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日前，半導(dǎo)體巨頭英特爾宣布將裁員1.2萬人，精簡掉那些曾在PC時代為英特爾立下汗馬功勞的員工，并宣布將下一步的發(fā)展重點轉(zhuǎn)向智能設(shè)備的萬物互聯(lián)。這個重大決定除了喚起人們對這個雄霸半導(dǎo)體領(lǐng)域二十多年的巨頭的一絲嘆息以外，更多的是引發(fā)了大家對物聯(lián)網(wǎng)市場的期待與展望。因為在智能手機增長乏力的當(dāng)下，物聯(lián)網(wǎng)儼然已成為半導(dǎo)體廠商爭先搶占的高地，也必將成為大多數(shù)廠商的下一個利潤增長點。
根據(jù)市場研究公司IDC的數(shù)據(jù)預(yù)測，到2020年全球物聯(lián)網(wǎng)市場的規(guī)模將從2014年的6558億美元增至1.7萬億美元。屆時“物聯(lián)網(wǎng)端點”（IoT endpoint）的數(shù)量也將從2014年的1030萬個增至2950萬個以上。設(shè)備、連接和IT服務(wù)預(yù)計將構(gòu)成全球物聯(lián)網(wǎng)市場的絕大部分，僅設(shè)備就將占到整個市場總量的31.8%。
尤其是在中國，隨著移動設(shè)備用戶的日漸增多和政府提倡產(chǎn)業(yè)升級的政策支持，將會刺激大量新設(shè)備和物聯(lián)網(wǎng)標準出現(xiàn)。中國物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，尤其是物聯(lián)網(wǎng)的核心——以當(dāng)前MCU為基礎(chǔ)的下一代運算平臺，勢必會迎來一場大機遇。越來越多的國內(nèi)創(chuàng)業(yè)者將目光投向了MCU，國內(nèi)也誕生了一批MCU初創(chuàng)公司。但這些廠商卻存在同質(zhì)化的現(xiàn)狀，很多廠商在物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的運算平臺上沒有獨特的解決方案。
致象科技CEO方之熙博士
為了更好地給大家剖析物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備在運算平臺領(lǐng)域面對的痛點，解構(gòu)國產(chǎn)MCU廠商需要面對的問題，電子發(fā)燒友網(wǎng)采訪了致象科技CEO方之熙博士，為大家講述物聯(lián)網(wǎng)當(dāng)中的“門道”。
物聯(lián)網(wǎng)MCU的“三大挑戰(zhàn)”
方博士指出，當(dāng)前的物聯(lián)網(wǎng)面臨三大挑戰(zhàn)。
第一大挑戰(zhàn)就是獨立的控制設(shè)備需求和當(dāng)前MCU性能不足的矛盾。
“未來的物聯(lián)網(wǎng)控制不能單純依賴于手機，而是需要獨立的控制器”，方博士指出。
隨著科技發(fā)展的推進，未來的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備會越來越多，且會更開放，這些聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的通信不只是局限在前端硬件和后臺云之間的通信，物聯(lián)網(wǎng)時代下設(shè)備之間的通信會日益增加，因此在物聯(lián)網(wǎng)的運算平臺層面上在未來應(yīng)該會有一些統(tǒng)一的標準，來支持這些設(shè)備之間互相通信，方博士甚至認為物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域未來將會有一個類似目前手機領(lǐng)域的軟件下載平臺和APP商店，支持不同的設(shè)備控制APP進駐，讓消費者在智能硬件的控制終端上可以下載相關(guān)的應(yīng)用。
“要使得可以有下載程序的平臺，就對MCU的性能有一定的要求，目前市面上的絕大多數(shù)MCU是無法滿足這種需求的”。方博士強調(diào)。
第二大挑戰(zhàn)就是高性能與低功耗的不可兼得。
從上述挑戰(zhàn)我們可以得知，方博士眼里的未來物聯(lián)網(wǎng)將出現(xiàn)一個類似于Android這類的平臺，這就要求了更高的控制器性能。但更強的性能帶來的功耗無疑是更大的。然而物聯(lián)網(wǎng)本身的使用場景限制，對低功耗有著苛刻的需求，這就構(gòu)成了方博士說的第二大挑戰(zhàn)。
“目前的MCU雖然功耗很低，但在他上面跑不了類似安卓的系統(tǒng)，因此就實現(xiàn)不了前面所說的下載功能，這是MCU廠商需要解決的另一個問題?！狈讲┦恐赋觥?/p>
第三大挑戰(zhàn)，如何平衡芯片價格和銷量的問題。
根據(jù)方博士的介紹我們可以得知，對于芯片來說，只有銷量上去了，才能把芯片的價格做下來，這是必然的定律。英特爾之所以能把高技術(shù)含量的處理器定價在大多數(shù)人可接受的范圍，原因就在于英特爾每天處理器出貨量高達100萬片。方博士強調(diào)。
“對于物聯(lián)網(wǎng)芯片而言，銷量也是降低相關(guān)芯片價格的關(guān)鍵原因”，方博士表示。
但在種類繁多的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備領(lǐng)域，諸如無人機、智能家居、機器人等不同產(chǎn)品對MCU的性能和參數(shù)也有不同的需求，各自市場出貨量也沒有足夠龐大，但總量極大，這無疑給芯片價格的下探制造了一個天然的壁壘。
“致象科技的創(chuàng)立就是為了解決以上問題的”，方博士對電子發(fā)燒友網(wǎng)記者說。
國內(nèi)首款 ARM Cortex M4F芯片填補空白
“致象科技最近推出了國內(nèi)首款基于ARM Cortex M4F內(nèi)核開發(fā)的第一代Marco Polo系列MCU-TG401，這是致象科技為了解決目前物聯(lián)網(wǎng)智能設(shè)備領(lǐng)域現(xiàn)存的問題而推出的，但這并不是致象科技的產(chǎn)品常態(tài)，跟未來的產(chǎn)品比起來，這只不過是一個相當(dāng)初級的產(chǎn)品”。在問到致象科技產(chǎn)品布局的時候，方博士作出了以上的回答。
方博士回答里所指的產(chǎn)品主要是指對浮點運算有很高要求的智能硬件，如智能家居和四軸飛行器等。
行業(yè)內(nèi)的人都知道，小型四軸飛行器等玩具的飛控系統(tǒng)對芯片的運算能力有很高的要求，尤其是在飛行器升降的瞬間，對MCU的浮點運算能力的要求更是嚴苛。而近年來小型四軸飛行器的發(fā)展迅猛，讓這類芯片的需求猛增，ARM Cortex M4F由于具備浮點運算單元，在飛控等領(lǐng)域具有先天的優(yōu)勢，也受到了國外的飛思卡爾和Marvell等的熱捧，但國內(nèi)目前還沒有這類型的芯片。致象科技的TG 401就填補了這個空白，方博士表示。
基于ARM Cortex M4F開發(fā)的TG401除了有專用浮點運算單元外，還提供了完整的DSP指令集，其主頻最高可達150MHz，滿足了運算需求。另外豐富的外設(shè)、優(yōu)越的功耗管理、高效的調(diào)試、友好的軟件平臺，為這個芯片攻城略地添加了籌碼，給需要復(fù)雜傳感器融合算法、音頻解碼和圖像處理的產(chǎn)品帶來了全新的國產(chǎn)解決方案。
異構(gòu)多核是物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的“芯”選擇
從上文中我們已經(jīng)得知，物聯(lián)網(wǎng)面臨著不同的挑戰(zhàn)。致象科技也推出了一款新芯片來解決物聯(lián)網(wǎng)智能設(shè)備的緊急問題，但對于整個物聯(lián)網(wǎng)市場的長遠發(fā)展來說，這么一款芯片并不足夠，還需要更多完善的方案才能進一步解決上面提到的問題。
方博士從致象科技的未來產(chǎn)品布局上入手，給我們介紹致象科技眼里的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備“芯”選擇，也就是從系統(tǒng)架構(gòu)和以Silicon based為基礎(chǔ)的SiP封裝上入手解決問題。
首先就是低功耗的系統(tǒng)架構(gòu)。
在前文中方博士提到，芯片的性能和功耗不能兼得是物聯(lián)網(wǎng)MCU的一個不可調(diào)和的矛盾，而這在致象的”A+M”架構(gòu)下，則可以迎刃而解。
“這里的A就是ARM的Cortex A5，M則是ARM的 Cortex M4F”，方博士接著解析道。
根據(jù)方博士的觀點，在物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備中，也就是在下載軟件或者在實現(xiàn)其他大量運算功能的情況下才需要啟動高性能的處理器，一般情況下的觸屏或者其他控制所需的處理能力并不是很強，低性能、低功耗的處理機也能夠了，這樣“A+M”的架構(gòu)就能完美解決性能和功耗不可兼得的問題。
這種實現(xiàn)邏輯和ARM公司推出的Big.little架構(gòu)有異曲同工之妙，但致象科技的小核采用了更適合物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備使用的的Cortex M架構(gòu)，更大限度的降低了功耗，符合物聯(lián)網(wǎng)的低功耗需求。
而這些大小核架構(gòu)芯片在實際使用中，對兩個核之間切換的響應(yīng)時間有很高的要求，致象通過其軟硬件技術(shù)解決了其問題，提高了切換時的啟動效率。這是致象產(chǎn)品的核心競爭力之一，方博士表示。
其次就是以Silicon based為基礎(chǔ)的SiP封裝技術(shù)實現(xiàn)高靈活性的模塊設(shè)計。
“物聯(lián)網(wǎng)的一大特點就是碎片化需求特別多，產(chǎn)品形態(tài)也特別多，例如智能家居、無人機、可穿戴設(shè)備和機器人等各種產(chǎn)品層出不窮，對芯片的性能需求也不盡相同。如果針對不同的領(lǐng)域單獨開發(fā)芯片，就會對成本造成很大的壓力，因此致象科技的做法是使用Silicon Based SiP封裝，滿足多樣化的需求”，方博士說。
所謂的Silicon based SiP就是System in Package在一個芯片基板上（系統(tǒng)級封裝、系統(tǒng)構(gòu)裝）的縮寫，這是一種基于芯片為基板去取代印刷電路板為基板的全新封裝技術(shù)，也就是在一個IC基板上，植入多個裸片芯片，加上被動元件、電容、電阻、連接器、天線…等在這個芯片基板上的封裝，這就可以稱作Silicon Based SiP。
簡單來說就是在一個芯片基板上不僅可以安裝多個裸片，還可以將包含上述不同類型的器件和電路疊加在一起，構(gòu)建成更為復(fù)雜的、完整的系統(tǒng)。這樣不但可以降低多個裸片在PCB上的面積，進而降低功耗，還能滿足物聯(lián)網(wǎng)可靠性的芯片需求。
方博士透露致象科技正在和國外的公司在封裝技術(shù)上合作。如果說有什么能阻礙這個封裝技術(shù)發(fā)展的話，那就是目前的價格相對比較貴，但隨著技術(shù)的推進，價格必然會降下來。
方博士認為這種Silicon based SiP封裝還能給致象科技的產(chǎn)品在應(yīng)對市場變化上提供了很強的靈活性。在他看來，未來的物聯(lián)網(wǎng)通信標準或許不會僅僅是當(dāng)前流行的Zigbee、WIFI或者BLE，而目前的芯片業(yè)者喜歡采用“MCU+無線”的方式為物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備提供簡易的解決方案，在面對變化時，反應(yīng)或許不夠及時。而致象科技規(guī)劃的Silicon based SiP封裝則能解決這類問題。
通過這些方式，致象科技完美解決了開篇提到的三大問題。
后記
在問到對于物聯(lián)網(wǎng)未來發(fā)展有什么看法的時候，方博士指出，雖然目前的物聯(lián)網(wǎng)聲勢很浩大，也有很多的原廠和開發(fā)者參與其中，但就目前而言，產(chǎn)品和前景還不明朗。但和其他產(chǎn)品的發(fā)展軌跡一樣，如果要看到產(chǎn)品爆發(fā)才切入，那么就遲了，這也是致象從成立起一直在物聯(lián)網(wǎng)運算平臺領(lǐng)域孜孜不倦投入的原因，這所有一切都來源于他們深厚的技術(shù)積累。
本文受訪者方之熙博士，曾任Intel副總裁、中國研究院院長，1984年從內(nèi)布拉斯加大學(xué)林肯分校獲得博士學(xué)位，并在伊利諾斯大學(xué)香檳分校完成了博士后研究工作。在微處理機領(lǐng)域有超過30年的經(jīng)驗積累，擁有大約40項全球?qū)＠?。Intel第一款物聯(lián)網(wǎng)芯片樣片Edison就是在其領(lǐng)導(dǎo)下推出的。其他成員也來自如Intel、Qualcomm等全球頂尖的芯片設(shè)計廠商，強大的團隊是致象科技產(chǎn)品強大技術(shù)后盾的保證。
只要有了更多類似致象科技這樣的團隊，中國半導(dǎo)體領(lǐng)域才會發(fā)展壯大，中國乃至全球的物聯(lián)網(wǎng)普及才會如約而至，讓我們期待這一天的到來。
工商網(wǎng)監(jiān)
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