微控制器(MCU)市场的竞争越来越激烈。随着物联网应用逐渐落地,越来越多的新型终端设备被开发出来,MCU 的出货量连年增长,但更多的供应商杀入这一快速增长的市场,使得价格战愈演愈烈。从市场调研机构 IC Insights 的数据来看,MCU 平均销售单价逐年大幅下滑, 但这样激烈的市场,没有人愿意退出,因为掌握了终端市场,才能把握住物联网的数据入口。

 

而且物联网终端市场也非传统 MCU 厂商的禁脔,英特尔等处理器大厂推出嵌入式处理器来抢夺蛋糕,莱迪思(Lattice)半导体推出的 iCE40 系列 FPGA 瞄准的也是这个市场。“MCU 能做的事情,FPGA 基本上都做到,FPGA 还能做许多 MCU 做不到的事情。”莱迪思半导体亚太区资深事业发展经理陈英仁说, “以前用户不太熟悉 FPGA,所以不敢用,但是一旦用过,就会继续用下去的。”

 

莱迪思半导体亚太区资深事业发展经理陈英仁

 

iCE40 UltraPlus 发布会上,陈英仁向与非网记者介绍,随着分布式异构处理(DHP)架构的流行,越来越多的 FPGA 被应用到终端设备中,iCE40 Ultra 因为被 iPhone 7 采用而名声大噪。在 iCE40 Ultra 低功耗、多 IO、灵活配置的基础上,iCE40 UltraPlus 又增加了 1Mb 的 SRAM 存储器,并具备更多的逻辑资源、还支持更新的接口协议(例如 I3C), 因此非常适合各种物联网终端产品应用,例如虚拟现实设备(VR)、无人机、安防监控、机器视觉、家用电器、可穿戴或者手机平板等。

 

 

那么,FPGA 到底靠什么绝活敢于来如此激烈的 MCU 市场抢食吃呢?

 

陈英仁解释,相比 MCU,FPGA 在可编程性、IO 配置灵活性、实时处理能力等方面都有无可比拟的优势。

 

iCE40 Ultra 系列产品支持 I2C、I3C、VGIO、SPI、MIPI-DPHY 等各种 IO 接口,由于 FPGA 的接口类型可后期配置,这对于硬件系统设计变更非常便利。如果采用 MCU 方案,一旦线路连接上需要更动,那么 PCB 的布局布线更改会非常复杂,但采用 FPGA 方案布局调整就会非常容易。这一点对于复杂系统设计很重要,部分模块采用 FPGA 来设计有益于满足日益严格的上市时间。

 

iCE40 UltraPlus 支持 I3C

 

随着越来越多的传感器被引入终端设备中,传感器管理成为困扰终端设备开发工程师的问题,以手机、平板为例,现在都增加了协处理器等模块来辅助主应用处理器管理传感器接口。由于传感器应用多数需要始终在线,如果都由主应用处理器来处理,那么主处理器将始终无法进入深度睡眠状态,系统的功耗将非常高。

 

FPGA 非常适合做传感器数据缓存

 

一些系统会采用 MCU 负责传感器处理,但通用 MCU 往往 IO 接口数量较少,同时由于 MCU 通常只能采用轮询的方式依次查询,因此不适合需要同时对多个传感器采样的应用场景。但莱迪思的 iCE40 系列非常适合承担这种分布式异构处理工作,不但接口数量多,支持接口类型多,而且 FPGA 所具备的并行处理能力可实现低延迟的数据同步获取。在 iCE40 中,莱迪思还专门加入了专用传感器处理中心模块,在低功耗的基础上提供独立传感器接口,为工程师开发传感器应用带来了诸多便利。

 

 

音频应用

 

“在 HTC 虚拟现实设备上面就有我们的 FPGA,它的功能就管理各种传感器,包括头盔上 32 个、双手柄各 24 个,把这么多传感器的资料要同时间抓下来去做预处理、做分析,这样才能做到毫米级的追踪。像这类的应用以后越来越多,但采用 MCU 做不到这样的处理,因为它没办法同时间把数据抓下来。”陈英仁举例说。

 

摄像头应用

 

通常 FPGA 的价格会偏贵,但陈英仁表示,Ultra 40 系列主打的就是移动消费类市场,所以价格并不高,不然也不会被手机采用。陈英仁对 Ultra 40 系列在竞争激烈的传感器处理应用市场中站稳脚跟、扩大份额信心十足:“iCE 40Ultra 系列每天卖百万片以上,所以价格并不贵,可能比同级别的 MCU 贵一点,但该系列产品带来的系统价值很高,还能节省功耗,又有很强的数据预处理功能,整体上看是会降低了系统的费用。”