智能工業發展迅猛，工廠自動化、機器人技術、智能通信和工業安全等巨大商機更是鋪天蓋地而來。嵌入式系統作為兵家必爭的灘頭陣地，主控芯片商戰況火熱。

　　隨著賽靈思、阿爾特拉、萊迪思等一眾FPGA全球頂級大廠攜更高集成度、靈活、延遲小、處理速度快和整體成本較低等優勢的FPGA產品加速揮軍挺進智能工業市場，這勢必對主導工業MCU的飛思卡爾、TI、ST和微芯科技等MCU傳統豪門帶來沖擊。進攻與防守之間的抉擇，又是一次矛與盾的大戰！未來智能工業主戰場自然群雄割據，那么，MCU vs FPGA，究竟鹿死誰手？

　　工業 + FPGA = 強大的性能兼高度靈活性

　　在工業垂直細分領域，隨著應用環境的復雜度提升，新技術的引入以及對人身安全有更高的標準，使得設備廠商對制造商在產品定制化、面市周期以及總體成本方面提出更高需求，亦為FPGA造就了機遇。

　　對于工業應用領域而言，FPGA憑借設計集成、可重新編程能力等優勢，有效協助系統開發商的產品更快速地推向市場，逐漸進入傳統MCU和DSP占主要份額的領域。

　　隨著系統復雜度的提高，FPGA還能夠集成整個芯片系統（SoC），與分立的MCU、DSP、ASSP以及ASIC解決方案相比，大幅度降低了成本。不論是用作協處理器還是SoC皆具備不可取代的獨特優勢。

　　初露頭角的FPGA已能窺見其背后廣闊的市場前景，這也吸引了眾多廠商紛紛插旗布局。為深耕工業應用，巨頭Altera推出了電機控制、以太網IP以及功能安全三大組合方案。

　　FPGA在交流永磁電機領域頗具優勢。交流永磁電機采用三相交流，控制難度相對較大，電機控制的關鍵環節是電流環的控制，如果廠商在電流采集環節需要精進，傳統方法已經很難辦到，因此FPGA在這方面優勢明顯。而在直流電機市場，其控制相對簡單，功耗低，傳統方案已經成熟，FPGA在直流領域則不具備明顯優勢。

　　而面對工業以太網眾多標準，Altera基于FPGA的虛擬ASSP中提供多種協議“開箱即用”解決方案，該方案在單片FPGA中集成多種工業以太網協議IP及Softing Gmbh專門針對Altera FPGA開發的軟件堆棧，不需要前端許可費用和單片版稅報告，同時可現場更新以支持今后的協議。

　　另一方面，標以“低成本低功耗小尺寸”的萊迪思在市場上的定位亦十分明確。萊迪思半導體通訊及工業部門高級總監Jim Tavacoli概括性表示，工業系統供應商在連接性、外形尺寸和功耗方面都面臨著日益嚴峻的挑戰，瞄準這一需求，萊迪思正積極運用其在智能手機、平板電腦和可穿戴設備領域積累的FPGA專業經驗并將其應用到工業領域中。

　　底層FPGA器件的可編程特性賦予設計人員極大的靈活性，使他們能夠連接所需的系統元件，以便利用最新的IP構建系統。我們提供業界功耗最低、占用空間最小的FPGA，并且具備可與ASIC、ASSP和MCU競爭的成本優勢。【更多詳情】

　　本文內容選自電子發燒友網6月《智能工業特刊》，更多精彩內容歡迎下載！
　　

　　工業 + MCU = 仍據主流地位，性能提升必將錦上添花

　　在機器手臂的控制中，MCU是重要的控制核心。多種控制器或處理器中以MCU的市場前景最為可期，雖然MCU的處理效能比不上微處理器（MPU）、數字信 號處理器（DSP）或是現場可編程門陣列（FPGA）等元件，不過由于目前智能工廠上的機器人多以機器手臂為主，高精度、大型且完全擬真人的機器人還不普遍，而機器手臂注重的是馬達控制效能，因此已在馬達控制領域占有一席之地的MCU業者將最直接受惠。且據了解，機器人的靈活度主要取決于移動關節的數目，這樣的話則需要更多的馬達，因此對MCU的需求將明顯增加，將目光投向MCU，對于廣大半導體廠商而言，是一個巨大的商機。【更多詳情】

　　知名廠商飛思卡爾一直憑借種類齊全的MCU產品線不斷引領著工業變革，針對不同的工業需求，如M0低功耗MCU、M4高性能MCU、5V Kinetis E器件、用于馬達控制的基于M4的MCU，甚至高性能150M器件，都有合適的器件提供，能為工業客戶帶來更多的價值。

　　Kinetis M系列：集成高精度24位Σ-Δ轉換器的單芯片SoC電表芯片，主要針對中國國家電網、海外電表市場、工業測量等市場。從這一點可以看出，飛思卡爾不只在數字技術，在模擬技術也具有很強的競爭力。

　　Kinetis E系列：對工業界，特別是ARM在工業行業的推廣而言，飛思卡爾低價推出的Kinetis E 5V MCU是一個突破性的產品，它是全球第一顆5V的Cortex ARM產品，它成功地將ARM的產品引向更廣泛的工業應用。該MCU具有強大的抗電磁干擾性和優越的性能，而且完全是在中國設計、測試，生產的一個全新 MCU系列。

　　由于工業上的消耗有56%是通過馬達消耗的，所以飛思卡爾即將推出一款新的Kinetis MCU型號，將ARM內核引入馬達控制市場以解決相關問題。【更多詳情】

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　　FPGA與MCU之爭，鹿死誰手？

　　就主晶片之爭的問題，有專家認為，FPGA（可編程邏輯閘陣列）、DSP（數位訊號處理器）再到MCU（微控制器）這三者之間各有利基，端看市場需求。在過去MCU性能還不是如此強大的情況下，許多馬達控制采用DSP架構就足以應付，但隨著MCU開始加入浮點運算功能后，在性能方面已經逐漸提升又兼具控制周邊的情況下，其實是可以開始取代部份DSP甚至是FPGA的應用領域，但市場上少部份特殊或是需要極高精準度的工業馬達領域， 還是會需要FPGA與DSP。

　　DSP我們在此不提。先說FPGA，其最顯著的優勢便是靈活性，大致可概括為以下四點：1）設計集成：通過在FPGA中集成多種功能，能有效地降低系統總成本；2）可重新編程能力：在新方案中通過調整設計并重新使用原有單元，能夠縮短產品的面市時間；3）簡化設計方法：通過提供直觀而且功能強大的設計流程，簡化設計方法；4）延長產品生命周期：透過增加特性和功能，FPGA能夠延長產品的生命周期。

　　除此之外，FPGA作為通信協處理器負責連接到以太網的工作，靈活的解決方案可以通過一個硬件平臺支持多種協議；而用FPGA控制馬達，通過它的嵌入式處理器，實時特性和數字編碼器輕松實現。

　　面對FPGA的迅猛發展，新唐科技微控制器產品行銷企劃處處長黃日安表示，FPGA的優勢是顯而易見的，然而大批量生產成本過高，相較之下MCU更顯實惠。

　　黃日安指出，MCU眾多功能是在出廠前就設計好，使用者只需用軟件把功能實現出來，不必自己去從無到有的創造一個功能出來。此外，MCU是針對產業或說系統特別開發出來最適當的產品，可以選擇的產品多樣多性，性價比也最高。因此不存在FPGA會影響MCU市場的因素。

　　進一步而言，FPGA的應用是要看產品的適用性來決定，而MCU則是可以通用在多種產品應用中，因此從軟件與硬件的難易度來看，MCU都有其無法被取代的獨特性。【更多詳情】

　　FPGA+MCU？！　融合才是大勢

　　事實上，工業市場是一個龐大的市場，任何一款主控芯片都無法完全將其覆蓋。就工業應用領域而言，FPGA功耗大，可集成實現高性能，處理快速且沒有延時，適合大平臺大系統作業。相比之下專注于馬達控制的MCU盡管具備功耗和成本優勢但是處理速度不能夠滿足要求。而且現階段，工業自動化市場領域對FPGA器件的要求越來越高，在這些應用中，新的市場環境產生了新的設計開發過程，亦增加了電子設備的復雜度，繼而會導致顯著增加硬件成本，延長了產品面市時間。故此，設計的靈活性、器件可靠性、低功耗和性價比成為各FPGA廠商的競逐的焦點。

　　FPGA自從問世以來，就以強大的靈活性著稱。FPGA最大的特點就是可以反復地編程、擦除、使用或者在外圍電路不變的情況下用不同硬件電路實現各異的功能，并且，隨著工藝技術的進步，FPGA的功耗不斷降低，速度逐漸提高，同時成本也越來越低。而FPGA與MCU 融合的平臺也已經顯示出種種優勢以及廣闊的市場前景，我們從兩大巨頭的產品線路圖就可以看出一二，Xilinx在FPGA+DSP方面走在行業前列，而Altera 則在FPGA+MCU領域持續發力。

　　Xilinx非常著名的XtremeDSP技術就是在FPGA中引入了DSP模塊。XtremeDSP技術是針對航天和軍用產品、數字通信、多媒體、視頻和成像行業的高性能定制 DSP 解決方案。XtremeDSP 平臺產品可以滿足通信、MVI（多媒體、視頻和成像）和軍用產品行業中各種應用的要求。 Xilinx28nm All Programmable器件所具備可靠的、高速的數據傳遞和實時圖像處理系統的性能，FPGA和DSP處理器相結合非常適于處理高度復雜的信號處理算法。

　　而Altera 的SoC 產品則在FPGA集成了MCU，通過硬核處理器系統（HPS）至FPGA寬帶互聯、硬件加速以及高性能存儲器來提高系統性能。并增加設計的靈活性、提升器件可靠性、降低成本、加快產品上市速度。Altera 公司亞太區產品市場經理謝曉東曾表示，今后Altera 的FPGA產品將有一半會集成MCU，這將是Altera 重點發力領域。對于FPGA而言系統架構非常重要，在FPGA架構中集成了基于ARM的硬核處理器系統（HPS），包括處理器、外設和存儲器接口。它同時實現了硬核知識產權（IP）的性能和低功耗特性，以及可編程邏輯的靈活性，同時滿足性能要求。

　　據我們的了解，現在的電機控制需要高性能和高效率，對控制精度和響應時間提出了更高的要求。MCU通常側重于I/O接口的數量和可編程存儲器的大小，非常適用于有大量的I/O操作的場合，所以廣泛應用在低成本，低功耗和對精度要求不高的系統中。但由于本身處理能力有限，應用的場合受到了比較大的限制。對于電機控制提出的更高要求，FPGA芯片固有的可編程性和并行處理的特點十分適合于中高端的電機控制應用。由于它以純硬件的方式進行并行處理，而且不占用CPU的資源，所以可以使系統達到很高的性能。兩者的優勢互補開始成為FPGA器件廠商研發的重點方向。

　　而隨著可編程芯片系統SOPC（System On a Programmable Chip）的出現，相當多的FPGA里面都集成了DSP或者CPU，目前Xilinx和Altera的FPGA都可以完成這樣的工作，它們不但可以集成自己的軟核，而且可以集成目前流行的PowerPC、ARM等硬核。這樣，FPGA就可以完全實現DSP和MCU的功能。而且FPGA在內置的嵌入式處理器中還可以添加一些自定義指令，從而可以快速完成一些特定算法，并且可以根據需要定義芯片管腳。對于應用者而言，兩者的結合不單可以節省成本，而且可以簡化設計流程，加快產品面世速度。

　　對于需要強大效能和控制功能的工業應用來說，FPGA+MCU集成器件是一種理想解決方案。FPGA+MCU集成器件不僅不會替制造商帶來新的設計挑戰，還在新設計方案上提供了更多便利。FPGA+MCU集成器件為許多既需要FPGA功能又需要MCU功能的復雜工業應用場合提供了高性能、低功耗、快速設計、低成本的解決方案。