前言

一年一度的飞思卡尔技术论坛（Freescale Technology Forum；FTF）日前于中国深圳圆满落幕，估计有超过2000人参与盛会。此次论坛主轴以Design Intelligence为核心，在汽车电子、工业控制、无线通讯、消费电子、网路传输这五大领域推出并发表多项技术内容成果。

今年全球FTF先于6月底在美国佛罗里达州揭开序幕，尔后接续在以色列台拉维夫、日本东京、德国慕尼黑、法国巴黎、印度Bangalore以及中国深圳举办。除了在车用电子领域已维持相当厚实的基础外，Freescale在手持式DSP和无线通讯晶片、自动化控制IC和类比／感测控制元件、网路通讯处理器和无线射频晶片等领域，均拥有设计优势地位，因此这次FTF除了让与会者进一步认识Freescale的既有强项之外，也进一步介绍Freescale在无线通讯、消费电子、工业自动控制以及网路基础建设的新兴产品。

《图一 FTF中国深圳展会现场一隅》

半导体产业市场重心朝向亚太地区移动

从全球布局来看，半导体产业重心逐渐往亚太地区移动，亚太地区是全球半导体市场成长最快速的地区。 Freescale副总裁兼亚太区总​​经理汪凯便指出，预估2006年到2010年亚太地区的年复合成长率将达到10.1％，其中中国9.5％，印度则为8％；再加上亚太地区消费能力不容小觑的中间阶层正在高速成长，其中渴望新科技应用的年轻新兴消费族群将占大多数，半导体大厂正高度寄望与期待这块潜力无穷的庞大市场。汪凯进一步表示，2006年Freescale在全球的总营收超过64亿美元，亚太地区营收占Freescale全球总营收的47％，今年FTF特别首次在印度举办，并且选择在全中国电子产业年产值排行第一的深圳亮相，便是看好这两块新兴市场发展重镇的前景。

《图二 Freescale副总裁兼亚太区总经理汪凯正在阐述来年发展计划》

这也是为什么Freescale要把全球消费电子和工业控制业务的总部从美国迁至上海的缘故，也是为了就近深化本身在模拟器、微控制器以及传感器整合制造的市场优势。举例来说，上海创新中心便包括4个设计和应用实验室：无线多媒体应用设计（WMAD）实验室，重点在片上系统项目以及内建90奈米和60奈米技术的行动消费电子和汽车应用上；汽车实验室提供动力整合、车身控制、底盘和安全应用等总体解决方案；MCU系统设计和应用实验室；RF应用和DSP应用实验室，支援网际网路和通讯应用。

目前Freescale在亚太地区设立8个研发中心，其中5个位于中国，包括北京、天津、上海、苏州以及成都五区。成都设计中心集中研发RF、DSP和通讯处理技术，同时不仅是Freescale推动TD-SCDMA的主要基地，也负责QUICC Engine架构推进微代码技术的研发作业。至于天津的晶圆厂，每周能够向全球各地市场量产900万颗微控制器、混合讯号晶片以及RF元件，亦是Freescale拥有完整测试和封装能力的两家工厂之一。

《图三 FTF主题演讲现场》

半导体产业出路:系统及整合差异化设计

作为半导体整合制造大厂之一的Freescale，对于技术发展趋势也有相当程度的定见。 Freescale 的CEO Michel Mayer以及高阶副总裁兼CTO Lisa T. Su博士都不讳言表示，全球半导体市场即将迈入大规模重组阶段，半导体产业看似有许多竞争者，未来却不会有太多的公司持续存在，届时全球16家主要的手机晶片制造大厂将只剩下4～5家；晶片价格的激烈竞争以及昂贵的研发成本，使得晶片厂商的利润受到挑战。

《图四 Freescale高阶副总裁兼CTO Lisa T. Su博士正在说明45奈米技术》

小时候出生于台湾台南的Lisa T. Su说明指出，以往半导体产业高速成长的态势已经趋缓，无所不在的联网环境以及消费电子领域，已成为产业成长的主要驱动力；系统级设计重要性越来越高，却也越来越复杂；遵照差异化设计比摩尔定律更能提高处理器效能。至为关键的是，半导体整合制造大厂必须以系统设计角度，具体了解韧体与介面周边的系统架构，将市场需求与系统设计整合于晶片制程当中，以满足客户的系统级需求（System Level Requirements），借此降低整体成本、尺寸、功耗，提高效能、改善设计品质、缩短开发费用并加速上市时程（Time to Market），同时也必须顺应节能与降低系统功耗设计的潮流，才能具备永续经营的竞争力。

胜利方程式：嵌入式处理器＋宽频网通解决方案

对于未来的策略蓝图，Lisa T. Su强调，嵌入式处理器和网路通讯解决方案，将会是下一阶段Freescale主要的发展重点；她并认为未来贯穿所有应用电子领域的技术核心，在于整合多核心处理器、无线通讯和网路连结解决方案的嵌入式控制系统设计架构，这将取代孤立的机电系统，成为下一世代半导体产业的主要驱动力。Freescale高阶副总裁兼网路和多媒体事业群总经理Lynelle Mckay在谈到未来的胜利方程式时亦认为，宽频联网新世代的来临，将创造另一种商业应用模式，预估2011年全球将有8亿8300万个具有100Mbps高速联网的终端装置，架构出一个崭新的宽频网路世界。

《图五 嵌入式处理器结合宽带联网的利基所在示意图》

Lynelle Mckay表示，Freescale的嵌入式控制系统是以MCU和MPU的处理器结合软体为核心，搭配感测器以及类比控制器作为主要架构；结合MCU／MPU、感测器及类比控制器的嵌入式控制系统，未来应用的广度及深度将会超越目前以PC或是消费电子产品带动半导体产业的现况，进而成为主流。因此嵌入式处理器、数位讯号处理器（DSPs）、多核心平台的网路处理器和多媒体应用处理器的晶片产品，应用领域将会越来越广。分散式的智慧系统以及即时的连结机制，是工业控制半导体解决方案的主要发展重点。而车体自动化电子控制、声控和面部辨识以及无线机械连结控制，也都会是Freescale发展嵌入式工业领域的核心项目。

展望未来应用趋势，Lisa T. Su认为，宽频接取以及无所不在的联网环境，将带动一个新兴的商业消费模式，这其中包括：节能与降低二氧化碳等排放将不只是环保理念而已，也会进一步成为具有约束力的生产规章；日益增加的银发族生活需求，让医疗看护、安全驾驶以及其他更为舒适便利的应用领域越来越重要。因此，具备整合性的市场应用趋势，包括高效能连结（The Net Effect）、朝向绿色环保（Going Green）、扩展银发生活应用（Silver Living）等等，会是未来半导体晶片解决方案具体的服务项目。

掌握关键的多核心处理器技术

为因应上述发展趋向，每年在投资研发项目的资金超过12亿美元，目前在全球拥有超过5900个专利团队。过去3年来，Freescale主要的研发投资项目涵盖四大部分：电子材料、处理运算、矽晶制程以及IP和晶片应用产品。贯穿这四大研发部分的主轴，便是45奈米及32奈米微细化制程的多核心处理器技术。提高多核心处理器效能，自然也是嵌入式控制系统架构的核心关键，而强调高速密集运算的应用环境，多核心架构势必也会成为主流，因此Freescale看好伺服器多核心处理器和整合不同功能的多核心处理器应用在未来市场的发展。

《图六 多核心处理器丛集应用效能示意图》

Lynelle Mckay进一步表示，45奈米能比90奈米缩小50％的die size，并可降低50％的功耗，45奈米多核心处理器更拥有4倍的系统效能。Freescale已在45奈米制程技术领域已准备就绪，不仅与IBM和通用平台（Common Platform）技术合作伙伴特许半导体（Chartered）在32奈米半导体制程及封装技术上达成协议，合作开发以图形处理LSI为主的Bulk CMOS制程以及绝缘层上覆矽SOI（Silicon on Insulator SOI）技术；同时并导入高介电high-k闸极技术、应变矽（Strained-Si）技术、AirGap等low-k技术以及第2代湿浸曝光技术等。Lynelle Mckay强调，Freescale和IBM、Chartered、Samsung Electronics、Infineon等合作预定持续至2010年，2009年第4季度将投产32nm制程LSI，合作开发基地为位于纽约州East Fishkill的IBM基地。并且积极降低多核心数位处理器与RF基地台的Watt-Hr耗电量以及CO2的排放量。

《图七 Freescale高阶副总裁兼网络和多媒体事业群总经理Lynelle Mckay正在说明多核心处理器应用趋势》

Lisa T. Su认为，多核心45奈米以及32奈米的High-K量产制程，将持续按照摩尔定律发展下去，但到22奈米阶段时，半导体大厂会不会继续相信摩尔定律而投资相关制程，仍有待观察。为因应22奈米以下制程能否按照摩尔定律发展的不确定性，让多核心处理器平均发挥最佳效能，也是半导体整合制造产业另辟蹊径的良方。

《图八 不同多核心应用市场接受曲线图》

Lynelle Mckay进一步强调，成熟的多核心系统设计发展环境，必须搭配软体架构、除错诊断分析骨架和混合验证的虚拟量测环境；多核心处理器应用的复杂度与弹性化的技术架构，使半导体大厂在设计上朝向以软体为基础的可扩充性方向发展。节能与降低系统功耗，成为半导体产​​业能否具有市场竞争力的关键。不过目前嵌入式多核心的发展并不如预期，因为多核心处理器若要能发挥高效能，在架构设计所要面临的挑战，便是如何简化数百万条程式码在可编程以及除错的复杂过程，并以既有的内核为主轴，顺应多元整合的处理器应用，来确保熟悉的设计经验得以延续。

FTF展会现场焦点

此次FTF的技术主题，涵盖汽车电子、工业控制、无线传输、消费电子、整合网路等五大领域，论坛的互动技术展示区设立了70多个展台。除了Freescale在传统车用电子以及ZigBee领域领先具有优势的产品之外，在其他领域Freescale也推出较不为一般所熟悉、却在会场中引人瞩目的新款解决方案，包括应用于设备仪表整合TFT驱动的16位元MCU、车用整合高解析视讯与音讯处理器、多合一封装胎压监控系统、LCD背光模组、以i.MX为基础的可携式导航设备、GPON网路参考设计、用声控连接运作可携式装置的SYNC平台、VoIP语音整合视讯功能模组、整合3G以及RF频段的子系统解决方案、可编程WiMAX ／LTE宽频无线基地台解决方案、WiMAX MIMO基地台物理层、以及会场中最受瞩目的3轴加速度计与低重力传感器等等。以下是重点摘要介绍。

中央车体电子控制解决方案

《图九 FTF会场所展示的整合资通讯娱乐之车体控制架构模型》

《图十 采用Freescale汽车电子解决方案的嵌入式车用设备平台》

车用电子在每一台车内的普及率以每年6％的速度成长，嵌入式控制方案驱动着汽车电子整体系统的发展。汽车内建资通讯娱乐（Infotainment）设备的发展趋势，正在改变人们对于汽车的定义与需求，同时也扩张了车用电子（Telematics）的应用领域。汽车电子不仅是要顾及车体各子系统内部的控制讯息，更要设计出一套能够高度整合各子系统之间的中央车体电子控制解决方案，因此安全节能的控制平台、高效能的类比数位转换、以及高解析的多媒体影像处理，便成为技术关键。 FTF现场就展示新一代整合鸟瞰图导航、线控驾驶（Steer-by-Wire）网路以及ZStar防翻车安全系统及其他资通讯娱乐功能的车体控制架构模型。其中Freescale和Wind River Systems合作的嵌入式车用设备平台，是针对车用资通讯娱乐系统所提出的解决方案，可在Freescale的Media5200上执行。汽车OEM厂商可使用预先整合的软体技术，进行专案研发，以此加速产品上市时程。

车用多媒体资讯娱乐处理器

《图十一 车用多媒体信息娱乐处理器》

Freescale针对车用多媒体资讯娱乐所开发的新款车用资通讯处理器MPC5200B系统解决方案，可搭配Media5200开发作业平台、Lite5200B参考用机板，以及可扩充的第三方生态系统（ecosystem of third-party） ，加快系统开发和产品上市时间。这个支援高阶多媒体应用程式的处理器架构相对简化，具备760MIPS的MPC5200B能在一个PowerPC核心上，能同时执行汽车前座导航系统与后座娱乐系统，不仅能更有效率地执行各种应用程式，并还有多余的效能空间可执行多媒体影音系统、3D导航系统与其它影音讯号编解码功能。该处理器亦是Media5200开发平台的一部份，可发展下一代车用多媒体中心应用程式所需的硬体和软体资源，包括：整合式影像系统、综合多频道音响子系统、数位相机输入和整合式GPS。这个平台也支援整合式控制器区域网路（CAN）以及多媒体为主的MOST系统传输网路。

三轴加速度感测器解决方案

《图十二 三轴加速度传感器解决方案》

Freescale也展示了为动作式操作使用者界面所推出的轻薄XYZ三轴式加速度感应器，能够感应各类操作功能，例如倾斜卷动、游戏控制、触控消音、以及硬碟防摔等等。在设计上智慧型MEMS感应器可提供数位输出，简化微处理器与微控制器MCU的整合，体积比一般业界产品可缩小77％，可因应多功能可携式装置中的空间限制，无须再用到A／D 类比对数位转换器和外部记忆体，适用于需要以手部移动来操作使用者界面的手持式终端周边设备，以及需要感应移动、加速度或是倾斜度的家电用品。Freescale中国上海分公司总监陈光辉表示，三轴数位输出加速度感测器，已经被应用于日系游戏机感应器当中，Lisa T. Su则进一步透露，目前Freescale的三轴加速度计产品也已朝向GPS领域发展，应用范围也将越来越广。 Freescale亚洲区产品系统应用工程师高德钧说明时则指出，可携式元件制造商还可将这三轴式加速度感应器，直接连接到i.MX架构的无线平台、或是高度整合的8位元MCU上，借此设计出行动电话及可携式媒体装置的加速度感应器。

胎压监控单一封装解决方案

《图十三 胎压监控单一封装解决方案》

Freescale推出智慧型单一封装晶片组的胎压监控系统（tire pressure monitoring system；TPMS），结合压力感测器、8位元微控制器、双轴加速度感测器及射频RF功能，内含低功率损耗、可精准感应的电容式压力感应器。 TPMS所需的数位、类比及感测器功能都合并在单一封装内，并内建加速度感测器，可侦测动作，亦能减少零组件数目，降低系统成本。在应用上不仅可让汽车制造商精确侦测轮胎压力，预防爆胎、减少生命危险、提升路面适应性、改善耗油程度、延长轮胎寿命、并能降低车辆的持有成本。单一封装解决方案系统可设定在特定轮胎转速时传送测量数据，借此使TPMS电池寿命延长至10年以上，封装方案所使用的电容感应技术，在设计上就可以大幅降低功率损耗，延长电池寿命。

ZigBee家庭自动化控制

《图十四 以家庭自动化控制为主的ZigBee解决方案》

Freescale也展示以家庭自动化控制为主要应用的ZigBee解决方案，包括简易的MAC层软体设计。 Freescale亚洲区无线连结营运部门行销经理邝景亮表示，应用在家庭无线遥控温度、灯光以及安全控制的ZigBee解决方案，主要是以8位元控制器为主，强调低功耗和体积微细化等功能，并可提升Mesh网路节点之间的资料传输效率。目前的设计方向是透过套装平台（Platform in Package），使ZigBee应用基础元件能够整合于在单一套件中，减少元件数目以降低系统成本，并满足WSN要求体积小与低成本的应用需求，因此封装技术也很重要。

无线宽频WiMAX／LTE基地台解决方案

《图十五可编程WiMAX／LTE基地台处理器解决方案》

《图十六 WiMAX 基地台MIMO天线物理层设计》

为了因应3.9G高速宽频无线通讯传输的环境，Freescale已经开发出WiMAX／LTE软硬体参考套件，并且和中国浙江大学数字技术与仪器研究所合作研发WiMAX／LTE基地台解决方案，可整合多核DSP处理器架构，并能支援不同标准的基地台平台。Freescale亚太区网络及通讯系统分部DSP系统应用资深工程师沉海亮表示，Freescale所设计出的快速系统开发平台（Rapid System Development Platform），能够符合LTE未来上市时程的标准，可同时处理媒体存取控制（MAC）和物理层（PHY）；以此解决方案为基础的基地台设备，在优化后具有高频率、良好的通道密度和营运成本低等特点，目前相关基频软体设计都已经准备就绪，可加快并简化高性能WiMAX基地台设备的铺设流程。

用设计彰显智慧

这次FTF清晰地勾勒出下一世代半导体产业发展的新轮廓，晶片整合制造需顺应系统级整合差异化设计的大前提，并提出整合软硬体套件和有效降低功耗节能的解决方案，才能符合未来市场需求。以嵌入式处理器结合宽频网通的嵌入式控制系统设计架构，将会带动半导体产业另一波的成长高峰，多核心处理器技术势必成为主流。为因应上述发展趋势，Freescale全面地推出相关晶片整合方案，用设计彰显智慧，展现出半导体整合制造大厂的新风貌。