加速嵌入式市場變革的APU、HSA技術

美商超微（AMD）半導體全球嵌入式解決方案事業部副總裁暨總經理Scott Aylor

美商超微半導體 (AMD) 領先推出結合傳統x86 處理器與繪圖處理器於一體的APU晶片，並以桌機╱筆電等領先技術導入嵌入式產品，與推動OpenCL異質平行運算的相關應用。AMD也致力於與上游處理器業者，建構HSA異質性運算架構產業聯盟與生態鏈，加速嵌入式系統的應用新猷並帶動市場的變革。

挾豐沛技術及產業經驗 瞄準嵌入式市場全面啟動

美商超微半導體全球嵌入式解決方案事業部 (AMD Embedded Solutions) 副總裁暨總經理Scott Aylor，就AMD嵌入事業群組織架構、市場狀況、AMD的嵌入式策略與相關解決方案做闡述。目前AMD由Lisa Su博士擔任全球業務單位資深副總暨總經理並由五位副總分別帶領圖形事業部(Graphics Business)、用戶端事業部(Client Business)、半導體客製化事業部(Semi-Custom Business)、嵌入式事業部(Embedded Business)與伺服器事業部(Server Business)五大事業部門。經過2012年Q3到2013年Q1的組織重整計畫，AMD嵌入式事業部順利在2013年Q3站穩山頭、加速執行原有產品藍圖，達成2013全年度財報目標。

AMD嵌入式解決方案事業部並在2014年以轉型求贏的發展策略，建構領先業界的低功耗、x86和ARM架構伺服器，與繪圖卡產品的硬體電路IP，將既有40？50%業務轉型至近年來呈現高成長率的低功耗終端、嵌入式產品、客製化半導體、專業繪圖卡與高密度伺服器等市場領域。AMD嵌入式事業群累積超過20年各個嵌入式領域應用方案的豐富經驗，提供更長的供貨期、更低功耗、更寬廣的技術支援外，同時提升可靠度，以兼具低功耗、高效能優勢且更多元彈性化的嵌入式應用滿足市場和客戶需求。

邁向運算新紀元

Scott Aylor指出，圖形加速啟發了視覺與互動式運算體驗，從觸控式螢幕到劇場級3D顯示等驚豔技術，至今已普及到每位PC用戶，整個歷程花費了約20年之久。時至今日，各式影像運算技術已隨著科技的腳步，無形地遁入日常生活之中、時時刻刻圍繞在消費者身邊，將消費者帶入更便利、快速的運算新紀元。

據Juniper市調機構預估，到2017年全球將會有5億部機聯網(M2M)與嵌入式裝置；鑑於全球市場發展需求，AMD嵌入式解決方案事業部也將聚焦於智能終端、智能用戶端裝置、智能伺服器、智能雲端運算、即插即用的IP智財電路，以及嶄新的處理器架構。據2013年5月IDC針對M2M、IoT從2006？2016年市調預估指出，傳統嵌入式裝置數量己從2006年31.11億部成長到2013年56.7億部，預估至2016年將會達到70.63億部；而智能裝置的出貨量也從2006年2.839億部，在2013年成長至17.38億部，追平手機2013年出貨量的17.56億隻，而智能裝置出貨量更預估會在2016年成長至25.94億部。

依VDC調研機構2012年對嵌入式市場調研觀察，預料在2016年總值155億美元的嵌入式市場，x86與ARM架構處理器將佔82%。若分析嵌入式處理器在各種應用領域的市佔率與複合成長率(CAGR)，網通產品佔13.3%、CAGR 6.8%，工業用平板佔7.4%、CAGR 8.1%、消費性電子產品佔6%、CAGR 8%，工控應用產品佔4.3%、CAGR 5.8%，零售自動化設備佔3.4%、CAGR 9.9%，儲存裝置佔3%、CAGR 6.8%，遊戲機佔2.6%、CAGR 11.4%，數位看板佔1.9%、CAGR 14.2%，醫療電子佔1.6%、CAGR 12.9%，精簡型電腦佔1.1%、CAGR 7.2%。

Scott Aylor更進一步說明AMD嵌入式產品與技術策略，在於開發創新的嵌入式平台，致力於領先產業的系統解決方案。AMD在視覺嵌入式平台具備無與倫比的技術領先地位，追求最低成本、最低功耗下的效能領先，是業界唯一提供ARM與x86架構的嵌入式產品組合的處理器供應商，同時引領整個產業界進入異質運算架構 (Heterogeneous System Architecture；HSA) 的典範轉移。

嵌入式技術解決方案與藍圖擘畫

Scott Aylor指出，AMD嵌入式產品技術解決方案將瞄準工業控制與自動化 (Industrial Control & Automation)、嵌入式遊戲機 (Embedded Gaming)、精簡型電腦 (Thin Client)、數位看板 (Digital Signage) 與網通基礎設備(Communications Infrastructure) 等市場。在獨立顯示卡╱晶片部份， 超微於2013年推出512MB GDDR5容量的AMD Radeon E6460及E6760 繪圖晶片，預計於2014年推出代號Adelaar (老鷹) 的下一代繪圖核心，具備72GB/s超高記憶體傳輸速率、2GB的GDDR5繪圖記憶體設計。

針對低功耗區塊，2013年AMD推出Embedded G系列APU，內建等同於RadeonHD8000的繪圖核心與二到四核Jaguar 處理器核心架構，設計功率6？25W；2014年將推出代號Steppe Eagle (草原雄鷹) 的APU，採取二至四核的增強型Jaguar 處理器核心，Sea Islands等級的繪圖核心，設計功率5？25W。

而高效能區塊 (High-performance)，2013年AMD則推出Embedded R系列APU與處理器晶片，採二至四核Piledriver 處理器核心架構，前者並結合AMD Radeon HD 7000系列繪圖核心，設計功率為17~35W。並在2014年先推出代號Bald Eagle (白頭鷹) 的APU/CPU晶片，採二至四核Steamroller 處理器核心架構，APU則整合Sea Islands 繪圖核心，設計功率維持17~35W；隨後將推出首度結合四至八核的64位元ARM Corte-A57處理器核心架構、代號Hierofalcon (獵鷹) 的處理器單晶片，此產品並整合10 Gigabit乙太網路控制器，設計功率15？30W。

AMD針對工控自動化、儲存裝置、遊戲機、數位看板、零售裝置與HMI人機介面等高效能市場，推出Embedded R系列X86 APU；針對網路儲存裝置、資安裝置與統合型路由器等網通設備，推出Embedded R系列ARM SOC；針對精簡型電腦、汽車娛樂設備、POS、STB/IP TV機上盒╱網路電視盒等低功耗市場，推出Embedded G系列X86 SOC。而保全、監控、醫學影像、國防航太等高效能繪圖╱多媒體應用市場，則有AMD Embedded Radeon繪圖晶片可供應用。

在嵌入式軟體部份，作業系統有Windows、Windows Embedded、Linux、RTOS和Android的支援，虛擬化平台軟體(Virtualization)部份則有VMWare、Citrix、Windriver、KVM、XEN等；效能函式介面則提供Direct X、OpenGL、OpenCL、DirectCompute、C++ AMP與各種Multimedia編╱解碼器；技術部份則提供HSA異質性運算架構和AMD Eyefinity(多重顯示技術)；開發工具部份則提供效能函式庫、系統開發套件(SDK)、錯誤偵測剖析工具與應用函式庫等。

引領HSA異質化運算架構 推動成為產業主流

HSA異質性運算架構(Heterogeneous System Architecture)，是一種讓整合於單一矽晶片內部CPU、GPU、DSP等處理元件，藉由妥善的任務分配到最佳處理單元，使所有元件都能無縫的和諧運作。AMD的APU結合了以串列資料處理(Serial Data processing)見長的處理器，及平行化資料處理(Parallel Data Processing)見長的Radeon 繪圖核心於一體，藉由hUMA異質統一記憶體存取架構，相互高速溝通並剔除反覆的存取時序，使軟體開發者發揮硬體應有的效能，提供更豐富視覺、直覺且類似人類互動的使用新體驗。

Scott Aylor表示，AMD於2012年6月聯合安謀(ARM)、三星(Samsung)、高通(QUALCOMM)、德儀(TI)與聯發科(MEDIATEK)等處理器大廠，成立非營利的異質系統架構基金會(HSA Foundation)，建立從矽智財(Silicon IP)到軟體開發商等完整異質性運算的產業鏈。另一方面，全球連網裝置出貨量在2012年為12億部，預估到2016年將成長到21億部；而在出貨超過8億部連網裝置的三個處理器大廠中，就有兩個是HSA聯盟成員。由此可見，HSA將會是驅動未來數十億多核心連網裝置創新步伐的終極推手。

Scott Aylor總結，嵌入式市場持續成長需要針對垂直整合與系統挑戰提出因應的技術解決方案。AMD做為一個可信任的科技合作夥伴，提供全方位的嵌入式技術解決方案，引領業界與客戶提供嵌入式市場應用的創新之道。