智能型手机的兴起，连带使得感测组件的重要性也跟着水涨船高，像是MEMS领域的三轴加速度计、陀螺仪与磁力计等，都可说是智能型手机的标准配备。也因此，这两年来，诸如ST（意法半导体）或是TI（德州仪器）都提出了以MCU（微控制器）来处理传感器组件所带来的信息，这种概念就被统称为「Sensor Hub」。

这种作法其实类似于电源或是音频处理器的独立设计考虑，让许多不同的模拟讯号先由外部的处理器先行处理，以减轻应用处理器不必要的处理负担，除了达到有效分工之外，应用处理器本身也可以降低功耗。这过去一般是由应用处理器或是MCU（微控制器）来担当大任，但这种独大的局面，似乎将会被某些可编程芯片业者所打破。

图一 : 近年来运动感测成了消费性电子的主流应用之一，Sensor Hub的存在有助于整体系统的运作能更有效率。（Source:英特尔）

我们都知道，Lattice并购Silicon Blue之后，就没有太多的公开消息，唯一可以确认的是，Lattice过去一直以来特别强调通讯、工业与国防航天应用的形象，在并购Silicon Blue后，就大幅强化了消费性电子市场的战力，而在今年，Lattice也借重了Silicon Blue的技术实力，推出一款Sensor Hub解决方案iCE40LM，不论是在功耗或是组件体积的表现上，都相当令人惊艳。无独有偶的是，同样属于可编程芯片领域的QuickLogic也在十月中旬的时间，发表ArcticLinkR 3 S1，所锁定的应用竟然也与iCE40LM相同。

FPGA的包袱太沉重？

翻开FPGA（可编程逻辑门阵列）产业过去的历史，其实QuickLogic与Lattice等，都是属于FPGA产业的主要业者，只是由于大家所拥有的技术基础不甚相同，业者们大多也就是处在井水不犯河水的情况。而为了能让市场定位能更加清楚，QuickLogic也有意摆脱FPGA这个沉重的包袱，往消费性电子领域迈进，所以QuickLogic开始以CSSP（Customer Specific Standard Product；客制化规格标准产品）业者自居。但就技术本质上，仍然不脱「可编程」的概念。同样的，Silicon Blue在还没有被并购之前，也是聚焦在消费性电子市场。

如果是在五年前甚至是十年前，在可携式或是消费性电子领域，FPGA大多都被认定有功耗或是成本过高的既定印象，大多OEM或是系统整合业者都会采用ASIC或是ASSP来进行系统设计，FPGA若要打进其供应链的确相当困难。也无怪乎，Lattice消费性/行动部门资深营销经理Subra Chandramouli不讳言，消费性电子是Lattice相对陌生的市场。

QuickLogic亚太区业务暨市场总监Itsu Wang便直言:「要将QuickLogic定位成FPGA业者也不完全对，因为QuickLogic旗下亦有混合式架构（FPGA加硬件处理器）与独立的ASIC产品线，为了要满足广大的市场需求，用CSSP作为QuickLogic的定位，会较为客观。」

智能型手机的设计考虑首要:功耗

回到Sensor Hub的发展上，处理来自不同传感器的讯号，采用MCU或是ASSP来扮演Sensor Hub的角色，是属于目前业界主流的作法。当然，若用应用处理器来处理这些讯号也不是不行，但考虑到智能型手机的电池寿命，恐怕不到一天，其电池电量就被消耗殆尽，台面上诸多一线的高阶智能型手机的设计也大多摒弃了这样的作法。

Lattice与QuickLogic所著眼的，是在感测组件与Sensor Hub随时处在运作的情况下，如何降低整体系统的功耗，与此同时，又可以处理复杂的算法与不同传感器的模拟数据。像是三轴的加速度计、陀螺仪与磁力计等一般我们常见的传感器组件，它们就是处在运作的状态，并不会进入睡眠模式。

QuickLogic系统架构顾问连文贤也谈到，从OEM的需求来看，他们希望各类传感器加上Sensor Hub占整体系统功耗的2%甚至更低。他更举例指出，摩托罗拉在市面上就有一款手机，碍于传感器系统对整体系统功耗占了相当大的比重，因此将电池的容量加以扩大，以解决电池寿命过短的问题。

两者所提供的产品线，其功耗都可以压低到1mW以下。而一般Sensor Hub的专用MCU在功耗上的表现大多是在10mW上下，从这一点来看，两家业者的产品在功耗表现方面明显居于上风。

SRAM FPGA也有机会打入智能型手机应用？

有趣的是，观察iCE40LM与ArcticLinkR 3 S1，就基本架构上，前者以全SRAM为基础的FPGA，后者则是采取了混合式架构，除了拥有SRAM外，也具备了专用的处理引擎，来对应不同的模拟或是沟通讯号。可以想见，SRAM不仅在Xilinx与Altera的产品线扮演绝对必要性的角色，就可携式应用市场中的可编程领域上也具有不可或缺的份量。

而我们也知道，传统上，Cortex-M4 MCU具备浮点运算功能可以处理复杂的算法，这在ST或是TI早就有相关的规划与布局。所以iCE40LM与ArcticLinkR 3 S1，势必也会面临同样的情形。一般来说，SRAM架构的FPGA，本来就具备平行运算的特色，因此相较于处理器用序列处理的方来来运算C语言架构的程序代码，FPGA的确有效能上的优势，再加上FPGA本来就有可重复刻录的能力，因此在面临算法的处理，并不太会有运算负担上的问题。

图二 : 为了应付不同的系统设计需求，MCU搭配FPGA的作法，其实早已行之有年，两者各自负责不同的工作。（Source:blog.ewaydirect.com）

可编程芯片与MCU正面交锋？

「不过，QuickLogic对ArcticLinkR 3 S1的作法，就会有些不同的地方，对于客制化要求相当高的客户，可以将ArcticLinkR 3 S1当作是FPGA一样，进行所需要的开发。」连文贤说。

但相对的，为了能让一些「急于上市」的客户，QuickLogic也与许多MCU业者相同，会与第三方业者合作，进行相关函式库的研发，以让客户可以利用这些函式库进行系统设计。算法的处理就交由FFE（Flexible Fusion Engine；）来负责。当然，更为快速的作法，是跟应用处理器业者合作，以Turn-key的方式，让业者可以更为快速地将产品推向市场，但这种作法的客制化程度就相对低了很多。

只不过，过往MCU业者们为了能妥善处理来自多元传感器组件的数据，不论是ST或是TI都同意，采用ARM的Cortex-M4架构，是相对合理的作法。但面临了Lattice与QuickLogic各自推出其产品线，意欲积极抢攻Sensor Hub应用，这是否会正面与MCU业者产生直接竞争？

对此， Subra Chandramouli谈到，不论是封装大小或是在低功耗表现上，iCE40LM其实都比Cortex-M4 MCU都还来得出色，但这并不表示，Lattice就要与MCU业者们全面宣战，Lattice还是希望用开放的态度，来满足市场需求，从系统设计的角度来看，客户也有可能采用MCU与iCE40LM 进行协同设计，当然，这也要取决于客户的需求。Itsu Wang也赞同Subra Chandramouli的说法，与其说是竞争，倒不是说是把市场作大，考虑到不同情境的系统需求，采用MCU搭配可编程芯片，的确也会是选项之一。

结论

智能型手机的快速兴起，某种程度上与传感器组件的导入有一定程度的关系，因为它的的确确地的改变了人们对于手机的使用习惯，而随着传感器组件类别的增加与整合，的确也需要有对应的芯片来处理来自外界的多元讯号的变化量，同时也带起了这类芯片的需求。如今可编程芯片或是FPGA业者挟自身技术的优势，意图抢攻这块仍是快速成长的市场。

然而，从感测系统层级的角度来看，提供一站式的解决方案在某种程度上会受到不少客户的青睐，只要系统设计上出现问题，直接找单一供货商询问即可，这样市场策略以ST与飞思卡尔为主要代表。但是同样的，也有部份MCU业者表示，有些部份的客户并不愿意被单一供货商制约，进而失去议价的谈判空间，从这个角度来看，Lattice与QuickLogic当然也有机会抢进。即便这些他们声称不会与MCU等业者们正面交锋，但长期来看是否会对MCU与ASSP业者们造成负面影响，值得我们继续观察。