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實現全球互聯互通 海爾積極布局智慧家庭

資策會MIC產業分析師曾巧靈 2019年全年財報海爾智家營收創下新高,達到2,008億元人民幣,較去年同期成長9.1%。其中,國外地區營收達到933.2億元,較去年成長21.7%,占總體收入比重達46.78%。同期,海爾智家雲App月活躍用戶數成長350%,物聯網生態收入48億元人民幣,較2018年成長68%。2019年公司國內成套產品收入占比達27.5%,較2018年上升5.4%。 2020年海爾35週年年會上宣布,智慧家庭將成為海爾第六大發展策略,2020 CES海爾智慧家庭系統已嵌入40%海爾家電產品中,全球IoT用戶約達2,000萬戶,其中1,330萬為亞洲用戶、416萬美國用戶、140萬歐洲用戶、100萬澳洲用戶。2020年第一季,中國大陸因新冠肺炎疫情對國內家電消費市場產生衝擊,海爾智家營業收入431.4億元人民幣,亦較2019年同期下降11.1%,但隨市場整體銷售下滑,海爾在中國大陸市場及海外市場之市占不減反增 克服智慧家庭致命傷 海爾智家認為,目前智慧家庭市場有三大痛點,第一為智慧家電產品零碎,無整套解決方案;第二為不同產品間無法互通互聯;第三為市面上智慧家庭解決方案仍以控制為主,應用範圍有限。根據前述痛點,海爾規畫其智慧家庭產品發展的三大核心理念。 多數智慧家電產品單一分化,無法成套,消費者在市場上只能東拼西湊各種智慧單品,而相較於其他家電大廠,海爾智家已經從單純的白色家電銷售,逐漸轉型為用戶提供全屋智慧解決方案,2019年6月海爾於上海啟動「海爾智家」001號,也成為目前全國最大的智慧家庭體驗中心。 截至目前,在中國大陸市場,海爾智家已建立超過3,500家智慧家庭體驗中心銷售智慧成套家電;在歐洲、東南亞、美洲等地區,海爾智家也先後建立智慧家庭體驗中心。海爾以中高收入者為主要目標客群,提供新屋整修、全屋智慧家庭系統配置等全套解決方案。 智慧家庭已成為海爾重要發展策略市場 不同品牌產品間未必能互聯互通,無法形成統一的體驗,同時也未必與居家空間布線、設計裝修風格一致,與理想中的智慧家庭相去甚遠,因此,海爾積極透過U+智慧生活雲平台,以及參與國際標準組織制定相關互連標準,強化裝置間、品牌間的互通性。 現有智慧家庭解決方案仍以控制為主要訴求,而非主動判斷用戶使用習慣,透過智慧化為用戶創造服務價值,為此近年來,海爾分別透過獨立研發與策略聯盟的形式,大規模投資人工智慧應用於智慧家庭,期望智慧家庭體驗從「被動控制」升級成「主動回應需求」,智慧化也成為重要發展策略。 海爾發展至今,除旗下多樣化智慧家電外,已於2014年正式發表U+智慧生活戰略1.0,並建立具備開放、相容與互動的IoT智慧家庭平台「U+智慧生活雲平台(後簡稱U+平台)」,從電冰箱、洗衣機等白色家電產品,逐漸建立起全場景智慧家庭情境。 U+平台是中國大陸物聯網產業中,首個智慧家庭領域開放生態平台,目前也吸引中國大陸與國際諸多優秀合作夥伴,包括硬體製造商、生態服務商、技術合作夥伴、開發者社群等,並透過海爾旗下七大品牌聯合銷售,包括美國GE Appliance、紐西蘭Fisher & Paykel、卡薩帝、統帥、日本AQUA等品牌,將U+智慧生活雲平台擴散於全球。 至於U+平台的架構包括UHomeOS、U+互聯互通協定、U+用戶大數據、U+人工智慧、U+用戶互動、U+生態平台六大核心技術,整個平台涉及包括開放軟體開發套件(Software Development Kit, SDK)、應用程式介面(Application Programming Interface, API)標準,讓第三方品牌各產品接入,以及平台的開放,為合作者提供開發新應用、新服務的統一標準及資源。 2017年3月,海爾發表U+智慧生活3.0戰略,新增智家雲腦,更加強化U+平台智慧化、主動學習用戶偏好與生活習慣,並能主動為用戶調整生活場景中的各式終端參數設定,同時主動推薦用戶感興趣的資訊與服務,也成為後續海爾人工智慧的前身。2019年海爾公布數據顯示,U+平台註冊用戶已達4,100多萬,其中活躍用戶530萬,接入U+平台終端設備數量已超過1,600萬,其中活躍設備650萬。 前瞻科技結合軟硬體立足市場 U+平台與智家雲腦主要依存物聯網以及人工智慧兩大技術,其核心功能包含下列三項。 目前U+平台支援Wi-Fi、BLE、ZigBee、NB-IoT等,讓不同通訊技術的產品能夠快速的接入家庭網路,並連接到U+平台,配置綁定場景更便捷。海爾更於2017年6月聯合晶片商瑞昱推出U+物聯雲解決方案/U+雲芯晶片,打造硬體、軟體與服務一體化產業解決方案。 智慧家庭可結合AI及物聯網等技術,建構軟硬體及服務的解決方案 雲芯晶片的特性在於提供更低功耗的智慧家庭產品,對於全套整屋方案,雲芯晶片可以從底層提升連接的安全性,用戶採用內建雲芯晶片之產品,最快可以在10秒鐘內,快速配對聯網,同時做到全屋無縫互聯互通,並具備網路故障自診斷/自修復、自動恢復聯網。  
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什麼都掛什麼都不奇怪 智慧路燈串起城市數據節點

如果你曾注意路邊的燈桿,可能會發現,新一代的燈桿上頭不只換成LED燈泡,還會掛著許多「週邊設施」,像是智慧監視器、空氣品質感測器、微型基地台、電子看板或充電樁,簡直就是「什麼都掛、什麼都不奇怪」!愈來愈多的城市開始建置這類智慧路燈(也稱智慧燈桿),它們不再只扮演傳統的照明功能,更是智慧城市中的重要數據節點,扮演城市中智慧物聯網的關鍵基礎建設。 智慧路燈2024年商機上看300億元 過去十多年來,隨著環保意識抬頭,加上傳統路燈不易管理與監控維修,各國政府都在積極推動將傳統水銀路燈升級成新一代智慧路燈,其中換裝LED燈頭與控制系統是標準需求,不僅可智慧調光、大幅降低耗電量,也從過去的人工控制巡檢到智慧化管理,以統一管理平台進行監測及控制,提升照明品質及維護質量。 根據市場研究機構Navigant Research預估,全球智慧路燈的安裝數量,將由2017年的630萬支,成長到2026年約7,300萬支,但以全球路燈的數量來看,全球約有3億盞路燈、全台約有220萬盞路燈,未來成長空間仍相當可觀。 另據TrendForce旗下光電研究處統計,智慧路燈市場滲透率持續拉升,預估2024年全球LED智慧路燈市場規模(僅計LED頭燈與單燈控制系統)將達10.94億美元(圖1),2019至2024年複合成長率為8.2%;另據ABI Research預估,2018~2026年智慧路燈市場年平均複合成長率將達31%,到了2026年市場規模將成長9倍,達到17億美元。 圖1 2020~2024年全球智慧路燈市場規模預估  資料來源:TrendForce 隨著美國、中國大陸、歐洲、日本及其他亞太地區大力推動智慧路燈,且搭載的功能愈來愈多元與先進,預期將釋出大量的通訊設備、光學零件、燈具控制器、電子感測器、軟體系統等商機。 整合數據及加值服務 串連城市各個角落 智慧路燈之所以肩負愈來愈多的角色,是因為在智慧城市的架構下,必須仰賴許多感測器、物聯網及智慧裝置來蒐集與整合各種公共數據,而路燈可以說是城市中覆蓋最廣的基礎設施,因此大家就把腦筋動到它身上,不管是智慧監控攝影機、充電設備、微型基地台、微型氣象站、數位看板、緊急廣播等加值應用,都可加裝上去(圖2)。過去路燈主要是扮演城市照明的功能,但現在的智慧路燈則是透過數據及加值服務,來照亮城市的各個角落。 圖2 智慧路燈應用加值服務 資料來源:遠傳電信 舉例來說,透過IP智慧監視器的串連,搭配人工智慧的影像辨識及物體偵測追蹤功能,可提供即時影像及車流人流報告,監控交通及道路壅塞的情況,從遠端進行交通訊號與車輛分流的調配管理,人流報告則可提供人群集中的熱區分析與統計,作為商業規畫或防疫管理的參考,另外也可透過車牌監控來進行交通違規的開罰、或進行城市單雙號車牌進城管理的工具。 此外,智慧路燈也能化身環境監控站,只要加裝感測器及空氣盒子,就能協助蒐集環境狀況與空氣品質等資料,並可即時透過數位看板或手機App提供民眾參考,一旦空氣品質達到危險等級、或突有特殊氣體的濃度飆高等狀況,即可發出示警,也可搭配AI攝影機進行淹水監測、公用垃圾桶容量監控等用途,或協助判斷車禍事故、路樹電桿倒塌、道路坑洞等狀況,長期累積的環境數據也可提供相關單位分析參考。 現在許多公車站牌已經導入數位電子看板,如果智慧路燈也能結合數位互動看板,就可提供周遭環境的即時資訊,作為政府機關政令宣導的載具,像是天氣、空氣品質、交通路況、附近停車空位等,當然也很適合作為廠商廣告宣傳的資訊平台,甚至可提供附近店家的促銷訊息推播,民眾透過手機即可下載使用。 在社區安全方面,智慧路燈也可充當安防監控的好幫手,除了可透過RFID功能進行社區安防監控,也可整合緊急呼叫的對講機,遇到突發狀況時可緊急報警求助,路燈底座也能放置緊急救援包,在緊急災害發生時可讓受困民眾延長黃金救援時間;美國還有不少智慧路燈就加裝了聲音感測器,可以定位方圓5公里之內的槍聲來源,可即時通知警方,防止治安事件進一步擴大。 5G基地台共桿共箱 將成智慧路燈重要推手 儘管智慧路燈可以掛載的功能相當多,但如果要選一種殺手級應用,那就非5G微型基地台莫屬了。因為5G訊號的覆蓋範圍只有幾百公尺,加上必須支援萬物聯網的需求,布建時需要更多的微型基地台,但現在基地台的架設地點愈來愈難找,智慧路燈不僅覆蓋率高,且可支援電力及網路,就成了5G基地台「共桿共箱」的最佳選擇。 另一方面,隨著自駕車的時代即將到來,包括人、車、路之間都要能即時分享交通資訊,藉以提高交通安全與運輸效率,除了車上的各種感測器與聯網裝置外,道路設施也將扮演重要角色;密集覆蓋的智慧路燈如果搭載5G及感測器,就能協助自駕車發揮協同效應,借重5G的超大頻寬與超低延遲等優勢,提供車對道路設施(V2I)的通訊功能,加強自駕車的行車安全。 當然,如果城市中要建置電動車的充電樁,智慧路燈也是一個不錯的選項。由於停車位不足、土地資源有限、投資成本偏高,使得公共充電樁不易快速普及,如果能將現成路燈與停車位改建成充電樁,不僅節省鋪設管線的成本及工程費用,且智慧路燈還兼具5G微型基地台、視訊監控、電子看板等功能,讓車主在充電時可以更安心,同時在充電時也可一併提供更多元的服務給車主。 圖3 全球智慧路燈供應商矩陣 資料來源:Guidehouse Insights  
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技術規格全方位精進 DDR5發展動能十足

2020年7月14日記憶體技術標準的領導組織JEDEC正式發布新一代的記憶體標準DDR5 SDRAM,標準編號JESD79-5,並收取369美元的下載費用。DDR記憶體自1998年開始倡議與運用至今已來到了第五代,每一代約在產業使用4至7年時間,在DDR4技術逐漸難以提升、難以滿足更高要求下,產業將迎向使用DDR5(表1)。 DDR5期望運用於兩個領域,一是用戶端系統(Client System),即個人電腦;另一是資料中心(Data Center),即伺服器。其他領域與裝置尚非其運用目標。DDR5運用何種技術提升而能滿足更高要求,本文以下將對此探討。 降低運作電壓/提高資料傳輸率 DDR記憶體每次改朝換代,均會因應更先進縮密的半導體製程而降低運作電壓,DDR5確定使用1.1V,較DDR4低0.1V。若檢視歷代的DDR記憶體運作電壓可發現,運作電壓的降幅愈來愈小,從0.8V、0.7V降至0.3V,而今僅降0.1V,此並非是記憶體所獨有,而是整體半導體產業均面臨的技術課題。更低的電壓也意謂著在電晶體漏電受控制下可以更省電,不過也意謂著電壓準位更難精準控制,對此一挑戰後頭將再敘述。 同時DDR5預估以4.8GT/s(T為Transfer)傳輸率起跳,較DDR4發展至最後段的3.2GT/s快上50%,未來也將持續提升,預計將能比DDR4快一倍,達6.4GT/s,甚至是8.4GT/s。DDR5能夠提升傳輸率的原因在於使用決策回授等化器(Decision Feedback Equalization, DFE),可以使傳輸訊號少受干擾、更清晰。 晶片內實現ECC DDR4與更之前的記憶體均採行資料記憶體、錯誤糾正碼(Error-Correcting Code, ECC)記憶體各自分離的設計,如此等於在記憶體模組(Dual In Line Memory Module, DIMM)的板卡上多占據一點印刷電路板(Printed Circuit Board, PCB)面積,進而排擠可放的DRAM記憶體顆數。 新的DDR5主張直接運用更先進縮密的製程技術,把ECC的功效電路直接做進DRAM裸晶內,每顆DDR5記憶體晶片內都帶有ECC功效,如此有機會增加每一條DIMM模組上的晶片與容量,此一新特點也稱為On-die ECC。 單顆晶片加大容量/延長爆發長度 Rambus的相關文章認為DDR4每一個記憶體顆粒最高容量為16Gb,實務上美光(Micron)、三星(Samsung)已有32Gb容量,海力士(Hynix)則為16Gb。不過DDR5被寄予單顆更高容量的厚望,目前預估單顆最大容量達64Gb,意謂著能在不增加DIMM上的記憶體顆數下直接讓容量倍增。 DDR5也增加爆發(Burst)長度,DDR4為BC4、BL8,DDR5將為BC8、BL16,此一強化提升同樣著眼在提升記憶體系統的整體存取效率。爆發長度提升使DDR5一次就可以傳遞64Bytes的資料,這剛好是典型CPU裡一條快取線(Cache Line)的資料量,此意謂著一次爆發週期剛好滿足CPU的資料需求,省去再次存取,同時也沒有無效傳遞。 管理匯流排升級 自DDR3開始至今DDR系列的記憶體在系統管理上均採行Serial Presence Detect(SPD)介面,主機板上的記憶體控制器(即晶片組或已整合至CPU內的晶片組電路)透過SPD介面與DIMM記憶體模組溝通聯繫,DIMM上有一專設的Electrically-Erasable Programmable Read-Only Memory(EERPOM)記憶體,在此應用情境下稱為SPD記憶體,該記憶體內存放著該條DIMM上的各種組態配置資訊、參數資訊,如容量、傳輸延遲(Latency)等。 不過DDR5不再使用SPD介面,而是改用I3C介面。I3C介面是由Mobile...
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通訊技術/設備維護/資安保障缺一不可 全方位實現工業聯網應用

在工業4.0概念的概念出現後,設備聯網便成為工廠的基本需求,因此通訊及網路在工業現場所扮演的角色日益重要,同時可以預期未來工業網路設備對低延遲的要求越來越高。除了聯網能力,還需搭配資料擷取與控制,達到機台設備之間的協作及溝通效果,實現工業物聯網與智慧製造的藍圖。 而智慧製造與工業4.0是未來製造業發展的終極目標,許多業者已經從機台設備、工廠基礎設施、生產管理系統等層面開始部署,加上今年受到新冠肺炎疫情影響,數位化、自動化和智慧化的應用也變得更加迫切,因此本研討會邀請產業內的廠商,分別從工業網路、工業物聯網、設備預測維護及資訊安全四個面向探討如何落實工業4.0。 PROFINET建立跨廠生態系 網路在工業4.0中扮演不可缺少的角色,甚至可說是其核心,因此通訊技術的演進便帶動工業自動化的發展。同時近日熱門的人工智慧(AI)、物聯網(IoT)議題,背後代表的便是數位化與數據化,需要即時、穩定的工業網路才能落地。西門子產品經理朱軒逸(圖1)提及,過去舊型的網路技術以RS-485/RS-232為主,現在乙太網路則成為新趨勢,在2018年出廠的元件中占58%,推估今年的占比將會達到六成以上。 圖1 西門子產品經理朱軒逸認為,現在乙太網路則成為新趨勢,在2018年出廠的元件中占58%,推估今年的占比將會達到六成以上 十年前乙太網路發展出工業級版本,常見的分別是主導美洲市場的EtherNet/IP,歐洲及大陸市場廣泛採用的PROFINET、EtherCAT、Modbus等,皆是奠基於乙太網路的技術。全球市場70%的工業乙太網路由PI、EtherCAT、ODVA三個協會主導,不同協會分別代表不同的廠商,進行不一樣的開發計畫。 以西門子為例,作為PI協會的一員,其九成以上的產品採用PROFINET。PROFINET可以做到一網到底,概念上,所有的設備到控制器、雲端皆能使用同一種通訊、相同的網路線與安裝方式即可。朱軒逸分析,目前PROFINET有幾個優勢,一是減少安裝成本,且方便診斷。PROFINET系統架構的設定簡潔,一條網路就可以架設,還能透過無線傳輸。此外,經過西門子的實驗室測試,證明PROFINET具有足夠的穩定性,相比RS-485,PROFINET具10倍以上的抗電磁相容(EMC)能力。同時易於診斷也增加PROFINET應用的方便性,若是運作時出現問題,工作人員只要打開架構中的其中一台電腦,就可以知道線對線、點對點之間的流速。如果中間有問題發生,例如線被扯斷,便能即時知道在哪個位置及發生什麼問題,立刻找出斷線的地方及有問題的機器,或者診斷出網路受到來自何處的干擾,都能迅速找到問題並解決,解決舊型網路常見的痛點。 2018年起,西門子開始研發PROFINET with TSN方案,期望建立PROFINET生態系,致力於整合新舊系統,並且同樣看好OPC UA的技術。朱軒逸表示,以後使用的乙太網路技術,不管是西門子或是任何一家廠商,都會使用PROFINET with TSN with OPC UA,代表系統中有OPC UA以後,就可以做到跨廠牌、跨通訊無縫接軌,達到直接溝通的目標。 為原有設備加入聯網功能 將聯網產品導入工廠的過程中,因應即時、低功耗等不同的使用情境,需要挑選相應的工業物聯網產品或方案。針對不同的需求,泓格科技推出從入門到進階的物聯網方案。其中IoTstar即為進階的雲端管理平台,用於設備管理。 泓格科技處長何坤鑫(圖2)說明,IoTstar以方便使用為主,搭配WISE/PMC控制器,採用邊緣運算,客戶購買後只需要透過網頁式的介面進行設定,不需要寫程式,並將資料存進標準資料庫,方便管理。泓格採用標準通訊協定如RS-485或Ethernet整合不同廠商間的感測器、流量計等設備,客戶則可以透過網頁設定控制器將資料存入雲端,或者選擇使用自家的公有雲。為了維持穩定性與降低維護成本,IoTstar可執行遠端維護,使用介面一樣是網頁,由網頁遠端連線裝置,即可更新裝置內的邏輯運算。 圖2 泓格科技處長何坤鑫表示,依照預算、使用情境及現有設備的不同考量,可選擇相應的物聯網方案,便能達到較大的應用效益 IoTstar曾應用在印度政府的水利管理系統中水閘門的控制。何坤鑫說道,當時客戶已經有現成的機櫃,且原先的PLC沒有物聯網功能,無法透過4G基地台回傳資訊至手機中。對此,泓格提供物聯網Gateway裝在超過250個機櫃中,便達到維持原運作,同時加上通訊功能的目的。 另一方面,泓格設計入門的4G通訊方案,藉由虛擬網路的方式建立通訊功能。如農業溫室無法設置網路線與機台,便使用手機基地台及4G路由器布建虛擬串口(Virtual COM),除了可遠端與RS-485通訊,其他不同廠商的設備皆可以透過標準通訊協定直接加入。軟體則放在電腦端,搭配RS-485虛擬化的COM Port,由於只需要做到遠端連線,因此軟體不需要更動即可執行遠端控制。何坤鑫認為,依照預算、使用情境及現有設備的不同考量,可選擇相應的物聯網方案,便能達到較大的應用效益。 震動感測實現設備異常預警 工業4.0與前幾代工業發展的重點,最大的差異在於透過網路來實現各方應用,範圍包含設備、製程,以及如何安全的聯網,因此系統需要整合生產人員與其他資訊,協助管理者藉由遠端控制了解生產狀況。安馳技術應用工程經理高富華(圖3)以ADI機器手臂為例說明,ADI傳統的應用市場包含了最普遍的放大器、資料轉換器、RS-232/485的通訊協定,或者CAN Bus等傳統應用。新興市場的應用則包含LiDAR、ToF,可以透過鏡頭進行物體的景深、形狀等特徵的判讀,應用上可以做機器手臂的電子圍籬,或者從感測器得知馬達現在的速度位置,其他還有EtherNET等無線通訊的產品應用。 圖3 安馳技術應用工程經理高富華說明,除了感測器,機器的預測維護需要AI演算法的協助 在機器的預測維護方面,ADI採用以MEMS為核心的感測器,有別於壓電式感測,而是透過壓變、形變產生震動數據,優點在於能夠用半導體的製程方式執行感測功能,所以在整合上更有彈性,可以把資料轉換器,甚至DSP引擎整合在裡面,做成All in One的模組。針對MEMS感測器的訊號傳輸,若要直接數位輸出,加上一個資料轉換器,即可透過SPI的通訊介面讀取及傳輸資料。 高富華進一步說明,除了感測器,機器的預測維護需要AI演算法的協助。經由感測器蒐集資料後,須要把時域上的資料轉到頻域上,並在頻域上根據不同的分量分析。以工業產品常見的馬達風扇、鼓風機、壓縮機為例,這些產品的故障原因多半以培林為主,因為培林負責移動、轉動或是線性軸承等等,整個設備重量壓在培林上,導致培林的故障率相對高。因此設備狀態監測會針對培林的內圈及外圈破損等狀況,進行基本頻率的演算分析。 工業資安不可輕忽 工業設備聯網以後,資訊安全議題隨之出現。相對IT領域對資訊安全的重視,OT方面在資安的概念起步較晚,防範攻擊的方式也與IT不同。Moxa亞太區產品行銷經理郭彥徵(圖4)以工業自動化/控制系統的安全標準,IEC-62443為主軸,說明工業資安的重要性與系統設計概念(圖5)。首先,資安有三個面向:機密性、完整性及可用性。機密性代表資料不會遭到竊取,完整性則確保資料不會被竄改,可用性則表示資料能夠即時傳輸。對IT人員而言,機密性與完整性是資安防護的兩大重點,避免金融資料、帳號等敏感資訊外流或遭到竄改。而在OT領域,可用性則是最重要的項目,需要防止因為系統遭到攻擊而影響產線運作。 圖4 Moxa亞太區產品行銷經理郭彥徵強調,建立工業資安防護的第一步,是使用經過市場檢驗的方式 圖5 IEC-62443概觀    資料來源:Moxa 建立工業資安防護的第一步,是使用經過市場檢驗的方式,郭彥徵強調。如果使用自創的方式保護系統,在沒有經過市場檢驗的情況下,有經驗的駭客便能輕易破解。在IEC-62443的規範中,從高維度到低維度,包含設備系統的選用到系統設計,都已經有完善規範,只要基於規範的內容執行,全世界的用戶都會共同測試這個系統有沒有被攻擊的可能性。另一方面,IT的領域中有ISO 27000相關的資安認證,但是其涵蓋的面向只有人員組織的規範,例如當公司受資安攻擊,需要哪些小組處理資安事件。而IEC-62443規範的制定,便是為了工業應用制定,其內容涵蓋更多系統的設計建議。 在系統設計方面,IEC-62443建議IT跟OT之間不要只放防火牆或單向閘道,雖然可以阻擋IT遇到的攻擊病毒影響OT運作,但是若是病毒直接在OT系統中擴散便難以預防。所以IEC-62443推薦使用工業DMZ架構,當病毒跟駭客攻擊系統時,會經過層層關卡,降低受資安攻擊的風險。 智慧製造落地的過程中,通訊方面在工業級乙太網路及廠商的物聯網方案下,逐漸依循標準通訊協定,走向未來跨廠牌、跨通訊溝通的目標,彈性的物聯網方案更提供使用者彈性選擇,滿足即時或低功耗等需求。設備預測維護方面,則透過震動感測分析機台狀況,避免設備臨時損壞而影響產線運作。同時資安是工業聯網時代不可忽視的議題,若是依照IEC-62443的規範進行系統設計,便能有效防範控制系統遭受攻擊。
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專訪Silicon Labs物聯網亞太區資深產品行銷經理陳雄基 Silicon Labs藍牙5.2搶攻IoT新藍海

物聯網應用對功率消耗非常敏感,藍牙5.2版本特別強化功耗表現,Silicon Labs物聯網亞太區資深產品行銷經理陳雄基指出,藍牙熱門應用中,資料傳輸應用裝置2024年出貨量達15億個,2019~2024年複合成長率達13%;定位服務應用裝置2024年出貨量達5.38億個,2019~2024年複合成長率達32%;網狀網路應用裝置2024年出貨量達8.92億個,2019~2024年複合成長率達26%。 Silicon Labs物聯網亞太區資深產品行銷經理陳雄基表示,其藍牙5.2低功耗解決方案支援多重協定連接,適用於閘道器、集線器和智慧照明 Silicon Labs的低功耗藍牙產品系列中,BGM220S尺寸僅為6x6mm SiP產品,為小型產品提供完整的藍牙連接能力;BGM220P則為PCB型號,針對無線效能優化,使其具備更佳鏈路預算以覆蓋更大範圍。BGM220S和BGM220P亦支援藍牙測向功能,可透過單個鈕扣電池提供十年的電池壽命。 Silicon Labs的晶片和模組解決方案並支援多重協定連接,陳雄基進一步說明,其適用於包括閘道器、集線器和智慧照明。針對越來越受重視的物聯網安全威脅,並於高效能低功耗藍牙系列導入Secure Vault先進安全功能套件。而運用Secure Vault技術的EFR32MG21B多重協定無線SoC於近日獲得第一個Arm PSA 2級認證,其透過通用的保證架構協助實現物聯網安全標準化,可解決安全障礙以利上市。另外,該解決方案具備低成本、低功耗和高儲存率以及更好的RF效能和安全功能,包括具備信任根(Root of Trust)的安全啟動(Secure Boot)和安全加載程序(Secure Loader)功能。
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物聯網推波智慧城市 Wi-SUN實現長距離/高穩定傳輸

  隨著物聯網建設邁向成熟,城市中建立起高覆蓋、低延遲的網路環境,逐漸實現智慧城市的可能性。智慧電表、路燈等應用的連接除了仰賴無線網路,傳輸距離與耗能同樣影響連網的品質。而Wi-SUN即具備長距離傳輸/低功耗/高穿透力等特性,成為智慧城市應用的新興選擇。同時Wi-SUN聯盟的成立,也意謂著業內已有許多廠商有組織性地投入Wi-SUN領域,共同制定認證規則與資安規範,提升Wi-SUN產品的品質。 Wi-SUN兼具低成本/高穿透特性 Wi-SUN、LoRaWAN、NB-IoT皆是運用於IoT領域的低功耗廣域網路(Low Power Wide Area, LPWA)無線通訊,特色是功耗低且覆蓋範圍廣,傳輸距離最遠可達幾公里範圍。據筆者詢問羅姆半導體(ROHM)得知,比較這三個無線通訊規格,可分為將特定頻率授權給特定人員或公司使用的NB-IoT,需要支付傳輸費用,及毋需授權使用的Wi-SUN和LoRaWAN。比較Wi-SUN和LoRaWAN,二者均具有出色的數據傳輸速率,但Wi-SUN不需要基地台,LoRaWAN則需要另外建置基地台。整體而言,採用NB-IoT需要昂貴的終端裝置和營運成本,而LoRaWAN則是需要基地台建構成本,且數據傳輸速率不足。因此Wi-SUN是一種相對平衡各方優勢的無線通訊解決方案,具有適中的通訊距離和數據傳輸速率,且不需建置基地台,投入成本較少,可以和今後逐漸普及的5G通訊規格互補運用(圖1)。 圖1 無線通訊規格比較 Silicon Labs資深經理暨Wi-SUN聯盟董事會成員Abhijit Grewal(圖2)提及,Wi-SUN的特色在於,其開放性造就良好的網狀(Mesh)網路解決方案,適合運用在智慧裝置、物聯網及其他講求低功耗、長距離無線傳輸的應用。且Mesh網路的高覆蓋及可靠性,也促使Wi-SUN成為優化物聯網裝置應用的網路基礎建設。濎通科技行銷經理呂沐勳(圖3)則說明,Wi-SUN可以進行3,000節點以上的Mesh大規模組網,因此穿透力較佳,一般LoRa無法傳遞的地下室或是金屬障礙物,如鐵門,Wi-SUN皆可藉由Mesh跳傳傳輸。 圖2 Silicon Labs資深經理暨Wi-Sun聯盟董事會成員Abhijit Grewal提及,Wi-SUN的開放性造就良好的Mesh網路解決方案   圖3 濎通科技行銷經理呂沐勳表示,Wi-SUN FAN專門為大範圍的端點設計,比起其他通訊技術更適合應用於戶外及長距離傳輸 廠商投入SoC/模組量產開發 為了透過開放式全球標準IEEE 802.15.4g推動智慧電網及智慧城市發展,並建立Wi-SUN生態系,Wi-SUN聯盟於2011年成立,透過測試和認證計畫支援Wi-SUN產品間的兼容性。呂沐勳指出,Wi-SUN FAN(Field Area Networks)是一種網狀網路通訊協定,網路中的每個設備都可以與相鄰設備互通,使得訊息可以在網路中的每個節點之間進行長距離的跳轉。Wi-SUN FAN專門為大範圍的端點設計,比起其他通訊技術更適合應用於戶外及長距離傳輸。Wi-SUN FAN具有自組網(Self-forming)功能,可以輕鬆地將新設備添加到網路中。Wi-SUN技術特色主要有二,一個是Mesh網狀網路,這使得Wi-SUN可以進行長距離傳輸且具備自動組網與自動修復(Self-healing)功能。 其二是具備主動亂數跳頻,由於Wi-SUN使用的是Sub-GHz頻段,一般在此頻段會受較多的雜訊干擾,但由於Wi-SUN具備主動亂數跳頻機制,可以使其訊號在受到雜訊干擾時主動選擇其他較乾淨的頻段進行資訊傳輸,可有效降低組網時間與誤碼率。看好Wi-SUN的應用優勢,濎通科技開發Wi-SUN系統單晶片(SoC)與Wi-SUN協定堆疊(Stack),並實證基於Wi-SUN FAN認證千點組網。 羅姆半導體也是Wi-SUN聯盟的一員,並在早期投入Wi-SUN技術模組的研發工作,量產的產品已經運用在Wi-SUN認證所需的規格測試基準裝置(Certified Test Bed Unit, CTBU)中。目前應用可對應IEEE802.15.4g標準的RF技術,羅姆半導體研發朝向配備各種Wi-SUN通訊協定堆疊的MCU、軟體安裝技術、及相關模組量產技術等方向,搭配同集團廠商Lapis Technology正在開發可運用於Wi-SUN的無線通訊IC,便能依據客戶需求提供各種形式的模組和IC產品。 依聯盟規範驗證相容性 而所有Wi-SUN產品上市之前,需經過Wi-SUN協會合作的實驗室認證,確保產品符合協會的標準。2018年,百佳泰關注到物聯網技術的熱門發展,參與Wi-SUN聯盟後開始與聯盟合作、討論,2019年1月底左右,首次發表五款經Wi-SUN FAN 1.0認證的產品。百佳泰技術經理陳弘偉(圖4)說明,Wi-SUN...
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神經行銷 信不信由你

文|萬岳憲 資策會MIC 產業躍升事業群總監 如今,在網路自媒體當道的數位經濟時代,消費者接收產品訊息的管道多元複雜,品牌忠誠度愈來愈低,影響消費者認知品牌的主要因素,也已經被社群媒體取代,消費者對於品牌情感的連結,不再完全受到傳統媒體的價值傳遞影響,反而是受到網路社群參與強弱程度的影響。所以,有部分學者開始懷疑,傳統的消費者行為研究方法,在網路經濟的時代,是不是真的能夠探索到消費者的品牌認知與購買動機。 2002年荷蘭鹿特丹管理學院教授Ale Smidts,提出「神經行銷」(Neuromarketing)的概念,他認為人們的消費決策是受到潛意識的影響,十次消費有九次是被潛意識引導產生的,人們沒有辦法自主性的決定購買動機,也不知道什麼時候會被潛意識影響。因此,想要瞭解消費者的購買動機與行為,就不能再依賴傳統的行銷策略,而是要跨入「潛意識行銷」,運用功能性核磁共振造影(fMRI)、腦波電圖(EEG)、腦磁圖(MEG)、皮膚電導反應(SCR)、眼球追蹤等技術,深入挖掘消費者的潛意識想法,再提供給企業作為擬定市場行銷策略的參考資訊。   神經行銷利用科學技術,測量消費者受到行銷刺激後的腦部變化 根據2018年神經行銷科學商業協會(NMSBA)的會員資料顯示,神經行銷服務公司已經遍布全球42個國家,為數百家企業提供相關的解決方案,其中不乏國際知名大廠,期望藉由神經行銷的探索,讓企業的行銷活動,不再局限於產品推廣,而是致力於建立與消費者情感的連結,挖掘消費者潛意識,找出潛在的商機,甚至驗證或發展新的商業模式。 為什麼「神經行銷」能夠被部分企業接受?因為是利用神經科學技術,研究消費者行為,掃描與測量腦部對於行銷刺激(Marketing Stimuli)的生理和神經訊號,探索消費者接收到產品、廣告和品牌訊息時,潛意識裡的購買決策動機。目前被應用在品牌推廣、廣告和娛樂、產品測試、零售通路、產品包裝設計等領域。 例如成立於2005年的澳洲Neuro-Insight公司,就是運用腦波穩定狀態檢測地形圖(SST)技術,測量和紀錄大腦皮層的電子訊號,監測大腦皮層特定區域腦波的變化,再與長期記憶、個人參與感、動機吸引程度等指標相連結,目的是要衡量大腦裡的長期記憶編碼,預測消費者記住廠商的品牌和產品名稱的可能性,因為要讓消費者對品牌產生深刻的長期記憶,才有可能提升產品的銷售量。在沒有神經行銷的檢測方法之前,廠商設計的品牌和產品名稱,只能使用大量的宣傳廣告預算,強迫消費者留下記憶,但是沒有辦法預知,花大錢設計的品牌識別形象,是不是能夠成為消費者的長期記憶。 2016年成立的以色列NeuroApplied公司,則是建立一個消費者品牌和聯想記憶的分析平台,免費提供許多小遊戲,再運用機器學習技術,分析消費者的遊戲過程與結果,再透過智慧感知工具,分析品牌認知關聯性,挖掘消費者潛意識裡,對品牌的情感連結因素。 不過,也有部分學者認為「神經行銷」涉及道德倫理問題,研究過程有侵犯個人資料和隱私權的疑慮,例如在沒有經過受試者的同意下,就直接進行實驗監測,或是過度分析個人的神經數據,彷彿在解讀他人的思想。而且人類大腦處理資訊,是極為複雜的認知過程,所有使用的神經研究技術及結果,是不是就能認定為百分之百的正確與可信,在無法交互驗證的資訊不對稱情況下,企業不得不接受最後的實驗或監測結果。 持反對立場的學者甚至強烈的指責,神經行銷是業者利用科學與科技的權威,為人類未知的環境背書,將科技包裝成為行銷的一部分。陽明大學科技與社會研究所教授郭文華認為,當腦神經成為行銷活動的「尖端武器」時,只要業者能夠自圓其說,就可以把「腦科學」變成是看穿顧客心理的萬靈丹。 再從科技與社會(STS)的角度來觀察「神經行銷」,當社會發展與科技發展,彼此密不可分的時候,到底是「神經渴望行銷」還是「行銷渴望神經」?人們應該從什麼樣的角度,來看待科技發展與社會人文的關係? 先從科技發展的角度思考。或許因為社會本身缺乏對技術的認識,而部分關鍵技術無法避免的,造成環境污染與社會衝擊,導致社會對技術的誤解與不諒解,所以需要向社會擴散推廣更多的科技知識,人們不應該對科技產生恐懼和疑慮。 再從社會人文的角度思考。科技的存在,就是一個社會問題,人們無法預期科技力量會帶來什麼樣的價值,但是當科技被理解認知成為是社會發展的一部分時,人們是不是應該像探討文學、戲劇、詩歌、歷史的方式,經由哲學的思維,探索思考科技與社會人文的價值關係,而不是盲目的追隨競逐科技。 全球致力發展的科技系統,已經在人際社會形成「你中有我,我中有你」的科技體,人們已經離不開科技,但是可以選擇要讓科技進展到什麼程度,放任科技在日常生活中,無聲無息的探索大腦,是我們想要的生活嗎?還是你認為,目前的技術,根本打不開這個黑盒子,神經,才會相信神經行銷。  
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PCB產業面臨升級挑戰 導入智慧製造蔚然成風

但在PCB產業繳出亮眼成績的同時,台灣的PCB產業也面臨許多挑戰。在高性能、高附加價值的PCB產品方面,日本PCB產業擁有材料與加工技術的優勢,故享有比台廠更高的附加價值率,在中低階PCB市場上,中國PCB同業近幾年頻頻擴產,台廠的產能領先優勢正在逐漸消失。 圖1 台灣PCB產業鏈總體產值 另一方面,由於少子化造成勞動力短缺,加上PCB生產現場的工作環境並不舒適,又存在一定工安風險,因此PCB產業缺工的隱憂一直存在。如何提高產品的品質與良率,以便在高階市場上與日本同業競爭,並在缺工的情況下,守住現有的產能規模,為成本競爭力打底,以應對來勢洶洶的中國同業,成為台灣PCB產業的當務之急。在此情況下,導入智慧製造,成為台灣PCB產業必然要走的道路。 五年熬出無人工廠 中華精測加入智慧製造戰局 探針卡業者中華精測在本屆台北自動化展期間,展示了該公司耗費近五年時間所發展出的PCB智慧製造整廠方案,並獲得許多PCB同業關注。由於智慧製造是PCB產業未來必須面對的主要課題之一,中華精測有意將自家發展的智慧製造方案轉化成產品,協助PCB產業進一步實現智慧製造,甚至無人工廠的願景。 中華精測智動化事業處長黎進財(圖2)表示,一般來說,智慧製造是由四個元素組成,分別是AIoT感測器、邊緣運算系統、AI與智慧管理平台。但不同垂直產業所使用的原物料、製程方法不同,面對的數據型態也不一樣,因此每家公司在導入智慧製造時,在既有方案上進行客製化修改,甚至全部自己動手研發,是免不了的。這是製造業者要導入智慧製造,甚至發展無人工廠時,共同面對的挑戰。 圖2 中華精測智動化事業處長黎進財表示,經過四年多的實戰經驗累積,該公司自行發展的智慧製造方案,已達到可以產品化對外銷售的水準 中華精測從四年多前,就已經意識到智慧製造跟無人工廠是未來一定要走的路。由於探針卡本質上是印刷電路板(PCB),而PCB製程所使用的化學品,多少帶有一定程度的安全風險,且有些化學品還有刺鼻的氣味,因此PCB產業要招募現場人員,只會越來越困難。這也是許多PCB業者遇到的難題,只有智慧化跟無人化,才能徹底解決。 另一方面,探針卡是十分精密的PCB板,對製程參數飄移的容許值,遠比一般消費性產品所使用的PCB板來得嚴格。如果不導入邊緣運算跟人工智慧,對製程參數與結果進行即時監控跟補償,很難讓良率持續精進。 出於填補人力缺口跟提升品質兩大考量,中華精測總經理黃水可在四年多前決定在公司內部成立智慧製造團隊,以落實智慧製造、無人工廠為目標,並搭配該公司位於桃園平鎮的新廠落成,逐步導入自家發展的AIoT感測器、邊緣運算、自動化、智慧物流、智慧管理等子系統。 事實上,在規劃成立智慧製造團隊,自行發展相關技術時,黃水可就有意將成果轉為產品,以協助PCB同業,甚至其他製程條件相似的製造業者進行智慧製造轉型。而在自家場域累積大量實戰經驗,確定相關技術已經成熟後,這些原本為滿足自家智慧製造需求所開發出來的各種技術,便順理成章地成為中華精測的新產品,智慧製造團隊也轉型成智動化事業處,負責相關業務的推動。 在2020年台北自動化展期間,中華精測端出了可即時量測藥液濃度的在線式(In-line)分光光度計、雷射光度計,以及可同時量測多槽化學藥液濃度、酸鹼值的電極滴定系統。此外,為確保藥液品質穩定,同時避免人類作業員執行高風險的藥液添加作業,中華精測也發表了藥液自動添加系統。這些技術雖然都是為了PCB濕製程需求所研發,但同時也能應用在半導體、化工、環工、造紙等會用到化學溶液,或需要對液體中化學物濃度進行檢測的產業。 除了感測器之外,中華精測也展示了內嵌人工智慧的邊緣運算系統,使用者只要掃瞄RFID卡片,機台就會將工單、製程配方等資料讀入,啟動對應的自動化生產流程。在生產過程中,人工智慧會根據現場狀況,對生產參數進行微調,以確保最終產出的產品符合規格要求。舉例來說,電鍍製程的結果會受到藥水中的金屬離子濃度、藥水溫度、酸鹼值等變數影響,因此,在不同條件下,電鍍的時間長短應該隨之調整,才能獲得品質最一致的產品。 黎進財透露,在導入邊緣運算跟人工智慧前,因為太倚靠人工作業,有些比較精細的製程,良率一直只有七成多。但導入AI後,因為系統會即時對產出品質進行監測,並回饋給機台進行動態補償,所以良率已經拉高到超過九成。 除了現場展示的感測器跟邊緣運算系統外,中華精測也發展出自己的數據後台跟戰情系統,讓管理階層可以一目了然地掌握工廠運作狀況,並進行遠端指揮。也因為中華精測已經自力發展出一整套智慧製造方案,因此其生產運作已經非常接近無人工廠,員工只有在出現異常警報或需要對設備進行維護時,才需要進入生產區域。 中小型板廠智慧化跨出穩健第一步 相較於中華精測超前部署,自行發展其所需要的智慧製造方案,其他同樣面臨缺工挑戰與品質瓶頸的PCB廠,特別是中小型業者,顯然必須另闢蹊徑。作為台灣PCB業內最重要的產業組織,台灣電路板協會也在兩年多前與國際半導體產業協會(SEMI)展開合作,共同將原本運用在半導體設備的SECS/GEM聯網標準修改為適合PCB設備使用的PCBECI標準,並在經濟部工業局的政策支援下,成立PCBECI設備聯網示範團隊,同時立下2020年在20家中小型PCB板廠,100台PCB製程設備上導入PCBECI標準的目標。 近日此專案執行已告一段落,除了有20家中小型板廠導入之外,生產線上採用PCBECI標準的機台,也達到105台,超過原先制定的目標。這顯示台灣的中小型板廠,對於機台聯網與後續的智慧製造,有很強的需求。為實現智慧製造,生產設備聯網是必要的前期工作,但工業生產所使用的機台往往有很長的使用壽命,如何讓已經在現場運作多年的老設備升級為聯網設備,一直是許多製造業者所面臨的問題,PCBECI則是這個問題的解答。 在此示範團隊中,沃亞科技扮演系統整合商(SI)角色。原本專注在半導體跟面板設備整合的沃亞,為了服務PCB產業,甚至另外設立子公司沃智科技,以便為PCB產業提供更完善的系統整合工程服務。 沃亞科技經理方鴻文表示,此一專案過程雖然艱辛,但也意義重大,它標示著台灣PCB產業的打底固本,藉由共通的設備聯網標準PCBECI的導入關鍵製程,透過整合性解決中小型企業內舊設備聯網各種複雜問題,開發出適合PCB設備統一標準的解決方案,進而發揮出在關鍵站別中,實現資訊流串連的綜效(圖3)。 圖3 沃亞科技向PCB業者介紹其專為PCB廠設計的整廠資訊平台方案 此計畫同時也挹注資源,協助本土代表性的設備商,開發新設備智慧化升級技術,如設備預知保養,除了降低設備商與客戶的維護成本外,也進而提升產品良率,為客戶創造更大利益,大幅提升台灣板廠與設備產業的國際競爭力。 除了沃亞之外,其他參與此一專案的設備商,還包含東台精機、志聖工業、揚博科技與群翊工業。這四家台灣本土設備製造商,分別在PCB的鑽孔、曝光、蝕刻與乾燥製程設備市場擁有領導地位。而這些製程正好也都是PCB產業的核心製程。透過SI與設備商的通力合作,此一示範計畫已順利達標,但接下來要如何讓這些聯網設備為PCB板廠創造更高效益,例如實現設備預防性維護、導入人工智慧(AI)等,將是團隊日後要繼續努力的方向。 PCB製造智慧化 好戲還在後頭 參與此一示範計畫的凱喬線路、喬旋精密與龍懋電子,也分享了自家導入PCBECI設備聯網後所感受到的效益。這三家中小型板廠的核心業務不同,因此PCBECI所能帶來的效果也展現在不同面向上。但整體來說,實現機台聯網後,板廠管理者最大的感受是,因為一切生產資料都有紀錄,因此員工在工作時的態度也變得更謹慎。此外,也因為機台狀態跟生產資料都有留下紀錄,管理者發現了很多以前沒注意到的小問題,進而能在問題擴大,對生產良率造成影響前便著手解決。這對於提高客戶滿意度、降低成本與產品品質提升,都能帶來明顯助益。 換個角度思考,這或許也是示範計畫能獲得板廠熱烈回響,最終能超額達標的原因。由於機台聯網布建到位後,板廠很快就能感受到由此衍生的各種應用,對日常營運的改善效果,因此對PCB智慧製造更有信心,導入意願跟期待也更高。 事實上,據台灣電路板協會所作的產業調查,在PCB九項主要製程中,機台聯網只有在其中五項製程設備上,有比較高的普及率,也就是示範計畫所選定的鑽孔、電鍍、曝光、蝕刻,再加上檢驗;至於裁板、線路、壓合、成型製程的機台聯網普及率,則還有一段落差。這或許跟後面幾項製程並非PCB關鍵製程,導入的急迫性較低有關。但樂觀來看,這也意味著PCB業內還有許多未聯網的設備存在,未來商機還有想像空間。  
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專訪Arm儲存方案資深經理黃晏祥 Arm即時處理器布局運算型儲存

針對海量資料的產生,應用趨勢希望能在越接近數據生成的位置處越好,原因是安全性、延遲性與能源效率都能提升。運算型儲存(Computational Storage)已經崛起,成為數據儲存拼圖的關鍵之一,Arm宣布推出Cortex-R82,為第一個64位元、具備Linux作業系統能力的Cortex-R處理器,可加速企業與運算型儲存解決方案的發展與部署。 根據統計85%的硬碟控制器與固態硬碟控制器都是以Arm為基礎架構,讓處理更靠近數據,需要更高的效能。Arm儲存方案資深經理黃晏祥表示,依據作業負載的不同,Arm Cortex-R82與之前世代的Cortex-R8相比,最高可以提供兩倍的效能提升,能讓儲存應用以較低的延遲,運行如機器學習等作業負載,並可選用Arm Neon技術提供額外的加速。 Arm儲存方案資深經理黃晏祥表示,在儲存數據的位置直接進行處理,可為物聯網、機器學習與終端運算等應用,創造更多機會 儲存控制器傳統上運行裸機/RTOS作業負載以儲存及存取數據;不過,Cortex-R82選用的記憶體管理單元(MMU),可讓頻繁的作業系統在儲存控制器上直接運行。黃晏祥指出,在儲存數據的位置直接進行處理,可為物聯網、機器學習與終端運算等應用,創造更多機會。以數據庫加速加速為例,因為減少大型檔案的移動,安全性與隱私得以提升,數據可以有效率地轉檔或編碼以利串流進行影像處理,並且採用不同的位元率與解析度。 隨著儲存市場演化,合作夥伴最大的需求之一就是彈性。黃晏祥說明,Cortex-R82處理器支援最多八核的彈性架構,並可依據外部軟體需求,調整在儲存控制器上運行的作業負載類型。例如,停車場會固定使用視訊監控來辨識車牌資訊,以供後續收費使用。停車場白天會搜集車輛的車牌數據,用多核來進行密集儲存。到了晚上,這些核心會用來處理收費的數據,並依需求進行調整以執行數據分析與機器學習。由於儲存控制器為了應對不同的市場,且功能變得越來越多元,Cortex-R82的彈性架構,同時降低成本並縮短上市時間。
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工研院資通所所長闕志克:為台灣資通訊產業鋪平道路

高科技可以說是台灣這幾十年最重要的產業,工研院多年來協助國內產業發展,提供技術服務、人才,面對產業挑戰接踵而來,工研院資通所所長闕志克針對半導體新興小晶片(Chiplet)產業模式、5G開放架構、人工智慧晶片、新興應用測試技術與設備等,希望可以協助國內高科技產業面對眼前與未來的挑戰,持續忠實扮演台灣資通訊產業最佳幫手的角色。 工研院資通所所長闕志克表示,工研院希望開發的技術不是針對單 一廠商,而是能夠協助一個產業、一群廠商,幫國內高科技產業面對眼前與未來的挑戰。 Chiplet模式降低IC設計廠產業競爭門檻 傳統上IC設計就是許多矽智財(SIP)的集合,但是隨著半導體製程不斷演進,先進製程成本越來越高,導致小型IC設計公司競爭門檻不斷提高,Chiplet設計就是讓IC設計公司只專注在自己專長的部分,包括設計與生產都透過最具競爭力的方式,其他IP過去需透過授權取得,未來就直接交易裸晶,再使用系統級封裝(System in Package, SiP)技術生產出完整晶片。 在這個模式底下,IC設計公司可以節省IP授權費用,直接購買裸晶或用交易的方式取得其他功能電路,在最終晶片出貨時才需支付費用;同時專注將自己專長的小晶片電路量產,可降低製造時間、成本;事實上,相關作法在大型IC設計公司已經行之有年,但發展適合小型IC設計公司的Chiplet產業鏈(ecosystem)與商業模式(Business Model)對台灣整體IC設計產業的發展更有幫助。 Chiplet的設計模式會對現有的商業模式帶來衝擊,以IP公司為例,過去授權費是主要收入來源,而在Chiplet模式下,不僅損失授權收入,還要負擔硬體的庫存。然而,現有的半導體先進製程,對中小型IC設計公司來說負擔太高,用不起先進製程在產品競爭力上就矮人一截,帶動Chiplet產業鏈發展越來越具體。另外,每個小晶片會用自己最佳化的製程生產,不再像過去強迫使用同質製程做成SoC,透過半導體異質封裝技術進行整合,也會讓晶片成本下降,適合中小型IC設計公司投入。 Chiplet是在每一個功能電路尋求最適合的製程,所以精神是在效能與成本中取得最佳化,可能因為某些功能電路採用較差的製程,而犧牲部分晶片的效能,因此更適合中小型IC設計公司,因為領導廠商的旗艦產品也希望在效能上取得領先,而中小型IC廠的產品通常都不屬於這個類別,反而是設計、製造的彈性,且能在某些電路上享受先進製程的效能。 建構5G開放架構底層技術 5G產業化的過程帶動開放架構的發展,過去大型電信設備商硬體、軟體、服務一條龍的銷售模式,帶來一些挑戰與質變的聲音,第一個階段是希望將硬體與軟體解構,硬體希望盡量標準化,可以降低成本。接取網路(Radio Access Network, RAN)又分成無線電單元(Radio Unit, RU)、中央單元(Centralized Unit, CU)、分布單元(Distributed Unit, DU)三個部分,標準化/開放的過程中,首先受惠的就是台灣的網通與伺服器廠商。 相較於2G、3G、4G時代,國內產業對技術規格、標準的掌握度不高,但5G標準就有很大的進展,台灣大概從2014年就投入5G標準的制定工作,而且切入最底層技術難度也較高的實體層(Physical Layer)與Layer 1協定技術開發,甚至貢獻了部分研發成果到國際標準制定組織,過去這些技術台灣的掌握度都很低,此舉有助於台灣廠商在5G O-RAN發展的過程中,建立良好的競爭基礎。 而應用與市場的發展,開放架構在企業專網會更有機會,由於一般公網要求更多功能包括:移動性、覆蓋率等,專網運作範圍相對較小,而且多數用途為智慧製造,所以並不要求移動性,網路功能要求較公網低,技術挑戰也小,而企業專網要求自主性與低成本,更有意願採用開放架構。 協助晶片廠導入AI技術 而未來AI應用無所不在,不管是哪個領域都會有AI的需要,現階段不是所有晶片公司都擁有AI技術團隊,因此工研院開發了一個AI解決方案,希望能對產業有所幫助;分成三個層面,第一是AI晶片架構分析工具,適合大型IC設計公司如瑞昱、聯發科,想要自己開發AI晶片;第二類是中型的IC設計公司就與工研院合作開發AI晶片,如神盾;如果廠商只想要一個通用型的AI引擎,也可以透過軟硬體參考設計輕鬆導入。 AI底層的硬體,如何協助AI模型更有效的運作非常重要,目前多數台灣廠商的需求,不是要開發一個純AI晶片,而是希望在各自原有的技術產品上加入AI功能,尤其工具與編譯器(Compiler)這部分台灣廠商的能力都相對不足。另外,針對影像處理,希望透過算法的設計,降低運算的負擔,以車輛辨識為例,沒有必要把每個影像都當作獨立的運算單位,這樣太浪費處理器資源,可以參考前一個處理結果,只處理變化的內容,有效降低運算需求。 建立高階測試能力與設備研發實力 展望未來幾年,資通所想要發展關鍵技術的測試能力,包括新興產業的測試方法與測試設備,如5G、Micro LED與電動車電池等,這兩年台灣5G技術的發展,算是有一些成果,未來5G系統運轉,對於系統的效能測試,可以藉由先前累積的技術協助產業。另外,台灣半導體產業實力毋庸置疑,但是台灣在IC測試設備還是仰賴國外的廠商,自製設備的市占率僅約2%,要能測試晶片,設備的技術等級通常要更高階,尤其測試設備的晶片,技術等級更高。這部分的市場量不大,但是技術門檻高,市場競爭對手少,產品毛利率也高,台灣未來應該朝向高質化領域發展。 Micro LED近期成為產業熱門話題,一小片螢幕就有上百萬顆LED,如何點亮?如何進行快速的瑕疵檢測?也是未來Micro LED產業化之後一個重要的議題。最後,越來越多電動車上路,裡面的電池淘汰之後,還有很多利用價值,如何回收測試利用也是非常重要的一環。台灣多年來在晶片測試領域表現領先,但是相關設備一直未能自給自足,有能力自行生產測試設備,對於更長久的產業競爭優勢非常重要。
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