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進軍低價、多樣、迅速的數位消費性時代
Altera Cyclone Demo Day and Cyclone II Press Conference活動紀實

【作者: 廖專崇】   2004年08月04日 星期三

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相較於數年前的資訊家電(IA)旋風,最近興起的數位消費性電子(Digital Consumer;DC)風潮,給產業的感覺更為踏實,資訊家電後來成為票房毒藥的原因在於環境與基礎建設未能配合,數年前寬頻環境與現在相較只能算是剛起步,廠商的技術能力也較低,加上大環境的不景氣,導致了資訊家電市場未能順利推展;而數位消費性電子概念其實與IA相去不遠,儘管市場發展還處於鴨子划水的階段,但是市場前景卻是更為明確的。


數位消費性電子產品具備低價化、多樣性、產品生命週期短等特性,甚至可攜式與聯網功能也是某部分產品訴求的重點,因應上述特性,產品開發商面臨前所未有的壓力,IC設計業者更無力在短時間內開發出一款又一款功能獨特的新晶片,所以晶片的可程式化(Programmable)就變得相當重要,有人預測未來每一樣電子產品中,都至少會有一顆可程式化的晶片。


也因此最近幾年可程式化晶片市場的成長幅度驚人,目前可程式化晶片佔整個CMOS製程的數位邏輯半導體市場約10%,其餘90%都是其可以擴展的市場空間,成長潛力相當驚人。本刊編輯在7月初受邀參加由可編程邏輯晶片大廠Altera的活動「Altera Cyclone Demo Day and Cyclone II Press Conference」,該廠商在活動中展示了其Cyclone在各種不同應用領域的產品,也介紹了新一代的Cyclone II產品,除了了解FPGA產品的市場應用趨勢之外,也更深入的認識了其產品的技術現況與發展。


豐富的產品應用

Altera此次展出的產品相當豐富,產品種類大概有30種,分為消費性產品、PC相關應用與通訊類產品,其中消費性產品大概有15種、PC相關應用有8種、其餘為通訊類產品。在消費性的產品部分,有一款為Panasonic的半專業級數位攝影機(Digital Video Camera),如(圖一)所示,採用Altera Cyclone為產品的Video DSP,協助產品在處理數位影像訊號時的效能。


另外,國內的電漿電視廠商華映也採用Cyclone作為產品某部分功能的支援,(圖二)為該產品的部份電路模組,黃色箭頭處就是Cyclone。另外,有一個廠商叫做Navman,做的是海洋導航器,(圖三)是產品內部的電路模組,專門用來為航行的船隻提供一些洋流或魚群的資訊,該廠商再過去並沒有接觸過類似的FPGA產品,連相關廠商都沒聽過,但是在導入之後對FPGA的滿意度相當高,也採用同一款Cyclone設計不同等級產品的模組。


另外,在PC相關產品部分,有廠商用Altera的Cyclone做專業的2D/3D顯示器;Sony生產了一個個人媒體播放器(Personal Media Player),擁有20GB的硬碟,可以將影音檔案直接儲存在機器中,隨時播放;另外,國內的緯創也在燒錄機中加入Cyclone,該公司更是將其視為提升產品效能表現的秘密武器,在面對對手類似產品市場競爭時的勝出關鍵。


在通訊產品部分,Motorola與Altera的合作相當密切,有多款產品的合作,包括:一款無線網路橋接器(Wireless Internet Access)與衛星電視機頂盒(Satellite Set-Top Box),無線網路橋接器是Motorola推出一種使用在戶外的短距離無線網路接續器,讓網路線不及的地方也能具備聯網能力,由於該產品的硬體常常需要更新,所以才採用架構彈性的FPGA產品。另外一款衛星電視機頂盒,如(圖四)所示,採用Cyclone作為解碼器(Decoder)、處理器(Processor)並提供頻寬管理的功能。


《圖一 Panasonic的半專業級數位攝影機,採用Altera Cyclone為產品的Video DSP,協助產品在處理數位影像訊號時的效能。》
《圖一 Panasonic的半專業級數位攝影機,採用Altera Cyclone為產品的Video DSP,協助產品在處理數位影像訊號時的效能。》
《圖二 國內電漿電視廠商華映也採用Cyclone作為產品某部分功能的支援,圖為該產品的部份電路模組,黃色箭頭處就是Cyclone。》
《圖二 國內電漿電視廠商華映也採用Cyclone作為產品某部分功能的支援,圖為該產品的部份電路模組,黃色箭頭處就是Cyclone。》
《圖三 Navman做的是海洋導航器,圖為產品內部的電路模組,專門用來為航行的船隻提供洋流或魚群的資訊。》
《圖三 Navman做的是海洋導航器,圖為產品內部的電路模組,專門用來為航行的船隻提供洋流或魚群的資訊。》
《圖五 Altera副總裁兼亞太區行政董事李彬表示,在90奈米製程採用low-k製程,效能將提升10%,功率消耗則減少10%。》
《圖五 Altera副總裁兼亞太區行政董事李彬表示,在90奈米製程採用low-k製程,效能將提升10%,功率消耗則減少10%。》

延續低價、高效能表現

除了Cyclone的市場應用成果之外,繼兩年前該款產品推出之後,再度推出新款的Cyclone II,並針對市場的發展趨勢,將目標鎖定數位消費性電子產品的應用,希望憑藉該產品降低30%成本、擴增三倍邏輯容量以及增加50%速度的優勢,推動更多數位消費性電子產品採用FPGA進行設計。


Cyclone II是Altera第二代低成本FPGA,該公司副總裁兼亞太區行政董事李彬表示,系列產品的邏輯單元為4068~6萬8416個,內含150個嵌入式18 x 18乘法器,其時脈可達250MHz。另外,該元件也支援在今年5月份發表的第二代Nios II嵌入式軟體核心處理器,目前有40%~50%的客戶導入該產品,未來的比重預計會再提升。


目前數位消費產品的主流設計是採用ASSP,但它無法在同一系列產品上實現差異化,支援多種不同的功能;而若要實現差異化,必須加入一個小型ASIC,二者的設計時間加起來長達一年。不過,若以核心ASSP搭配FPGA的組合進行設計,不僅能節省一半的設計時間,同時FPGA的可編程特性,也有助產品實現差異化,並大幅降低開發成本,預估將成為未來數位消費商品的主流設計方式。


Cyclone II採用台積電90奈米low-k製程生產,與Cyclone相較速度提升70%,成本則降低了50%。Altera在130奈米採用氟矽玻璃(FSG)製程,而在邁入90奈米世代時,該公司決定全面採用low-k製程。李彬指出,在90奈米製程採用low-k製程,效能將提升10%,功率消耗則減少10%。與最主要的競爭對手Xilinx相較,Altera在0.13微米製程的表現上較為領先,Xilinx則是在0.18微米製程上有較突出的表現,不過一般來說新製程的導入大概需要一年時間的磨合,才會進入成熟的階段,該公司在先前就已經透過高階的Stratix II導入90奈米製程,所以預計Cyclone II的產出良率將可以迅速提升至水準以上。


過去數位消費性電子產品採用FPGA的比例很低,李彬說明,從2003年第二季到2004年第一季,所有採用Altera FPGA的產品當中,只有15%是數位消費性電子產品;但是在同一段時間,採用Cyclone的產品中,數位消費性電子產品的比重高達37%,這表示Cyclone系列產品的市場應用走向,也顯示在數位消費性電子市場,需求的是低價高效能的FPGA,未來FPGA在此一領域的應用會越來越廣泛。


結語

可編程能力最大的優勢就是彈性,所以很適合應用在少量多樣的產品上,對於未來電子產品發展的趨勢來說,FPGA可以說完全符合其需求,但是其本身也有一些缺點有待克服,如價格與耗電量。因為其架構的彈性,造成無法做最精簡的設計,所以產品的體積也是劣勢之一,廠商只要能夠盡力克服以上缺點,持續強化原先的優勢,就可以持續保有市場的競爭優勢與強大的成長動能。


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