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多核心SoC發威 智慧工廠生產效率大增

2013/8  林苑卿
多核心系統單晶片將在智慧化工廠和智慧自動化產線遍地開花。科技和傳統產業製造商為提高OEE,正相繼建置智慧化工廠和智慧自動化產線,此將大幅增加採購具備更高處理速度的多核心系統單晶片數量。
多核心SoC助攻 智慧產線生產效率躍進 

圖3 德州儀器嵌入式系統經理陳思儒指出,瞄準智慧自動化產線商機,該公司將持續在多核心SoC推陳出新,以迎合市場需求。
德州儀器(TI)嵌入式系統經理陳思儒(圖3)表示,智慧自動化產線中的個別裝置若搭載多核心SoC,除能執行複雜的資料運算外,亦能顯著縮短資料處理的時間,並減少功耗,如此一來將有利於大大降低後端資料中心的工作負擔,同時提升智慧自動化產線的生產效率及達成省電目的。  

陳思儒進一步指出,多核心SoC不僅適用於智慧自動化產線的個別裝置,後端資料中心亦將為主要的應用。資料中心開發商可透過多核心SoC開發出更高運算性能且節能的方案,提高旗下產品競爭力,並讓資料中心在智慧自動化產線中發揮更大的功用。  

隨著智慧自動化產線的前端裝置與後端資料中心,分別導入多核心SoC後,製造廠商將可更易於建置基於集中式處理架構的智慧自動化產線,進一步提高生產效率和良率。  

面對智慧自動化產線對於多核心SoC需求日益殷切,德州儀器、亞德諾(ADI)等晶片業者亦加碼投入多核心SoC產品開發,以迎合市場需求。陳思儒強調,德州儀器已發布採用28奈米(nm)製程生產的第二代KeyStone系列多核心SoC,預計今年下半年將再發表整合四顆多核心Cortex-A15的多核心SoC樣品與評估模組(EVM)。  

智慧化工廠應用點火 FPGA SoC後勢看漲 

除監控攝影機與資料中心外,智慧化工廠為提高智慧自動化產線中作業人員的安全,未來布建由高性能機器視覺所組成的「虛擬柵欄/屏障系統(Virtual Fence or Barrier)」比重將會大幅攀升,此亦將推升兼顧高運算效能和即時處理能力的現場系統單晶片可編程閘陣列(FPGA SoC)需求。  

林逸芳表示,過去自動化工廠中的每部機器,僅須負責執行自動化產線中的一小部分工作任務,且工作任務的內容和活動範圍均可被預測,因此生產線附近操作、維護及工作的人員,皆可在周圍所建置的安全籠(Safety Cage)中工作,以降低工作風險。  

然而,現今製造商為提升智慧化工廠的生產效率,將於智慧自動化產線中建置靈活度更高的生產機器,並為該機器提供更大的運作空間;然而,生產機器在智慧化工廠的移動範圍將為整體智慧自動化產線帶來顯著的變化,特別是安全籠為因應工廠內機器的移動範圍,設置的條件將會出現更多限制。  

也因此,建置智慧化工廠的雇主為保護智慧自動化產線工程人員的安全,同時避免制約智慧自動化產線的活動範圍,於智慧化工廠中導入虛擬柵欄/屏障系統的比例將會逐步增加。當工作人員太靠近生產線或外部屏障時,虛擬柵欄/屏障系統會發出警報;若繼續跨越第二道屏障,系統將會自動關閉整條生產線,以避免發生傷害事故。  

林逸芳強調,近期虛擬柵欄/屏障技術已在自動化工廠中蔚為風潮,特別是充斥著潛在危險性設備與化學品的工作環境中,對此技術的需求更加殷切;日後該技術更可望被廣泛應用在日常生活中,以降低意外的發生。  

現階段,產業界正分別藉由微控制器(MCU)、數位訊號處理器(DSP)及特定應用積體電路(ASIC)開發虛擬柵欄/屏障系統中的機器視覺系統。不過,林逸芳認為,相較於MCU、DSP及ASIC,該公司的FPGA SoC系列產品Znyq-7000係整合Cortex-A9核心與自有的28奈米FPGA,再搭配平行計算和快速輸入輸出(I/O)功能,因此具備更強大的即時運算能力,更能符合嵌入式視覺系統開發商的設計要求。  

林逸芳補充,有別於以往FPGA僅能擔任系統中主處理器的協同處理器角色,FPGA SoC除具備軟體演算法與影像處理能力之外,可編程功能更有助於設計人員開發更多即時功能(如支援更多工業網路通訊協定等),未來可望擔起嵌入式視覺系統中主處理器的重任。  

隨著科技與傳統產業製造商紛紛建置智慧化工廠,多核心處理器的重要性已更加突顯,吸引半導體業者爭相投入產品開發,以爭搶這波智慧化工廠的成長商機。

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