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2009年11月1日 星期日

如何防止FPGA設計被複製?

本文介紹了一種新的設計標記方法,可幫助用戶有效對付迅速盛行的IP剽竊和複製設計之風。過去,這類話題甚少受到業界關注,但最近,有關這方面的討論聲音越來越強烈。

據估計,盛行的仿冒電子產品已佔整體市場的10%──該數字獲得反水貨市場和反假冒聯盟(AGMA)證實──AGMA是由惠普、思科和其他大型OEM公司組成的產業聯盟。據AGMA統計,製造商因此造成的損失超過1,000億美元,而對最終用戶來說,信譽損毀和可靠性問題帶來的隱性成本更難以估算。

可編程邏輯的風行和ASIC衰退所帶來的負面影響,是越來越容易拷貝設計。一些亞洲或東歐公司公開聲稱專門從事'逆向工程'或拷貝PCB佈局及記憶體內容。對ASIC進行逆向工程是一件困難、昂貴且費時的工作,但拷貝最流行FPGA的配置位元串流卻相當簡單(圖1)。

圖1:剽竊一個FPGA設計並不複雜。
圖1:剽竊一個FPGA設計並不複雜。

因此,許多公司也許會發現他們的知識產權(IP)第二天就出現在競爭對手的產品中。剽竊者不需要花費半點研發成本,因此能以比合法供應商低得多的價格出售產品,竊取更多市場佔有率。

問題是如何才能阻止這種偷竊行為並證明設計所有權。Algotronix公司的DesignTag產品或許可做到這一點。DesignTag程式碼可以隱藏在FPGA位元串流中,即使剽竊者知道FPGA位元串流中包含DesignTag程式碼,仍然很難找到並去除它們。

一旦這個程式碼被複製進被盜取的位元串流中,它就會像信標一樣不斷提示人們這個設計是拷貝的。這個概念類似於使用UV筆做的郵遞區號或郵遞區號的標記價值。它不能阻止盜竊行為,但能在日後使用時釐清所有權。

以成本觀點來看,在XC3S2000 FPGA中,DesignTag程式碼只佔0.57美分的矽晶片(使用100片以上的價格),佔用晶片上1.3%的邏輯資源。與非法拷貝造成的潛在損失相較,這點開銷微乎其微。

另一個問題來自所謂的'過度製造(over-building)'。造成這個問題的背景因素是,過去10多年內許多公司撤銷生產部門,專注於設計產品,並將產品交給合約廠商(CEM)製造。這種方式將CEM置於中心和關鍵位置。當然,絕大多數CEM是負責任的,提供有價值的服務。但也有少數不道德的CEM會生產超出合約數量的產品並出售給水貨市場,從中獲取超額利潤。這時DesignTag就能用來識別設計來源和所有者。

DesignTag的另一項應用是提供串列序列號或版本識別。醫療、汽車、產業、軍事或航空領域的製造商,可能希望設備能附上最終用戶程式碼標記,或追蹤FPGA配置版本。在更新頻繁的應用場合,版本控制能力相當重要。而無需進行電氣連接就能在工作中的系統中檢測出DesignTag的特性,對採用球閘陣列封裝的裝置來說優勢更多,因為接觸這種封裝的頂部比電氣連接更加方便,而且不用求助於可能影響正常工作的軟體或硬體中斷就能實現監視功能。

另一個潛在好處是讓嵌入式系統與DesignTag互動,以便標記出故障或狀態情形。在這種應用中,DesignTag經過編程可輸出一個指示內部狀態的不同程式碼。

圖2:DesignTag提供了'剽竊證據'。
圖2:DesignTag提供了'剽竊證據'。

聯詠科技新一代SoC獲MIPS32 24KEc授權

高效率節能式處理器是DTV、STB、DVD及可攜式媒體應用的最佳選擇

美普思科技(MIPS Technologies, Inc)宣佈,聯詠科技(Novatek Microelectronics)已獲得該公司MIPS32 24KEc處理器核心授權,以進行各種數位家庭多媒體裝置的先進晶片設計,包括平面顯示器、數位電視(DTV)、機上盒(STB)、數位相機、與可攜式媒體裝置在內。

MIPS32 24KE核心系列採用24K微架構,並包含MIPS DSP特定應用架構延伸(ASE)。針對某些嵌入式應用,若與未建置DSP ASE的RISC核心相較,這些指令最高可提升訊號處理效能達2倍之多。

24KE系列可顯著降低整體SoC晶粒面積與功率消耗,並擁有完整的軟體開發工具、MIPS DSP程式庫、以及第三方DSP應用網絡支援。可協助SoC設計人員在單一的設計環境中進行開發工作,並透過將DSP功能移植到24KE核心上來降低系統成本。

09年「十大中國IC設計公司」榜單出爐

借鑒去年的成功經驗,《電子工程專輯》簡體中文版今年再次舉辦"中國原創"評選活動,以多角度評估和見證中國IC設計公司的業務活動和技術、服務水準,選出那些在中國大陸IC設計業界表現卓越的公司,以表彰他們在協助中國大陸電子設計工程師開發電子系統產品方面所作的貢獻。

本次評選活動設立三個獎項:「十大中國IC設計公司品牌」、「十大最具發展潛力中國IC設計公司」以及「十大傑出服務型中國IC設計公司」。從活躍在中國IC設計業界的400多家IC公司中為三個獎項各提名30家公司(共90家),這比去年的提名公司總數增加了約30%,擴大了覆蓋範圍。

經過一個多月的踴躍投票,最後的「十大中國IC設計公司」榜單終於出爐(詳細名單列於文後)。今年參與評選的有效票數達3,611,比去年的2,456有效票數增加了47%,顯示《電子工程專輯》的「中國原創」評選活動逐漸受到矚目,實現了讓廣大IC客戶(系統工程師)選出他們自己心目中「十大中國IC設計公司」的初衷。

在月前於廣州東莞舉行的「國際積體電路研討會暨展示會(IIC-China 2009)」上,《電子工程專輯》也隆重舉辦了「十大中國IC設計公司」頒獎典禮,讓「中國原創」評選活動劃下完美的句點。

十大中國IC品牌

中國本土IC設計產業在經過艱苦的生存期後,開始注重品牌的建立;然而,與國際IC品牌相較,中國IC設計產業目前的整體實力相去較遠,這是不爭的事實。但在品牌設立上頗有建樹的中國IC公司都對未來的發展前景信心十足。

上海海爾積體電路的市場部經理陳曙認為,中國IC設計公司未來兩年會更加成熟,市場對國產IC的看法與幾年前相較已有了根本性的改觀,接受度越來越高,市場佔有率越來越大。他堅信隨著金融危機和經濟衰退的結束,中國IC設計公司會迎來下一波發展的高峰。

而福州瑞芯的營運總監謝青山也聲稱,中國的IC設計產業總體上來看現在正處於歷史上最好的發展時期。他也對《電子工程專輯》表示:「與國外同行相較,無論是從產品種類,銷售規模,研發實力的角度評價,瑞芯都還是一個小公司。」

除了自信,中國IC公司要追趕國外品牌就得具備這種忍辱負重經、韜光養晦的心境。瑞芯充分發揮技術特長,抱著改變中國大陸在手機製造領域的"無芯"現狀的信念,使從媒體播放器成功走向附加值更高的手機晶片領域。

繼海思K3之後,瑞芯推出的RK27/RK28系列手機平台同樣廣受注目。除了先行一著的海思與瑞芯外,相信未來兩年內還會有幾個具一定實力的中國IC品牌會涉足手機多媒體平台。

最具發展潛力IC公司

最具發展潛力的公司必須是具有技術特色的。比如,上海譜瑞積體電路在DisplayPort技術上具有領先優勢。未來兩年,是高速數據介面標準的快速成長期,相信譜瑞在高速介上市場前景非常可觀。同樣的還有堅持走自主技術道路的西安西芯微電子,正如該公司總經理陸明瑩所指出,中國IC設計公司要發展壯大,前提是要有自己的核心技術和核心競爭力, 而不是買技術來做包裝。

具備潛力的IC公司的產品所覆蓋的焦點應用領域也應當具有相當數量的本土製造商,這樣使得他們在中國市場就具備市場優勢。就此看來,行動網際網路、網際網路電視可謂是當仁不讓。而主攻網際網路電視市場的北京希圖視鼎的Frank Liu表示,網際網路電視市場已經逐漸被終端和內容服務商所接受,廠家的生產計劃和市場前景都非常樂觀,和競爭對手相較,希圖的產品有技術、性價比以及本地技術支援的優勢。

據介紹,該公司已經成功投片CC1200 Full HD多媒體晶片,它整合了雙核心主CPU,配合DSP引擎、繪圖引擎和Gigabit乙太網路等介面。全新設計DSP引擎不僅可以解碼1,080p全Full HD H.264、MPEG、RMVB等格式,也實現全雙工編解碼H.264、DVD畫質視訊電話。

然而,即使具備技術特色和/或能夠搶佔市場先機,如何保持技術優勢當屬這些公司的最大挑戰。

傑出服務型IC公司

無可否認,在產品同質化嚴重、利潤縮水而大打價格戰的市場環境下,中國本土IC設計廠商面臨非常激烈的競爭。為了加速上市時間、提高產品的差異化以及面對成本控制的壓力,設計代工服務能夠使IC設計公司簡化產品研發步驟,專注市場而使能盡早佔領市場。

從目前來看,設計代工範圍尤其集中在高階的數位ASIC。而芯原微電子所標榜「以設計服務多元化來對抗市場風險,以系統晶片平台化來減少前期投資,以商業模式差異化來實現產業變革」正是這些IC設計代工公司的真實寫照。

此外,為客戶定製IC、協助客戶Design-win成為了眾多本土IC公司服務客戶最常用方式。據思旺電子總裁介紹,傳統上,IC的定義都是諸如美國國家半導體(NS)、凌力爾特(Linear)以及Maxim整合這些美國公司來做的,定義和設計創新型產品使得本土IC能夠與更大的對手競爭。據介紹,思旺已經有5種創新型IC產品投入市場,其中的3種已經得到其客戶和市場的廣泛認同。

十大中國IC設計公司品牌

˙中星微電子有限公司

˙大唐微電子技術有限公司

˙福州瑞芯微電子有限公司

˙上海海爾集成電路有限公司

˙海思半導体有限公司

˙炬力集成電路設計有限公司

˙中國華大集成電路設計集團有限公司

˙聖邦微電子有限公司

˙北京希格瑪和芯微電子技術有限公司

˙杭州國芯科技有限公司

十大最具潛力中國IC設計公司名單

˙北京中天聯科微電子技術有限公司

˙西安西芯微電子有限公司

˙芯邦科技(深圳)有限公司

˙深圳艾科創新微電子有限公司

˙深圳市華芯飛科技有限公司

˙晶晨半導体(上海)有限公司

˙上海岭芯微電子有限公司

˙北京思比科微電子技術有限公司

˙北京希圖視鼎科技有限公司

˙譜瑞集成電子(上海)有限公司

十大傑出服務型中國IC設計公司名單

˙深圳比亞迪微電子有限公司

˙深圳市中微半導体有限公司

˙上海貝嶺股份有限公司

˙北京神州龍芯集成電路設計有限公司

˙美芯集成電路(深圳)有限公司

˙無錫芯朋微電子有限公司

˙北京思旺電子技術有限公司

˙華潤矽威科技(上海)有限公司

˙芯原微電子(上海)有限公司

˙矽恩微電子(廈門)有限公司

 

產業準備迎接百核心處理器時代

雙核心、四核心處理器已經不稀奇了…很快可能就會看到100核心處理器出現在市場上!一家已開發出64核心處理器、並獲Top Layer Networks公司採用於網路入侵偵測系統設計的新創公司Tilera,日前宣佈了將開發新一代百核心元件的計畫。

Tilera與Top Layer Networks是少數專營新興多核心處理器技術領域公司的其中兩家;產業分析師咸認,廣泛PC領域與嵌入式產業還需花上數年的時間──而且需要在平行編程技術上有重大突破──才能跟上那些廠商的腳步。

Top Layer有一種入侵偵測系統能以4.4Gbps的速度搜查封包,採用自家開發的ASIC與FPGA元件;但此系統無法應付未來的10Gbps乙太網路。因此,該公司轉向新創無晶圓廠IC業者徵求可用的替代方案,並採用了Tilera的64核心高階處理器做出新一代系統原型。

擔任Top Layer副總裁暨策略長的Mike Paquette表示,Tilera利用現有Linux工具開發出對稱多核心系統,把多核心處理器當成多CPU伺服器;這種方法讓Top Layer能指派單一核心許多工作,或者是將某件工作分配給許多核心。

而繼64核心處理器之後,Tilera宣佈將採用40奈米製程開發100核心處理器;與現有採用90奈米製程的晶片相較,新一代元件號稱資料速率將近雙倍,性能提升四倍,電源效率則提升兩倍。

在新一代的Tile Gx晶片上,Tilera將於眾核心添加更多的乘法累加單元,以及75條新指令集,其中有三分之一是供單指令、多資料流任務使用。新晶片將支援多達32Mbytes的快取記憶體,並針對加密與封包處理選配硬體加速器。

任一核心都可利用函式庫功能呼叫多達兩個加密加速器,以處理安全性或壓縮任務;此外一

個獨立的封包處理加速器則是虛擬化的,因此能同時執行多重任務。

其實目前Tilera的工程師仍在進行Gx晶片的實體佈線,但該公司選擇現在就讓該晶片公開;對此Tilera創辦人暨技術長Anant Agarwal表示,客戶對該公司的產品藍圖非常關心,所以他們認為已可開始釋出相關資訊。Agarwal同時是麻省理工學院(MIT)教授,專長多核心處理器。

除了Tilera之外,還有其他晶片與系統廠商試圖將多核心運算技術推至極限;例如英國的Cambridge Consultants最近透露,其正在進行的3G與WiMax基地台設計案是採用PicoChip的250核心晶片。

但今日的這些多核心架構通常採用特殊的軟體方案;例如Tilera是採用了共享記憶體(shared memory)設計,因此各個核心能直接傳遞資料,運作方式就像是一台多處理器的Linux系統。Tilera的方法需要較先進的核心,每一個都具備執行作業系統的能力;而PicoChip的核心則相對簡單,採用訊息傳遞(message-passing)架構。

而還有不少多核心晶片新創公司,包括Ambric與Cswitch,則嘗試過開發各種可編程與可重配置架構,最後卻失敗。

有一些研究人員目前也正試圖定義出能適用包括x86處理器在內的各種熱門晶片、容易使用的平行編程模型;此外如加州柏克萊大學的研究團隊,正進行包括硬體原型製作、新任務調度模式與數種殺手級平行運算應用的開發。

有分析師認為,缺乏能順利分割成許多平行任務的應用程式,是未來多核心處理器發展將遭遇到的一大障礙;The Linley Group分析師Linley Gwennap表示,每個人都希望能有一種神奇編譯器,只要按個鈕就能處裡軟體程式碼的平行化,但既然沒有這種萬靈丹,說多核心技術將主導嵌入式處理器市場還嫌太早。

(參考原文:Tilera announces plan for 100-core processors,by Rick Merritt)


解決平行編程領域所面對的挑戰

英特爾(Intel)和微軟(Microsoft)日前宣佈將在未來五年為美國加州大學柏克萊分校投資1千萬美元,協助其建立並管理一座平行運算實驗室;此舉對於業界來說真是一項大好消息!我期望這一計畫能解決下一代軟體開發人員在為多核心平台高效且快速部署軟體時所面臨的重大挑戰。

該實驗室的核心研究員Kurt Keutzer教授表示,我們可望在2010年夏天看到第一項成果。這一時間表相當令人印象深刻;從研究的角度來看,這是為了提出解決此複雜問題的首份成果而壓縮的時間表。然而,另一項重要指標是必須儘快找到具有生產力與產業優勢的解決方案。

這一重大聲明意味著大型公司在資助學術研究方面仍然十分重要。在當今動盪的經濟環境中,這些大型公司們持續贊助學術研究的作法值得讚許。因為,這還需要更遠大的目光,而非僅盯著當季的損益表;此外,它經常必須在具有潛在風險時即投資尚未成熟的研究。

當想到這一點時,我發現目前已存在著一種真實的平行世界,能讓所有的研究最終均使用平行編程模式。我每天所接觸到的客戶們均已為其多核心平台部署多執行緒軟體了,但他們既不採用新語言,也不使用新工具。就像其他工程師一樣,他們只是單純地思考並解決問題。他們或許會最先坦承並未實現最有效率的建置方案,也未如預期般快速完成部署。然而,他們仍然以驚人的速度將新產品投入市場。

我曾經從客戶那裡多次聽到同一個關於視訊系統方面的例子,證實了我的想法。由於多核心平台是唯一能解決目前視訊標準所需傳輸量的方式,多核心程式設計方面的軟體開發新手或許認為:要建置所需的方案,最有效率的方式是將一連串訊框饋入各自獨立的處理單元管線中。因而開發人員在劃分程式碼後很快地發現到,處理每一訊框所需的記憶體流量並不如預期般地高效。因此,在這個多核心應用普及的新世界裡,全球幾萬名開發人員正不斷重複著類似的錯誤與教訓。

請不要誤會我的意思。採用多核心編程的學術研究其實是相當重要的。在這個非常重要的領域中,當迎來等待已久的下一代解決方案時,業界將會揭示並定義出平行編程的設計定律,使其如同摩爾定律和Amdahl定律般的普遍流傳。事實上,加州大學柏克萊分校的平行運算實驗室等其它近多家重要實驗室均以其卓越的聲譽為睹注,期望能針對業界的部份或全部需求,以便更正確地利用多核心架構。

同時,請不要忘記目前的開發人員們正分秒必爭地透過多核心平台的程式設計,竭力滿足日益複雜的性能與功耗目標。這些工程師們正主動學習如何使用現有的語言和方法來達到目標,這是相當難能可貴的。他們不斷地犯錯、學習,儘管犯了更多錯誤,但也學得更多,最終也完成了任務。難道工具供應商不能更進一步地協助他們嗎?難道業界無法更進一步地與所有的開發人員們分享既有的知識和經驗嗎?難道學術研究不正是這麼做的嗎?

實際上,這些觀察使我期望能在多核心協會的贊助下建立一個多核心編程實踐(MPP)工作組,並同意和英特爾的Max Domeika一起主持該組織。該組織的用意在於為這些努力的工程師們提供一些實際的指導方針,這些指導方針是根據已學習如何編寫平行軟體的其他工程師們所用的實際案例。

有人可能會說在實際的平行編程方案出現以前,採用現有語言進行多核心軟體編程只是短暫的。但請切記在權宜之計上所出現的'差距'往往比任何人所能想像的更深。

作者:David Stewart

CEO

Critical Blue公司

2009年10月29日 星期四

其他可能耳聞的記憶體技術


其他可能耳聞的記憶體技術

Enhanced SDRAM (ESDRAM)

為了提高標準記憶體模組的速度與效率,某些製造廠將一小部份的SRAM直接合併於晶片上,製成一個晶片上的快速緩衝儲存區 ESDRAM本身是一個SDRAM加上一個小容量的SRAM快速緩衝儲存區,使運作速度達到200MHz。就如同外部SRAM快速緩衝儲存區,快速緩衝儲存DRAM的目標在於將最常使用的資料置於SRAM Cache以將來回從速度較慢的DRAM存取的動作減到最少。在晶片上的快速緩衝儲存區的其中一項優點在於它能夠給予SRAM與DRAM間更寬的匯流排,並實際提高DRAM的速度與頻寬。

Fast Cycle RAM (FCRAM)

FCRAM是由Toshiba與Fujitsu 為特殊設備系統所共同研就開發的,例如高階伺服器,列印機與電信轉接系統。它包括記憶體陣列分割以及內部流水線設計以加速隨機存取以及減少電力消耗。

SynLink DRAM (SLDRAM)

雖然目前已被視為過時,SLDRAM為一些DRAM製造廠在90年代末期共同研發以取代Rambus技術。

Virtual Channel Memory (VCM)

由NEC所開發, VCM技術使不同 "群" 的記憶體能夠利用本身的緩衝存儲器獨立與記憶體控制器通訊。由此,不同的系統作業便能夠分配到自己的 "虛擬通道(Virtual Channel)",而和一項作業相關的資訊便不與其他同時執行之作業共用緩衝存儲器空間,使系統效率更高。

快閃記憶體(Flash Memory)

快閃記憶體是一種固態,不易揮發,可複寫的記憶體,其運作方式就像隨機存取記憶體與硬碟的混合體。就像DRAM,快閃記憶體將資料位元儲存在記憶體單位(cell)中,但是跟硬碟一樣,當電源關閉後資料仍保留在記憶體上,由於它的高速,持久性,以及低電壓需求,快閃記憶體非常適合在許多設備中使用,例如數位相機,行動電話,列印機,掌上型電腦,呼叫器,以及錄音機。

錯誤檢測(Error Checking)

確保儲存資料的完整性是記憶體設計上很重要的一環,達成這個要求的兩項最重要的方式為Parity與error correction code (ECC)。

在歷史上,parity是最常被使用的資料匯整方法。Parity能夠偵查 –但不能修正- 到小至一位元的錯誤;Error Correction Code (ECC)是一種能夠偵查並修正單位元錯誤的更廣泛之資料完整性檢測。

越來越少個人電腦製造廠在設計中支援資料完整性檢測,這是由於下列幾個原因 第一, 藉著除去較一般記憶體昂貴的parity記憶體,生產商便能降低電腦的價格 所幸這個第二個原因:某些製造廠所生產的記憶體產品品質的提升以及記憶體錯誤頻率的降低,修正了這種傾向的不足。

資料完整性檢查的種類依照電腦系統的用途而有所不同,如果這部電腦的地位非常重要 – 例如,做為伺服器 – 那麼一個支援資料完整性檢測的電腦就非常理想。大致上:
  • 絕大多數被設計為高端伺服器的電腦會支援ECC記憶體。
  • 絕大多數低價位的家用或是小型企業用的電腦會支援無parity記憶體。


同位 Parity

當parity功能在電腦系統中被使用時,每八位元的資料便有一個parity位元與其同時儲存在DRAM中。兩種同位(parity)協定 – 奇同位元(Odd Parity)與偶同位元(Even Parity )– 以類似的方式運作。



下面的表格表示Odd Parity 與 Even Parity的運作方式。處理過程相同,但特性相反。

奇同位元(Odd Parity) 偶同位元(Even Parity)

Step 1

當相對應的資料的位元組中含有偶數數量的1時,同位位元為1(或是電源打開)

當相對應的資料的位元組中含有奇數數量的1時,同位位元為1(或是電源打開)

如果位元組中含有奇數數量的1時,同位位元為0(或電源關閉)

如果位元組中含有偶數數量的1時,同位位元為0(或電源關閉)

Step 2 同位位元與對應8位元資料被寫入DRAM (同 Odd Parity)

Step 3 資料被送至中央處理器前通過同位電路。 (同 Odd Parity)
如果同位電路檢測到奇數數量的1,資料被視為有效。同位位元被去除,後此8位元資料被送到中央處理器。 如果同位電路檢測到偶數數量的1,資料被視為有效。
如果同位電路檢測到偶數數量的1,資料被視為無效並產生parity錯誤。 如果同位電路檢測到奇數數量的1,資料被視為無效。

同位也有其限制。舉例而言,同位只能偵測錯誤而不能修正 這是因為同位技術無法判斷找出八位元中的錯誤位元。

此外,當多個位元無效而資料滿足所使用的奇同位元或偶同位元條件,同位電路便無法找出錯誤。舉例而言,當一個有效的0變成無效的1而有效的1變成無效的0,兩個錯誤便相互抵消而同位電路便無法發現錯誤。所幸,這種情況發生的機會相當微小。

ECC 錯誤修正碼檢查

Error Correction Code是一種主要用在高階個人電腦以及檔案伺服器中的資料完整性檢測。ECC與Parity檢測的重要不同點在於ECC能夠偵測並修正單位元錯誤,使用ECC時,單位元錯誤修正通常在使用者發現錯誤之前就已經完成。依照使用的記憶體控制器的不同,ECC也能夠偵測到少見的2,3,4位元錯誤,雖然ECC能夠偵測到這些錯誤,它並不能修正這些錯誤。但是,有些形式較複雜的ECC便能修正多位元錯誤。

利用一種特別的數學規則系統,並與記憶體控制器結合,ECC電路在存入記憶體的資料位元中加入ECC位元,當CPU向記憶體要求資料時,記憶體控制器將ECC位元解碼並判段是否有一個或是多個損壞位元組。如果有單位元錯誤,ECC電路便修正該位元,如果發生多位元錯誤,ECC電路便回報同位錯誤。

其他特點

除了規格,記憶體技術,以及錯誤偵測方式以外,還有幾個了解與選擇記憶體產品時須要了解的重要特點。

速度

記憶體零件與模組的速度是最佳化記憶體配置時最重要的條件。事實上,所有的電腦系統指明記憶體零件的速度,這些指示必須被遵守以確保記憶體相容性。這個部分將介紹三種測量記憶體零件與模組速度的方式,存取時間,兆赫,與位元組/秒。

存取時間

在SDRAM出現前,記憶體速度是以存取時間來表示,以奈秒為單位。記憶體模組的存取時間表示模組送出所要求的資料所需的時間,所以,越小的數字代表越短的存取時間。常見的速度為80ns,70ns以及60ns,很多時候,模組的速度能夠從模組的型號辨認,以 "-6"結尾代表60ns,以 "-7"代表70ns,以此類推。

絕大多數時候,你能夠在電腦系統上使用與標示系統指定速度相同或更快的記憶體零件,舉例而言,如果系統要求70ns記憶體,使用70ns及60ns記憶體通常不會有問題。但是有些較老的系統在系統啟動時會檢查記憶體ID的標示速度,並且只會在認可指定速度後啟動,舉例而言,如果系統指定速度為80ns,不同的速度便不會被接受,即使它比較快。許多這樣的情況下,這種系統所使用的模組仍然能夠裝配速度較高的晶片,但是模組的ID會被設定在比較慢的速度以確保系統的相容性 這就是模組上標示的速度有時與實際速度不同的原因。

百萬赫茲 (Megahertz)

SDRAM技術開始發展的同時,記憶體模組的速度便開始以百萬赫茲(MHz)來計算。記憶體晶片上標示的速度通常還是以奈秒計算。這樣很容易混淆,尤其是當這些奈秒標示並非標示存取時間,而是時鐘週期間的奈秒數。舉例而言對速度為66MHz, 100MHz,以及133MHz的SDRAM晶片而言,對應的晶片標示就分別是 –15, -10, 與 – 8。

下表顯示MHz以及奈秒功率的換算方式(1MHz=1,000,000次/秒)

STEP 1
MHz = 1 million clock cycles per second 66
  100
  133
STEP 2
Multiply by 1 million to get total clock cycles per second 66,000,000
  100,000,000
  133,000,000
STEP 3
Constant: 1 billion nanoseconds per second 1,000,000,000
  1,000,000,000
  1,000,000,000
STEP 4
Divide nanoseconds per second (from Step 3) by clock cycles per second (from Step 2) to get nanoseconds per clock cycle 15
  10
  8
nanoseconds per second 1,000,000,000ns nanoseconds
clock cycles per second clock cycles clock cycle


如同前面所說的,處理器的速度與記憶體的速度通常不是一樣的,記憶體的速度受到記憶體匯流排速度的限制,處理過程中速度最慢的一環。

每秒的位元組數 (Bytes per Second)

一開始將百萬赫茲數轉換為位元組數/秒可能會令人感到困惑,轉換過程中最重要的兩項資料是速度(MHz)以及匯流排寬度(位元)。

匯流排寬度:如果你有一個8位元匯流排,那麼8位元,或一個位元組的資料可以一次透過匯流排傳輸,如果你有一個64位元匯流排,那麼64位元,或8位元組的資料可以一次透過匯流排傳輸。

匯流排速度:如果記憶體匯流排速度是100MHz,這代表每秒一億時鐘週期,一般來說,每的時鐘週期能夠傳輸一個Pack的資訊,如果這個100MHz匯流排的寬度是1位元組,那麼資料便能以每秒100MB的速度傳輸;在100MHz的64-位元寬的匯流排上,資料以每秒800MB的速度傳輸。

Rambus模組速度有時以MHz表示,有時以MB/秒表示。有一型Rambus模組以400MHz的速度運作,但由於Rambus可以在一個時鐘週期中傳輸兩組,而非一組資料,模組速度便是800MHz 有時稱為PC800 由於Rambus匯流排寬度為16位元,或2位元組寬,資料以每秒1600MB,或1.6GB的速度傳輸 用相同的方法運算,PC600 Rambus模組以每秒1.2GB的速度傳輸資料。

Registers與Buffers

Registers以及Buffers以 "重新驅動(re-driving)"記憶體晶片中控制信號的方式改善記憶體運作,它們能夠被裝置在記憶體模組外或是安裝在記憶體模組上。將Registers與Buffers放置在記憶體模組上能使系統容納更多記憶體模組。這類模組通常在伺服器或是高階工作站電腦中發現。在升級時必須注意的是,無buffers及有buffers (或Registers) 的記憶體模組不能夠混用。

Buffering (EDO以及 FPM): 在EDO以及FPM模組中,重新驅動信號的過程稱為Buffering 使用Buffering並不會降低效能表現。 Registering (SDRAM):在SDRAM中,信號驅動的過程稱為Registering. Registering與 Buffering相似,除了在Registering程序中,資料進出Register都由系統時鐘計時,具有Register功能的模組較沒有Register功能的模組稍慢,由於Register程序需要一個時鐘週期來完成。



有Buffer及無Buffer模組的比較 它們各有不同的Keys數目以確保兩者不被混用。


Multiple-Banked模組

Multiple-Banked模組給與晶片使用更多彈性空間。Multiple Banking使記憶體設計師能夠將模組分成數個部分,於是在電腦系統中能等同多於一個模組。這樣的設計等同於電腦中的多組記憶體插槽:系統一次從一組記憶體中存取,不管記憶庫中有多少記憶體插槽。

有些人將 "雙面(double-sided)" 與 "dual-banked" 兩個名詞混淆,以下解釋: "雙面(double-sided)"指的是晶片實際上被安裝在模組的正反兩面上 而 "Dual-banked"是指模組是透過電學方式分為兩個部分。

錫 vs. 金

記憶體模組的連接點是用錫製或金製。金的傳導較錫良好,但是由於錫的價值較金便宜很多,在90年代初期,電腦製造廠開始在系統主機板插槽中使用錫製連接點以降低成本。如果在購買記憶體時能夠選擇 –意即,同時有配備金質連接點與錫製連接點的模組能夠選擇-,最好能夠搭配模組插槽所使用的金屬選擇。使用同樣的金屬能夠避免腐蝕。

Kingston 的政策一向是搭配相同金屬,所以Kingston 為每個電腦系統所生產的型號也將插槽所使用的金屬列入考慮。

更新速度

更新是指將記憶體晶片中的記憶體單位重新充電的程序。電腦記憶體的內部被規劃成行列式的記憶體陣列 –就像棋盤上的格子- 而每縱列再以晶片上的I/O寬度加以分割,整個行列組織稱為DRAM陣列。DRAM被稱為 "動態" 隨機存取記憶體,由於它每秒必需被更新,或重新充電數千次以儲存資料,由於記憶體單位被規劃在儲存電能微小的電容四周,它們必須被更新。這些電容以類似微小電池的方式運作,在不充電的狀況下即失去除儲存的電能,同時從記憶體陣列中讀取資料的過程消耗儲存的電能,所以讀取資料前記憶體單位必須重新充電。

記憶體單位以每次一行的方式更新(通常每更新週期一行),"更新速度"並不是指更新記憶體所需的時間,而是指更新整個記憶體陣列所需更新的行數。舉例而言, 2K的更新速度指更新整個陣列時需要更新2048行,同樣的,4K更新速度指需要更新4096行。

一般來說,系統中的記憶體控制器起始更新作業。但是有些晶片能夠自行更新,這代表這些DRAM晶片永有自己的更新電路而不需中央處理器以或外部記憶體控制器干涉,自行更新晶片能夠大幅減少電力消耗,並且常用於攜帶式電腦。

CAS Latency

CAS latency是指對DRAM晶片上某一行下達要求所需要的時間,Latency是計算延遲的單位,所以 "CL2" CAS latency系數指延遲兩個時鐘週期,而 "CL3" latency系數指延遲三個時鐘週期。SDRAM剛推出時,製造CAS latency系數低於CL2的晶片很困難。雖然有些指示要求CL2,但許多模組在CAS latency系數為CL3時仍可正常運作。

散熱器及散熱片

隨著記憶體零件的速度提高,晶片密度隨之提高,而更多電路也被壓縮規劃入更小的電路板上,多餘熱能的分散成為更重要的問題。近年來新的處理器已經加入風扇設計,新的記憶體模組設計使用散熱器以及散熱片來維持安全運作溫度。

Serial Presence Detect (SPD) 與 Parallel Presence Detect (PPD)

電腦系統開機時必需檢查記憶體模組的配置以確保正常運作,Parallel Presence Detect是使用數個電阻傳導所需資料的傳統方式,PPD是SIMM模組以及某些DIMM模組所使用的識別方式 Serial Presence Detect使用EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory)儲存模組的相關資訊。

EPROM是一種能夠記錄記憶體模組不同相關資訊的晶片,這些資訊包括模組容量,速度,記憶體種類,甚至製造廠名字。開機時,中央處理器使用這些資訊來了解系統中所使用的記憶體種類並依此調整設定。EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory)晶片(有時稱為E2PROM)與EPROM的不同處在於它被修改時不需要從電腦中取出,但是它必需全部同時,而不能選擇性的,清除或重設,同時它也有一定的壽命,就是它只能夠被重設一定次數。

Clock Line數目 (2-Clock vs. 4-Clock)

SDRAM記憶體晶片需要連接記憶體模組與系統時鐘的Clock lines. "2-Clock"代表有兩條clock line與模組相連,而 "4-Clock" 代表有四條clock line與模組相連 最早的Intel設計為 2-Clock,由於記憶體模組上只有八個晶片,後來, 4-Clock設計的發展減少了每條clock line所連接的晶片,藉此減低每條clock line的負載並加快資料通訊。

電壓

隨著DRAM晶片間距離減少以及散熱重要性增加,記憶體模組上的電壓持續降低。從前大多數的電腦系統以五伏特的標準電壓運作。小型筆記型電腦首先使用3.3伏特晶片,這不只是因為溫度問題,由於低電壓晶片使用較少電力,於是能夠延長電池壽命。目前大多數桌上型電腦也使用標準3.3伏特記憶體,但是隨著產品尺寸繼續縮小以及零件越來越接近,3.3伏特記憶體正快速的被2.5伏特晶片所取代。

合成 vs. 非合成(Composite vs. Non-Composite)

合成與非合成最早被蘋果電腦使用在分辨容量相同但是使用不同數目晶片的模組。當業界正處於一個晶片密度生產過度期時,一般來說會有一段時間能夠生產,例如,具有8個新容量晶片或是32個舊容量晶片的模組。蘋果電腦將使用最新技術以及較少晶片的模組稱為 "非合成" ,而使用較早期的技術與較多晶片的模組稱為 "合成"。由於一個模組上安裝32個晶片可能產生過熱以及空間問題,蘋果電腦通常建議客戶使用非合成模組。

2009年10月27日 星期二

CheckSum 說明

 CheckSum 說明
>> CheckSum定義原因 
   應於記憶體的資料檢測方法 , 包括程式碼( code ROM ) 及 參數資料碼( RAM or EERAM ) ,為防止 不正常因素導致的 code 破壞 使系統安全性受到危害 所做的防制措施 ﹐ 凡記憶體都有被不明因素引起的 (bit lose) or (bank lose)之風險而做的  , 一般以system Bus 倍精度為最佳 8 bit bus checksum 為16bit , 16bit bus 用 32 bit checksum 這樣可以偵測出bit ERR 的機率較高

>> CheckSum 算法
有兩種
[1] 補數法
     選定check 區段 由起使位址 加到結束位址 就是加總到最後剩一個byte,用0x10000 - sum = x 將 x 寫入最後一個  byte。 下次檢查,其值為00H則為正確。使 checksum 保持為 0x0000 
[2] 加總法
選定check 區段 由起使位址 加到結束位址 一直加,加到完!其值就是CheckSum 由上面延伸,就有8位元16 32 .....位元的方式,當然也有非規則的 CheckSum, 但通常應用在特殊用途上。以system Bus 倍精度為最佳 8 bit bus checksum 為16bit , 16bit bus 用 32 bit checksum

>> CheckSum 應用方法
計算checksum 應在何時應用啟動check ?
*於開機power on時重要週邊設定好後啟動 check prg code AND 參數RAM
*於進入測試MODE 時列為 重要項目並顯示測值及 軟體板本
*系統校正程序前後 做checksum 主要檢查 參數區 Rom RAM

ROM , RAM CheckSum 說明

 
 

CheckSum 說明

>> CheckSum定義原因 

   應於記憶體的資料檢測方法 , 包括程式碼( code ROM ) 及 參數資料碼( RAM or EERAM ) ,為防止 不正常因素導致的 code 破壞 使系統安全性受到危害 所做的防制措施 ¸ 凡記憶體都有被不明因素引起的 (bit lose) or (bank lose)之風險而做的  , 一般以system Bus 倍精度為最佳 8 bit bus checksum 為16bit , 16bit bus 用 32 bit checksum 這樣可以偵測出bit ERR 的機率較高

 

>> CheckSum 算法

有兩種
[1]
補數法

     選定check 區段 由起使位址 加到結束位址 就是加總到最後剩一個byte,用100H - sum = x x 寫入最後一個  byte 下次檢查,其值為00H則為正確。使 checksum 保持為 0x0000 

[2]
加總法

選定check 區段 由起使位址 加到結束位址 一直加,加到完!其值就是CheckSum 由上面延伸,就有8位元16 32 .....位元的方式,當然也有非規則的 CheckSum 但通常應用在特殊用途上。system Bus 倍精度為最佳 8 bit bus checksum 為16bit , 16bit bus 用 32 bit checksum

 

>> CheckSum 應用方法

計算checksum 應在何時應用啟動check ?

*於開機power on時重要週邊設定好後啟動 check prg code AND 參數RAM

*於進入測試MODE 時列為 重要項目並顯示測值及 軟體板本

*系統校正程序前後 checksum 主要檢查 參數區 Rom , RAM

2009年10月19日 星期一

勁酒“勁”在何處?保健產業

2007年中央電視台黃金資源廣告招標會上,勁酒以7273萬元投中2008年中央電視台一套《焦點訪談》欄目后的黃金廣告段位,廣告播放時間長達11個月。這也是保健酒企業首次進入中央電視台廣告黃金時段。

同樣頗具象征意義的是,2007年9月11日,勁牌酒業公司旗下的"中國勁酒"獲得了中國質監總局公布的"中國名牌產品"稱號,是保健酒行業唯一入選品牌。

勁酒似乎成了保健酒行業高速發展的一張"晴雨表"。從2003年開始,我國的保健酒市場就以高達30%的速度增長,2006年的銷售額接近70億元。相關資料顯示,目前中國保健酒企業的數量約為5000家,每年新增企業約為200家。專注于這一市場的領導品牌勁酒、椰島鹿龜酒、致中和,以及希望從中分一杯羹的茅台、五糧液等傳統白酒巨頭,一起構成了這一高速發展市場的主力軍。

要從眾多競爭對手中脫穎而出并不容易,可伴隨著擲地有聲的"勁酒雖好,可不要貪杯哦"的宣傳語,勁酒硬是創造了每年十几億元的保健酒銷售業績。根據新生代市場檢測機構公布的數據,勁酒作為知名度最高的全國性保健酒品牌之一,在認知度和提及率方面長期占據行業第一。在消費者心目中,勁酒的品牌形象是"歷史悠久、品質優良、美譽度高"。

從湖北大冶的一個地方小企業,一個區域品牌,到全國知名品牌、行業領導品牌,是什么成就了"中國勁酒"?勁牌酒業公司董事長吳少勛說:"我覺得關鍵的因素在于勁牌對消費者的責任感,能夠從消費者的需求出發,為消費者提供更優秀的產品和服務,不僅通過建立中藥現代化平台,實現'按做藥的標准生產保健酒',產品品質有了質的飛躍,同時公司實行陽光營銷,倡導健康的飲酒方式和健康的生活方式,這些都是消費者容易接受的。只要消費者接受和認可了企業的產品和服務,企業才能得到更好、更快地發展。"

除了優良的產品品質,渠道創新和知識營銷成了勁酒征戰市場的法寶。

◆渠道創新

據了解,在國內最早提出"保健酒"概念的就是勁酒,上個世紀90年代初期,勁酒就開始炒作"中國第一保健酒"的概念,并在中央電視台打廣告。從1998年起到2002年,勁酒深耕市場,采用保健品常用的"廣告+終端"方式,走商超路線。可一個無法回避的問題是,和茅台、五糧液等白酒企業相比,家小業小的勁酒根本無法體現出自己的優勢,商超名目繁多的入場費、促銷費等,讓勁酒低成本運作的想法落空。

于是,勁酒把目光投向了當時還不太引人注意的餐飲渠道,學習傳統白酒、啤酒企業的做法,主攻即飲消費市場。這原本有點無奈的舉動卻讓勁酒意外地發現,這里竟然是一個很大的市場,渠道成本低,且競爭壓力相對要小得多。消費者在就餐時飲酒的量相對比較大,而當時又沒有保健酒品牌通過這樣的渠道接近消費者。通過宣傳海報、宣傳品、買贈等手段,勁酒以125ml"小方瓶"為主打產品,在餐飲線上大量鋪貨,通過對核心市區重點實施突破,然后利用示范效應拉動周邊市縣市場,最終滲透到底層的鄉鎮網點,勁酒逐漸建立起自己獨具特色的營銷渠道。

因為要走餐飲渠道,針對餐飲點比較多的特點,勁酒非常強調鋪貨的覆蓋面及速度。勁酒始終堅持市場要由廠家控制,實行以廠家控制為主、經銷商配合為輔,廠家辦事處深入二級市場的深度分銷策略。勁酒的一位經銷商介紹說:"廣告費用、進店費用、POP、易拉寶、菜牌等終端物料由勁酒提供,招聘的業務員由經銷商管理并安排工作,工資由廠家和經銷商按比例承擔。"依靠市場深耕策略,勁酒穩扎穩打,把市場做得很扎實。吳少勛曾毫不客氣地說:"毫不夸張地講,勁酒的市場鋪貨率當居同行業之首。"

打開了餐飲渠道,就像打開了市場的任督二脈,適應市場需求的125ml"小方瓶"成為勁酒的開路先鋒,而新市場的導入期通過餐飲渠道啟動再逐步滲透到商超、家庭,讓勁酒的市場推廣省心又省力。

特別值得一提的是勁酒125ml"小方瓶"。雖然目前勁酒有中國勁酒、參茸勁酒、精品勁酒三大系列,根據不同的定位和價格占領了不同的細分市場,但其中中國勁酒是最為暢銷的產品,分為125ml、500ml兩種規格,而125ml則是勁酒中銷量最大的單品,在勁酒系列產品的銷售中占據了70%。

市場分析人士說,這得益于125ml的容量是非常適合餐飲渠道的即飲性,如果將125ml"小方瓶"放在商超,或者在餐飲渠道推廣的是500ml的勁酒,效果都不會這么好。由此可見,企業在不同的渠道應該推廣不同的產品。

◆知識營銷

從過去傳統的大缸泡,外觀濃黑,口感苦澀,大多是在家中自斟自飲,到現在色澤艷麗,口感甜潤,在飯店餐館堂而皇之地消費,從藥酒中分化出來的保健酒在消費者的心智中發生了根本性的轉變。

可是中國千百年來所形成的"寧傷身體,不傷感情"的飲酒文化卻沒有絲毫改變,這與保健酒所倡導的"健康"核心價值是背道而馳的。針對這一點,勁酒制定了以"健康飲酒"為核心的整合傳播體系,致力于培養消費者健康飲酒的意識。從"常飲勁酒,精神抖擻"的直白訴求到"勁酒雖好,可不要貪杯哦"的善意提醒,再到"勁酒可以冰著喝"的貼心提示,勁酒在進行高空傳播時反復強調健康飲酒、健康生活方式的理念,給人耳目一新的感覺。

特別是"勁酒雖好,可不要貪杯哦"的傳播口號為勁酒帶來了極高的品牌美譽度,這一傳播口號從消費者的立場審視飲酒文化,充滿了人情味,順應了人們追求健康的心理要求。業內人士評價稱,其在一定意義上重塑了中國的飲酒文化。事實上,與勁酒的做法相反,作為保健品行業的一個分支,許多保健酒品牌并沒有脫離"保健品營銷模式",通過地毯式的廣告轟炸,夸大保健酒的保健效果,隨意承諾,等等,使品牌知名度和銷量在短期內達到爆炸式增長,但最終導致其短命。

2004年,美國著名經濟學家保羅﹒皮爾澤在《財富第五波》一書中指出,保健產業將成為全球下一個超兆億美元的產業。同時他又指出,健康產業的營銷不僅要做品牌,更要傳播健康知識。

而勁酒正是這一思想的堅定執行者。作為保健酒,傳播中功效的訴求必不可少,但是保健酒不是藥,如果讓消費者走入誤區,對品牌的長遠發展非常不利。為此,勁酒主動向消費者作出理性承諾,幫助消費者科學認識保健酒。

2006年,勁酒大力推行知識營銷,多次舉辦知識營銷培訓活動,加大了對健康知識、產品知識和企業知識在市場層面的傳播,尤其是針對消費者的傳播。勁酒對員工進行健康飲酒知識的專業培訓,增強員工的飲酒健康知識水平,其培訓涵蓋了產品的功效原理、不同人群適宜的飲酒方式等方面的內容。勁酒的目的是將企業的員工培養成為"健康專家",做消費者的"健康顧問"。

為了讓品牌訴求進一步落地,近几年來,勁酒加大了品牌體驗營銷的力度,先后舉辦了五屆勁酒尋蹤基地行活動。勁酒的消費者可以獲得參觀勁牌酒業公司總部及原酒基地、保健酒基地的機會,真切感受勁酒的生產過程,了解勁酒的企業文化、經營理念,加深對勁牌酒業公司及勁酒的認識與理解。

通過與餐飲企業合作,勁酒開展了"勁酒健康美食周"活動,傳播勁酒知識、健康知識及健康飲酒知識。2007年1月,勁酒正式啟動"健康飲酒中國行"活動,旨在傳播健康飲酒理念,了解中國人的飲酒指數,從而更好地指導消費者健康飲酒,達到保護消費者身體健康的目的。

"勁牌有這樣一種文化,那就是要為消費者提供最好的產品和服務,為提高消費者的身體素質和生活水平而努力。"吳少勛說,"勁牌的營銷是以'知識營銷'為主,我們不僅賣產品,而且我們還向消費者傳遞健康知識、健康飲酒的知識,當然也包括產品知識,讓消費者知道自己該喝什么酒最好,喝多少最恰當。更關鍵的是,勁牌向消費者傳達了一種健康的飲酒方式,一種健康的生活方式。在未來,人們會越來越關心自己的健康,也會越來越多地關注自己的生活方式,這是一種趨勢。因此,作為一個為消費者著想的企業,就必須關注消費者的變化,圍繞消費者的需求做好服務,這是勁牌一直在努力,未來也同樣要努力的地方。勁牌未來計划為消費者提供產品定制服務,根據消費者的不同訂單生產不同的產品,真正滿足消費者的個性化需求。"

營銷大師菲利普﹒科特勒將"顧客讓渡價值"解釋為顧客總價值與顧客總成本之間的差額,顧客總價值是指顧客購買某一產品與服務所獲得的一組利益,包括產品價值、服務價值、人員價值和形象價值﹔顧客總成本則是顧客為購買某一產品與服務所耗費的時間、精神、體力以及支付的貨幣資金。在保健酒行業獨樹一幟的"健康"訴求讓勁酒給了消費者更多的"讓渡價值",也讓勁酒獲得了丰厚的回報。

2009年10月15日 星期四

TI積極進軍醫療電子領域

隨著各國熟齡人口迅速增加,帶動對於醫療保健與居家照護設備的需求,一個所謂的'銀髮族產業'與新興的醫療電子領域正迅速為半導體應用市場帶來龐大的商機。

看好這個新興領域的成長潛力,德州儀器(Texas Instruments;TI)公司在今年初成立了醫療電子部門;為了協助推動醫療電子產業發展,TI積極參與Continua Health Alliance與IEEE 11073等組織,協助產業推動相關標準。

此外,透過收購、各種結盟或投資計劃,TI正大舉投入醫療電子領域。TI醫療/高可靠度產品線副總裁Kent Novak日前接受《電子工程專輯》的專訪,分享TI在醫療電子領域的市場深耕計劃與創新技術發展。

TI在今年初成立了新的醫療電子部門,請談談成立背景與動機。

TI一直關注於全球的發展趨勢。隨著西歐、美國與日本等國家的老化年齡人口增加,健康照護與醫療設備成本的成長,以及遍遠地區的醫療保健、遠距醫療(telemedicine)等需求,帶動了以消費者為導向的醫療保健市場快速興起,並吸引全球對於這些設備應用的投資熱潮。綜合這些發展趨勢,我們清楚地看到這個成長中的醫療市場正帶來了各種商機。

事實上,TI在十多年前就已經將半導體導入醫療領域方面的應用,特別是醫療成像、超音波系統與X光等設備。因此,面對當前發生在醫療電子領域的全球化趨勢,我們認為,透過TI在半導體技術方面的創新將能協助推動該新市場的發展,一如我們過去為消費性電子、無線通訊等領域所實現的成就。

因此,我們在今年初成立了醫療電子部門。其實,在此之前,TI在市場上已經推出了許多範圍廣泛的半導體相關產品,因而我們深知客戶在製造醫療電子設備時的需求。此外,最令人感到興奮的是我們擁有一支設計與開發團隊,可使半導體元件的開發更適用於專用的醫療電子設備。我們因而能夠提供更高整合度與更低功耗的半導體元件,協助客戶成功地製造出低成本、低功耗與小尺寸的醫療電子設備。

醫療電子設備需要高精密度的元件,而TI的優勢是提供更小體積與成本以實現更精密的小型裝置。這是否也說明TI在半導體方面正全面朝高性能與低價位方向發展?

是的,目前的全球化趨勢正是朝向這種更小型的手持式裝置發展。而我認為透過系統單晶片(SoC)的整合方式,是我們之所以能為客戶帶來降低成本、功耗要求與體積的關鍵。此外,在無線連接技術方面也越來越重要。透過這種無線連接應用,我們看到越來越多的醫療電子設備正逐漸出現在家庭中、更廣泛地應用了遠距醫療,同時也變得更具有可攜性。這對於透過半導體技術就能實現醫療電子設備市場而言,是多麼千載難逢的好機會啊!

以半導體技術所實現的運算能力來看,目前的行動電話裝置所具有的運算能力幾乎相當於過去使用的桌上型PC,而現在我們也將這種持續進展的高性能特色帶入數位相機、可攜式DVD播放器等更小型的裝置中。未來,你會看到同樣的發展趨勢也出現在醫療電子領域中。

實現整合的方式有很多種,SoC是TI的首選方向嗎?

一般實現整合的方式有二:其一是採用系統單晶片(SoC),另一種是透過系統級封裝(SiP)。我認為二者皆相當重要,也是我們都可能考慮採用的選擇方案。因為在許多情況下,所必須整合的半導體技術並非都能夠以一顆單晶片來完全建置;而為了實現最佳化的性能,有時候就必須採取像多晶片模組(MCM)等系統級封裝類型的解決方案,以整合不同功能的晶片於封裝中。

TI何時開始針對醫療市場發佈專用產品?

事實上,在正式成立醫療電子部門以前,我們很早就已經開始提供醫療相關產品;首先是為超音波系統開發電壓控制的放大器元件,接著持續推出其它專為醫療成像系統、電腦斷層掃描(CT scan)與數位X光系統等半導體元件。我們更在2001年時收購了類比元件廠商Burr-Brown公司,以針對醫療市場擴展更高精密度的類比元件和混合訊號IC解決方案。

此外,我們對於整個醫療系統的各環節均投注廣泛的關注力,並因而推動了對於植入式(implantable)醫療設備等領域的需求。儘管可植入設備在目前高達26億美元的總體醫療半導體市場中約佔5-10%,但我認為這是一個極具創新性的領域,未來可望見到更多的成長空間。因為植入式設備對於更低的功耗與電池需求,未來必須在封裝方面更進一步簡化;而透過對於其它醫療設備所實現的創新技術,更推動了這一需求成長。

相較於其它領域而言,醫療領域對於半導體技術有何特殊需求?

無論從產品本身或性能而言,醫療電子設備都必須能夠提供超低功耗的性能,特別是在朝向可攜式設備方向發展時,對於功耗的要求也越來越高。而這種需求也影響了生物感測技術與醫療設備連結介面的改變,並推動了超低功耗的RF收發器技術發展。我認為,過去所實現的一些半導體技術,使得我們能夠為這些醫療元件進行更多整合與低功耗處理。

針對無線標準在醫療電子上的應用,我們看到各國的規格開發工作對於頻譜的利用並不一致。請談談目前醫療電子在頻譜的使用情況,以及TI如何與Continua聯盟共同推動標準化技術?

TI所採用的途徑是針對不同國家的標準與頻譜需求來開發各種無線技術。特別是隨著3G過渡到4G再轉到GSM模式,我們必須提供可涵蓋各種頻譜範圍的低功耗無線技術,以便使用戶透過各種可能會用到的藍牙、Zigbee或Wibree等不同標準來連接其醫療設備至醫院的基礎架構。

下一階段,TI計劃針對用以連接至可攜式設備的400MHz~1.4GHz頻譜應用開發'最後一哩'技術。我們過去已累積許多這方面的經驗了,我想TI所具備的彈性化技術優勢,能夠同樣落實在開發這些無線解決方案。

在透過這些無線技術傳輸時,TI如何確保個人資訊的隱私與安全性?

這也是Continua聯盟的目標之一。在建立更為理想的標準來連接醫療設備時,Continua聯盟也希望同時確保所傳輸的個人醫療紀錄或資訊受到保障。身為該聯盟的一員,TI也積極參與Continua聯盟和其它組織來協助推動建立標準。我想最重要的是必須能為醫療設備間的連接進行驗證,同時這些設備也必須先經過認證。因此,要實現個人資料的隱私與安全性,就必須透過半導體廠商與醫療電子設備製造商來共同承擔。

除了Continua聯盟以外,TI還參與了哪些相關組織?

TI也是iNEMI MCRS組織與IEEE 11073的起草會員。iNEMI MCRS是一項強調半導體醫療元件可靠性的標準組織;而IEEE 11073則是Continua聯盟針對連接無線裝置所提議的通訊協議。透過參與這兩種組織與Continua聯盟,我們希望能夠因而推動相關標準的建立。

除了收購與組織參與,未來TI在醫療電子方面的發展計劃為何?

TI正著眼於更多值得投資的醫療電子領域與市場機會。從投資的觀點而言,更多的創新源於公司內部的研發,而更多的機會則來自於對外的收購與結盟。因此,我們也相當重視對於醫療方面的投資計劃,並與大學院校建立密切的合作關係,如TI正提供1,500萬美元,以贊助大學的醫療科技研究。

TI與大學的合作也不但助於推動雙方在研究工作上的進展,也激發更多的創新。例如,透過這種合作模式,我們的DSP已協助學術研究單位新創一種讓醫學研究人員開發出可協助盲人重見影像的DSP技術,目前,這種技術正隨著DSP功能的演進而逐步改善中。

Kent Novak

德州儀器(TI)高效能類比事業群醫療/高可靠度產品線副總裁暨總經理

曾任TI公司高速通訊部門主管

曾任AT&T貝爾實驗室數位轉換系統工程師

普渡大學工業工程學系碩士

作者:洪淑賢、鄧榮惠