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32位ARM嵌入式处理器调试技术

随着对高处理能力、实时多任务、网络通信、超低功耗需求的增长，传统8位机已远远满足不了新产品的要求，高端嵌入式处理器已经进入了国内开发人员的视野，并在国内得到了普遍的重视和应用。ARM内核系列处理器是由英国ARM公司开发授权给其他芯片生产商进行生产的系统级芯片。目前在嵌入式32位处理器市场中已经达到70%的份额。笔者在对三星公司的ARM7芯片技术调试的过程中，对这些高端嵌入式系统的调试技术进行了总结。传统的调试工具及方法存在过分依赖芯片引脚、不能在处理器高速运行下正常工作、占用系统资源且不能实时跟踪和硬件断点、价格过于昂贵等弊端。目前嵌入式高端处理器的使用渐趋普及。这些处理器常常运行在100MHz，并且一些内部控制以及内部存储器的总线信号并不体现在外部引脚上。这种片上系统(System on Chip)、深度嵌入、软件复杂的发展趋势给传统的调试工具带来了极大的挑战，也给嵌入式处理器开发工程师的工作带来了不便，这就需要更先进的调试技术和工具进行配套。本文将详细介绍在ARM处理器中采用的几种片上调试技术(on-chip debugger)。这些片上调试技术通过在芯片的硬件逻辑中加入调试模块，从而能够降低成本，实现传统的在线仿真器和逻辑分析仪器的功能，并在一定的条件下实现实时跟踪和分析，进行软件代码的优化。 1 边界扫描技术(JTAG) 边界扫描技术是为了满足当今深度嵌入式系统调试的需要而被IEEE1149.1标准所采纳，全称是标准测试访问接口与边界扫描结构(Standard Test Access Portand Boundary Scan Architecture)。JTAG遵循1149.1标准，是面向用户的测试接口，是ARM处理器调试的基础。本文提到的ARM的E-TRACE调试模式实际上是JTAG的增强版本，其它一些32位嵌入式处理器的调试方式也基本上遵循这个标准。这个用户接口一般由4个引脚组成：测试数据输入(TDI)、测试数据输出(TDO)、测试时钟(TCK)、测试模式选择引脚(TMS)，有的还加了一个异步测试复位引脚(TRST)。其体系结构如图1。所谓边界扫描就是将芯片内部内科所有的引脚通过边界扫描单元(BSC)串接起来，从JTAG的TDI引入，TDO引出。芯片内的边界扫描链由许多的BSC 组成，通过这些扫描单元，可以实现许多在线仿真器的功能。根据1149.1的规定，芯片内的片上调试逻辑通常包括一个测试访问接口控制器(TAP)。它是一个16状态的有限状态机以及测试指令寄存器、数据寄存器、旁路寄存器和芯片标识寄存器等。在正常模式下，这些测试单元(BSC)是不可见的。一旦进入调试状态，调试指令和数据从TDI进入，沿着测试链通过测试单元送到芯片的各个引脚和测试寄存器中，通过不同的测试指令来完成不同的测试功能。包括用于测试外部电气连接和外围芯片功能的外部模式以及用于芯片内部功能测试(对芯片生产商)的内部模式，还可以访问和修改CPU寄存器和存储器，设置软件断点，单步执行，下载程序等。其优点如下： %26;#183;可以通过边界扫描操作测试整个板的电气连接，特点为表面贴元件提供方便; %26;#183;各个引脚信号的采样，并可强制引脚输出用以测试外围芯片; %26;#183;可以软件下载、执行、调试和控制，为复杂的实时跟踪调试提供路径; %26;#183;可以进行多内核和多处理器的板级和芯片级的调试，通过串接(如图2)，为芯片制造商提供芯片生产、测试的途径。虽然JTAG调试不占用系统资源，能够调试没有外部总线的芯片，代价也非常小;但是由于JTAG是通过串口依次传递数据，速度比较慢，只能进行软件断点级别的调试，自身还不能完成实时跟踪和多种事件触发等复杂调试功能。因此便有了几种功能更为完善的增强版本。 2 ARM芯片的实时调试方案(E-TRACE) ARM公司的内核芯片采用E-TRACE片上调试模式。它实际上是JTAG的升级版本，通过增强的辅助片上调试硬件来完成实时调试，解决了许多传统调试器难以解决的问题。图2 对多内核和多处理器的调试它的实时调试方案通过三种途径解决： %26;#183;EmbeddedICE硬逻辑; %26;#183;实时监控; %26;#183;实时跟踪。 EmbeddedICE逻辑单元存在于ARM7TDMI、ARM9TDMI、ARM9E和ARM10内核中。它枯JTAG口的基础上，增加了硬件断点寄存器、比较器，通过断点寄存器的值可以进行硬件断点的设置，不仅对地址还可以对数据、控制总线的信号进行复杂的触发控制设定，而不是单单在指令级别进行中断(如软中断)，从而满足对特定事件的中断响应，极大的增加了灵活性，同时可以在ROM中设置断点和观察点，极大地方便调试。其示意如图3。实时监控则是进一步在ARM9E和ARM10中的改进。它改变EmbeddedICE在触发中断后时入调试模式状态而停止内核运行的弊端，进入一段非常小的中断监控程序中，得到所需要的信息后迅速把控制权转让给先前的任务(这是与远程监控器最大的区别)。在监控程序内处理器完全可以再接收外界的中断和其他触事件，而不是停止运行。这种方式综合了JTAG和远程调试的优点，它可以增加以下两个好处： %26;#183;在不禁止中断的前提下调试前景任务(即中断时正在运行的任务); %26;#183;不用停止处理器的运行就可以读写和修改存储器(对于机电设备非常重要)。更为强大的是ARM的实时跟踪解决方案，它由三部分组成： %26;#183;嵌入跟踪微核; %26;#183;跟踪分析仪; %26;#183;跟踪调试软件。通过这三种工具可实现完全的实时跟踪。跟踪微核存在于芯片，它可以不停止CPU的运行而实时监视芯片总线的信息，并把设定触发范围内的所有信息在CPU运行的同时通过压缩的方式送到外部的跟踪分析仪器里。分析跟踪仪器从芯片外部通过跟踪口(另外一个不同于JTAG的接口)收取信息。因为是压缩的数据，所以分析仪不需要采用与跟踪微核实时跟踪相同的速度。这大大降低了分析的成本，并增加了存储的容量。而PC端的跟踪软件则来自分析仪的数据重新组织起来，从而重现处理器的历史状态和数据、程序流程。同时还可以把执行代码与源代码链接起来，使调试者快速理解跟踪数据。ARM的这种方式通过芯片内部的实时跟踪硬件加上低成本的分析仪器，解决了传统在线仿真器(ICE)和逻辑分析仪的诸多弊端。其示意如图4。 3 Nexus标准自从JTAG IEEE1149.1标准出来后，越来越多的高端嵌入芯片生产商开始采用这个标准。但是1149.1标准只能提供一种静态的调试方法，如处理器的启动和停止、软件断点、单步执行、修改寄存器，而不能提供处理器实时运行时的信息。于是各个厂家在自己的芯片上，把原有的JTAG的基本功能进行了加强和扩展，如前面提到的E-TRACE、背景调试模式BDM(Background Debugging Mode)和片上仿真OnCE(On-Chip Emulation)等，在处理器不停止运行的前提下，进行实时的调试。由于这些增强的JTAG版本之间各有差异，而且即使同一厂家的不同产品之间也在存着不同。所以一些芯片厂商和调试工具开发公司于1998年成立了 Nexus 5001论坛，以期提出一个在JTAG之上的嵌入式处理器调度的统一标准。 Nexus将调试开发分成四级，从第一级开始，每级的复杂度都在增加，并且上级功能覆盖下一级。第一级使用JTAG的简单静态调试;第二级支持编程跟踪和实时多任务的跟踪，并欢用户用I/O引脚作为多路复用辅助调试口;第三级包括处理器运行时的数据写入跟踪和存储器的读写跟踪;第四级增加了存储替换并触发复杂的硬件断点。从第二级开始，Nexus规定了可变的辅助口。辅助口使用3～16个数据引脚，用来帮助其他仿真器和分析仪之类的辅助调试工具。其示意如图5。通过Nexus标准可以解以下问题： %26;#183;调试内部总线没有引出的处理器，如含有片内内存器的芯片; %26;#183;传统在线仿真器无法实现的高速调试; %26;#183;深度流水线和有片上Cache的芯片，能够探测具体哪条指令被取和最终执行; %26;#183;可以稳定地进行多内核处理器的调试。 4 调试技术的展望通过上面的分析可以看出，目前的调试技术可以在频率100MHz、内部总线外部不可见、需要进行实时跟踪的情况下分发挥优势，弥补传统的远程调试器和在线仿真器的不足，并且成本非常低廉。同时，调试技术还在不停地发展，目前IEEE1149.4标准也已经产生。它主要是将边界扫描结构用于处理模数混合芯片的调试。Nexus也已经完成了标准的制定并有厂商开始在芯片上提供Nexus的调试硬件模块。但是这些标准到底会不会被各个芯片厂商所采用，还有等时机的成熟。特别是两大主流内核公司 ARM和MIPS分别采用自已独特内核调试技术。ARM采用基于JTAG版本的E-Trace，而MIPS则是用EJTAG——加强的JTAG技术。它们对Nexus的态度也是旁观等待。

时间：2021-03-18 关键词： 32位 ARM 嵌入式处理器调试技术
技嘉发布新款mini PC，使用第一代锐龙嵌入式处理器

技嘉官网现出现了两款新的迷你PC产品，GB-BSRE-1505和GB-BSRE-1605，这两款型号是面向商用的，一般会是公司采购，所以并不像消费者产品那么紧跟时代潮流，这两款新的迷你PC用的处理器还是AMD的第一代锐龙系列。与技嘉最新的采用Tiger Lake的迷你PC相比，这两款采用AMD处理器的迷你PC尺寸是差不多的，为196.2 x 44.4 x 140 mm。它们不是技嘉提供的最小的迷你PC，但是对于有空间需求的商业工作场所来说，它们大多数情况下都能符合要求。 GB-BSRE-1505和GB-BSRE-1605的差别是使用的处理器不同，GB-BSRE-1505使用嵌入式的Ryzen R1505G双核处理器，而GB-BSRE-1605使用性能更强大的Ryzen V1605B四核处理器。两款新的迷你PC具有差不多的扩展性，有个USB 2.0端口，两个USB 3.1 Gen 2端口，两个千兆LAN接口和一个耳机/麦克风插孔。对于显示输出，GB-BSRE-1505上具有三个HDMI端口，GB-BSRE-1605具有四个HDMI端口。内存方面支持最大2400 MHz，两个DIMM一共支持高达32GB的RAM(每个DIMM 16GB)。存储方面，它们有两个M.2插槽，一个插槽支持NVME和SATA，另一个插槽仅支持SATA，还有SATA 3端口，用于2.5英寸SSD /HDD。

时间：2020-10-22 关键词： pc 技嘉锐龙嵌入式处理器
嵌入式视觉系统创新商机主要增长动能探究

　　车道偏离报警和自动泊车等汽车应用将成为今年嵌入式视觉系统的主要增长动因，嵌入式视觉系统是一项赋予机器“视觉”并通过计算机视觉软件解释数据的技术。　　汽车发动机罩应用中的专用计算机视觉处理器的2013年销售收入预计达到1.51亿美元，高于去年的1.37亿美元和2011年的1.26亿美元。在未来数年内将保持持续增长，增长率在6%至9%之间，为嵌入式视觉系统确定了可靠的前景，使其成为增长最快的技术之一。截止2016年，该方面销售收入预计达到1.87亿美元，如下述图表所示，这相当于六年内复合年增长率为8.2%。　　　　长眼睛的汽车：汽车应用推动嵌入式视觉系统市场增长　　IHS嵌入式处理器部门首席分析师Tom Hackenberg谈到：“嵌入式视觉系统可以在许多方面提高汽车的安全性和便捷性，在许多应用中发挥关键作用，例如，车道偏离报警、碰撞缓解、自动泊车和盲区通知等。汽车发动机罩应用中的嵌入式视觉系统的总可用市场巨大，截止2016年的装机潜力达到9470万辆轻型汽车，高于2011年的7110万辆。” 　　汽车和工厂自动化系统是主要市场，而嵌入式视觉系统也用于多种工业安防应用，这是该领域的另一个强劲增长动因。　　除了已确立的市场外，嵌入式视觉系统也在姿势识别、增强现实和数字标牌等发展中的领域实现增长。这些市场不太成熟，但具有重要潜力，可以在中短期（三至六年）内实现这些潜力。嵌入式视觉系统的第三个细分市场是新兴市场，这些市场的潜力预计在较长时间内实现，很可能是七年至十年。新兴市场包括面部识别，例如，用于金融交易的自动柜员机的身份鉴别；运输市场，采用自动驾驶车辆和智能基础设施形式；以及医疗市场，包括基于视觉系统的患者监控和互动。IHS认为，随着嵌入式视觉系统的不断发展，新应用的市场也不断发展。

时间：2020-09-04 关键词：工厂自动化嵌入式视觉系统工业安防嵌入式处理器
智能锁的5大优点及4大类型

智能锁是指区别于传统机械锁，在用户识别、安全性、管理性方面更加智能化的锁具，涵盖指纹锁、电子密码锁、电子感应锁、联网锁、遥控锁等具体类型锁具产品。智能门锁的优点：便利性智能锁区别于一般的机械锁，具有自动电子感应锁定系统，他会自动感应到门处于关闭状态时，系统将自动上锁。智能锁可以通过指纹，触摸屏，卡开启门锁。有些小朋友经常玩的忘乎所以，将钥匙遗落在外进不了家门，而如果使用的是智能指纹锁就不用再专程去找父母取钥匙或者在门外苦苦等待。只要使用自己的指纹就能轻松将大门打开，个别智能锁，可以开启它独特的语音提示功能，让使用者操作更简便易懂。所以有老人以及小孩的家庭非常适合使用智能指纹锁。安全性智能指纹锁因为在使用的时候，主人可以将自己及其家庭成员的指纹录入到门锁系统之中，这样家人都能轻松开启大门，但是一旦遇到外人使用没有录入过的指纹则无法打开，此外，如果外侵者希望通过多次尝试密码的方式开门，那么只要在连续错误的情况下就会触发警报装置，引起主人的注意。还有，一般的指纹密码锁具有密码泄露的危险。最近的智能锁还具有虚位密码功能技术，即在已登记的密码前面或后面，可以输入任意数字作为虚位密码，有效防止登记密码泄露，同时又可开启门锁。很多智能锁具有专利技术保障，在室内的把手设置中增加了安全把手按钮，需要按住安全把手按钮转动把手门才能开启，带来更安全的使用环境。（同时按照使用者需求，通过简单操作，本功能可以选择性设置。）最近的智能锁手掌触摸屏幕会自动显示，3分钟会自动锁死。密码是否已经设置，门锁是否已经开启或者关闭，密码或门卡登记数量，还有电池更换提示，锁舌阻塞警告，遇到低电压等情况，屏幕上均有显示，智能智控。保安性最近的智能锁不同于以往的“先开启再扫描”的方式，扫描方式非常简单，将手指放在扫描处的上方由上至下的扫描就可以，无需将手指按在扫描处，扫描的方式更减少指纹残留，大大降低指纹被复制的可能性，安全独享。创造性智能锁不仅从外观的设计适合于人们的口味，甚至创造出了像苹果一样的智能感觉的智能锁具。智能化的锁具已经悄悄地上市了。互动性智能门锁内置嵌入式处理器和智慧监控如拿进啊，具备与房客之间的任何时间的互通互动能力，可以主动汇报当天电视的访客情况。另一个方面访客甚至可以远程控制智能门锁为来访的客人开门。智能门锁的分类：指纹锁指纹锁是家用电子锁市场最主要的类型，指纹锁安全、便捷、时尚的特点受到人各阶层的消费者的关注，目前指纹锁有半导体指纹头与光学指纹头之分，半导体指纹锁识别率高、速度快、体积小，安全；光学指纹头技术更成熟，抗刮和耐污性稍好。市面上的指纹锁一般同时兼具密码、感应、遥控等开启方式，指纹的唯一性和不可复制性决定了指纹锁是目前所有锁具中最为安全的锁种。电子密码锁是锁的一种，开启时用的是一系列的数字或符号。密码锁的密码通常都只是排列而非真正的组合。部分密码锁只使用一个转盘，把锁内的数个碟片或凸轮转动;亦有些密码锁是转动一组数个刻有数字的拨轮圈，直接带动锁内部的机械。电子密码锁同样拥有安全、便捷、时尚的特性，但由于需要记密码，所以更适合年轻一代使用，老人小孩会有忘记密码的可能性。现在市面上的电子密码锁通常采用12位按键6位密码的方式，键盘可分为触屏按键和物理按键两种模式，均可实现虚位输入。市面上有汇集指纹、密码、感应等多种功能于一身的电子锁产品，也有单纯仅有密码功能的电子密码锁。感应锁由线路板上的MCPU（单片机）控制门锁电机的启动与关闭。门锁装上电池后，可通过电脑发出的卡片来开取房门。发卡时候能控制卡片的开门有效期、开门的范围以及权限等，是高级智能化产品。感应门锁是广大酒店、宾馆、休闲中心、高尔夫中心等不可或缺的安全电子门锁，也适合别墅和家庭使用。智能锁智能锁所谓智能，主要体现在其功能和操作使用过程中更显人性化和智能化。而智能化在现阶段也主要体现在门锁有联网功能，可实现远程操控和远程监控，如通过手机可远程监控门锁情况，远程开关门时等，但也让智能锁留下由互联网安全带来的隐患。随着智能家居理念的发展，智能锁的定义和功能也处于不断丰富中。

时间：2020-06-29 关键词：单片机智能锁嵌入式处理器
业界领先的半导体供应商兆易创新GigaDevice正式发布基于Arm® Cortex®-M23内核MCU的最新产品

北京兆易创新科技股份有限公司，它被称为业界领先的半导体供应商，正式发布基于Arm® Cortex®-M23内核MCU的最新产品，GD32E232系列超值型微控制器。秉承GD32 MCU家族的优秀基因并持续引领Cortex®-M23全新内核的应用领域向纵深拓展，这系列器件集成了片上存储器、定时器、数据转换器和众多接口外设，并提供了全新的可编程性能和紧凑的封装尺寸。GD32E232系列采用4 x 4 mm和3 x 3 mm的小型封装供货，特别适用于需要精密MCU和空间受限的应用，如光学模块、光电转换、光纤网络、基站系统、精密仪器、工业控制和自动化系统等。目前，该系列产品已经开始提供样片并将于二月份正式投入量产。 GD32E232超值型MCU引领Arm® Cortex®-M23内核向纵深应用领域拓展全面集成的控制系统 GD32E232系列产品为超值型应用新增了1个32位通用定时器，非常适合需要高精度并且长延时的应用，可以支持高频率脉冲测量、长脉宽波形捕捉或产生较大间隔延迟的周期信号。芯片提供了多至4路12位精度的DAC输出，无需使用外部的数字电位器，可减小PCB尺寸和BOM成本。配合Cortex®-M23内核内置的硬件乘法器、硬件除法器和加速单元，能够迅速计算PWM的占空比，就可以精确控制DAC的输出。为提供准确的模拟测量，芯片集成了12位2.6M SPS采样率的高性能ADC，具备多达16个可复用通道，并支持16位硬件过采样滤波功能和分辨率可配置功能，采样精度也高于市场同类产品。全新配备的可编程逻辑阵列(CLU)则为现场应用提供了更强的硬件灵活性，可以实现简单的组合逻辑和顺序逻辑运算，有助于为成本敏感性产品提高CPU的工作效率并增强信号处理的实时性。这些新增的高集成度精密特性对于诸如光收发器、光模块、接入网等工控系统的工程师非常有用，使得GD32E232系列产品可以在此类应用中实现完全集成的数字化控制，并能确保精准控制光驱动器和监测过程。完美兼容的超值特性 GD32E232系列 MCU 可以令Cortex®-M23内核在高达 72 MHz 时进行模拟密集应用操作，并为工业应用配备了更多标准外设资源：多达5个16位通用定时器、1个支持三相脉宽调制PWM输出的16位高级矢量控制定时器、2个16位基本定时器和1个多通道DMA控制器。通用接口则包括2个USART、2个SPI、2个I2C、1个I2S。 MCU采用1.8V至3.6V电源供电，额定-40°C至+105°C工业级温度范围，提供QFN32和QFN24封装。为适应紧凑布局条件下的小型封装更新程序代码的需求，GD32E232系列 MCU还在闪存的单独区域内置了I2C Bootloader，可以直接使用已有的标准I2C接口下载程序和更新升级，同时也方便用户批量生产。 GD32E23x系列MCU已经涵盖GD32E230、GD32E231和GD32E232三种系列、27个产品型号选择。各系列软件和引脚封装方面完美兼容并切换自如，更易于实现代码移植和扩展升级，充分释放Cortex®-M23内核的超值潜力。 GD32E23x系列Cortex®-M23内核通用MCU产品线兆易创新产品市场总监金光一表示：“我们不断引领Arm® Cortex®-M23内核向嵌入式设计的纵深领域拓展，并持续推动Arm®技术和最新架构在项目开发中的最佳实践，GD32也已发展成为中国最大的Arm®微控制器家族。新的一年，我们将按计划提供更多种类的Arm® MCU系列产品，在行业应用的深度与广度上始终保持领先。以全新的集成特性和全面的覆盖范围，加速Arm®技术在物联网和智能化产业的广泛部署和全面发展。” 关于GD32 MCU 兆易创新GD32 MCU是中国高性能通用微控制器领域的领跑者，中国最大的Arm® MCU家族，中国第一个推出的Arm® Cortex®-M3、Cortex®-M4 及Cortex®-M23内核通用MCU产品系列，已经发展成为中国32位通用MCU市场的主流之选。并以累计超过3亿颗的出货数量，超过2万家客户数量，24个系列350余款产品选择所提供的广阔应用覆盖率稳居市场前列。兆易创新GD32 MCU也是Arm®大学计划(University Program, AUP) 中国首批合作伙伴、Arm® mbed™ IoT平台生态合作伙伴、“兆易创新杯”中国研究生电子设计竞赛的冠名厂商。GD32以打造“MCU百货商店”规划发展蓝图，为用户提供最全面的系统级产品和解决方案支撑，构建智能化开发平台和完善的产品应用生态。

时间：2020-01-13 关键词：兆易创新 gd32e232 嵌入式处理器
串口调试助手的功能运用数百行Python代码便可实现

我们都知道python代码的调试有多种(好用程度从前到后)：第一种，用print()把可能有问题的变量打印出来看;第二种，凡是用print()来辅助查看的地方，都可以用断言(assert)来替代;第三种logging;第四种，启动Python的调试器一、涉及工具列表二、开发环境搭建(Python + pySerial + wxPython + wxFormBuilder) pzh-py-com 工具是一个完全基于 Python 语言开发的应用软件，首先安装好 Python 2.7.14，痞子衡的安装目录为 C:\tools_mcu\Python27，安装完成后确保系统环境变量里包括该路径(C:\tools_mcu\Python27)，因为该路径下包含 python.exe，后续 python 命令需调用这个 python.exe 完成的。在 C:\tools_mcu\Python27\Scripts 目录下默认有 easy_install.exe，这是 PEAK(Python Enterprise Application Kit)开发的 setuptools 包里的工具，这个工具可以用来完成安装 python 第三方模块的工作。我们需要借助 easy_install.exe 来安装 pip 工具： PS C:\tools_mcu\Python27\Scripts> .\easy_install.exe pip Searching for pip Best match: pip 9.0.1 Adding pip 9.0.1 to easy-install.pth file ... Finished processing dependencies for pip PS C:\tools_mcu\Python27\Scripts> python -m pip install --upgrade pip Collecting pip ... Successfully installed pip-18.0 pip 是 Python 的包管理工具，提供了对 Python 包的查找、下载、安装、卸载的功能。安装好 pip 工具之后，可以看到 C:\tools_mcu\Python27\Scripts 目录下多了 pip.exe，为方便后续使用 pip 来安装其他 Python 包，确保系统环境变量里包括 pip 路径(C:\tools_mcu\Python27\Scripts)。我们可以借助 pip 来安装 pySerial 和 wxPython 包： PS C:\tools_mcu\Python27\Scripts> .\pip.exe install pyserial Collecting pyserial ... Successfully installed pyserial-3.4 PS C:\tools_mcu\Python27\Scripts> .\pip.exe install wxPython Collecting wxPython ... Successfully installed PyPubSub-4.0.0 six-1.11.0 typing-3.6.4 wxPython-4.0.3 有了 pySerial 便可以访问 Serial Port，有了 wxPython 便可以设计 GUI。单纯使用 wxPython 设计 pzh-py-com GUI 界面时仅能是手工写代码布局，手工布局的界面创建和修改起来都比较繁琐，我们需要一款可视化的界面设计工具，痞子衡选择的是 wxFormBuilder，从其 github 官网下载安装包并安装到 C:\tools_mcu\wxFormBuilder 目录下。安装完成打开软件便可在 Designer 里尽情创作界面，创作完成后点击"Python"便可看到 Python GUI 源代码，这个 GUI 源代码后续直接复制到 JaysPyCOM 工程里使用。至此 pzh-py-com 工具开发的 Python 基础环境便搭好了。三、测试环境搭建(PyCharm + vspd + sscom) 在开发 pzh-py-com 工具过程中免不了要调试 Python 代码，所以我们还需要一个 Python IDE，痞子衡选择的是 PyCharm，在 jetbrains 官网下载 PyCharm community 免费版并安装，安装完成后打开 PyCharm 并创建名为 pzh-py-com 空工程，成功创建后会看到 pzh-py-com 目录下自动生成一个 .idea 的文件夹，该文件夹是用于 pycharm 管理项目。有了 PyCharm 环境，便可以开始写 pzh-py-com 代码，代码在开发过程中，需要结合 Serial Port 进行联合调试，如果手里没有硬件串口设备，可以使用虚拟串口设备，vspd 便是著名的虚拟串口驱动，从 eltima 官网下载 vspd 标准版并安装，安装完成后打开 vspd 可看到如下界面，COM10 和 COM11(COM 号是自定义的)便是虚拟出来的串口设备号，并且已经完成了对接。虚拟 Serial Port 设备已经有了并且对接了，最后还需要一个成熟的串口调试助手，作为串口通讯的另一方，痞子衡选取的是非常经典的 sscom，从大虾官网下载 sscom 包，sscom 是个免安装的工具，可以直接打开使用，设置 sscom 使用 COM11，将来 pzh-py-com 使用 COM10。

时间：2020-01-12 关键词：软件硬件源代码 python代码嵌入式处理器
存储芯片行业真的迎来了春天吗？

近期报道，据悉在经历了痛苦的一年之后，存储芯片制造商有理由相信该行业的下滑已经结束。同时据外媒报道，你想看到芯片是如何入侵这个世界?去 CES 转一圈吧，你可以看到包括超高清电视，“智能”灯泡和动力外骨骼到可以侧向行驶的概念车和容纳用来输送厕纸的机器人的一切设备。这些必备的电子设备中的每一个都是“变相”的计算机，内脏由微处理器，存储芯片和电路板制成。然而，建立所有这些功能的行业最近经历了一段艰难的时期。芯片行业分析公司 Future Horizons 估计，2019 年全球半导体销售额下降了约 12%至 4,100 亿美元。韩国三星电子公司作为全球最大的存储芯片制造商，该公司报告其十月份的季度营业利润下降了 56%，这归因于其芯片部门的糟糕表现。这也导致韩国整个经济体一直感受到痛苦。因为半导体占韩国出口的五分之一，但这个领域已连续十二个月下降，而造成这个结果的部分原因是该行业的疲软。现在，萧条似乎已经结束。1 月 8 日，三星公司预测季度利润将再次下降。但下降幅度这比预期的要小。随后该公司的股价上开始涨。在过去一个月，内存芯片价格持续上涨，这就使得韩国另一家芯片制造商 sk hynix 的股价上涨了约 20%，美国公司美光的股价表现甚至更好。因为内存约占半导体销售额的三分之一，所以行业观察家将其视为半导体产业的领头羊。新生的复苏反映了芯片业务的本质——周期性。Future Horizons 的创始人马尔科姆·彭(Malcolm Penn)说，尽管具有高科技的特征，但微芯片市场的周期性与猪肉，大豆或其他商品的周期性一样(参见图表)。当时机成熟时，芯片制造商会提高产能，增加高科技工厂，这些工厂的建造成本很高，但运营成本却很低。这有助于供应赶上需求。而为了收回成本，芯片制造商不顾一切继续生产，随之导致价格下跌。当需求最终赶上了额外的扩容时，循环又开始了，而通过设计可互换的存储芯片则特别容易出现这种周期性。其他经济领域的情况加剧或抑制了这种模式。ihs Markit 的半导体分析师 Len Jenilek 说，最近一次周期始于 2018 年，切线的尤其严重。内存市场包括两种主要类型的内存，即 dram 和闪存。他们的周期并不总是同步的，但是去年他们做到了。汽车行业已经成为芯片的大消费国，十年来是最糟糕的一年。其他大买家，尤其是像 Google，微软和阿里巴巴这样的大型数据中心运营商，削减了购买量。中美之间的摩擦带来了坏的影响。反弹是否同样强劲同样取决于更广泛的趋势。作为芯片进口大国的中国经济增长正在放缓。现在，美国股市的牛市是历史上最长的一次，引发了有关修正的讨论。美国官员正在研究的新一轮限制可能会对产业造成影响。但是对于那些神经很强的人来说，芯片看起来是一个不错的长期选择。彭恩认为，繁荣与萧条的背后是需求的增长，在过去 40 年中，需求平均每年增长 8%左右。在那个时期，该行业的产品功能变得强大了数百万倍，而全世界对计算能力的渴望也越来越大。Jenilek 先生列举了为 ai 定制的 5 g 电话网络和芯片，这是两个重要的新需求来源。

时间：2020-01-12 关键词：存储芯片嵌入式处理器
Intel2020市场占有率将大幅度回升

CES 2020 展会即将召开，届时 Intel 和 AMD 都将发布最新产品，这势必对 2020 年的 PC 处理器市场格局产生很大影响，未来是 Intel 继续处于领导地位、还是 AMD 后来居上，让我们敬请期待! 根据最新的 12 月调查结果显示，Intel 处理器的占有率大幅增长 3%，改变了此前延续数月的下跌趋势，整体份额高达 83.8%;AMD 整体占比 16.21%，停止了增长趋势。而具体到搭载 Windows 操作系统的 PC，Intel 处理器占比高达 83.92%、相比 11 月增长 3.38%，AMD 处理器占比为 16.06%。而采用 Linux 系统的 PC 上，Intel 占比则小幅下跌，但也有 74.83%。我们再来具体分析下数据，其实从 2018 年底开始，Intel 在 Steam 硬件调查中的占有率就一直稳定在 80%以上，2018 年 7 月时甚至接近 85%，是不折不扣的霸主。不过情况在 2019 年 7 月后略微有所变化，那时 AMD 正式开售了基于 7nm 工艺、Zen 2 架构的第三代锐龙处理器，第三代锐龙处理器在多核性能更进一步的同时，单核 IPC 也提高了 15%，拥有不错的综合性能和出众的性价比，反映到市场上必然会带来一定程度的份额增长;这在此前的 Steam 硬件调查结果中也有所体现，AMD 在 7 月以后，在 Steam 的硬件调查中份额占比连续数月增长，在 2019 年 11 月时达到了最高峰的 20.5%。但在一片 AMD YES 的呼声中，最新的 12 月 Steam 硬件调查数据无疑是给 AMD 及其粉丝泼了一盆冷水，证明了 AMD 想要完全逆袭 Intel，还要有很长的路要走。同时 12 月 Steam 硬件调查也反应了在当前市场下，Intel 处理器依旧是广大游戏玩家的首选。编辑点评： AMD 的锐龙处理器相对于 Intel 酷睿处理器，优势和劣势都非常明显。AMD 第三代锐龙处理器都采用了多个 CCD 设计+1 个 IO DIE，并通过 Infinity Fabric 相连接，CCD 内部则有 2 个 4 核 8 线程的 CCX，相比于 Intel 完整大核心战略，这种“胶水”架构对于堆核心来说非常合适，可以用较低成本生产出 32 核心乃至 64 核心处理器，拥有很强的多线程性能。不过这么做也有缺点，AMD 锐龙处理器在内存延迟以及核心间数据访问时间上，要远远高于采用 RingBus 环形总线的 Intel 酷睿处理器。而内存延迟对于游戏体验有着很大的影响，这是 Intel 在游戏性能上领先于 AMD 的重要原因之一。以下为知名外媒 TECHSPOT 的实测结果，酷睿 i9-9900K 在内存延迟表现上优于所有锐龙处理器。此外，目前大多数游戏对超多核心数优化并不算好，让 AMD 锐龙处理器的超多核心 / 线程在玩游戏时没有用武之地。更重要的是，目前的游戏对处理器的主频非常敏感，纵使第三代锐龙处理器在 IPC 同频性能上已经不逊色于 Intel 第九代酷睿处理器，但由于其最高睿频及手动超频潜力皆不如 Intel，因此同样拖累了游戏表现。根据知名外媒 TECHSPOT 测试数据显示，8 核心 16 线程的酷睿 i9-9900KS 拥有全核心 5.0GHz 睿频，在绝大多数游戏的实际表现中都可以击败 16 核心 32 线程的锐龙 9 3950X。这也进一步证明了，对于当下的游戏来说，高主频比多核心更加重要。对于需求多核性能的生产力用户来说，核心数量多、性价比高的 AMD 锐龙处理器确实是不错的选择。但对于游戏玩家来说，高主频、低延迟的酷睿 i9-9900KS、i9-9900K、i7-9700K 等产品依旧是 DIY 装机时的最佳选择;此外，除了 DIY 装机这样的桌面产品，当下的游戏本市场也同样不容忽视，而 AMD 目前还没有将 7nm Zen2 架构下放到移动端，因此 Intel 在游戏本市场更加具有主导地位，根据 2019 上半年京东游戏本销量数据显示，每 100 个游戏本用户中，有 97 个在用酷睿游戏本玩游戏，而在这 97%的用户当中，又有有 48%的用户选择了酷睿 i7;结合以上这些因素，这也能解释为什么 Intel 处理器在 Steam 平台占有率长期居高不下了，毕竟使用 Steam 平台的用户大都以游戏玩家为主。

时间：2020-01-05 关键词： Intel 处理器 AMD pc steam 酷睿嵌入式处理器
斯坦德激光导航 AGV 是如何帮助工厂实现智慧化生产的？

众所周知，斯坦德专注于智慧物料搬运技术与应用的研发，已对 3C 电子、汽车等领域自动化、柔性化、智能化的需求有深厚理解，并基于此推出了 Oasis 系列标准化+非标准化模块的柔性解决方案，适应各种复杂工厂场景的智慧物流搬运需求。斯坦德针对复杂的物料搬运场景，始终坚持精英产品路线，以“2+N”的柔性模式来应对各种产线需求。 “2”即分别对应负载 300 公斤、600 公斤的 Oasis 300 和 Oasis 600 两款标准化移动平台，自诞生以来，斯坦德就不断对这两款产品进行深度的钻研与升级，在严格的产品要求体系下，力争在工业级水平基础上精益求精，以很好应对产线内物品放置杂乱、人员走动频繁、机器设备川流不息等各种情况。图片来源：斯坦德机器人 “N”即 Oasis 移动机器人可根据需求搭建不同结构，如机械臂、滚筒、辊台、货架顶升、栈板搬运等顶部定制模块。斯坦德以标准化移动平台+非标准化模块的方式，可方便地依据客户场景进行定制，进而推出具有良好效果的柔性搬运解决方案，目前已成功在华为、杰士德、富士康、碧桂园、光宝科技、汇博股份、广汽本田、上海通用等不同客户的不同类型产线中得到了应用，获得了客户的一致认可并多次复购。全场景搬运，适应极端应用环境通常情况下，工厂的产线与仓库是分开配置的，且随着建筑结构、连接通道设计、产线布局等的不同，产线与仓库的对接也会变得不同。在这种情况下，采用移动机器人来执行物料搬运，面临的最大问题就是场景多样化，环境稍微复杂些，传统 AGV 就难以适应。但这对斯坦德激光导航 AGV 来说，这都不是事儿! 其基于 SLAM 技术的激光导航方案经过了丰富的项目验证，能适应复杂、繁琐、智能的指令需求;相比传统方式，激光导航 AGV 最大的优势就是不用对环境进行任何改造，避障能力强，具有很好的复杂环境适应能力。图片来源：斯坦德机器人目前斯坦德激光导航 AGV 在实际应用中，主要用于满足仓库内搬运、产线内搬运、仓库到产线间搬运、跨产线搬运 4 大场景，尤其是最后一个场景，不仅可以实现跨楼层、多个物料向多个产线运送，还能在运送过程中智能避障、绕障，如 AGV 常走的路线突然多了一个障碍物，AGV 会自动检测并停止前进，直至障碍物移除再继续执行运送;若障碍物所处位置仍有足够通行空间，AGV 将会自动绕开障碍物继续前行，直至完成运送任务。斯坦德激光导航 AGV 的这些特殊性能，正符合了当下工厂物料智能化运送的需求，获得了大批合作客户的好评。支持集群调度，实现规模化复杂应用现代化工厂主张通过规模化生产来实现成本分摊，因此我们看到，许多工厂的规模都非常大，如富士康、比亚迪、伟创力等，动辄就是几千、上万、数十万的员工数量。同理，这些大型工厂的智能化升级也绝非几台 AGV 所能满足，势必会在最优的解决方案下匹配相应数量的 AGV 产品。那么问题来了：工厂该如何去管理数量庞大的 AGV 集群? 对此，斯坦德早就想好了解决方案，并由此推出了 FMS 集群调度系统，可同时接入的 AGV 数量高达千台，AGV 在 FMS 的统一调度下，将能把物料运送指令、运输数量、路径指令等信息具体下发到任意一台 AGV;同时，AGV 也会把搜集到的配送情况、实时路径等信息实时反馈给 FMS 系统，实现集群调度与集中管理应用，满足大型工厂的智慧化升级。此外，斯坦德还积极拥抱 5G 技术，其基于“5G+边缘计算+机器视觉”的应用框架，突破传输和算力桎梏，使得斯坦德 AGV 具备“智能无线联接、高密度算力、集中管理”3 大应用优势，大大提升了客户的应用体验。

时间：2020-01-05 关键词： agv 斯坦德机器人柔性搬运解决方案嵌入式处理器
5G基站可否运用无人机进行组网

Loon 可以说是一个非常简单粗暴的项目，起初，项目开发人员将路由器(信号中继设备)挂在气象气球上，让它飞到 10 公里高，然后再看看有没有信号。经过不断的演进，氦气球有了可充封结构，和模块化的铝制负载，以及太阳能电池、燃料电池和一些电子元件，使其能够在温差变化、高强紫外辐射的条件下保持长时间飞行，并利用算法指挥动力、热力系统，改变气球位置进而调节气球群的布居。据悉，Loon 项目已经在新西兰、斯里兰卡、澳大利亚、印尼等地进行飞行试验。脸书 Aquila：波音 737 那么大的展翼 2014 年，脸书收购英国航空公司 Ascenta，为无人机制造以及激光通信做足准备工作。随后，扎克伯格宣布天鹰计划，即以无人机为载体，利用激光通信，实现全球三分之二的无线覆盖率。据悉，Aquila 计划由氦气球提升至气候环境稳定的平流层，白天飞行于 9 万英尺，规避商业飞机航线，吸收和贮存太阳能，晚上则飞行于 6 万英尺，目标续航时间为一次 90 天。Aquila 将沿着半径约为 3 公里的圆形空中区域飞行，Facebook 加州实验室工程师希望它的激光信号能覆盖半径约 50 公里的地面区域。根据最近媒体披露的 Aquila 第二次试飞：高度从第一次的 655 米上升到了约 914 米，时间上延长了 10 分钟，达 1 小时 46 分钟。低轨道卫星群方面，去年 11 月，SpaceX 向 FCC 请求，利用可重复使用的猎鹰 9 号火箭发射 4425 颗卫星为全球提供高速互联网，但由于计划的卫星数过多 FCC 便是方案仍需审查。相反，初创公司 OneWeb 获得了高通、维珍、软银的支持，计划到 2019 年发射 720 颗低轨道卫星，并被 FCC 允许进入美国市场。以上通信平台在实际推广中往往有些困难，主要因为： 1、载荷能力较强，飞行高度高、距离远，滞空工作时间相对较长。 2、体积大、地面保障系统复杂、维护保养复杂、维护成本高、训练保障要求高 ; 3、发射回收条件要求高，需要专门的起降场地; 4、灵活性不足从而导致整体滞空时间短; 5、需协调飞行空域。系留式无人机：全天候超灵活从需求来看，国内基站建设相对比较完善，但由于幅员辽阔，地理、气候条件复杂，是全球遭受自然灾害最严重的国家之一。自然灾害导致的光纤、基站受损可使通讯中断，影响救灾组织、指挥调度、人员搜救、次生灾害预防等进程。应急卫星通信系统(国际海事卫星)因抢险现场的抢险单位和人员通信过多而负荷过重不能保证实时通信;北斗卫星系统现阶段还只能提供通信简 i 吾服务。许多抢险队伍因无抢险应急通信系统支持，使得抢险现场的信息不能实时送至抢险现场指挥部和后方应急中心。抢险队伍在进入灾区核心区域和进入后的工作过程中，与抢险现场指挥部和后方应急中心基本处于通信失联状态。常见的应急通信系统是应急通信车，但当遭遇道路损毁、塌方使其局限了其使用。再加上近两三年，随着直流无刷电机、高能锂聚合物、多旋翼协同控制等关键技术的突破，微小型多旋翼无人机日渐成熟。于是，便携式通讯基站，也即是基于系留式无人机实现的空中应急基站成为一种重要的解决方案。一般的多旋翼无人机仅能飞行 30 分钟至 1 个小时，系留多旋翼无人机可以实现连续不间断飞行。与此同时，由于天线高度可随无人机飞行高度升高，覆盖角度可随无人机旋转方向调整，能更加有效地实现大面积信号覆盖。 2009 年，德国研究人员们初步测试了可提供 Wi-Fi 网络信号的无人机。美国运营商 AT&T(Flying COW)、Verizon 和高通均已测试过基于无人机的机载 LTE 网络基站，此外还有日本电信运营商 KDDI 的雄蜂基站、英国 EE 的 LIVE。最近，北德克萨斯大学的无人机基站也进行了野外实地测试，据称将系统传输功率上调到 10W 时，覆盖范围可以拓展到整个丹顿市。系留式无人机应急通信高空基站具备三大特点： 1、续航时间长：采用光电复合缆，为无人机和 RRU 供电，续航时间可达 8 小时，较传统无人机基站续航时间提升 31 倍。 2、灵活性强：由小型越野车搭载无人机通信系统，可快速到达通信中断现场，满足保障需求。 3、可扩展性强：根据应急通信的不同场景，可灵活配置全向或定向天线，选择分组化微波或无线环网传输设备，安装模块化、飞控半自动化，普通人员短期培训即可上岗。除了应自然灾害下的应急通讯通道需求，系留式无人机还被应用于监视和侦察，如 CTTSO 出资支持的美国航空环境公司(AeroVironment)的无人机系统 Tether Eye，以色列用于边界监视、新闻采访的小型无人机产品 HoverLite，CyPhy 公司与美军合作的全景摄像袖珍系留无人机 Pocket Flyer…… 国内方案：华为+移动+创企国内系留式无人机的发展主力目前是中国移动，相关应用已经出现在洪涝、台风、塌方、地震等灾害中，并在边界巡视、基地安全、景区监测、地质勘测、野外作业、森林防火、应急通信、公安反恐、交通监管、新闻采访、工程监控、环境监测、影视拍摄、科学研究、国防军工等领域有一些前景。中国移动的系留式无人机背后还有华为(提供 4G 基站)和一家创企(卓翼智能科技有限公司)的影子。与两位大佬合作的这家创企，团队来自北航、清华、浙大等高校，有多名北航的教授、副教授担任公司技术顾问，据称已经获投数千万元。有报道显示，借助该高空基站迅速建立的应急通信系统，无人机可为方圆 5 平方公里区域持续提供 8 小时的稳定信号(一说驻空高度 800 米时，覆盖可达 20 公里)，站点部署可在 2 小时内完成(但本次地震中基站团队 10 日下午到达九寨沟，11 日上午完成站点开通。实际运用中还有很多具体问题需要解决)，平均下载速率为 36.4Mbps，上传速率为 5.47Mbps，平均语音 MOS 值为 3.4，可同时为近千个手机用户提供即时通信服务，保障救援工作顺利进行。

时间：2020-01-05 关键词：无人机 5g基站嵌入式处理器
AMD的处理器的市场消费总额真的占到了40%？

我们都知道，无论 Passmark 还是《Steam 硬件调查报告》，都不是 CPU 市场份额的准确指标，尤其是当它们用于测量单个时间点时。有可能是总体趋势，但不是季度份额数据。《Steam 硬件调查报告》追踪了 Steam 平台上 1.25 亿活跃用户中的一部分，因此媒体经常用它来追踪游戏玩家最常用的硬件和软件。 Valve 的《S team 硬件调查报告》已承认，2017 年 9 月到 2018 年 5 月其调查数据是有破绽的。而最新报告显示，在 Steam 平台上，计算机系统的 AMD CPU 使用率提高了 2.5 倍。不幸的是，该报告得出的结论是基于 2018 年 1 月以来的增长数据，而这正好包括了 Steam 出错的调查数据部分(如下图所示)。也就是说，由于采用不准确的调查数据，最近的这份报告是不准确的。 (图片来源：https://www.reddit.com/user/Sharkdog_) 该调查报告在此期间的数据来自于中国网吧，而这些网吧经常每台计算机提交多次内容，而不是按设计的初衷每年提交一次。这种情况在采用英特尔处理器的系统上经常出现，以至于所有的 Steam 调查结果都被扭曲了，包括分辨率、操作系统、使用的 GUP 等。由于结果严重扭曲，以至于 Valve 不得不公开承认。然而，就算这项调查没问题，它也并不能真正体现 AMD 最具竞争力的台式机市场。Steam 并没有分享太多关于其调查方法的公开信息，例如：每年查询多少系统，或者调查数据中笔记本电脑和台式机的比例，所以我们不能利用这些数据来直接比较 AMD 在桌面游戏平台的渗透率。这固然是有趣的数据，但由于笔记本电脑(约占整个 CPU 市场的 60%)提交到同一调查池中，因此数据不可避免地发生倾斜。调查显示，基于 2018 年 4 月开始的正确报告期，AMD CPU 在 Steam 上的使用量增长了约 3.48%。同样，这并不是特别有用的数据，但它凸显了报告与现实之间的巨大差异。另外，这些数字量化了全世界使用的所有处理器，考虑到台式机基本 5 到 7 年更新一次，它还包含了数量惊人的前 Ryzen 时代的系统。这使得准确评估当前的采用率很困难。我们转而看看 Mercury Research 的报告，AMD 和英特尔(以及其它诸多半导体供应商)都用这个调研机构来做竞争分析报告，并实际估算出货量份额。可以看到，这些数字并没有那么令人兴奋，但这些数字每增加一个百分点都可能相当于几百万美元。再来看看 Passmark 最后，简要介绍一下 Passmark。我们经常在文章中看到对 Passmark 调查结果的分析，例如：AMD 获得了 40%的市场份额。不幸的是，Passmark 所谓的“报告”甚至更具误导性。 (图片来源：Passmark) Passmark 每季度发布一次最新调查结果，列出公司收到的基准提交数量，但由于其极具误导性的图表和文章标题，许多人误认为这是 AMD 市场份额的指标。这些结果并不代表实际的销售数字，当然也不代表市场份额。它只是量化了用户运行 Passmark 基准测试的次数。如果你正在对系统进行超频并反复运行测试以评估性能改进，那么每次测试都将计入该图表。该图表也是每天更新的，所以你必须从中删除最后的数据点，因为它永远不可能完整。 (图片来源：Tom's Hardware) 我们把这张图和 Mercury Research 的台式机数据与 Passmark 进行比较。随着时间推移，AMD CPU 的采用率逐渐增加，这之间存在某种松散的关联性，但问题出在增量上。Passmark 平均下跌了 8%，但峰值高达 13.2%，这与实际的市场份额增长无关。事实上，甚至在 AMD CPU 份额下降的时候，也会出现这种情况。我们把 Mercury Research 的台式机处理器出货量份额数据与 Passmark 结果进行了严格的对比，而后者可能包括来自笔记本电脑和服务器的测试提交。正如我们在 2017 年第三季度和 2019 年第三季度中所看到的，有大量无法解释的增量，尽管我们有理由假设 2019 年第三季度的 Passmark 数据点是 Ryzen 新用户在最近围绕该问题的争议期间测量其时钟速度的结果。值得注意的是，这个错误的数据点是最近报告中使用的数据点。 (图片来源：Tom's Hardware) 为了尽可能周全，尽管没有太多的历史数据，我们还是绘制了 Mercury 的整体单位份额数，来对比 Passmark 的数字。但这并没有什么用。

时间：2020-01-05 关键词： CPU 英特尔 AMD 台式机 steam平台 passmark 嵌入式处理器
PCBA与PCB分别是什么，？有什么联系？

PCB 是 Printed Circuit Board 的简称，翻译成中文就叫印制电路板，由于它是采用电子印刷术制作，故称为“印刷”电路板。PCB 是电子工业中重要的电子部件，是电子元器件的支撑体，是电子元器件电气连接的载体。PCB 已经极其广泛地应用在电子产品的生产制造中，之所以能得到广泛地应用，其独特的特点概括如下： 1、布线密度高，体积小，重量轻，利于电子设备的小型化。 2、由于图形具有重复性和一致性，减少了布线和装配的差错，节省了设备的维修、调试和检查时间。 3、利于机械化、自动化生产，提高了劳动生产率并降低了电子设备的造价。 4、设计上可以标准化，利于互换。 PCBA 是 Printed Circuit Board +Assembly 的简称，也就是说 PCBA 是经过 PCB 空板 SMT 上件，再经过 DIP 插件的整个制程。注：SMT 和 DIP 都是在 PCB 板上集成零件的方式，其主要区别是 SMT 不需要在 PCB 上钻孔，在 DIP 需要将零件的 PIN 脚插入已经钻好的孔中。 SMT(Surface Mounted Technology)表面贴装技术，主要利用贴装机是将一些微小型的零件贴装到 PCB 板上，其生产流程为：PCB 板定位、印刷锡膏、贴装机贴装、过回焊炉和制成检验。 DIP 即“插件”，也就是在 PCB 版上插入零件，这是一些零件尺寸较大而且不适用于贴装技术时采用插件的形式集成零件。其主要生产流程为：贴背胶、插件、检验、过波峰焊、刷版和制成检验。

时间：2020-01-05 关键词： PCB pcba 嵌入式处理器
嵌入式处理器与 AI 芯片的差异性比较

在嵌入式领域便出现了 MCU 与 AI 芯片两个有本质差异的芯片群。前者是满足工具智能化的智能控制芯片(以控制见长);后者是满足智能机器深度学习的计算芯片(以计算见长)。未来，在人工智领域会逐渐形成智能化工具与智能机器两大领域。业内专家何立民教授认为“AI 芯片”值得关注!针对此问题，何教授有自己的看法：“AI 芯片”的确存在，其概念不仅被广泛应用，也无法用其它的概念，如 MCU、MPU 等概念所替代。目前，智能化工具领域业已成熟，智能机器领域依托 AI 芯片、神经网络、深度学习、云际交互逐渐向强人工智能领域进发。而 AI 芯片形式多样，属初级发展阶段，尽管有些概念尚可商榷，但原有的各种嵌入式处理器的概念已无法沿袭，“AI 芯片”可能会约定式俗。以人脸识别为例，用于门禁的实时人脸识别，也许可以用 MCU+图形加速器方案。但要从众多人群中实时识别特定的人脸，就要引入深度学习，不断提高其识别能力;为了与众多人脸对比，还要与云端大数据交互，无论多么高明的 MCU 都无法承担如此重任。也许“深度学习”、“云端交互”是 AI 芯片的两大重要特征。在 IEEE 协会首次在京举办研讨会上，王飞跃教授直言，我不认为现在有所谓的人工智能芯片。德国马格德堡大学教授安德烈·纽伦堡(Andreas Nuernberger)补充道：“我同意没有人工智能芯片这一说法。现在芯片的发展加速了深度学习的过程，之前在图像方面也有这种深度学习，你现在把它们称作为人工智能的芯片，但这是出于某种特定的目的而生产的产品。我觉得现在物联网可以让过程变得更加可靠，可以确保这些网络和硬件的反应速度更快、更加可靠、更有活力。我觉得这些是智能硬件的现实世界，但是他们的代价很高，因为你需要更加复杂的基础设施，更多的技术，这和之前是不同的。” 目前 AI 芯片领域竞争激烈，也许一时难以形式统一的结构体系，但逐步完善后，作为嵌入式领域中的又一新兵，在人工智能领域与 MCU 相互补充、各尽其职。既不可相互替代，又有不同的技术发展方向。MCU 与 AI 处理器用在不同领域，两者都有巨大的发展潜力。

时间：2020-01-05 关键词：芯片嵌入式处理器
英特尔 CPU 缺货问题真的已经解决了吗？真的重回行业巅峰的吗？

据统计在过去 50 年的历史中，AMD绝大多数时候都会在CPU工艺上落后英特尔一两代。英特尔 10nm 工艺迟迟不能量产，14nm 工艺不得不改进了三代，目前还是高性能 CPU 的主力，这也给了 AMD 超越的机会。AMD 凭借锐龙、霄龙处理器在桌面、笔记本及服务器市场给友商 Intel 带来很大压力，尤其是今年推出 7nm Zen2 架构的处理器之后，AMD 在性能、工艺上首次双双领先。英特尔拥有地球上最先进的 CPU 工艺，为何在应对 AMD 竞争上反应缓慢?这个问题恐怕是所有人都想知道的，英特尔高级副总、首席工程师 Murthy Renduchintala 日前在参加瑞银 TMT 技术大会时给出了解释。根据 Murthy Renduchintala 所说，英特尔在开发原生单芯片的处理器时，面临的最大挑战之一就是——不仅要集成逻辑核心 IP，还得考虑信号及模拟 IP 的问题，还有把这些 IP 单元连接起来的单元电路。问题不止于此，这些信号、模拟及连接单元并不能从先进工艺中受益，所以英特尔一年的预算中有 50%都是花费在移植这些技术上的。不过，Murthy Renduchintala 表示他们已经找到方法让 CPU 架构与制程工艺脱钩，能够按照不同的节奏完成，这样会提高产品路线图升级的速度。此外，他还补充说道，英特尔将重回领导地位。实际上，英特尔所说的困难也是 AMD 的困难，IO 部分是非常难处理的，AMD 的做法就是将二者分开，让 CPU 使用先进的 7nm 工艺，IO 核心使用 14/12nm 工艺即可，而英特尔迟早也会走向这条路。

时间：2019-12-19 关键词： CPU 英特尔 AMD 嵌入式处理器
英特尔人工智能战略更进一步

英特尔公司在随着个人电脑普及，英特尔公司成为世界上最大设计和生产半导体的科技巨擘。为全球日益发展的计算机工业提供建筑模块，包括微处理器、芯片组、板卡、系统及软件等。这些产品为标准计算机架构的组成部分。此次收购将推进英特尔的人工智能战略，并增强数据中心人工智能加速器产品组合加州圣克拉拉 2019 年 12 月 17 日 / 美通社 / -- 英特尔公司今天宣布以约 20 亿美元收购 Habana Labs。该公司总部位于以色列，是一家为数据中心提供可编程深度学习加速器的厂商。此次收购将增强英特尔的人工智能产品组合，并加快其在快速增长的人工智能芯片新兴市场的发展。英特尔预计，到 2024 年，这一市场规模将超过 250 亿美元。英特尔数据平台事业部执行副总裁兼总经理孙纳颐(Navin Shenoy)认为：“此次收购推进了我们的人工智能战略，即：从智能边缘到数据中心，为客户提供适合各种性能需求的解决方案。具体来说，通过高性能训练处理器系列产品和基于标准的编程环境，Habana Labs 大大增强了我们数据中心人工智能产品的实力，以应对不断变化的人工智能负载。” 英特尔的人工智能战略基于这样一个信念：要想充分利用人工智能的力量来改进业务成果，就需要广泛的软硬件技术组合以及完整的生态系统支持。现在，英特尔人工智能解决方案正在帮助客户把数据转化为业务价值，并为公司带来可观的收入。2019 年，英特尔预计人工智能业务带动的收入将超过 35 亿美元，同比增长 20%以上。英特尔和 Habana 将共同为数据中心加速带来一流的人工智能产品，满足客户不断变化的需求。孙纳颐同时表示：“我们了解到，客户们在寻求易于编程的专用人工智能解决方案时，也需要在各种工作负载和神经网络拓扑上拥有卓越的可扩展性能，而 Habana 在这些方面的骄人纪录有目共睹，因此我们很高兴 Habana 这样的人工智能团队加入英特尔。我们整合后的知识产权和专业知识，将为数据中心的人工智能工作负载提供无与伦比的计算性能和效率。” 收购完成后，Habana 将作为一个独立的业务部门，并将继续由当前管理团队来领导。 Habana 将向英特尔数据平台事业部报告，该事业部也是英特尔广泛的数据中心人工智能技术的大本营。此次收购将使 Habana 能够充分利用英特尔人工智能能力，其中包括过去三年人工智能软件、算法和研究方面的深厚专业知识和积累的大量资源，将有助于 Habana 不断扩展并加速发展。 Habana 董事长 Avigdor Willenz 同意担任该业务部门以及英特尔的高级顾问。Habana 的总部将继续设于以色列不变，该地英特尔也有长期投资和布局。此次交易之前，英特尔投资是 Habana 的投资方。 Habana 首席执行官 David Dahan 表示：“由于之前就有英特尔的投资，我们很幸运能够了解英特尔的业务并与之合作，如今，我们很高兴正式加入英特尔大家庭。英特尔创建了世界一流的人工智能团队和能力。我们很高兴与英特尔合作，加快并扩展我们的业务。携起手来，我们将更快地为客户带来更多人工智能创新。” 展望未来，英特尔计划充分利用不断增长的人工智能技术产品组合和人工智能人才，为客户的人工智能工作负载提供无与伦比的计算性能和效率。 Habana 的人工智能训练和推理产品 Habana 的 Gaudi 人工智能训练处理器目前正在为特定超大规模客户提供样品。与使用同等数量 GPU 构建的系统相比，基于 Gaudi 的大节点训练系统的吞吐量预计将增加 4 倍。Gaudi 旨在让系统实现高效灵活的横向、纵向扩展。此外， Habana 的 Goya 人工智能推理处理器已实现商用，其在极具竞争力的包络功率中具有超大的吞吐量和超低的实时延迟，由此展现出自身卓越的推理性能。随着人工智能工作负载的不断增加，对计算、内存和连接的要求也越来越高，Gaudi 训练产品和 Goya 推理产品能够提一个丰富的、易于编程的开发环境，能够帮助客户部署差异化解决方案。 [i] Intel estimates the total addressable market (TAM) for AI silicon by 2024 will be greater than $25 billion, and within that, AI silicon in the data center is expected to be greater than $10 billion in the same timeframe. 英特尔估计，人工智能芯片的市场规模(TAM)到 2024 年将超过 250 亿美元，其中数据中心人工智能芯片市场将超过 100 亿美元。

时间：2019-12-17 关键词：英特尔人工智能嵌入式处理器
骁龙 865 跑分出炉，整体提升了大约 15％

近期，在国内最常用的安兔兔项目上，我们实测得到了 54.4 万分，第一批成绩多数在 54-55 万分区间范围内，而根据安兔兔监测，目前最高分数为 568919! 对比骁龙 855 Plus(代表机型 vivo NEX 3 5G)，骁龙 865 整体提升了大约 15%，其中 CPU 子项提升 28%、GPU 子项提升 19%(官方宣称两部分提升 25%均为对比骁龙 855)。对比华为麒麟 990 5G(代表机型 Mate 30 Pro 5G)、联发科天玑 1000，骁龙 865 分别高出约 11%、18%，优势非常明显，其中 GPU 子项对比麒麟 990 5G 高出了多达 38%，也延续了高通在 GPU 上的一贯强势。值得一提的是，骁龙 865、天玑 1000 CPU 部分都是 ARM A77 架构，但是高通使用了魔改架构 Kryo 495，同时频率更高(2.84GHz VS. 2.60GHz)，最终获得了 13%的优势。由于存储配置不同，特别是骁龙 865 参考设计只有 64GB 存储，所以内存、UX 两个子项的分数不具备对比意义。需要注意的是，目前的骁龙 865 成绩都来自高通参考设计平台，相当于工程样机，未来在固件和驱动等方面显然还有优化的空间，而且最终的品牌量产机都会有更理想的散热条件，骁龙 865 未来的分数也会更高。就目前的跑分来看，骁龙 865 的 CPU 提升在 28%左右，GPU 提升在 18%左右。考虑到这只是高通的工程机跑分，之后经过手机厂商的优化，跑分达到 60 万应该也没什么悬念。可以说骁龙 865 就是安卓阵营当中最好的移动平台，没有集成 5G 基带，也是让它的性能可以“放飞自我”。但是外挂基带的功耗表现如何，还是需要经过市场检验。既然高通敢这么设计，估计也不会太差。此外，安兔兔还拿骁龙 855 plus，麒麟 990 5G 和天玑 1000 进行了对比。无论是总分，CPU 和 GPU 方面，骁龙 865 均处于领先地位。经过对比来看，四款芯片当中麒麟 990 5G 成了性能最弱的一款。不过我们要说的是，最惨的还是联发科。麒麟 990 5G 虽然性能最弱，但好歹会领先半年时间。而天玑 1000 与骁龙 865 基本上会同期上市。说不好听一点，天玑 1000 上市即落后。即便是跑分比麒麟 990 5G 更强，估计也只能在中端机里面“叱咤风云”了。

时间：2019-12-17 关键词： 5G 骁龙麒麟 990 865 嵌入式处理器
传导EMI的问题如何解决

EMI是指电子产品工作会对周边的其他电子产品造成干扰，与此关联的还有EMC规范。是电子电器产品经常遇上的问题。干扰种类有传导干扰和辐射干扰。目前，大部分传导 EMI 问题都是由共模噪声引起的。而且，大部分共模噪声问题都是由电源中的寄生电容导致的。以下将着重讨论当寄生电容直接耦合到电源输入电线时会发生的情况。 1. 只需几 fF 的杂散电容就会导致 EMI 扫描失败。从本质上讲，开关电源具有提供高 dV/dt 的节点。寄生电容与高 dV/dt 的混合会产生 EMI 问题。在寄生电容的另一端连接至电源输入端时，会有少量电流直接泵送至电源线。 2. 查看电源中的寄生电容。我们都记得物理课上讲过，两个导体之间的电容与导体表面积成正比，与二者之间的距离成反比。查看电路中的每个节点，并特别注意具有高 dV/dt 的节点。想想电路布局中该节点的表面积是多少，节点距离电路板输入线路有多远。开关 MOSFET 的漏极和缓冲电路是常见的罪魁祸首。 3. 减小表面面积有技巧。试着尽量使用表面贴装封装。采用直立式 TO-220 封装的 FET 具有极大的漏极选项卡 (drain tab) 表面面积，可惜的是它通常碰巧是具有最高 dV/dt 的节点。尝试使用表面贴装 DPAK 或 D2PAK FET 取代。在 DPAK 选项卡下面的低层 PCB 上安放一个初级接地面板，就可良好遮蔽 FET 的底部，从而可显著减少寄生电容。有时候表面面积需要用于散热。如果您必须使用带散热片的 TO-220 类 FET，尝试将散热片连接至初级接地(而不是大地接地)。这样不仅有助于遮蔽 FET，而且还有助于减少杂散电容。 4. 让开关节点与输入连接之间拉开距离。见图 1 中的设计实例，其中我忽视了这个简单原则。图 1：让输入布线与具有高 dV/dt 的节点靠得太近会增加传导 EMI。我通过简单调整电路板(无电路变化)，将噪声降低了大约 6dB。见图 2 和图 3 的测量结果。在有些情况下，接近高 dV/dt 进行输入线路布线甚至还可击坏共模线圈 (CMC)。图 2：从电路板布局进行 EMI 扫描，其中 AC 输入与开关电路距离较近图 3：从电路板布局进行 EMI 扫描，其中 AC 输入与开关电路之间距离较大您是否有过在显著加强输入滤波器后 EMI 改善效果很小甚至没有改善的这种遭遇?这很有可能是因为有一些来自某个高 dV/dt 节点的杂散电容直接耦合到输入线路，有效绕过了您的 CMC。为了检测这种情况，可临时短路 PCB 上 CMC 的绕组，并将一个二级 CMC 与电路板的输入电线串联。如果有明显改善，您需要重新布局电路板，并格外注意输入连接的布局与布线。

时间：2019-12-15 关键词： emi 共模噪声嵌入式处理器
以两款嵌入式为基础设计无刷直流电动机控制系统

通过此次文章相信大家会对无刷直流控制电机有所了解，本文既阐明无刷直流电机控制系统的基本概念和基本原理，又给出其设计与分析的具体过程，并反映其新技术、新成就和实际应用动态。本文设计并实现了一种基于双单片机通信的无刷直流电动机控制系统。该设计方案电路简单、可靠性强、价格便宜。系统主要包括单片机控制电路、逻辑保护电路、过流保护电路、驱动电路、测速电路、转子位置检测电路等。其原理如图 1 所示。表 1 电机正转换相表 1 转子位置检测电路控制无刷直流电动机时，必须要知道转子的位置。在本设计方案中，采用了三个光电式位置传感器。这种传感器利用光电效应，由跟随电动机转子一起旋转的遮光板和固定不动的光源及光电管等部件组成。遮光板开有 180°电角度左右的缝隙。随着电机转子的旋转，光电管间歇接收从光源发出的光，不断导通和截止，从而产生一系列 0、1 信号。这些信号通过 P0 口传输给单片机后，单片机通过 P1 口送出相应的控制字，就能很好地控制电机的换相。其控制原理图和换向控制表如图 2 和表 1 所示。 2 驱动电路绝缘栅极双极型晶体管 IGBT 的栅极驱动电压一般为 15V±10%，而关断负偏置电压为 5～6V。因此选用 TLP250 驱动 IGBT，电路如图 3 所示。 TLP250 内部是光电耦合的，实现将控制电路与主电路隔离。当 3 脚接收到一个低电平时，VGE 输出近似为 15V，可以驱动 IGBT 使其导通;相反，当 3 脚接收到一个高电平时，VGE 输出近似为 -5V，使 IGBT 截止。六只 TLP250 随着输入电平变化，可以很好地控制 IGBT 的开断，从而实现换相。 3 保护电路 3.1 起动时的限流保护电路电动机起动时，由于转速较低，故转子磁通切割定子绕组所产生的反电势很小，因而可能产生过大的电流 I。通常要加过流保护电路，如图 4 所示。主回路中通过电动机的电流最终通过电阻 Rf 接地。因此，Uf=Rf·IM，其大小正比于电动机的电流 IM，Uf 通过 10kΩ电阻与电压比较器 LM324 反相输入端相连。当 Uf 大于 LM324 正相输入端给定电压 U0 时，LM324 输出低电平。使发光二极管导通，则三极管 C 端输出低电平。由于 C 端与三输入与非门 74LS10 相连，不论另外两输入如何，其输出必为高电平，因而从 TLP250 输出 -5V，同时关断了 Q2、Q4、Q6 三只 IGBT，即切断子主电路。当 Uf 3.2 运行时的逻辑保护电路为防止单片机系统受环境干扰或执行程序时出错，在单片机输出端加了一个逻辑保护电路，其电路如图 5 所示。假定起动电流不超过最大电流，则输入 C 不起任何作用，输出只受 P10～P15 控制。按照所设计的桥式电路，要求 Q1 与 Q4、Q2 与 Q5、Q3 与 Q6 不能同时导通，否则通过 IGBT 的电流过大，导致过流损坏。根据电路的逻辑关系，当 P10P13、P11P14、P12P15 出错，都输出低电平，或者 P0 口输出均为低电平(高电平)，Q1Q4、Q2Q5、 Q3Q6 没有同时导通，很好地保护了电路。 4 测速电路如果要对直流无刷电动机的转速进行精确控制，首先要对它的转速进行精确测量。笔者利用转子位置传感器所产生的脉冲信号来反映电机的转速。将传感器输出端接到单片机的 P15 口，随着电机的转动，单片机不断的接收到高低电平。当单片机检测到一个下跳沿时开始启动定时器 T1 工作，直到接收到下一个相邻的下跳沿时为止。相继两个高电平之间的时间与电机的转速成正比，可以测量出电动机的转速。 5 双单片机控制电路 5.1 设计原理在本设计方案中，用单片机来控制无刷直流电机的起动、换相、调速、正反转及停车。在设计中，由于程序在测量转速时，有一个等待延时时间，如果电动机转速较低，则传感器传输的两个高电平间隔较大，则必然影响到电机换向，使电机失步而停车。为避免这种情况，在设计时使用了两片 89C52 单片机，其中一块为主单片机，一块为从单片机。从单片机主要负责控制电动机的换相时机。当从单片机接收到转子位置检测电路的转子位置信息后，由其 P1 口向逻辑保护电路发出两路信号，逻辑保护电路将接收到的信号反相后传输给六只 IGBT 的栅极驱动电路，从而控制定子绕组的换相时机。主单片机负责测量转速，并将测到的实际转速与给定转速比较，将比较结果通过串行口 TXD 传送到从单片机。从单片机接收到信息后，在换相时机不变的前提下，改变定子国绕组电流通电时间，从而达到调整的目的。单片机接法如图 6 所示。 5.2 串行口双机通信在串行通信中，接收、发送双方向波特率必须一致。因此，首先要设定通信波特率，根据需要设置合理的发送接收速率。主单片机程序在复位时，初始化串行传送控制寄存器 SCON，设置 SCON=0x40，此时采用串行传输模式一。令 SMOD=1，TMOD=0x21，定时器 T1 设为方式二，初值设为 0xff，则波特率为 62.5kbit/s。主单片机采用定时发送数据方式，从单片机接收数据采用中断方式。首先要对串行口进行初始化，定义 SCON 使 REN=1，且要开 CPU 及串行口中断，使 EA=1，ES=1。接收到数据后，接上中断标志位 RI 为 1，程序进入中断服务程序，先关中断，然后将 SBUF 接收到的数据取出，再使 RI 清零并开中断退出中断服务程序。具体思路是：主单片机将测量的转速与设定转速比较，如果过大，则通过串行口向从单片机发出数字 0;如果过小，则向从单片机发出数字 1;如果相等，则向从单片机发出数字 2。从单片机通过中断读取信息，如果 SBUF 里数的为 0，则增大换相延时时间，降低电机转速，直至接收到 2 为止;如果 SBUF 里的数为 1，则减小换相延时时间，以增大电机转速，直至接收到 2 为止;如果 SBUF 里的数为 2，则换相延时时间不变，电机保持在当前速度下运行。 5.3 串行通信软件设计整个软件采用 C51 语言编写，全部模块化编程。主单片机程序模块主要包括测速程序、设定速度程序、速度显示程序，其主函数流程图如图 7 所示。从单片机程序模块主要包括正转、反转及停车程序、调整程序、串行中断服务程序，其主函数流程图及中断函数流程图如图 8、图 9 所示。本文设计并实现的无刷直流电动机控制系统，在实验室已调试成功。该电路软件仿真和硬件实现已通过验证，取得了很好的效果。实践证明本设计可行有效。

时间：2019-12-15 关键词：嵌入式无刷直流机嵌入式处理器
扇出型封装是什么，容易实现吗？

最新的高密度扇出型封装技术正在突破 1µm 线宽 / 间距(line/space)限制，这被认为是行业中的里程碑。拥有这些关键尺寸(critical dimension，CD)，扇出型技术将提供更好的性能，但是要达到并突破 1µm 的壁垒，还面临着制造和成本的挑战。此外，目前还只有少数客户需要这样先进的封装技术。先进封装技术已进入大量移动应用市场，但亟需更高端的设备和更低成本的工艺制程。更高密度的扇出型封装正朝着具有更精细布线层的复杂结构发展，所有这些都需要更强大的光刻设备和其它制造设备。尽管如此，扇出型封装在众多市场上正变得越来越受欢迎。“移动设备仍然是低密度和高密度扇出型封装的主要增长驱动力。”日月光(ASE)高级工程总监 John Hunt 表示，“随着我们一级和二级的扇出技术获得认证，汽车行业将开始加速发展。高端市场的服务器应用也在增长。” 重布线层(Redistribution Layer，RDL)是扇出型封装的关键部分。RDL 是在晶圆表面沉积金属层和介质层并形成相应的金属布线图形，来对芯片的 I/O 端口进行重新布局，将其布置到新的、节距占位可更为宽松的区域。RDL 采用线宽(line)和间距(space)来度量，线宽和间距分别是指金属布线的宽度和它们之间的距离。图 1：重布线层扇出型技术可分成两类：低密度和高密度。低密度扇出型封装由大于 8μm 的 line/space(8-8μm)的 RDL 组成。高密度扇出型封装有多层 RDL，CD 在 8-8μm 及以下，主要应用于服务器和智能手机。一般来说，5-5μm 是主流的高密度技术，1-1μm 及以下目前还在研发中。 “就设计规则的激进程度而言，目前仍然有各种各样的扇出型技术。很多产品都受到外形尺寸、性能以及成本等因素的影响。”Veeco 全球光刻应用副总裁 Warren Flack 说道，“具有较小 CD 的重布线层能够减少扇出型封装中的重布线层数。这能降低整体封装成本并提高良率。” 成本是许多封装厂需要考虑的因素。因为并非所有客户都需要高密度扇出型封装。挑战性(非常小)CD 的扇出技术相对昂贵，仅限于高端客户。好消息是，除了高密度扇出型封装之外，还有其它大量低成本的封装技术可供选择。然后，另一方面，客户也正在推动封装厂商降低其制造成本，特别是对于扇出型封装和其它先进封装。在扇出型封装中，有几个工艺步骤，包括光刻——一种在结构上形成细微特征图案的方法。在封装领域，有几种不同的光刻设备类型，例如对准式曝光机、直接成像、激光烧蚀和步进式曝光机(stepper)，每项技术能力不同。换言之，封装厂商可能会使用不同的设备类型进行扇出型封装。什么是扇出型封装? 扇出型封装技术在封装市场是较为热门的话题。在扇出型技术中，裸片直接在晶圆上封装。由于扇出型技术并不需要中介层(interposer)，因此比 2.5D/3D 封装器件更廉价。扇出型技术主要可以分作三种类型：芯片先装 / 面朝下(chip-first/face-down)、芯片先装 / 面朝上(chip-first/face-up)和芯片后装(chip-last，有时候也被称为 RDL first)。在 chip-first/face-down 工艺流程中，晶圆厂首先在晶圆上加工芯片，然后将晶圆移至封装厂进行芯片切割。最后，通过芯片贴装系统，再将芯片放置在临时载板上。 EMC(epoxy mold compound，环氧模塑料)被塑封在芯片和载板上，形成所谓的重构晶圆(reconstituted wafer)。然后，在圆形重构晶圆内形成 RDL。在 RDL 制造流程中，先在衬底上沉积一层铜种子层，再在该结构上涂布一层光刻胶，然后利用光刻设备将其图案化。最后，电镀系统将铜金属化层沉积其中，形成最终的 RDL。 RDL 的 CD 取决于应用。许多扇出型封装不需要先进 RDL。在可预见的未来，5-5µm 及以上的封装仍将是主流技术。在高端领域，ASE 正朝着 1-1μm 及以下的 RDL 进军。与此同时，台积电(TSMC)也紧跟步伐，目前正在研发 0.8μm 和 0.4μm 的扇出型技术。先进扇出型技术终将支持高带宽存储器(high-bandwidth memory，HBM)的封装。 “扇出型方法有很多种。我们可以看到 CD 越来越小，越来越有挑战性。铜柱的间距也越来越小。”Veeco 的光刻系统亚洲业务部门总经理 Y.C. Wong 说道，“通常，主流的 RDL 仍在 5-5μm 及以上。目前我们可以看到也有 2-2μm 或 3-3μm 在生产。而现在 1-1μm 还只是处于研发状态。当 5G 真正发展起来以及随着存储器带宽需求变高时，以上需求都将被驱动。这也将推动市场对 2-2μm 和 3-3μm 及以下的更多需求。” 尽管如此，所有扇出型技术仍然都面临着挑战。“扇出型封装的主要挑战是翘曲(warpage)/ 晶圆弯曲(wafer bow)问题。此外，芯片放置也会影响晶圆的平整度和芯片应力。所以芯片偏移(die shift)给光刻步骤和对准带来了挑战。”Yole 分析师 Amandine Pizzagalli 说道。成本也是关键因素之一。具有挑战性 CD 的封装往往更昂贵。相反，CD 要求低的封装则更便宜。在任何情况下，客户对 IC 封装的价格都是敏感的。他们希望尽可能降低封装成本。因此，他们希望封装厂商降低制造成本。这个故事还有另外一面。封装客户可能想要一款具有挑战性 RDL 的扇出型产品。但是该封装技术必须达到一定的需求量才具有研发的可能性。如果封装需求量达不到目标，则很难获得回报。因此，目前来说可能还没有动力驱动更小 RDL 的封装研究。对准曝光机(Aligners)vs. 步进式曝光机(steppers) 当然，光刻技术在扇出型和其它封装类型中起着关键作用。在晶圆厂，光刻设备被用于纳米级的特征图案，这也是至关重要的。同时，在封装厂，光刻和其它设备被用来处理凸点(bump)、铜柱(copper pillar)、RDL 和硅通孔(TSV)，这些结构都属于微米级。根据 Yole 的数据表明，2019 年用于封装的光刻设备市场规模预计将达到 1.416 亿美元，高于 2018 年的 1.287 亿美元。Pizzagalli 称，所有的新设备采购清单中，约 85%涉及步进式曝光机，其次是掩模对准曝光机，占比相比前者低 15%。掩模对准曝光机和步进式曝光机都属于光刻类别。为此，该工艺从光掩模版开始。设计人员设计 IC 或封装，然后将其转换成文件格式，再基于该格式开发光掩模版。光掩模版根据给定图形进行设计。掩模版显影后，被运送到晶圆厂或封装厂。将掩模版放置在光刻设备中。该设备发射光线透过掩模版，在器件上形成图案。多年来，掩模对准曝光机一直是封装界的主流光刻设备。“掩模对准曝光机的工作原理是将掩膜版的全区域图形投影到衬底上。由于投影光学器件没有减少，掩模版必须放置在晶圆附近。因此，其分辨率被限制在约 3μm line/space。”EV Group 业务发展总监 Thomas Uhrmann 表示。如今，掩模对准曝光机主要用于封装、MEMS 和 LED(发光二极管)领域。“虽然在生产过程中很难达到 3µm 以下的 line/space 要求，但在先进封装中，掩模对准曝光机还有其它优势。例如，掩模对准曝光机在需要高强度和高曝光次数的凸点和厚抗蚀剂曝光领域具有性能和成本优势。”Uhrmann 说道。然而，对于更先进的应用，封装厂则会转向使用一种称为步进式曝光机的光刻系统。使用先进的投影光学系统，步进式曝光机的分辨率高于掩模对准曝光机。步进式曝光机可以将图像特征以更小比例从掩模版转移到晶圆上。不断重复该过程，直到晶圆被加工完成。封装领域步进式曝光机的主要参与者有 Canon(佳能)、Rudolph(鲁道夫)、Veeco(维易科)及其它竞争者。对于许多应用来说，封装厂商选择使用步进式曝光机出于几个原因。“当我们开始研究步进式曝光机可以做些什么的时候，我们就可以提供一些显著的改进。”Veeco 公司的 Flack 说道，“缩小 CD 在过去几年里一直是我们考虑的重要因素。步进式曝光机也正在缩小套刻精度以匹配 CD。现在，它必须能够处理更多不同尺寸的衬底。” 与此同时，在晶圆厂，芯片制造商使用 193nm 波长的光刻系统来进行特征成像。然而在封装厂，由于特征尺寸更大，封装厂无法使用此波长的设备。相反，他们使用的光刻机波长更长，如 436nm(g-line)、405nm(h-line)和 365nm(i-line)三种波长。在封装过程中，一些步进式曝光机仅具备 i-line 波长，而有一些则支持更多的波长。例如，Veeco 推出的一种称为宽波段步进式曝光机，就支持三种不同波长——436nm、405nm 和 365nm，通常是由宽波段光谱汞灯产生的。图 2：Veeco 步进式曝光机内部构造对于更具挑战性的 CD，该步进式曝光机可被调整为支持“仅 i-line”模式，用于处理 1-1μm 的特征图形。此外，该设备还支持“ghi”模式，处理 2-2μm 及以上的应用。步进式曝光机可用于一系列 IC 封装中，包括扇出型封装。在扇出型封装中，光刻设备有助于完成 RDL。这些系统还必须处理芯片偏移问题。如上文所述，当芯片嵌入重构晶圆中时，它们会随着制程发生移动，造成芯片偏移，从而影响良率。为了解决这个问题，业界正在开发具有更好对准技术的光刻设备，以补偿芯片偏移。“有两种方法可以解决这个问题。从光刻的角度来看，你可以尽可能多地修正它、可以调整晶圆上的刻度、可以调整放大率等。但这是假设所有芯片都以同样的方式移动的情况下。如果偏移是随机的，那么几乎不可能纠正这种情况。”Veeco 的 Flack 说，“对于高端应用，我们需要努力确保芯片不会偏移。在某些情况下，可以通过放置和对准芯片的技术来实现。” 芯片偏移仍然是所有扇出技术持续存在的挑战。另一挑战是制备 RDL。在 5-5μm 范围内通过 RDL 进行扇出封装几乎没有或完全没有问题。甚至在 2-2μm 范围内的 RDL 也在生产中。随着扇出型封装不断向 1-1μm 及以下发展，挑战越来越大。目前能解决此问题的诀窍是以高良率制备更精细的 RDL。目前该行业已经可以达到 1-1μm 的分辨率。例如，Veeco 在步进式曝光机中使用“仅 i-line”模式，显示分辨率为 1-1μm。步进式曝光机具有可变数值孔径(numerical aperture，NA)物镜和 1X 掩模板。然而尽管如此，还是存在一些挑战。根据 Veeco 和 Imec 最新的论文中所述，在制备 RDL 过程中，必须保证铜足够厚，以降低金属线的电阻。因此，光刻胶的纵横比必须最大化。根据该论文，这需要具有较大焦深的光刻设备来处理扇出技术出现的高度变化。同时，有些公司提供“仅 i-line”系统。例如，佳能最新的 i-line 设备采用孔径为 0.24 的物镜，确保分辨率≤0.8μm。 “领先的 1µm 先进封装工艺需要使用化学放大原理的光刻胶，由于其光致酸产生剂的特性，仅对 i-line 波长敏感。因此，它需要 i-line 曝光光源来实现小于 1µm 的分辨率。”佳能的营销经理 Doug Shelton 说道，“要求宽波段曝光的客户将使用成熟的 DNQ 光刻胶来对准粗糙的图案层，这些光刻胶对 i-line 和 h-line 波长敏感，而对 g-line 波长不敏感。对于那些挑战性较小的应用，我们可以利用系统，该系统可以选择允许宽波段 i/h-line 曝光，以提高粗加工的产出量。” 因此，使用当今的技术将 RDL 突破 1µm 是有可能的，但目前尚不确定。这也是封装行业一直在争论的话题。然而，不管步进式曝光机的波长类型，突破 1-1μm 都存在一些挑战。光刻设备当然是有能力达到的，但目前的 RDL 流程还存在其它问题。 “当降到 1-1μm 以下时，会遇到其它与光刻无关的问题，这将限制其被采用的速度。”Veeco 公司的 Flack 说道，“只要种子层占铜线宽度的一小部分，它就能很好地工作。当小于 1μm 时，种子层占线宽的比例增加，就会出现低良问题。” 简而言之，传统的 RDL 工艺是突破 1-1μm 的潜在障碍。“在这一点上的转变，将是行业面临的真正挑战。”Flack 表示。因此，该行业同时也在研究其它工艺流程，如双大马士革工艺(dual damascene)。多年来，芯片制造商一直使用双大马士革工艺来实现晶圆厂后道工艺(backend-of-the-line，BEOL)中芯片的铜互连。在双大马士革工艺中，BEOL 和封装的工艺步骤类似。在封装中，绝缘层沉积在衬底上。然后，对沟槽进行图案化和刻蚀，并用铜填充沟槽。对于封装来说，双大马士革工艺是可行的，可以将 RDL 降到 1-1μm 及以下。“这项工艺很好，但价格昂贵。有技术解决方案，但成本效益可能不高。”Flack 说。台积电(TSMC)目前也在探索双大马士革工艺，但对大多数厂商来说，价格太昂贵了。因此，该行业还需在此“竞技场”上实现经济效益的突破。激光成像、烧蚀等光刻技术激光直接成像(laser direct imaging)是另一种用于封装的光刻技术。激光成像类似于直写或无掩模(maskless)光刻。它不需要直接使用掩模版就能实现在芯片上进行加工，因此削减了封装成本。奥宝科技(Orbotech)和迪恩士(Screen)是激光直接成像系统的供应商。据消息称，另一家公司 Deca 也开发了具有专利的激光直写技术。激光成像可以解决扇出型封装中的芯片偏移问题。如上所述，第一步是构建重构晶圆。然后，使用芯片贴装系统将芯片放置在晶圆上。 “问题就出现在这里。当你把芯片放在上面时，芯片彼此之间并不完美。很难将芯片精确地保持在我们想要的微米范围内。”Deca 首席技术官 Tim Olson 表示。 Deca 公司的“自适应图案化(Adaptive Patterning)”技术则是解决芯片偏移的一种方法。ASE 是 Deca 的投资者，正在基于这种图案化技术生产 M 系列扇出型产品。图 3：M 系列扇出型封装与传统 eWLB 扇出型封装的对比 Deca 的技术包括四个模块的工艺流程——晶圆准备、拼板、扇出和检查。它支持研发具有更精细的 RDL 的 5-5μm 多层扇出型封装。在晶圆准备过程中，可在芯片上电镀铜。然后，在拼板步骤中，使用高速系统以每小时 28000 颗芯片的速度将芯片放置在重构晶圆中。相比之下，传统的芯片贴装系统每小时只能完成 2000 多颗芯片。然后，通过使用检查技术来测量晶圆上每个芯片的实际位置。Olson 解释道:“芯片测量检查是拼板加工过程中的最后一步，用于制造过程中每个拼板的实时设计。” 然后，RDL 以芯片先装 / 面朝下的流程开发。在曝光步骤期间，系统重新计算 RDL 图案以适应每片晶圆中的每颗芯片偏移。这个过程只需要 28 秒。总产出量为每小时 120 片晶圆。 “自适应图案化是一种系统，旨在自动补偿制造过程中的自然变量，而不是专注于消除所有变量。”Olson 说道，“在典型的应用中，通过芯片贴装、注塑和其它工艺步骤，允许芯片在‘X’轴和‘Y’轴上的变量高达 60μm。自适应图案化通过制造中的实时设计自动消除了 97%的变量，实现了 2μm 以下的有效互连公差。目前我们正在开发中的下一代自适应图案化技术将支持 2μm 的特性，尺寸将缩小为 0.8μm。” ASE 计划在 2019 年或 2020 年使用来自 Deca 的相同技术，提升面板级扇出型封装。同时，该封装也将使用自适应图案化技术。与此同时，Suss MicroTec 公司也在开发一种叫做激光烧蚀(laser ablation)的干法图案化工艺。Suss 的准分子烧蚀步进式曝光机结合了基于掩模版的图案化烧蚀。可以实现 3μm 的 line/space，而 2-2μm 也在进展中。 “准分子激光烧蚀是利用高功率紫外(UV)准分子激光源的特性直接去除材料。典型的波长是 308nm、248nm 和 193nm。”Suss 光子系统总裁兼总经理 Markus Arendt 说道，“准分子烧蚀瞬间将相容的目标材料(即聚合物、有机电介质)从固态转化为气态和副产物(即亚微米干碳颗粒)，从而产生很少甚至没有热影响区以及更少的碎片。” 通过使用该技术，Suss 一直专注于晶圆级工艺。此外，他还研发了双大马士革工艺 RDL 流程及其它技术。 “我们的产品路线图包括许多新项目。”Arendt 说，“然而，最值得注意的两个问题是：(1)新的大视场、高 NA 投影物镜，可在生产中实现 2μm 的 line/space;(2)双激光版本，可实现更大的扫描光束，从而显著提高产出量并降低购入成本。” 并且，Brewer Science 公司正在研究另一种方法。它在注塑混合物中使用一种薄膜，就像模板一样工作，可解决芯片偏移问题。“这是环氧塑封材料的替代品。”Brewer 高级技术执行总监 Rama Puligadda 说道，“你预先形成模板，然后可在那里用硅制造空腔。” 显然，用于封装的创新光刻解决方案并不缺乏。但是要突破 1-1μm 还需要继续努力。即使业内人士都知道这一点，但也必须满足客户苛刻的成本要求。这些因素都会让这个行业忙碌一段时间。

时间：2019-12-13 关键词：扇出型封装先进封装技术嵌入式处理器
国产芯片再添新成员，兆芯正研发下一代通用处理器

根据兆芯自述，旗下自主研发的下一代通用处理器将专门面向高性能服务器产品市场，根据产品序列，这款处理器将被命名为开胜 KH-40000 系列处理器，预计于 2021 年正式推出。这是继今年 6 月正式发布开先 KX-6000 和开胜 KH-30000 系列处理器之后，国产通用处理器再度收获新进展。开胜 KH-40000 系列处理器拥有全新的自主 CPU 微架构设计，基于 16nm 工艺，并继续沿用 SoC 方案，单颗处理器 CPU 核心数量达到现有开胜 KH-30000 系列处理器的 4 倍。同时 KH-40000 将继续支持双路互联，即系统内最多可达 64 核心，并支持 DDR4 内存和 PCIe 3.0。此外，兆芯目前已着手 7nm 以下工艺产品的定义和研发工作，该处理器将作为 KX-6000 系列处理器的下一代产品，即开先 KX-7000 系列处理器。开先 KX-7000 系列处理器也将采用全新的自主 CPU 微架构，并延续 SoC 设计方案，集成显卡支持 DirectX12，在内存、USB、PCIe 等规范方面，也将瞄准国际同期主流水准。兆芯自主研发的国产通用处理器已形成“开先”、“开胜”两大产品系列，并实现了“从双核心到八核心”、“从 1.6GHz 到 3.0GHz”、“从处理器+芯片组方案到 SoC 单芯片方案”等多方面的持续发展与创新，产品综合性能大幅提升，已完全具备自主演进发展的能力和条件。上海兆芯集成电路有限公司是成立于 2013 年的国资控股公司，是国内领先的芯片设计厂商，同时掌握中央处理器、图形处理器、芯片组三大核心技术，拥有三大核心芯片及相关 IP 的完全自主设计研发能力，全部研发环节透明可控。兆芯以研发具有中国自主知识产权的核心处理器芯片，推动中国信息产业的整体发展为使命。兆芯拥有自主构建的全流程设计规范和设计标准，以及处理器芯片实现的全部环境，全面掌握通用处理器全平台实现技术。包括产品定义、微架构设计、逻辑设计与功能实现、定制电路 IP 设计、设计集成、设计综合、前端时序优化、全芯片验证、物理设计、芯片功能测试、系统验证等全部芯片设计研发环节，均由兆芯自主完成。

时间：2019-12-12 关键词： CPU kx-6000 兆芯嵌入式处理器