市場分析
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模擬工具新功能源源不絕 馬達設計/維運添利器
對許多工廠來說,馬達是生產線中最重要的核心組件之一。倘若馬達無預警故障或出現嚴重異常,整條產線就可能會因而停擺。有鑑於此,在感測技術越來越成熟的情況下,很多馬達大廠都已經開始為自家產品加裝額外的感測器,以便掌握跟馬達異常/故障相關的跡象,提早做出因應或調整維修排程。
而隨著馬達運作過程中所收集的相關資料越來越多,加上馬達在設計開發時,多少都已經透過模擬工具建置好數位模型,不少馬達大廠已正在嘗試將真實世界所收集到的資料反饋回數位模型,觀察模型的反應,藉此預估在真實世界中的馬達將會在何種條件、狀況下出現故障,馬達核心零件還剩下多少預期壽命等。這種運用方法,讓原本只用在馬達設計研發階段的數位模型,進一步升級為數位雙胞胎,為馬達製造商跟馬達使用者帶來更高的附加價值。
走向數位雙胞胎將成大勢所趨
安矽思(Ansys) EBU產品經理Marius Rosu(圖1)指出,對馬達產業而言,建置數位雙胞胎將是未來一個非常重要的趨勢。在數位雙胞胎的協助之下,馬達製造商跟用戶可以更精準地預測馬達何時會發生故障,並對故障原因進行深入分析。對馬達使用者而言,這意味著自身的營運可以進一步最佳化,減少不必要的停機維修排程以及備料庫存;對馬達製造商來說,有了數位雙胞胎,也有助於減少保固成本,甚至進一步發展出更多跟後續服務有關的新商業模式。
圖1 安矽思EBU產品經理Marius Rosu表示,馬達產業導入數位雙胞胎,將可帶來製造商與用戶雙贏的局面。
也因為數位雙胞胎將是未來趨勢,Ansys針對數位雙胞胎的建置需求,推出專用的Twin Builder工具,以協助工程師加快數位雙胞胎的建置作業。在Twin Builder的工作流程中(圖2),引入了經過驗證的3D物理降階模型,以降低建構數位雙胞胎所需的運算能力。這點對加快數位雙胞胎的建置速度十分關鍵。
圖2 Twin Builder工作流程
高精細度的3D物理模型雖然精準,但運算執行的時間也會更耗時,並占用更多儲存空間。合理地對模型進行降階,可以在確保準確度的前提下,把運算執行時間加快10倍,甚至100倍。目前Twin Builder支援的降階模型可分成三大類,分別是線性、靜態非線性與動態非線性。
同時,在布署階段,Twin Builder也讓數位雙胞胎連接到工業物聯網平台的作業變得更輕鬆,除了本身可以輸出適合雲端布署的數位雙胞胎外,還可以無縫連接到PTC、奇異電氣(GE)的Predix與思愛普(SAP)的工業物聯網平台。
目前Twin Builder除了已經運用在馬達設備外,在空壓機等設備,也都有應用實例。
提高馬達整體品質 NVH應納入設計考量
除了數位雙胞胎之外,如何改善馬達噪音(Noise)、振動(Vibration)與運轉不平順(Harshness),也是馬達業界持續面對的議題。特別是在電動車應用崛起之後,NVH在馬達領域獲得更多重視,因為馬達的NVH不僅會影響車內乘客的舒適感,同時也會影響到馬達的壽命。
Rosu表示,要改善馬達的NVH問題,可以使用的模擬工具可大致分成電磁場模擬、共振/聲學模擬與聲音的重現、分析及設計。其中,電磁場或馬達本體的設計不良,是馬達NVH問題的核心,包含電磁場的不均衡、轉子與定子的軸心不一致等,都是電磁場分析工具可以解決的問題(圖3)。
圖3 馬達NVH問題模擬流程圖
不過,電磁場本身不會產生噪音跟振動,機械結構才會。因此,如果要改善馬達的NVH問題,設計者還需要進一步對機械結構進行共振跟聲學模擬。這類的模擬涉及多重物理模擬,必須把電磁場、機械結構跟聲音同步納入,才能獲得完整的模擬結果。而這也是Ansys解決方案的強項--在一套工具內,可以用很順暢的流程完成複雜的多重物理模擬。
最後,馬達工程師都清楚,NVH問題是不可能徹底解決的,因為馬達運轉時一定會產生振動跟聲音。因此,工程師能做的,是把噪音跟振動控制在合理可接受的範圍內,而這就牽涉到聲音的重現跟分析,進而在設計階段就確保馬達發出的聲音/振動,是使用者可以接受的。
Ansys在2018年購併的Optis跟Genesis Acoustics,就是分別針對光及聲音的重現、模擬與分析的專家。藉由這兩項購併,現在Ansys針對光與聲音,能提供更完整的模擬解決方案。馬達的NVH問題屬於聲音領域,以往的模擬工具頂多做到頻譜分析,讓聲音訊號可視化,但聲音終究是要靠耳朵聽的,因此,如果能把頻譜資料再生成聲音,讓設計工程師「耳聽為憑」,可以創造很大的價值。
現在Ansys的工具已經可以將聲音的頻譜資料轉換成可再生的聲音檔案,讓設計工程師親耳聽到聲音的響度跟尖銳度。這使得工程師可以用更直覺的方式體驗到馬達運轉的狀況,進而謀求對應的改善對策,例如把聲音響度/頻率的峰值往下壓,讓馬達運轉的噪音變得比較好聽一些。
模擬工具將成馬達產業創新的基石
在本次技術論壇中,除了Ansys的專家介紹了跟馬達相關的最新模擬工具及其功能外,還有成功大學跟中山大學等學術研究機構,分別發表了以Ansys模擬工具為基礎的機器學習(ML)馬達故障檢測,以及性能遠優於現有外骨骼機器人馬達的新型馬達。這些馬達領域的技術創新,都與模擬工具有著密不可分的關係。
也因為模擬工具越來越成熟,讓這些來自學術界的研究團隊,可以在更安全、更低成本、更快速的前提下,完成其研究專題。這些案例也顯示,未來馬達領域的創新跟突破,將建立在馬達相關模擬工具的基礎之上。
資通/感測技術進駐 馬達應用走向智慧化
AI熱潮席捲科技產業,現在連馬達的驅動/控制,也開始思考如何導入機器學習(ML),為各式各樣的馬達應用創造更多附加價值。不過,要發揮機器學習的威力,馬達驅控系統還需要靠外部輸入各種資料,也因為如此,時效性網路(TSN)、加速度感測器、MEMS麥克風等技術,未來都有可能成為馬達驅控系統中的一環。
融合IT/MT 為機器學習鋪路
台灣東芝(Toshiba)電子元件行銷部副協理水沼仁志(圖1)表示,在物聯網風潮影響下,IT技術的應用日益廣泛。很快的,各種以馬達技術(Motor Technology, MT)為核心的應用,諸如電動車、機器手臂、冷氣機、冰箱等家電,都會內建更複雜、更智慧化的控制系統。
圖1 台灣東芝電子元件行銷部副協理水沼仁志指出,IT技術在未來的馬達應用中,將扮演更重要的角色。
這會對馬達驅動控制帶來新的挑戰,特別是在非常重視即時性,而且系統組成相對複雜的馬達應用,例如電動車跟智慧工廠的產線設備,挑戰更是艱鉅。因為在這類複雜的系統中,馬達的驅動跟控制單元必須透過網路連接,要確保控制單元的命令以最快速度傳遞到驅動單元,必須使用低延遲的網路技術。
原本被稱為Ethernet AVB,現在已改名為時效性網路(TSN)的新一代乙太網技術,就是為了確保重要的控制訊號能在最短時間內送到驅動單元而設計的技術。在TSN網路中,擁有最高優先性的封包資料,會擁有最高的網路頻寬使用權,其他優先次序較低的資料則會延後傳遞,以保障高優先性的資料能有最好的網路服務品質(QoS)。
目前東芝已經開發出支援TSN的MAC解決方案,以Arm Cortex-M3為基礎,可以讓電動車跟工業設備的網路互連升級為TSN網路。不過,目前的TSN網路頻寬還停留在1Gbps。預計在不久的將來,東芝將會推出支援10Gbps的TSN方案,更進一步促成IT與MT的融合。
除了驅動跟控制單元的連線外,大多數的馬達應用系統,例如電風扇、空氣清淨機等,驅動跟控制之間的關係不像電動車或工具機、機器手臂那麼複雜,需要透過乙太網連線。因此,對這類應用而言,如何藉由更高的整合度、更精準的控制算法,來提高驅動馬達時的能源效率、降低成本,會是比較重要的市場趨勢。
在這方面,東芝提出的解決方案是內建向量引擎與閉環檢測功能的MCU單晶片解決方案。如果要驅動的馬達功率輸出較大,例如冰箱、冷氣機跟洗衣機等,則建議搭配包爾英特(Power Integration, PI)的IPD方案作為外部驅動器。
不過,展望未來,家電智慧化是難以抵擋的趨勢,特別是導入機器學習(ML),讓家電設備可以利用影像識別自動控制,或讓使用者以語音指令取代遙控器,將是家電產業必然要走的路。因此,東芝在機器學習領域,也已經開始展開研究,並有初步成果可供展示。
水沼表示,在影像識別方面,目前東芝所研發的Visconti影像辨識處理器,已經開始應用在豐田汽車(Toyota)的ADAS,但除了汽車產業外,像保全監控、智慧零售甚至空調、照明控制等領域,也有Visconti可以發揮的空間。
舉例來說,搭載Visconti-2的監控攝影機可以和辦公室的照明、空調系統連線,自動控制辦公室裡的照明跟空調,只針對有人活動的區域開啟照明跟空調;當所有人都離開辦公室後,空調跟照明則會自動關閉,避免浪費電力。
至於在語音控制方面,雖然目前有一派智慧家電的趨勢是以智慧音箱作為各種家電設備的控制中樞,但由於智慧音箱需要靠雲端來處理語音辨識,因此延遲時間長、網路成本跟資安疑慮也都是問題。如果家電本身就具備接收語音指令的能力,就不會有上述疑慮。
但對於帶有馬達或壓縮機的家電來說,要在環境噪音(機器運轉聲、風切聲)較強的情況下辨識出語音指令,是比較有挑戰性的設計目標。因此,東芝目前已利用機器學習來強化抗噪能力,並推出名為TZ2100的處理器與整合式模組方案。藉由該模組,設備製造商可以很輕鬆地將語音控制功能添加到既有的家電設備中。
瑞薩馬達驅控也走AI路線
相較於東芝主要將機器學習應用在馬達控制,另一家日系半導體大廠瑞薩電子(Renesas),則是將機器學習的應用重心放在馬達狀態的監控跟診斷上。而為了達成此一目標,該公司專為馬達驅控所設計的新一代RX66T在CPU效能、PWM功能跟周邊支援上,都比過去大幅提升。
瑞薩電子產業事業部經理黎柏均(圖2)表示,RX66T在瑞薩的產品組合中,屬於專為馬達驅控設計的高階MCU,與前一代產品RX63T相比,CPU時脈從100MHz提高到160MHz,記憶體容量也從512KB提高到1MB。這些額外運算效能使得RX66T最高可同時控制四顆三相馬達,而且在PWM產生器跟類比數位轉換器(ADC)等類比功能方面,也都比過去更為強大。這些性能上的突破,都有助於馬達應用開發者設計出滿足未來客戶需求的系統。
圖2 瑞薩電子產業事業部經理黎柏均認為,以AI技術來實現馬達狀態監測,將可對馬達應用帶來很多附加價值。
但RX66T的效能提升,同時也為馬達應用開發者導入機器學習打下基礎。藉由瑞薩的開發工具、布署在馬達上的加速度計,還有瑞薩發展出來的嵌入式AI(Embedding AI, eAI)開發流程,RX66T可以很準確地抓到多種馬達異常訊號,例如安裝時的螺絲沒有正確鎖緊、馬達運作時轉軸螺絲是否鬆脫等,從而實現馬達故障的預兆診斷或預防性維護。
瑞薩的eAI工具可以大幅簡化AI的布署作業,並且把模型占用的記憶體空間壓縮到64.9KB,這使得用AI來監控馬達運作成為一個可行的選擇,而且整個AI系統的開發時間很短。根據瑞薩自行開發eAI展示系統的經驗,整個開發時程不到兩個月。
實現馬達監測 MEMS感測器學問多
雖然馬達驅控MCU廠商都將機器學習列為日後技術發展的重點,但除了MCU之外,實際負責監控馬達狀態的加速度感測器,也是不可或缺的關鍵元件,且由於機器學習乃是一項資料分析技術,因此感測器所提供的資料正確與否,能否抓到真正關鍵的異常訊號,將直接影響整個馬達監診系統的準確度。
安馳科技應用工程經理高富華(圖3)表示,用加速度計來監測馬達運作狀態,最重要的是關鍵是感測器安裝的位置,如果安裝的位置不理想,取得的監測資料自然會有所偏差。因此,馬達製造商或馬達應用開發商在規劃感測器位置時,必須先找到最適合的安裝位置。
圖3 安馳科技應用工程經理高富華認為,要實現有效的馬達狀態監診,客戶在感測器安裝位置、安裝方法、感測器頻寬等細節上,要十分留意。
確定安裝位置後,接下來要評估的就是振動訊號的特質。有些馬達振動的訊號是相當寬頻的訊號,如果要完整擷取,感測器本身必須具有相當高的頻寬,例如亞德諾(ADI)所提供的ADXL35x系列跟ADIS16228感測器,就支援從1kHz以下到超過10kHz的頻寬,供馬達相關業者選擇。一般來說,根據ISO 10816跟13373規範的要求,馬達振動監控所需的頻寬不會高於10kHz。
除了頻寬外,感測器本身能承受的G力也很重要。事實上,馬達用的加速度感測器除了MEMS之外,還有另一種基於壓電(PZT)技術的感測手段,但這類元件通常比較脆弱,在高G力的環境下比較容易故障,且因為PZT感測器沒有直流響應,因此在監測低頻訊號時,效能表現會比較差。
最後,感測器本體如何安裝到馬達上,也會影響到訊號量測的結果。目前業界所使用的安裝方式有Hand Probe、各種磁吸式安裝法,到直接將感測器焊在馬達外殼上。不同安裝方法,會影響到感測器取得的訊號。
寬頻延伸/低延遲 5G實現醫療多元可能性
就醫療應用來看,考量現實市場性與醫療領域科技導入較慢之特性後,預期應不易出現專門針對5G技術而新發展出之醫療應用。以下所指稱之5G醫療應用,主要係基於兩種原因採用5G:
一、5G可顯著提升現有應用之效能:現有醫療應用可能基於5G具大量連線、大頻寬與低延遲之三大特性,預期升級為5G連線後,將產生比4G連網應用更加之效能,故升級使用5G連線。
二、網路服務自然演進至5G:人們或因5G網路普及,而在日常生活中採用5G行動網路,使得聯網醫療應用轉為使用5G網路進行。此狀況下,採用5G之原因未必是預期應用效能之提升,而較可能是使用者現有可得之網路服務已為5G所導致。
在這兩種採用原因下,資策會MIC預估2026年全球5G醫療市場規模將達179.9億美元,其中5G導入可能性高之醫療應用主要為遠距醫療(包含遠距會診與遠距生理監控)、醫療通訊專網、行動救護車與軍用行動急救設備。
5G讓救護車成為急診室延伸
緊急醫療處置越早施行,患者的存活率越高。在此前提下,若能將救護車變成急診室之延伸,使救護車具有對急救傷患進行診斷並做出適當處置(如運送與固定方式)之能力,且讓醫院急診室依診斷結果立刻進行準備(如準備手術器械與召集手術團隊),將能縮短緊急醫療處置所需時間,提升急救患者存活率。
然而,救護車之人員配置之救護員為主,未必配有具資格進行診斷等醫療行為之醫護人員。在此情況下,若救護車具有行動寬頻連網能力,並配置行動超音波、心電圖等可攜式醫療器材,及高畫質視訊設備,將可於急救現場透過行動寬頻網路將傷患的醫療診察影像傳送至醫院,由醫院內的急診醫生或專科醫生,對醫療診察影像進行判讀、提出診斷,藉高畫質即時視訊指導現場人員如何處置,並同步讓急診醫院開始進行相關準備。
目前國際上已有在救護車上搭載4G網路,並進行相關作業之案例,如英國全國緊急醫療服務(Emergency Medical Services, EMS)已使用4G行動救護車,美國則有44個州的EMS團隊由網路設備商Cradlepoint,在FirstNet網路下提供EMS網路服務(包含4G行動救護車與緊急醫療平台)。台北市、新北市與高雄市等縣市也已有部分救護車具有4G行動連網能力。
由於相較於4G,5G將提供更大的頻寬與更低的延遲率,預期將提升應用之效能,使救護車得以更快速傳送高畫質醫療診斷影像,並使醫院能以高畫質即時視訊指導救護員進行急救處置方式,因而具有升級為5G之需求,如美國AT&T與Cradlepoint已宣布將合作為用戶提供5G FirstNet。
基於緊急救難、分秒必爭之需求可透過5G網路加以滿足,預期未來各類緊急服務應都會升級為5G網路,故5G導入於救護車之可能性極大。
遠距會診/生理監控為遠距醫療兩大項目
遠距會診乃指以通訊或視訊連線方式進行之各種醫療診察,如偏鄉離島區域之醫療院所邀請外地專科醫生以通訊方式為偏鄉離島病患進行會診,或醫生以通訊方式直接為病患看診皆屬之。此外,以通訊或視訊方式指導醫療處置、急救處置與手術等作為之進行,例如由專科醫生在遠距外透過即時語音視訊指導現場醫生如何進行手術,也屬於遠距會診之範疇。
遠距生理監控乃指以連網醫療器材(如血壓計、血糖機、耳溫槍等)或智慧穿戴裝置(如智慧手表、智慧手環等)收集個人生理數據,經上傳至特定平台後,由醫護人員或人工智慧對生理數據進行解讀與判斷,提出健康狀況之警示或提醒,並依判讀結果對用戶提供健康狀態關懷與醫療諮詢等服務。例如以智慧手表進行心率與睡眠狀態之監控,資訊上傳至某平台後,在心率過高、過低或睡眠品質不佳時主動對用戶進行提醒,並提供健康促進或就醫之建議。
歐美國家早已有遠距醫療之作法。以美國為例,梅約診所(Mayo Clinic)與克里夫蘭醫學中心(Cleveland Clinic)等美國大型醫院皆已用行動寬頻、固網或Wi-Fi等方式提供遠距醫療服務,如梅約診所推出產前照護線上服務系統OB Nest,讓孕婦在家裡便能進行產前護理與胎兒生理監測,可避免孕婦舟車勞頓。美國醫院協會(American Hospital Association, AHA)之調查也指出2017年美國有76%的醫院有提供遠距醫療服務。
遠距醫療服務原則上並不限制用戶透過何種網路服務進行連線,任何可得連線方式如寬頻固網、Wi-Fi或行動寬頻網路等皆可使用。然而若以4G網路進行連線,受4G頻寬限制,較難提供視訊影像外的其他資訊、如心音、痰音、觸感等生理資訊,且各項生理數據之監控與上傳也並未做到完全即時。相比之下,5G之大頻寬與低延遲特性將能提升看診時之視訊影像品質、增加傳送更多生理資訊,且可讓生理數據傳遞之延遲率下降,進而使醫生得到更多且更即時的資訊,有助提升診斷之品質。
由於已有4G遠距醫療之基礎,在5G商用化後,預期5G網路使用者將直接使用5G網路連線取得遠距醫療服務,故5G遠距醫療將在5G商用化後就出現。此外,因歐、美、日與中國政府目前持續推動遠距醫療,如美國政府持續放寬遠距醫療項目與保險核銷比例,而美國聯邦通訊委員會也以億美元以上的資金規模推動遠距醫療計畫,希望使鄉村地區可得到遠距醫療服務,故遠距醫療市場預期將持續成長。
隨遠距醫療市場持續成長,加上5G持續布建、提升覆蓋率,遠距醫療採用5G之人數也預料將上升,預計2023年以後5G應會達到一定程度以上的區域覆蓋,5G遠距醫療進入大量使用階段,市場開始起飛。
醫院基於方便性與移動性之考量,會進行無線化,但有些醫院因為歷史悠久,難以在老舊建物內拉出有線寬頻網路並轉成無線訊號,甚至可能因不能損傷歷史建物外觀或結構,因而採用行動寬頻網路來達成無線化之需求。例如羅許大學醫學中心(Rush University Medical Center)與AT&T合作設立全球首例醫院5G專網即是為了使歷史超過百年的醫院建物進行無線化,故採用5G專網,且預計在5G專網下提供5G等級的醫療應用。
此外,醫院不管是內部員工、患者或家屬都有進行連絡之需求,有些醫院的行動通訊訊號品質不佳,因而產生在醫院內建立行動通訊網路之需求。例如專網業者ADRF便使用分離式天線系統(Distributed Antenna System, DAS)為部份美國醫院建立通訊專網,以改善訊號品質不佳之問題,滿足醫院的通訊需求。
5G醫療專網建置機會高
基於無線化以及改善通訊品質等兩種理由,4G時代已有醫院通訊專網之需求,預期此需求在5G時代下依然存在,部分醫院將藉建立5G專網來滿足此需求。
且現存的4G醫療專網在5G時代下預期將升級為5G。綜合上述原因,預期5G醫療通訊專網存在相當程度之採用可能,然而建立5G醫療專網未必代表專網使用者將針對5G開發相關醫療應用,其主要意義應解讀為使用5G進行連網,能提供5G醫療應用為擁有5G專網後可進一步的延伸。
2013年時美國陸軍醫學研究和裝備司令部(U.S. Army Medical Research and Materiel Command)便曾撥款1,400萬美元開發以行動網路或衛星網路連網,進行戰場遠距醫療的整合性設備LifeBot。2018年美國國防部也撥款資助普渡大學(Purdue University)的開發一套擴增實境系統,用以在戰爭或災害現場等危急狀況透過網路與遠距外的醫療專家連線,醫療專家可以隔空畫線,讓現場人員透過AR顯示器上看到重疊在病人身上的線,指引其從病患某個部位切開、插入管子,救人一命。
在軍事與救災上除對行動急救設備具有需求外,也對遠距醫療平台存有需求。如2018年美國陸軍醫療物資局(Army...
厚植AIoT/5G競爭資本 電信業搶人大戰全面引爆
遠傳積極招募/培訓大人物人才
遠傳總經理井琪表示,電信業目前競爭已處在紅海,而5G的到來,將可實現更多AIoT應用,這對電信業者而言,是藍海新經濟。因此,遠傳開始積極布局大人物(大數據、人工智慧、物聯網),除了以5G與雲端技術作為核心動能之外,也開始著手招攬和培育相關人才,因為這些人才是發展5G、AI等相關解決方案的來源,也是遠傳數位轉型、實現大人物目標的重要動能,期能透過這些人才,和其所研發的技術方案,在數位轉型浪潮中搶占先機,打造新經濟模式。
井琪透露,目前公司總員工數約6,000人左右,大概有3,000人為門市和客服,而遠傳的希望在剩餘的3,000人中,2019年數位人才的比例能有25%,2020年則是30%;換句話說,遠傳2019年的數位徵才比例為25%,2020年是30%。
井琪說明,25%和30%的比例雖高,但遠傳「在招聘大人物員工數是無上限」的,因此,未來仍會持續外聘「大人物」相關的雲端和資安人才,同時,也會塑造好的工作環境留才。
井琪進一步指出,遠傳電信會視個別人才的能力,提出相對應的薪水待遇;此外還會進行長期的規劃,想辦法讓員工「樂活」。當企業提供的薪資福利都差不多水準時,如何讓員工過得快樂便十分重要,為此遠傳提供長期的頂尖技術培育訓練與良好的職場環境。所謂,「留人要留心」,現在企業競爭十分激烈,招攬人才進公司不代表他就會永遠留下,挖角的情況相當常見,因此,企業必須做好留人的長期規劃。
另外,除了向外招聘,遠傳也持續積極培育內部人才,讓關鍵技術能夠不假外求;像是成立了轉型辦公室,進行一系列的轉型培訓,目前已有100多位原先非IT人員的員工,經過培訓後考取了AWS證照(總計200多張),顯示遠傳內部人才培養的決心。
井琪說明,遠傳的IT部門在內部轉型方面占了很重要的角色,例如推動機器人流程自動化(Robotic Process Automation, RPA),幫助工作更有效率;另外遠傳2019年分別與微軟(Microsoft)和AWS舉辦過兩次黑客松(Hackathon),Hackathon不單是需要軟體技術,還要解決痛點、找到對的應用場域、克服網路、IT等問題,是很好的訓練,並創造出很好的成果。
除此之外,遠傳也會尋求外部夥伴合作,厚植人才資本,像是近期與微軟成為戰略合作夥伴,雙方將針對大數據、人工智慧與物聯網等三大領域進行緊密合作;透過微軟在軟體研發轉型的關鍵竅門與技術,如AI、大數據、DevOps等世界級開發資源,加速遠傳電信商業模式及技術團隊能力的轉型。
井琪表示,團結力量大,除了自身須具備關鍵技術外,也要善用夥伴的力量才會產生更大的效益。與微軟的合作,「共建團隊」是其中一項關鍵,台灣微軟將協助遠傳導入Azure DevOps Services與Microsoft Teams,並提供跨區域及部門的資源,協助遠傳建立符合DevOps、開發測試雲與前端開發技術的專業服務能力與團隊,以提升針對AIoT應用與雲服務的敏捷開發與管理效率。
釋出1600個職缺 中華電信搶ICT人才不留餘力
另一方面,因應數位轉型及5G、AIoT等新興市場需求,中華電信也開始積極募集資通訊(ICT)科技人才,並於2019年7月展開近年來最大規模的基層招募活動,預計招募約447位包括線路維運、電信網路規劃設計及維運、電力及空調維運管理、資訊系統開發及維運、業務行銷推廣與企業客戶技術服務等員工,另外核心業務與重點新興業務如AI、大數據、IoT、行動支付、資安及5G等所需之優秀新人也是招募重點,預計2019年集團將有1,600名左右之新人加入。
中華電信董事長謝繼茂表示,人才是公司最重要的資產,當大量的資深同仁退休,中華電信正好有機會因業務轉型所需,補充新技術人才,而年輕世代是通訊傳播使用最頻繁的受眾,未來將成為公司業務發展最強大的主力。
然而,如何留住人才也是中華電信須面臨及克服的挑戰,為此,中華電信為了照顧員工,減少住宿煩惱,2019年將於楊梅區電信研究院,斥資3億打造全新智慧綠能建築員工宿舍。整棟大樓包含124間套房,並規劃商店、會客室、交誼廳等公共空間,提供員工安全健康、舒適便利的居住環境,另設計多功能會館兼國際學舍,提供外地員工旅遊住宿、國際學人短期居住等多元功能,預計2021年完工。
謝繼茂指出,中華電信訴求「工作與生活平衡」,雖說和高科技產業相比,中華電信起薪不算最高(大學畢業生起薪37,000元,最高可達48,000元),但在中華電可獲得工作與生活的平衡。像是為了讓員工不用為住所煩惱,中華電信不僅今年將於楊梅區電信研究院打造全新智慧綠能建築員工宿舍,未來也將持續擴充員工宿舍規模,讓公司人才除了有舒適的工作環境發揮專才,更有一個安心的居住環境,兼顧工作與生活。
中華電信研究院院長林榮賜則說,中華電信研究院為產業技術發展的重要推手,吸引與留住高科技人才更是公司人力發展策略重要的一環。透過打造科技、舒適、安全便利的智慧宿舍大樓,中華電信希望以此吸引高科技人才,發揮研究院人力智慧最大產值,並透過自主研發之前瞻技術及服務,全力支援公司「躍升2021」策略轉型計劃,引領公司掌握未來全球數位經濟商機。
中華電信指出,目前員工平均年齡約為51.2歲,40歲以下員工約占22%、35歲以下員工約占11%。雖然目前年輕人占比較低,但近年來因應產業發展與招募所需,員工年齡層有年輕化的趨勢;而7月展開的招募活動,不僅為公司策略轉型奠基,也為公司蛻變升級儲備人才。
5G時代有「人」斯有財
總結來說,5G市場到來帶動AIoT應用崛起,成為電信業者的經濟新藍海;而要如何在這片藍海中占盡商機,其中一項關鍵在於厚植高科技人才資本,以發展更多軟、硬體技術,提供消費者感興趣的創新服務,創造更多營收。換言之,布局5G市場,電信業不僅要拼基礎建設、服務、創意,還要拼如何「找人」和「留人」,如此才有可能乘著5G和AIoT的浪潮「發大財」。
模擬方案/服務雙管齊下 毫米波天線/設備整合難度遞減
5G應用於2019年啟動,在6GHz以下頻段成功商用之後,電信商、半導體業者也紛紛加快毫米波(mmWave)頻段的應用開發。不過,由於毫米波頻段偏高,加上導入波束成形(Beamforming)技術,5G毫米波天線與產品的整合難度因而大幅上揚,為加快整合時程並降低成本,不僅模擬工具重要性隨之增加,與此同時模擬工具供應商也進而衍生出新的服務模式。
毫米波應用挑戰在於天線/設備整合
安矽思(ANSYS)資深應用工程師林鳴志(圖1)表示,5G毫米波設計目前最主要的挑戰在於,如何找出「激發相位(Excitation Phase)」。由於5G導入了多重天線(MU-MIMO)設計,使得天線的數量大幅增加,例如2×4的規格就有8根天線,為了使天線獲得最好的共振效果,天線在產品中擺放的位置也比以往更加講究,不同的相位,天線的增益效果也會不同。
圖1 ANSYS資深應用工程師林鳴志表示,激發相位(Excitation Phase)是目前5G毫米波應用開發的最大挑戰。
林鳴志指出,因此,目前5G毫米波產品最大的設計挑戰在於「摸清」相位的排列組合,不同的設備、材料或是擺放位置,都有可能會影響訊號的穩定性和性能。所以,在進行5G模組與產品整合時,就必須重新尋找一次相位,由於相位的擺放沒有固定位置,只要換個終端設備、材料等,相位的排列組合就會改變,設計人員就因而須再花時間找尋最合適的相位。
另外,5G也導入了波束成形的技術,對於系統廠商而言,在進行天線與裝置的整合測試時,必須要分析這些波束(Beams)的功率密度,以及如何組合才能達到最好的效果,這可能須經過數十遍的測試。而不論是找尋相位或是分析波束組合,都需花上許多人力、物力還有時間,為了改善此一狀況,模擬工具的重要性也與日俱增。
達梭系統(Dassault Systèmes)大中華區通路技術總監馮升華(圖2)則說明,毫米波相關裝置電磁高,機器的精密程度、製程要求高,驅使天線與裝置間的整合要求更高;而天線也從單天線轉變為天線陣列,因而催生了許多設計挑戰。
圖2 達梭系統大中華區通路技術總監馮升華指出,5G的落實需要網路基礎設施的升級、軟硬體的升級和最佳化、包括基地台設備、天線、網路建構技術等都須提升。
馮升華指出,在毫米波通訊系統中,因毫米波訊號的傳播損耗較高,使得RF元件對微弱訊號具有較高的靈敏度,同時,為保證RF元件對微弱的毫米波訊號能快速回應,還須增大工作電流,因而使得RF元件功耗增加。另外,毫米波訊號波長接近或小於裝置導線的長度,可能出現線路阻抗不匹配時的「傳輸線效應」,發生訊號反射、干涉、衰減、疊加等各種訊號畸變,因而影響訊號的傳播。
另外,從整個RF模組來看,模組化程度日益複雜;而從產品整合角度來看,毫米波RF元件主要的關卡有電磁干擾、散熱、功耗等等,這和5G的工作模式有關,所以設計人員需要從電磁、散熱、外觀、材料等等這些方面共同努力突破關卡。
克服天線整合挑戰 模擬工具扮要角
5G所使用的頻段偏高,加上導入波束成形技術,增添了產品設計工程師在整合天線時的複雜度,也因此,如何善用模擬工具遂成為加快設計時程的關鍵要素,模擬工具業者也積極推動旗下5G模擬解決方案。
例如安矽思旗下的ANSYS HFSS軟體,提供三維全波精度的模擬技術,從而實現RF和高速設計,透過高級電磁場求解器和高效諧波平衡和瞬態電路求解器之間的動態連結,進而加快反覆運算和物理原型製作的時程,滿足工程團隊於天線、RF微波元件、高速互連、連接器、IC封裝和PCB等設計需求。
馮升華指出,5G時代的天線設計有諸多挑戰,比如在IoT智慧終端機,智慧型手機和車載智慧系統中,天線需要在更狹小的空間和更複雜的電磁環境中保持高性能。模擬工具須具備足夠的深度,也就是在演算法和專業上要滿足5G毫米波設計模擬的要求;第二個是廣度,模擬解決方案應該涵蓋多物理場,不僅要在電磁解決方案上有完整度,也要在結構、重力、碰撞、疲勞、熱學、聲學、流體、多體等各個學科,甚至在材料、城市級部署、工藝、系統工程、控制等領域,實現模擬自動化和總體最佳化。
為此,達梭致力提供端到端的數位連續解決方案,例如BIOVIA提供原子級新材料研發和模擬能力,SIMULIA提供系統級的電磁3D模擬、結構類比、熱類比、流體模擬等等,CATIA System Engineering提供系統工程設計與模擬。
簡化整合/設計難度 模擬業者催生新服務
林鳴志表示,上述提到,5G毫米波設計挑戰在於與裝置間的整合,而模擬工具供應業者除了提供相關模擬解決方案,加快系統廠整合速度外,如何協助系統業者進行模擬後的分析處理,是另一個重點。
林鳴志說明,進行5G天線與裝置的整合測試,在有了模擬工具之後,其實不用花費太多的時間,至多一天就會有結果。然而,要分析模擬出來的數據並製作成分析報告卻是個繁瑣的過程,例如模擬結果可能有數種可能,因而有數千張圖,截圖、分析然後製作成報告也須花費許多人力和時間。
也因此,為了不讓分析報告成為系統業者開發5G產品的瓶頸,安矽思目前也在研發專門處理分析報告的自動化程式(基於HFSS模擬工具),也就是在獲得模擬數據後,能自動進行分析,篩選出最佳或最糟的結論,使得系統業者不僅能順利進行5G天線與設備的整合,並且加快其分析報告製作時間。
馮升華則表示,隨著產品的複雜程度不斷提升,產品反覆運算速度越來越快,對軟體的性能要求越來越高,尤其對於5G RF元件的研發,涉及到的電磁場、溫度場、流體對高性能計算的要求非常高,也因此,即買即用的雲端軟體為產品的研發提供了很大的便利。
馮升華進一步解釋,5G RF元件研發設計和類比軟體的雲端化,降低了企業IT營運維護的成本,提升了IP資料的安全性,集中了高性能計算。因此,達梭系統推出支援產品研發設計、類比、製造的端到端3D體驗平台,並同時支援雲端部署和企業部署;從購買到使用,只需一個小時的下載安裝時間,即可使用,一站式解決5G RF元件的設計和模擬需求。
總結來說,5G毫米波應用的實現關鍵在於天線與設備的整合難度,雖說仍有許多挑戰待克服,但也非無法逾越的高牆。馮升華指出,5G的應用依賴於整個5G生態的發展。通常會經歷5G裝置測試、3GPP標準制定、國家發放5G牌照、行動網路營運商建立5G基地台並建構網路技術、行動終端應用、車聯網暨物聯網應用等環節。在Sub-6GHz下營運的5G網路覆蓋率是毫米波5倍以上,同時Sub-6GHz只需要在原有4G基地台上加裝5G基地台即可,大大節省了部署成本。
馮升華進一步說明,由於從覆蓋到成本,Sub-6GHz頻段遠勝於毫米波頻段,因此Sub-6GHz成為5G早期優勢頻段,產業鏈相對更成熟。因此支援sub-6GHz頻段的商用5G智慧型手機上市先於毫米波頻段的手機。比如HUAWEI Mate 20 X等。然而,毫米波頻段的手機發展進度也並沒有落後太多,比如三星Galaxy S10 5G就支援6GHz以下、28/39GHz毫米波頻段,而相容Sub-6GHz頻段和毫米波頻段的手機也將會在明年出現。
國際化是什麼意思?
文 | 萬岳憲
資策會MIC產業躍升事業群總監
好啊!那就來查查「國際化」是什麼意思?根據國家教育研究院負責維運的《教育部重編國語辭典修訂本》網站的釋義:「國際化是一種跨越在地,與世界連結互動所形成的人文或經濟現象」。這下又衍生「在地」、「連結」、「互動」、「人文」、「經濟」等字詞。那就再一併來查查看,檢索後發現,沒有「在地」這個字詞,只有「所在地」這個字詞的釋義「所處的地方」,還附加一個例句「板橋是新北市市政府所在地」;「連結」的字詞釋義就是「能夠相互的溝通或傳遞訊息」;「互動」的釋義則是「社會行動者間,相互影響的行為過程」;「人文」的字詞釋義是「泛指人類社會的各種文化現象」;而「經濟」的字詞釋義有三個面向,分別屬於不同的意義,其中較符合目前需要的字詞解釋,應該是「…人類利用種種財貨,來滿足慾望的一切行為及狀態…」,解釋文有點多,不妨就借用目前網路最流行的辭彙「發大財」來解釋。
然後來整理所有字詞的查詢結果,試試再轉換為更白話文的敘述:「國際化必須要能夠超越本身所處的地方,與世界相互的溝通或傳遞訊息,彼此要能夠在社會裡產生相互影響的行為過程,形成人類社會的各種文化與發大財現象」。
這段話要請你多讀兩遍,然後再開始想想,在我們每天的生活周遭有多少符合或不符合「國際化」的現象。在中文字詞後面加註英文,就是國際化?在中文交談過程中夾雜英文,就是國際化?在風景區兜售商品的小販,會使用六種以上的語言說「謝謝、歡迎光臨、好吃、100元…」等簡單的詞彙,就被部份臺灣媒體報導為語言天才?請再想想應該如何形容一個「國際化都市」,根據字詞釋義的脈絡來思考,這個城市應該會有很多不是「所在地」的人,一起在日常生活中相互影響,溝通傳遞彼此的文化,然後產生很多不同的經濟活動。
如果前述一堆白話文您都看懂了,就請您接著看這三個小故事,或是請您再回頭讀一遍「國際化是什麼意思?」的白話文。
有一天晚上七點左右,我走進離家不遠的小吃店吃麵,這家店臨近大馬路,晚餐時間才點亮的招牌燈光,很像是鮟鱇魚在額頭前面掛著的發光器,我總覺得這個招牌對路過的饑民有股莫名的吸引力,因為我觀察這家店經常客滿,而我也常常不知不覺的走進店裡吃碗不簡單的麵。
我站在櫃檯拿著紅筆,正要在選定的格子裡畫條橫線時,突然聽到有人在講英文,原來是有位外國人看著手機上的資訊,跟小吃店櫃檯收銀員說,他要去一個捷運站,從這裡過去要怎麼走?這位外國朋友是看著手機上的社群媒體訊息,唸出一個捷運站的英文名稱,然後又講了另外一個捷運站的英文名稱,然後有趣的事情發生了。這兩個英文捷運站名,超過店員的英文詞彙認知負荷,她頻頻跟外國人搖手示意不會說英文,我剛好抬頭看著店員,也剛好知道外國人講的捷運站名稱。
原來這位外國人說,他和朋友約在A站2號出口,朋友使用社群媒體引導,要他走到B站去搭捷運比較快,他才到台灣自由行兩天,還沒辦法搞懂捷運站的名稱及方向,偏偏小吃店店員只會使用簡單的店內招呼和收單收錢的英文詞彙,完全不知道,離店不到100公尺距離遠的捷運站英文名稱是什麼?也從來沒想過要知道。
但是,在東京都搭地鐵,就不是這樣的情境。看不懂漢字的外國人,當然是讀唸拼音,例如要去澀谷站,只要唸出Shibuya的發音,就是日本人能夠理解的語言,很自然的就能理解外國人講的地鐵站名稱,東京都所有的地鐵站名,都是使用相同的概念處理。再回頭看看台北市的捷運站名,反而使用兩種不同的命名概念,例如忠孝復興站(Zhongxiao Fuxing)是使用譯音,大橋頭站(Taipei Bridge)反而使用英文譯名。
再來看看捷運站的識別標誌,東京地鐵每一站都有代號與編號,台北市的捷運站也有,唯一差別的是,台北市捷運站沒有將各站的編號,應用在乘坐方向的識別,讓乘客憑著編號,就可以知道該乘坐那個方向的來車,所以乘客必須將地名與乘坐方向結合,才能判斷需要的乘車方向。例如想要去公館站(G7),就要搭往終點站是「新店站(G1)」方向的來車,想要去台北101世貿站(R3),就要搭往終點站是象山(R2)方向的來車,台北市的「所在地」乘客都被長期訓練出直覺辨識,看一眼終點站名稱,就知道是不是正確的乘車方向。
東京地鐵則是在各站,標識本站至終點站的區間編號,例如要從銀座站(G9)搭銀座線(G)到上野站(G16),必須搭乘終點站是淺草站(G19)的來車方向,所以銀座站就會標識G9-G19,對向車道的終點站是澀谷站(G1),所以就會標識G9-G1。乘客只要知道自己要去的車站編號,根據標識的區間編號,就可以很快速的判斷出乘車方向,對於「初來乍到、人生地不熟、只玩五天四夜自由行」的國際遊客來說,是很方便的設計,數字才是通用的國際語言。
我從App Store找到命名為「台北捷運Go」的App,發行單位是「台北大眾捷運股份有限公司」,推測應該是官方製作的App,下載安裝後找不到多國語言的設定,是一個純繁體中文版。我在App Store找到漢字命名為「東京地鐵」的App,英文名稱是「Tokyo Subway Navigation」,發行單位是Tokyo Metro Co., Ltd.,下載安裝後,發現有8種更換語言的版本,包括「日語、英語、韓語、簡體中文、繁體中文、阿拉伯文、法文與西班牙文。
讓我們再一起想想「國際化是什麼意思?」。「所在地」居民認為的國際化溝通或傳遞訊息,就符合「外國人」心中需要的國際化溝通或傳遞訊息嗎?這點值得國內很多單位再重新想一想。
專訪Digi-key全球業務副總裁Tony Ng Digi-key助攻台廠搶食IoT商機
Digi-key全球業務副總裁Tony Ng表示,工業、醫療及IoT應用多半是少量多樣的特性,代工廠若要爭取訂單,報價、原型(Prototype)製作及備貨的速度都得要快,因此在零件採購的思維上,是迥異於PC、消費性電子等大量生產的產品。
以工業、醫療產品為例,產品生命週期較長,但終端客戶多半無法提前告知要貨時間,通常一下單就很快要貨,備貨時間(Lead Time)很短,再加上每次要貨量不多,可能只有500、1,000顆。因為訂單需求急又小量,且難以預知下一筆訂單何時發生,代工廠不太可能備好現貨來因應,更何況還有呆料的風險。
為協助代工廠搶進工業、醫療、IoT等少量多樣應用市場,Digi-key不斷致力豐富能供應的現貨,且隨時備有超過170萬件現貨,能從美國明尼蘇達州Thief River Falls總部即時出貨,因此現貨產品無需備貨時間,99%的訂單皆可在訂單成立當天出貨。
不僅如此,Ng更透露,Digi-key正在興建一座新倉庫,地點在該公司總部旁邊,面積約200萬平方英尺,是目前倉庫的一倍之多,可看出該公司對落實現貨供應承諾的用心。新倉庫自2018年動工至今已有一部分已封頂,接下來還會再建置自動化基礎設施,預計2020年正式完工啟用。
另一方面,Digi-key也持續擴增代理線,以提高客戶每筆物料清單(BOM)的現貨涵蓋比例。Ng談到,該公司近2~3年代理了許多模組類產品線,如射頻、感測器模組等,這類產品尤其適合少量多樣的應用,不但可大幅減少客戶自行設計的時間,還能提高獲利空間。
Ng還強調,除了快速以及自動報價、訂購、出貨等服務外,Digi-key亦可針對特定客戶提供放帳、月結等增值服務;希冀以更完善服務,協助台灣代工業者成功搭上IoT時代商機列車。
Digi-key新的倉庫占地約200萬平方英尺,是目前倉庫的一倍之多,預計2020年完工啟用。
數位實境溝通更直覺 穿戴裝置UI眼球追蹤最懂
一個明星終端商品的發展,軟硬體技術的到位與產業環境的配合非常重要,以UI為例,PC使用鍵盤與滑鼠、Smart Phone透過手勢觸控,未來希望解放雙手的穿戴式裝置,可能需要仰賴語音與眼球控制。眼睛是靈魂之窗,一般人際溝通會大量使用眼睛,大部分的動作之前也都是眼神先到位,透過視覺與聽覺傳達的影像和聲音才是最直觀、最常用的溝通方式。
穿戴裝置將導入眼球追蹤控制
兩個有默契的人一般只要閱讀「眼神」就能進行溝通,人們對於資訊產品的使用已經朝無時無刻與無所不在發展,穿戴式裝置希望可以讓使用者在做任何事的同時也可以同步使用,見臻科技(Ganzin)執行長簡韶逸認為,智慧手機市場已趨於飽和,廠商紛紛尋求新產品,加上5G的出現,也讓大家開始思考手機以外的應用,智慧眼鏡可能就是答案。預計2020年將會有更多智慧眼鏡問世,光機技術的成熟也是智慧眼鏡市場可能在2020年爆發的推力之一,過去光機沒有辦法做到現在這麼小,隨著技術成熟,微小化光機更有機會整合在眼鏡上面。
人類的視覺有焦點,在焦點以外的事物相對模糊,因此在穿戴式裝置的應用上,簡韶逸指出,利用注視點渲染技術(Foveated Rendering),追蹤人眼的焦點位置,只在焦點位置進行高解析度影像運算與顯示,節省其他90%以上的運算資源,同時使用者並不會有明顯的感受,也就表示,GPU效能不用很高就可以有超高解析度的表現,此技術對於未來智慧眼鏡的顯示,將造成重大的影響。
智慧手機讓我們使用資訊產品不用固定在桌椅上,但在行走或做事時還是無法使用,見臻希望可以解放這個限制,讓眼球追蹤功能普及在人們的生活之中。簡韶逸進一步說明,現有眼球追蹤(Eye Tracking)技術目前多數成本高、體積大、耗電且很難整合;以知名的解決方案為例,使用七顆LED照射眼部,利用光線反射原理追蹤眼球的移動,但是一出室外,環境光太強,該技術效能就會大打折扣,同時需要搭配大電量電池,使用時間僅1.5小時。
眼神控制新UI為終極目標
因此,眼球追蹤技術目前普及的困難在於耗電、成本、整合等面向,為了解決這些問題,簡韶逸進一步說明,見臻推出眼球追蹤技術解決方案Aurora,用兩顆CMOS感測器及一顆眼睛處理單元(EPU),使用外接電源的情況下續航力高達十個小時,機構簡單封裝小,相當容易整合。
另外,Aurora只用一顆LED補光,利用感測器拍攝眼球的動作變化,可以避免環境光源干擾,所以室內外都能使用,同時減少LED數量更可以大幅降低耗電量。
眼球追蹤技術的使用願景其實已經出現,在電影鋼鐵人中,主角就是透過眼神操控高科技的機器鎧甲,簡韶逸解釋,人類視覺用眼球追蹤大約是中央區正負15度的區間,再大就會轉頭,在這區間中精準度小於1度,目前的技術要做到像電影裡的準確度與複雜控制還有一段距離,不過就技術的發展來看,再過幾年技術改善相當有機會達成。
簡韶逸指出,眼球追蹤技術應該是像PC的滑鼠那樣的輔助角色,整合在裝置裡,占整個裝置成本的10~20%才是合理範圍,見臻的解決方案能加速技術的普及;該公司於2019年初發表第一代解決方案,後續提供工程樣品給客戶,並進行客製化的設計,預計2019第四季正式量產。Aurora的晶片雖然是見臻自行開發的產品,但團隊並不以IC設計公司自居,而是定位為軟硬體整合解決方案供應商,因為是從學校出來的團隊,每個工程師都會做演算法和硬體,所以不會有演算法跟晶片電路無法搭配的問題。
在全世界各地很難再有像台灣一樣,從台北到新竹這麼短的距離就可以找到軟體、硬體設計,晶圓、終端代工,甚至品牌與各種類型的科技解決方案廠商,台灣非常適合發展創意與新創產業,Ganzin這個名字源自台語的「眼神」,也取英文gaze的凝視之意,簡韶逸期許見臻不只做到眼球追蹤,更做到「眼神控制」,讓科技更符合人性。
見臻科技執行長簡韶逸認為,預計2020年將會有更多智慧眼鏡問世,光機技術成熟,微小化光機更有機會整合在眼鏡上面。
AIoT時代翩然降臨 Cortus積極插旗RISC-V解決方案
Arm在智慧手機時代取得空前的成功,幾乎獨占行動與嵌入式裝置的晶片架構,也大幅壓縮其他獨立嵌入式處理器SIP供應商的市場空間,Cortus台灣分公司總監楊鎮源表示,現在市場上獨立SIP供應商已經不多,產品與客戶經營也走向利基市場,一次性工程費用(Non-Recurring Engineering, NRE)與授權費(Loyalty)的收取近年同樣漸漸產生質變。
一直以來半導體IP的業務模式,都是以NRE與授權費為主,NRE屬於一次性開發費用,是IC與IP廠商早期合作費用,待晶片正式出貨後會依照出貨量再收取授權費,然而近年來由於Arm的獨大,獨立SIP廠NRE與授權費的收取通常都必須做出妥協,楊鎮源形容,NRE與授權費就像是一個蹺蹺板,SIP廠商現在多半只能選擇一項作為主要收入,而且就客戶的產品與應用類型有不同策略,如產業標準型的IP如藍牙、WiFi、USB這類常有版本更新的IP就以NRE為主,授權費很少甚至不收。
若是像處理器IP這種通用型的產品,客戶可能一用非常久,穩定的晶片出貨量又大,楊鎮源說,該公司IP與SIM卡的合作就是此類,合作的模式就會以收取授權費為主,NRE費用也較低。開放架構RISC-V隨著IoT興起,由於各家IP廠商底層架構一致,未來基礎架構IP將朝免授權費發展,SIP廠商需要提供更多客製化服務並努力在開放架構上進行差異化的設計,才有機會吸引客戶。Cortus在2017年以後,將自家的產品依照運算能力推出一系列以RISC-V架構為基礎的解決方案,希望能在IoT時代取得一席之地。
Cortus台灣分公司總監楊鎮源表示,開放架構RISC-V隨著IoT興起,未來基礎架構IP將朝免授權費發展。
5G商轉送成長東風 XR應用市場動能轉強
延展實境(Extending Reality, XR)係虛擬實境(VR)、擴增實境(AR)、混合實境(MR)、全息影像(Holograms)等沉浸式科技的統稱,其中,又以VR與AR的商業應用步伐較快,未來更可望在5G超高速網路服務逐步擴展的助力下,邁入新一波成長階段,無論是在消費性或垂直產業領域的應用皆會同步升溫,並帶動相關市場商機。
現階段,VR/AR雖已在消費性與電玩市場,取得初步成果,卻仍受限於網路品質、內容貧乏、影像畫質及裝置運算效能等因素,而未能進一步達到更大的普及。
5G助攻VR/AR 消費/產業應用兩邊旺
不過,隨著5G網路正式商轉,以及相關應用裝置效能提升,上述瓶頸可望一一獲得解決,再加上Youtube、Facebook等社群平台支援日趨完備,VR/AR應用將不再只是市場炒作話題,而是真正擴大滲透至你我生活與產業環境中。
根據市場研究機構國際數據資訊(IDC)2019年5月發布的研究報告顯示,未來4年消費性與產業用VR/AR市場皆將逐年走揚,消費性應用支出將自2018年的50億美元,增長至2023年的400億美元,年複合成長率(CAGR)高達69%。而同期間,產業性應用支出的增長更為顯著,將由2018年的40億美元,成長至2019年的90億美元,首度超越消費性市場,預估至2023年,產業性應用的支出規模更將達到消費性應用的三倍,年複合成長率高達134%(圖1)。
圖1 2018~2023年全球AR/VR支出預測
由此可見,隨著企業開始了解XR的應用潛力,VR/AR發展廣度與深度將會日益加大,不會只停留在電玩和娛樂等消費性領域,而5G通訊的來臨則是促成此一趨勢進展的重要驅動因素。
資訊科技顧問公司埃森哲(Accenture)首席研究總監Armen Ovanessoff,日前在2019年G20青年創業家峰會上演講時即指出,沉浸式科技就像自動駕駛車一般,過去只是科幻小說中的情境,一夕之間都已真實上演。這些應用工具和解決方案已在訓練、原型開發、組裝產線,以及行銷等工作領域,還有遊戲和娛樂等市場上蓬勃發展,然而,真正的改變將隨著5G網路強大的效能和速度而到來。
另一家市場研究機構Ovum,2018年10月也和英特爾(Intel)共同發表一份研究報告,指出受惠於5G新的網路效能,全球行動媒體年產值將從2018年的1,700億美元,攀升至2028年4,200億美元,年複合成長率近10%。其中,5G將釋放AR和VR應用潛能,實現新的媒體互動方式,並將在2021至2028年間創造超過1,400億美元的累計產值(圖2)。
圖2 5G對全球行動媒體市場產值的影響分析
資料來源:Ovum
該報告同時揭示,5G的變革影響將不只在於增強行動媒體,透過新商業模式、新沉浸式互動體驗的充分利用,5G會在很多層面上為產業帶來破壞式創新。因為5G,影像、遊戲、音樂、廣告、AR、VR將會看到根本性的變化,閱聽眾和內容的距離將更加靠近。
實現即時4K串流 360相機加速VR擴散
除5G商轉為VR/AR發展大添助力外,消費性360度全景攝影機增添即時4K影像串流能力的新進展,也可望為VR內容開闢新的來源,同時讓更多消費者體驗到VR應用的魅力。
信驊科技產品開發部經理周辰威指出,內容豐富度是推升VR市場的一大驅動要素,而現今VR內容主要是靠電玩遊戲和VR電影在支撐,用戶族群較特定。
而要產製更多VR內容,單靠專業級360度全景攝影機與拍攝團隊,累積的速度與數量有限,若消費性360度攝影機也能拍攝出專業級的內容,對VR應用的擴大風行,效果勢必更為顯著。舉例來說,時下直播相當流行,直播主若改以360度全景攝影機進行,可提供一個更全面的視角,除了能讓收視者擁有全然不同的視覺體驗和參與感,還可讓更多人感受到VR的魅力。
可惜的是,目前市面上影片解析度可達4K水準的消費性360度全景攝影機還不普遍,就算拍攝解析度可達4K,也多半須透過電腦進行後製轉檔,才能上傳Youtube、Facebook等影音平台,很少能做到4K VR影音即時串流直播,原因是缺少了在攝影機中即時進行4K影像拼接(Stitch)的關鍵技術。
拼接技術原理聽來簡單,但實際上隱藏了許多專業技術知識與「眉角」。周辰威說,拼接要做得好關鍵在於演算法,這方面的技術挑戰度極高,很多業界廠商都曾經投入人力物力進行研發,最後都鎩羽而歸;另外,影像處理晶片也扮演重要角色,兩者必須達到最佳匹配,尤其對消費性應用,更要兼顧效能、功耗與成本考量。
以現階段來說,專業級360度全景攝影機都已能做到即時4K拼接,這類機種由於使用多顆魚眼鏡頭,拼接處理更為複雜,演算法運算量極大,故多使用現場可編程閘陣列(FPGA)進行拼接運算。不過,FPGA價格偏高,不適合用於消費市場,也因此目前能即時、快速處理4K影像拼接的消費性機種仍相對稀少。
揉合硬底子/軟實力 信驊影像拼接方案顯威
看好VR與360度全景攝影機發展前景,信驊自3年多前即開始積極布局,並藉由收購影像相關矽智財(IP)切入360度全景攝影機影像處理晶片市場,歷經2年多潛心研發,2018年成功以專利技術打造出首款以硬體電路方式實作拼接演算法的影像處理晶片Cupola360,為消費性360度全景攝影機實現4K即時影像拼接,帶來新的發展契機。
周辰威表示,今年台北國際電腦展(Computex),信驊再乘勝追擊,不僅演算法更加精進,晶片規格也提升至可支援6顆500萬畫素鏡頭,讓影片解析度可達5.7K,相片解析度達8K(3,000萬畫素),並且可支援RTMP/RTSP等即時串流協定,讓合作廠商更容易進行開發。
周辰威指出,Cupola360是以硬體電路方式實現晶片內影像拼接,由於演算法設計獨到,因此只須使用一般規格的ARM架構處理器,即可達成即時360影片串流與直播,且同時兼顧效能與耗電量。他進一步強調,市面上360度全景攝影機就算用PC做拼接,一分鐘的影像轉成一分鐘拼接好的影片,至少要花四分鐘以上,而藉由Cupola360方案,能做到即時拼接,讓使用者拍攝完後就可上傳Youtube等平台,而毋須再透過PC轉檔處理。
據悉,信驊在消費性360度全景攝影機方面,已有成功的合作案,並已開始貢獻營收,很多廠商都已緊鑼密鼓在開發產品,如台灣新創公司dp smart即採用Cupola360開發產品ROGY,並已在Kickstarter成功募資,預計2019年9月開始出貨。
周辰威進一步談到,為了解決內容缺乏的問題,已有VR頭盔製造商希望與信驊合作開發消費性360相機,可以跟他們的頭盔一起搭售,讓買頭盔的消費者不用擔心內容受限的問題,進而刺激市場普及率。
Google、Apple添柴薪AR市場再掀熱潮
不只VR應用有了新的成長動能,近期Google、蘋果(Apple)接連的市場舉動,也為AR再掀發展熱潮。
首先,5月初Google I/O 2019開發者大會上,到處可見AR的應用,許多主題演講也都談論到AR,包括Google Search和Google Maps也開始導入AR。接緊著5月下旬,Google更揭曉了全新改良的第二代企業版Google眼鏡(圖3)。
圖3 第二代企業版Google眼鏡採用高通Snapdragon XR1處理器開發而成。
資料來源:Google Blog
企業版Google眼鏡最初是於2017年7月推出,已被用於物流、製造、現場服務等多種產業領域,幫助工作人員更有效率的完成作業,同時改善完工品質並降低成本。第二代版本則是基於客戶採用後所給予的回饋進行改進,能進一步提升企業員工效率;此外,它採用Android作業系統開發而成,可更容易與客戶的服務和應用程式介面(API)進行整合,將有助吸引更多開發者,並進一步擴張Google在企業AR市場的版圖。
至於蘋果則是在6月初年度開發者大會(WWDC 2019),宣布推出ARKit 3、RealityKit和Reality Composer三個主要的AR開發工具。
ARKit是在iOS上開發AR的基礎工具,2017年WWDC時首度推出,可讓開發人員利用動作追蹤建立應用程式,同時預測空間和環境光。最新的ARKit 3則聚焦在人們如何與AR進行實際互動。
RealityKit是新的開發者工具,能讓開發者完成寫實渲染(Photorealistic Rendering)、環境映射(Environment Mapping),以及動畫、3D音效和動作模擬等逼真特效。
Reality Composer則是蘋果為iOS、Mac和新iPadOS打造的新應用程式,可讓從來沒有建立過任何3D應用程式的開發者,透過簡單的拖放操作,建立起他們的AR體驗原型。
除了推出三款AR開發工具,市場也傳出蘋果將於2019年底至2020上半年間推出首款智慧眼鏡。這項傳言,正好與蘋果推出三款AR開發工具的新動作,相互呼應,因為開發者須要盡快利用這些工具,打造出各種消費性或企業用應用程式,才能在蘋果智慧眼鏡正式推出時,提供多樣豐富的選擇。
產品未出就受業界青睞蘋果AR眼鏡先聲奪人
另一個值得一提的是,蘋果智慧眼鏡雖然還未推出,但一項針對AR/VR業內人士所做的調查報告顯示,已有43%的人想選擇該公司的產品,進行相關產業應用,使其躋身前三大最重要的智慧眼鏡平台供應商之列,僅次於微軟(Microsoft)和Magic Leap(圖4)。
圖4 蘋果智慧眼鏡產品雖然還未推出,但已獲得43%業界支持。
資料來源:Digi-Capital(5/2019)
這是由矽谷專門進行AR/VR市場研究的顧問公司Digi-Capital,和擴增實境世界博覽會(Augmented World Expo, AWE)主辦單位,在2019年第二季針對AR/VR業內人士所共同進行的一份調查,突顯出蘋果在業內支持方面的競爭優勢。
Digi-Capital董事總經理Tim Merel指出,消費性智慧眼鏡要擴大市場規模,有五大挑戰:包括超強裝置、全天候電力、行動連結力、應用程式生態系,以及價格。從這五項挑戰來看蘋果可能推出的智慧眼鏡產品,就不會對這項調查的結果感到意外。
Merel認為,一款超強裝置能獲得較多市場關注;雖然蘋果近幾年的產品呈現出演進而非革命性的創新,但優良的設計品質仍是表現出眾,因此其若推出智慧眼鏡,競爭力勢必非同小可。
至於電力挑戰,則可透過「與智慧手機連結」的產品形式來解決。Merel進一步分析,在電池技術還沒有重大突破之前,一副輕巧且處理大量AR作業的獨立式AR智慧眼鏡,若沒有額外使用電池包或可熱插拔電池模組,將很難維持全天運作。除非蘋果檯面下擁有秘密的電池技術,否則與智慧手機連結的智慧眼鏡,將會是克服目前電池技術挑戰的務實設計方案。
而如果是採用「與智慧手機連結」的產品形式,則行動連結力就不成問題。另外,5G網路的商用也會對行動連結力帶來正面幫助。
應用程式生態系對蘋果來說,更是一大強項。蘋果iPhone原本就建立起相當完整且龐大的應用程式生態體系,再加上自2017年開始,該公司就已發布ARKit套件供開發人員建立各種AR應用,因此整體生態系至2020年底時,已擁有約3年的ARKit開發經驗,一旦蘋果推出智慧眼鏡,開發者生態系的支援將可隨時就緒。
Digi-Capital調查報告也指出,2019年蘋果ARKit的安裝量預估將接近750萬台,2020更將上看8億台;與Google...












