新一代FPGA助力 智慧手機處理效能再升級
文.侯冠州 發布日期:2016/12/20 關鍵字:LatticeiCE40 UltraPlus智慧型手機ARVR

為提升智慧型手機整體處理效能,因應更多人機互動與複雜應用,如AR/VR、語音辨識及手勢識別等,萊迪思半導體(Lattice Semiconductor)宣布推出新一代FPGA元件--iCE40 UltraPlus。此一元件為iCE40 Ultra系列最新成員,相較前一代產品,能提供8倍以上的記憶體(1.1 Mb RAM)、2倍的數位訊號處理器,以及效能更佳的I/O。

萊迪思消費電子產品部亞太區資深事業發展經理陳英仁表示,目前智慧手機系統架構發展趨勢已逐漸改變,過往著重在雲端處理,手機大多只負責傳遞資訊至雲端,不須進行太多即時分析。然而,從今年開始,深度學習躍居為市場主流技術,許多的應用像是語音辨識、手勢識別、圖像識別等,在將資訊傳遞到雲端前,便先在手機上加以分析或預處理的需求越來越多。因此,如何使智慧手機及周遭設備性能越來越強大,卻又能保持低功耗,已成為主要的設計挑戰。

陳英仁進一步指出,除上述所說的系統架構外,簡化印刷電路板(PCB)布線也是另一個設計上的重大挑戰。以往手機的PCB都是完整一塊,布線設計相對簡單。但目前智慧手機的PCB已分成兩塊,透過柔性電路板(FPC)連接,且大部分的空間留給鋰電池或是LCD螢幕,導致電路板上的布線更加複雜。此外,隨著智慧手機中搭載的感測器越來越多,資料流量愈加龐大,也使得電路板上的線路數量上升,使問題更加棘手。

然而,連接PCB的FPC空間有限,甚至為因應智慧手機日後更加輕薄短小的設計,FPC的空間也會愈來愈小;在這種情況下,一方面要簡化布線設計,使其可以順利連接感測器,傳遞資訊,一方面又要顧及PCB尺寸,對於製造商而言,也是一大挑戰。對此,FPGA因可支援許多不同種類接口,適合提供一個I/O的整合跟擴充,便可作為一個Sensor hub或是I/O hub的概念,以解決上述問題。

新推出的FPGA元件整合1.1Mb SRAM、八個DSP區塊,以及高達5K LUT和應用於即時啟動應用程式的非揮發性配置記憶體(NVCM),適用於語音辨識、手勢識別、圖像識別、觸覺感知、圖形加速處理、訊號聚合、I3C橋接等。為智慧型手機和物聯網邊界產品帶來更多附加功能,如滿足穿戴式設備和家庭語音輔助設備永遠開啟、聆聽並即時處理在地即時語音指令,而毋須連接雲端。

另外,如何保持低功耗也是目前電子設備的發展重點,對此,新元件具備可編程行動異構計算(MHC)功能,可在無連接雲端的情況下可透過不同處理器加速運算,以降低電池供電設備中高功耗的應用處理器(AP)工作量。DSP數量越多可支援越複雜的運算,而擴充記憶體能緩存更多資料,滿足長時間的低功耗狀態。

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