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低成本IoT設備量產起跑 儀器商產品布局各有策略

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通常示波器、頻譜分析儀、網路分析儀等萬用型的量測儀器會被歸類為基礎儀器。在物聯網(IoT)產品上,相關的功能需求有增無減,但是隨著設備發展日趨複雜,以往的基礎儀器效能已漸漸無法滿足製造商的需求。

另外,在量產階段儘管量測項目較少,對於效能的要求也沒有研發階段來得高。但是在物聯網逐漸普及的同時,相關設備的低價化趨勢也無法避免;設備成本預算的降低,也將影響設備廠商在量測儀器投資上的預算規畫。為因應以上趨勢,儀器廠商也各有戰略,紛紛推出相對應的解決方案。

IoT提升電源量測挑戰  低功耗/大電源為趨勢

隨著物聯網的發展,基礎儀器所涵蓋的電源量測功能已漸漸不能因應時下廠商的需求。其中,物聯網設備講求低功耗的特性,時常要求電源需使用長達10年以上;另外也由於車聯網的趨勢帶動,使得大電源的量測需求也在提升當中。

是德科技行銷處資深行銷專案經理郭丁豪(圖1)表示,在以往,基礎儀器普遍是指電源供應器、示波器、訊號源頻譜分析儀這樣的量測儀器;然而隨著物聯網設備的發展,基礎儀器的量測效能已無法滿足新設備的要求。

圖1 是德科技行銷處資深行銷專案經理郭丁豪表示,隨著物聯網設備的發展,以往基礎儀器的量測效能已無法滿足新設備的要求。

在以往,電源相關的量測儀器多是屬於基礎儀器的範疇之內,然而由於物聯網設備對於低功耗的要求更高,因此電源相關的量測儀器的應用範圍與功能都必須要再提升,才能符合物聯網設備的需求。

為了延長電池續航力,製造商必須分析物聯網裝置在運作、閒置、待機和休眠模式下的電流消耗情況。裝置製造商還需重新建立各種運作條件,例如遠端軟體更新、極限覆蓋條件下的重複傳輸,以及裝置無法連接到伺服器等條件,以充分掌握每一種情境中,分別需要消耗多大電流。

郭丁豪分享,以整體物聯網設備需求來看,除了低功耗的量測需求之外,2018年開始也出現了許多大電流的量測需求,其主要是來自車輛聯網設備。面對此超低功耗與大電流兩個物聯網設備未來的進展方向,是德科技亦推出相對應的解決方案。

為了克服功耗問題,是德科技依據系統或元件測試低電流分析需求,提供直流電源分析儀(N6705C)以及元件電流波型分析儀(CX3300系列)。另外,物聯網裝置電池壽命最佳化解決方案(X8712A)則能幫忙有效分析耗電狀況。另一方面,CX3300同時滿足低電流量測要求,且具高取樣率,涵蓋100pA到100A的寬廣量測範圍,並提供高達200MHz的頻寬。

NB-IoT功耗優勢不敗  三表模組需求不減

在眾多物聯網連線技術中,由於NB-IoT具備超低功耗的獨特優勢,因此未來將會和5G技術並行,並且在電表、水表、瓦斯表市場占有一席之地。

羅德史瓦茲(R&S)無線通訊量測事業部程世豪(圖2)表示,以中國市場為例,該市場特別專注於NB-IoT設備的布建,並以三表應用為主,另外,在北美、澳洲也都能看到NB-IoT在礦場與畜牧業的應用。

圖2 羅德史瓦茲無線通訊量測事業部程世豪表示,在北美、澳洲都能看到NB-IoT在礦場與畜牧業的應用。

安立知業務暨技術支援部經理林光韋(圖3)亦提及,NB-IoT設備傳輸數據小,雖無法為電信營運商帶來太大的營收,但由於NCC的扶植,因此電信營運商期待能夠透過NB-IoT的推廣提升客戶數量。另外,由於傳輸資料量小的特性,NB-IoT的所需功耗非常的低,終端設備大約只需10年更換電池即可。

圖3 安立知業務暨技術支援部經理林光韋指出,由於物聯網設備對於成本的要求非常高,此趨勢也將對測試儀器市場有所影響。

羅德史瓦茲(R&S)應用工程部副理林方立(圖4)則說明,目前NB-IoT已進入模組量產階段,在該生產階段,廠商對於量測儀器的需求多為終端產品的驗證,羅德史瓦茲的CMW500寬頻無線通訊測試儀便能滿足該階段需求。另一方面,許多中小型的模組廠商不像是晶片商一樣擁有大產量與大資金,因此在模組量產階段,許多廠商也需要更為經濟型的綜合分析方案支持。

圖4 羅德史瓦茲應用工程部副理林方立說明,在NB-IoT量產階段,廠商對於量測儀器的需求多為終端產品的驗證。

IoT設備低價化  儀器商擴大產品系列應戰

無論是在物聯網設備的研發階段或是量產階段,廠商對於基礎儀器要求皆與以往有所差異;眾儀器廠商也積極推出相對應的產品系列應戰。

林光韋表示,以NB-IoT為例,由於該連線技術可以透過原本已架設好的LTE頻寬傳輸,再加上NB-IoT執照有NCC的扶植,因此電信營運商也更有推廣的動力。但也由於物聯網設備對於成本的要求非常高,必須要夠低價,才有可能做到真正的普及化,這也將對測試儀器市場有所影響。

正因為物聯網設備對成本十分要求,設備廠商在量測儀器的投資預算也會壓低。在未來,基礎儀器將會逐漸更加的小型化、輕量化。由於物聯網設備對成本考量及量測需求已不是過去傳統的基礎儀器能夠滿足,因此,未來無論是NB-IoT或是其他物聯網的量測需求都將更為複雜。

針對更加繁複的量測需求,安立知推出了VectorStar寬頻向量網路分析儀,該產品的頻率涵蓋範圍為70kHz~110/125/145GHz,能夠滿足更高階的量測需求,這些需求也依然是現在許多研發單位需要的功能。然而,另一方面,對於已經邁入量產階段的物聯網相關模組、天線或是被動元件廠商來講,量產的階段測項較少,對於成本更為考究,因此安立知也提供了ShockLine高性能向量網路分析儀產品系列,以滿足該需求。

Wi-Fi/藍牙加持  實現高CP值智慧實驗室

到量測儀器產業。為因應物聯網設備量測需求,不僅使得基礎儀器的需求提升,就連基礎儀器本身向外的資料傳輸與儲存也成為熱門議題。因此,已有儀器廠商推出導入無線介面的基礎儀器組合,瞄準平價市場,實現高CP值的智慧實驗室。

旺群儀器創辦人葉品顯(圖5)表示,任何量測儀器只要導入連線功能,便會提高數倍價格。舉例而言,一台最平價的分貝計只要台幣600元以下便能入手,但是一旦導入有線介面,價格便可能突破萬元台幣,價差非常大。

圖5 旺群儀器創辦人葉品顯表示,在平價的基礎儀器上導入有線介面除了將大幅增加成本之外,也會帶來配線複雜與掉線的缺點。

葉品顯進一步說明,目前市面上儀器之間的連線多以USB、RS232、GPIB與LAN為主,在平價的基礎儀器上導入有線介面除了將大幅增加成本之外,也會帶來配線複雜與掉線的缺點。

有鑑於此,旺群正式於2017年11月代理中國儀器商利利普旗下OWON品牌儀器,並推出包含示波器、訊號產生器、電表與電源四套件組合,其中示波器與電表導入了Wi-Fi與藍牙無線技術,並且瞄準教育市場與工程師各體用戶,期待能將物聯網的概念導入至基礎儀器之中,為這兩個客群帶來高CP值的智慧實驗室。

此外,在2018年旺群已與台南科大合作,在校園中建置14套智慧實驗室配備。葉品顯認為,基礎儀器的介面無線化將會持續發酵,在未來預期將會有更多廠商投入該市場;旺群則期待能秉持著先行者的優勢,在該市場搶下優勢。

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