兼具開發快速與高安全性優勢　FPGA擴張嵌入式應用版圖

現場可編程閘陣列(FPGA)供應商正全力搶攤嵌入式應用市場。為符合嵌入式應用少量多樣的市場特性，美高森美(Microsemi)、萊迪思(Lattice)、賽靈思(Xilinx)與Altera皆已挾開發快速且可靈活設計的FPGA，與特定應用積體電路(ASIC)及特定應用標準產品(ASSP)互別苗頭，進而爭搶諸如消費性電子、軍用、醫療及通訊設備等嵌入式市場商機。

延續2012年的成長態勢，2013年FPGA市場需求持續增長。尤其是系統單晶片(SoC)FPGA因具備更佳的效能、靈活性、可靠度與整合性等優勢，更成功在ASSP和ASIC夾攻下突圍而出，其市占率已較過去幾年有顯著成長，成功為FPGA業者帶來更多嵌入式市場商機。

效能與可靠度更優　SoC FPGA搶灘嵌入式市場

圖1　美高森美SoC業務部行銷總監Shakeel Peera指出，SoC FPGA目前已成功在嵌入式市場取得一席之地。

美高森美SoC業務部行銷總監Shakeel Peera(圖1)表示，隨著醫療、軍用、消費性電子、工控與車用電子等嵌入式市場對資料運算能力與資料安全性要求與日俱增，傳統ASIC與ASSP因不具備可編程特性，已開始面臨各種技術挑戰，讓SoC FPGA元件勢力快速抬頭。

Peera進一步指出，在萬物聯網(IoT)風潮日益興盛下，嵌入式系統勢必須在通訊網路架構底下運作，因此嵌入式系統除須面臨大量的訊息資料外，還要提防與阻擋惡意程式的攻擊，以保護使用者機密資料與系統運作。例如行動裝置、智慧電表(Smart Meter)、自動化工控設備與醫療設備等嵌入式裝置，一旦遭受網路攻擊，輕則使設備當機，重則可能會釀成嚴重災難，因此嵌入式產品開發人員亟需一個高可靠度與高安全性的解決方案。

有鑑於此，美高森美推出新一代FPGA產品--SmartFusion2 SoC FPGA，此一元件新增多項先進的安全功能，可滿足市場對安全聯網不斷增長的需求。例如，SmartFusion2 SoC FPGA在其快閃記憶體內，增添先進的保護安全密鑰和相關的加密演算法，可讓嵌入式系統免受側槽式攻擊(Side-channel Attack)。

除SmartFusion2 SoC FPGA外，美高森美亦發表IGLOO2 FPGA系列，提供通訊、工業、國防和航空應用等嵌入式市場高效能解決方案。Peera補充，IGLOO2 FPGA內置高性能記憶體子系統(HPMS)，及單片嵌入式靜態隨機存取記憶體(SRAM)模組，對於視訊、嵌入式圖形和即時乙太網等時間關鍵性應用，這些記憶體提供了快速且可預測的低遲滯特性。

不光是美高森美正全力搶攻嵌入式市場，萊迪思也積極透過該公司低功耗、小尺寸的FPGA元件，以及中階、低密度的FPGA方案，搶攻電源管理以及行動裝置等應用市場。

加速應用處理器運算　FPGA插旗行動裝置市場

圖2　萊迪思產品行銷總監Brent Przybus表示，透過低功耗FPGA元件，行動裝置應用處理器負擔將可大幅降低。

萊迪思產品行銷總監Brent Przybus(圖2)表示，隨著智慧型手機與平板電腦在無線聯網和顯示面板的規格愈來愈高後，應用處理器的負擔也不斷加重，導致行動裝置作業系統的操作反應變慢，且電力消耗的速度比過往更快，成為現今產品開發人員無可避免的挑戰。

Przybus進一步指出，行動裝置設備商若在系統中導入低功耗FPGA元件，不僅可協助應用處理器加速運算數據資料，還能利用FPGA可編程的特性，讓設計人員能針對產品需求加入不同的功能，以強化差異性，同時縮短開發時程。

萊迪思旗下FPGA解決方案--LatticeECP3系列，即可針對各種消費性電子和通訊應用市場，提供產品開發人員低功耗、高速與小尺寸的優勢。

Przybus強調，行動裝置無疑是現今商機最龐大的嵌入式應用市場之一，儘管SoC FPGA具備更佳的整合度與效能，但晶片造價始終昂貴，對許多行動裝置設備商而言難以負擔。因此，採用無內建CPU的FPGA元件為行動裝置添增產品差異性與加速應用處理器運算能力，顯然是更佳的解決方案。

綜上所述，各家FPGA業者儘管有不同的主要目標市場與布局策略，但共通之處都是憑藉著FPGA元件開發快速、低成本以及可編程等顯著優勢搶占各種領域嵌入式市場，並希冀能進一步搶食ASIC與ASSP的市占率。