源到各個負載點 (POL) 被含納至整個資料中心的電源供應當中。GaN 還實現了諸如高壓直流分配系統的新架構。電力公司需要透過功率因數校正 (PFC) 階段來將電網效率進行最佳化。PFC 的功能如同升壓轉換器,其通常提供 380V 的直流輸出電壓。該電壓需要進一步被降低,以便為系統提供直流匯流排電源。各種拓撲結構在這一階段被採用,但「電感—電感—電容器」(LLC) 和相移全橋通常用於產生 12V 或 48V 的匯流排電壓。
該匯流排電壓通過整個系統佈線,並進行多個轉換步驟,為處理器、可編程邏輯閘陣列 (FPGA)、記憶體和儲存系統之類的各種 POL 供電。基於 GaN 的解決方案從交流電到處理器根本性地改變了整個電力系統的架構和密度。
★PFC:透過圖騰柱拓撲的啟用,像是整合式的 GaN 裝置能將有功功率開關和濾波電感器的數量減少 50%。相較於今天鈦級電源 96% 的效率,開關頻率——連續導通模式 (CCM) 或臨界導電模式 (CRM) 操作,在將整體效率提高到 99% 以上的同時,能顯著減小磁性材料的尺寸。
★LLC:DC/DC 階段利用 GaN 優越的開關特性將諧振轉換器推送到 1 MHz 以上。高頻在提高功率密度和效率的同時,降低了磁性。較小的形狀係數使得新興的高壓配電系統能夠在 380V 至 48V 轉換器的資料中心內得以被使用。
★POL DC/DC:GaN 對這些轉換器有著重大影響。首先,它可從 48V 起進行單步轉換,直接為處理器、記憶體和其他負載供電,在版上配置減少 75% 的同時,從而將在珍貴的印刷電路板 (PCB) 基板面上的零組件數量減少達 50%。其次,使用半橋電流雙拓撲結構使設計人員能夠輕鬆地堆疊功率級,以滿足不同的負載需求,並與負載緊密配合,實現最佳的瞬態效能。
如今,GaN 已不再被視為是一種未來技術。GaN 已開始幫助設計人員實現過去曾遙不可及的目標:設計出更小、開關速度更快、散熱效能更佳的創新電源系統。
延伸閱讀:
《透過 GaN 重新計算密度》
http://compotechasia.com/a/ji___yong/2017/0714/36021.html
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