正反対のアプローチを見せたMicrochipとInfineon

　何で突然こんな話を始めたかと言うと、MicrochipとInfineon Technologies（以下、Infineon）が、全く異なるアプローチを見せてくれたからだ。まずInfineon。2024年3月5日にIoT（モノのインターネット）やワイヤレスなどを扱うICW事業部のSam Geha氏が来日して記者説明会を行ったが、この説明会の中でGeha氏が明確に述べたのは、「PSoCのPは、もはやProgrammableの意味ではない」ということだった（「今後は「PSoC」ブランドを前面に――Infineonが非車載用マイコンの戦略を発表」）。

　もともとPSoCは"Programmable SoC"の略であった。このProgrammableとは何か？という話だが、初代のPSoC（PSoC 1）は、CPUコアはM8Cという旧Cypress独自の8ビットCISCコアで、性能は24MHz駆動時で4MIPSだったから、2002年の発表時点でもそれほど高性能とは言えなかった。ただこれを補って余りある特徴が、Digital BlockとAnalog Blockの存在である（図1）。先にAnalog Blockの説明をしておくと、これはContinuous Time（CT）とSwitched Capacitor（SC）の2つから成り、これの組み合わせでさまざまな動作を実現する事が可能だった。

図1：いわゆる周辺回路はSystem Resourcesに集約されているが、ほとんどの機能はDigital BlockとAnalog Blockで代替できることもあり、本当に最小限になっているのが分かる［クリックで拡大］

　実際PSoCの設計ツールであるPSoC Designerには、このAnalog Blockを組み合わせて利用できるUser Moduleとして

• ADC（Incremental／ΔΣ／SAR）
• Amp（OpAmp／PGA／Comparator）
• DAC
• Filter（BPF／LPF）
• EEPROM Emulator／LCD Controller
• Multiplexer

などが利用可能となっていた。変なところでは、DTMF Dialer（プッシュフォンのボタン音生成機能）なんてものもあったりした。精度として言えば、例えばADCだとΔΣで8ないし11bit、SARだと6bitなので、こうしたADCをハードウェアの形で周辺回路に搭載しているMCUには敵わないのだが、全てのMCUの用途に12bit精度のSAR ADCが要るか？ といえばそんなことはない（そもそもADCやDACを使わないケースだって少なくない）。必要となる周辺回路を、Analog Blockの組み合わせで実装することで効率的に実現できるのがPSoCの強みの一つである。

　そしてもう一つのDigital Blockの方だが、こちらはDBB（Digital Basic Block）とDCB（Digital Communication Block）から構成される。これらを組み合わせることで、

• PWM／Counter
• 8bit UART
• SPI Master／Slave
• I2C Master／Slave
• CRC Generator／Checker
• PRG（Pseudo Random Generator）

などを構成できるようになっている。

　このDigital Blockは続くPSoC 3／4／5ではさらに強化され、UDB（Universal Digital Block）と称されるようになった（図2）。このUDBの中身は？というのが図3である。12入力／4出力のCPLDが2つとデータバスから構成される格好だ。何をさせるかで構成が変わるから、単純にLUTに換算するのは難しいが、このCPLDの内容を4入力LUTで置き換えようとしたら最低でも4つ、場合によっては10個くらい必要になる。つまりPSoC 3に搭載された24個のUDBには48個のCPLDが搭載され、4入力LUT換算で言えば500個近いLUTが搭載されている計算になる（もちろん、これはCPLDのAND/OR Matrixをフルに利用した場合の換算だが）。これは先に紹介したIGROOとかICE40 LPのローエンドに匹敵する規模で、もうちょっと頑張るとForge FPGAに近いところまで行けるかもしれない、という感じである。

図2：Analog Blockは専用回路が増えたが、SC／CTも引き続き提供されている。それより強化されたのがDigital側である［クリックで拡大］

図3：PTはProduct Termの略。要するに12入力に対して12×8のANDのArrayを提供、その出力をOR Array経由で4出力にまとめる形となる［クリックで拡大］

　PSoC 5はPSoC 3と同じ構成ながら、CPUコアをCortex-M3に強化したバージョン（PSoC 3は8051互換コア）。そしてPSoC 4はCortex-M0+になり、またAnalog BlockやUDBを搭載するのはPSoC 4200シリーズのみで、UDBの数も最大8つに削減されてしまった。そのあたりもあって、PSoC 6ではAnalog BlockやUDBの数を大幅に増やしたモデルが投入されることを期待していたユーザーは多かったのだが、結果は？ というとPSoC 6200シリーズのみにUDBが搭載され、最大12個というPSoC 3／5と同じ構成である。もちろん、周辺回路そのものはPSoC 3／5より強化されているので、UDBを利用するニーズそのものが以前より減った、ということはあると思うのだが。ここでGeha氏の話に戻す。「PSoCのPは、もはやProgrammableの意味ではない」という発言は、Geha氏が説明した次世代のPSoCにUDBなどは入るのか？ という質問に対する回答の一部である。つまりInfineonとしては、もうMCUにUDB的なGlue Logic向けの回路を用意する予定がない、ということを明確に示したわけだ。