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我们对智能互联设备的期望越来越高，这给系统供应商及其芯片供应商带来了巨大的技术压力。
我们希望那些小东西变得越来越智能。从蓝牙耳机到超高清电视，从厨房电器到叉车，我们希望我们的设备不仅能工作，且能理解周围环境，做出正确的决定，并与其他设备协同。
传感、处理和互联方面的压力正在深刻地改变小系统的架构。这种变化反过来也改变了系统供应商的角色，以及芯片和IP供应商的商业模式。本文将举例说明这些变化，这些例子来自最近的一个芯片供应商Synaptics的技术展示会。
三个平台
我们讨论的那些小型设备以前都有一个电源开关，可能还有一些机械和电气部件。然后微控制器芯片时代到来了，用一个MCU、几个传感器和执行器以及一堆固件取代了那些简单的机械和电气部件。选择组件、编写代码和集成系统的职责仍然由系统开发商负责。
但在现今的感知/计算/互联世界中，这三个领域的各自分别都已经成为一个独立的专业领域。Synaptics称之为技术平台。虽然这三个领域是分开的（很少有工程师能够同时掌握其中的两个），一旦传感器、处理和互联设计在你的烤面包机或电视上结合在一起，三者之间就会产生强烈的相互作用，而且并不总是可预测。这使得系统集成成为一个巨大挑战，需要在每个平台都有深厚的专业知识。这是一个大坑，除了最好的系统开发商之外，谁都不想深陷其中。
这些平台不仅在技术上很复杂，而且基于几年或几十年的前期开发，而且每个平台都被分割成几个不同的部分，每个部分反过来又成为一个专业领域。
传感
讽刺的是，系统越智能，传感器却变得越“笨”。在系统中只有很少或根本没有计算能力的情况下，工程师们投入了巨大的精力和费用，使传感器在空间、功率和预算允许的范围内尽可能精确。但随着处理能力的增强，算法可以弥补传感器中已知的缺陷，比如温度传感器中的非线性或廉价塑料镜头的失真。
传感器可以更简单、更便宜，因为它们不需要精确，只要一致就可以了。软件，有时是模拟信号处理，可以从简单的传感器获取原始数据，并推理出关于外部世界的准确信息。例如，一个微小的Synaptics传感器处理器可以从简单的热、电容、电感和磁传感器获取输入，并通过它们让耳机检测手指手势，并判断耳机是在用户的耳朵里，还是在盒子里，还是在两者之间。
更强大的处理能力可以让廉价镜头的相机接管其他更复杂的传感器网络的任务。例如，给低功耗视觉处理器供电的摄像头可以检测视场中物体的存在和位置。例如，允许电视声条将音频引导到听众实际所在的位置，或者允许零售显示器在购物者接近时被激活，同时忽略推着推车的进货人员。
更强大的视觉处理和机器学习加速功能可以让显示器预测购物者的体型、年龄、性别和风格，并定制出显示内容。
这些例子展示了将基本传感器与不同级别的信号处理和计算相结合，以探测外部世界的重要信息。它们都是特定于某种应用的。随着它们使用更多的处理能力，显示出传感器和计算平台之间日益增长的相互依赖性。
计算
小型设备的处理始于小型、简单的MCU，只能执行简单的控制功能。但是，由于传感和互联平台的需求不断增长，以及用户对更复杂的系统行为的期望，这个平台已经扩展和细化，包括许多完全不同的计算架构。
MCU仍然存在，从上面提到的Synaptics FlexSense芯片中微小的、几乎零功耗的设计，到大型边缘计算SoC中强大的Arm核。大部分嵌入式软件仍然运行在这样或那样的MCU上。
与此同时，传感器信号处理和无线连接的需求不断增长，也推动了小型系统对更多数字信号处理内核的需求。越来越多的机器学习应用也促进了这一增长。机器学习的一个不为人知的事实是，大多数ML模型的准确性取决于在它们成为ML模型的输入之前对现实世界信号的大量过滤和调节水平。这项工作通常在DSP内核中完成。
机器学习还对计算平台产生了另一种影响。理论上，经过训练和优化的模型可以作为普通软件在普通MCU上实现。但在实践中，要想拥有一个足够复杂的模型，以足够高的速度对真实世界的数据进行准确的推断，通常需要一个推理加速器内核。这些内核所使用的架构与MCU或DSP截然不同，通常要么是专用处理器和内存块的阵列，要么是此类处理器的pipeline。
Synaptics在其SoC产品线中使用了两种不同的加速器内核。一种针对低功耗进行了优化，另一种针对性能进行了优化。
最后，在小型系统上的显示需求，特别是AR流行后，也将需要GPU内核。这产生了另一种具有自编程工具的独特架构。
互联
我们期待智能的东西互联的。无论这意味着耳机和智能手机之间的蓝牙连接，电灯开关连接到家庭自动化网状网络，还是电视连接到互联网，我们都期待互联。
但还没有一个标准的互联方式。蓝牙在物理和协议层面上不同于其他短距无线链路，后者大多是网络而不是点对点连接。所有这些都不同于WiFi，其各个等级各不相同。所有这些又都与5G不同，5G正在努力成为IoT的粘合剂。而GPS接收器（获取精确的时间和位置数据所必需的）则不同于上述所有设备。
虽然所有这些接口都具有相同的基本功能（协议处理、编码/解码、控制和物理传输/接收），但很少有两个接口可以共享一个通用MCU内核之外的硬件来运行协议软件。然而，我们希望我们的设备可以随机地连接到任何可用的连接，就像我们的智能手机一样。这使得互联在硬件和软件层面上成为另一个复杂的多技术平台。
收购策略
三种技术平台融合为一个系统，类似于简单的功能机演变为现今的智能手机。在这种情况下，各智能手机厂商在巨额预算和巨大市场预期的推动下，开始进行系统集成，将各个组件组合在一起，将芯片IP合并到应用处理器SoC中，并创建固件。
但是大多数小型系统供应商既没有足够的规模，也没有足够的市场预期来证明如此巨大的设计工作是合理的。他们可以定义独特、创新的产品，但他们都缺乏Apple或Samsung可以部署的所有三个平台的深厚专业知识。他们更愿意成为系统整合过程中的合作伙伴，或者被动的观察者。
原则上，这为在所有三个平台上都拥有深厚专业知识的芯片供应商创造了差异化优势。但如何在一个相对较小的fabless IC供应商中创建这样的环境？在2008年后的时代，雇佣有创意的工程师的成本很高，但获得资本相对容易，因此答案就成为了收购。收购那些已经拥有相关解决方案的小公司。如果操作得当，可以通过最少数量的收购、许可和联合开发交易来培养满足许多客户需求的能力。这与仅仅通过获取现金流来实现增长有很大不同。
智能设备中技术的融合给系统开发者及其芯片供应商带来了很大的压力。一个结果就是出现了一种新型的fabless芯片公司，通过收购芯片IP供应商，并围绕共同的集成战略和代工目标进行整合，来增强其专业知识。其结果可能是以前很少见到的fabless芯片公司结构的增长，以及最好的芯片IP供应商被席卷到这些fabless公司。这两种结果都将改变该行业的结构。
Synaptics的近10年收购举动
