工業(yè)自動(dòng)化鑄就嵌入式處理器新戰場(chǎng)

工業(yè)自動(dòng)化（Industrial Automation）發(fā)展迅速增溫，已成為嵌入式處理器業(yè)者的新戰場(chǎng)。由于工業(yè)自動(dòng)化牽涉大規模的控制器換新需求，加上須導入高可靠度、高安全性工業(yè)乙太網(wǎng)路（Ethernet），以及多軸、高精準度馬達控制方案，才能實(shí)現機械自動(dòng)化作業(yè)情境;因此，系統開(kāi)發(fā)商對處理器功能整合度、尺寸和通訊協(xié)定支援能力的要求已提高好幾個(gè)檔次，吸引現場(chǎng)可編程閘陣列（FPGA）、處理器和微控制器（MCU）業(yè)者競相開(kāi)發(fā)新一代工控系統單晶片（SoC），卡位新商機。

Maxim Integrated工業(yè)應用市場(chǎng)專(zhuān)家Suhel Dhanani認為，對工業(yè)自動(dòng)化系統來(lái)說(shuō)，效能、尺寸和安全性的考量缺一不可。

Maxim Integrated工業(yè)應用市場(chǎng)專(zhuān)家Suhel Dhanani表示，第四次工業(yè)革命，或稱(chēng)工業(yè)4.0（Industrial 4.0），目的系透過(guò)分散式區域控制、環(huán)境感測與網(wǎng)路連接功能，建造一個(gè)完全自動(dòng)化且靈活的生產(chǎn)線(xiàn)，讓以人工為主的傳統工廠(chǎng)變身為高效率管理和機械作業(yè)的智慧工廠(chǎng)。此一趨勢將驅動(dòng)不同類(lèi)型的工控系統研發(fā)需求，包括微型可編程邏輯控制器（PLC）、馬達控制，以及支援各種先進(jìn)感測介面、工業(yè)乙太網(wǎng)路通訊協(xié)定的輸入/輸出（I/O）設備。

此外，基于工廠(chǎng)環(huán)境與商業(yè)考量，工業(yè)4.0的發(fā)展亦須奠基于嵌入式硬體安全（Embedded Hardware-based Security）方案，以確保PLC、I/O模組或現場(chǎng)感測器等終端裝置從任何地方登入網(wǎng)路時(shí)，具備完善的資料保護機制，避免駭客惡意攻擊而造成工廠(chǎng)重大營(yíng)運損失。

Dhanani強調，由于工業(yè)自動(dòng)化設備須滿(mǎn)足上述設計要求，因此內建處理器須改搭功能整合度更高的SoC，從而增強即時(shí)控制、聯(lián)網(wǎng)、感測、資料頻寬和安全防護能力，同時(shí)降低運行功耗與晶片占位空間;也因此，近期嵌入式處理器供應商皆積極擴展工業(yè)級SoC產(chǎn)品陣容，以拉攏系統業(yè)者。

以Maxim為例，其透過(guò)整合類(lèi)比混合訊號前端（Analog Mixed-signal Front-end），以及內建安全標準的數位處理器，打造工控設備SoC，不僅能增進(jìn)數位I/O通道支援能力，亦能提高周邊零組件整合度，進(jìn)而縮減系統體積、功耗和物料清單（BOM）成本，將有助工廠(chǎng)擴大部署分散式微型PLC，加速實(shí)現工業(yè)自動(dòng)化愿景。

與此同時(shí)，FPGA、處理器和MCU業(yè)者亦瞄準機器視覺(jué)（Machine Vision）、馬達控制和工業(yè)乙太網(wǎng)路三大應用，加緊布局工業(yè)自動(dòng)化市場(chǎng)，使工業(yè)嵌入式處理器技術(shù)戰火快速蔓延。

為滿(mǎn)足工廠(chǎng)自動(dòng)化設備對即時(shí)且高精準度控制、多元通訊協(xié)定支援和大量資料同步的開(kāi)發(fā)需求，Altera和賽靈思（Xilinx）兩家FPGA商，已陸續祭出整合多核心中央處理器（CPU）、數位訊號處理器（DSP）和微控制器等運算核心的SoC FPGA。至于MCU廠(chǎng)商則利用安謀國際（ARM）Cortex-M3/M4系列核心，擴展支援浮點(diǎn)運算（Floating-point）、多元傳輸介面及感測器連接功能的32位元MCU陣容，足見(jiàn)高整合設計已成為晶片商進(jìn)軍工業(yè)自動(dòng)化市場(chǎng)的重要途徑。