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破解四大迷思 5G跨界發現新大陸
2020年2月,隨著台灣兩個階段的5G頻譜競標作業底定,也意味著台灣將正式進入5G元年。事實上,最近兩年以來,5G就一直是科技媒體、論壇、展會、新創圈最熱門的主題之一,不管與5G的關聯性有多高,業界似乎都希望藉由5G議題的高關注度來吸引注意。不過,與其盲目地蹭5G、跟流行,不如好好思考如何善用5G,發揮真正的優勢。
5G只是比4G更快?
許多對5G一知半解的人,經常說5G就是比4G更快的新一代行動通訊技術。這句話其實只講對了一部分,總結來說,5G技術有三大特色:高頻寬、低時延、大連結。所謂的高頻寬,指的是5G傳輸速率比4G提升10~100倍,達到1Gbps以上;另外低延遲是指5G的時間延遲比4G減少10分之1以上,達到0.001秒;大連結則是指每平方公里可支援上百萬個裝置。
因此,如果拿5G跟4G相比,除了速度更快之外,很重要的差異有兩個:第一是時延更低、幾乎達到同步,這樣就能達到一些過去4G較難做到的事,例如遠端開刀,醫生不會因為影像延遲而影響用刀的精準度,自駕車也不會因為時延太長而影響車聯車(Vehicle to Vehicle, V2V)通訊,可大幅加快反應速度;第二是可同時支援的裝置更多,得以串連非常多的物聯網裝置,包括所有的家電、水表/電表、汽車、路燈、監視器、工業機台都能聯網,真正實現萬物聯網的目標。
從這個角度出發,如果業者要發展5G的相關應用,就不應該只是關注速度更快這件事,而是可以思考如何發揮更低時延、更多連結的特點,從智慧醫療、工業4.0、智慧城市、車聯網、物聯網等方向去探索創新的商業模式,如此能夠擁有跳脫現有4G網路基礎建設之下競爭格局的機會(圖1)。
圖1 5G關鍵技術及應用場景
5G的焦點還是手機?
在5G主題的成功案例或應用場景中,最常見到的大概就是球場的5G VR/AR互動體驗、明星5G直播陪伴等消費性應用,儘管這樣的畫面對民眾而言比較有感,也更容易掌握5G的技術特性,但不免讓消費者或業者有種誤解—5G還是聚焦在手機的應用。
如果回顧行動通訊技術,從2G、3G、4G一路到5G的演化歷程,人們可能有注意到,過去2G到4G幾乎都是以手機應用為主,讓消費者的溝通方式從語音、文字影像到視訊,並且實現隨時隨地高速上網的目標;但進入5G世代後,將從人與人的連結邁向萬物聯網的願景,包括人與物、物與物之間的通訊將日益緊密,焦點絕對不會只有傳統的手機及平板電腦。
以此觀察,5G在各種垂直產業的應用,將更具潛力、且有更高附加價值的切入點。舉例來說,5G在車聯網的應用就相當受到矚目,一旦具備高頻寬及低延遲的5G聯網能力,就可實現車聯車、車聯基礎設施(V2I)、車聯行人(V2P)等V2X(Vehicle to Everything)應用,不僅可快速下載圖資及掌握即時路況,車用多媒體娛樂系統也將大幅升級,並可從車聯網延伸到智慧交通和智慧城市等領域。
台灣大哥大總經理林之晨就認為,5G的發展歷程將有三個階段—2019~2020年將以影音串流、VR/AR內容及雲端遊戲等娛樂應用為主;2020~2022年開始出現緊急醫療、無人機運輸、工業安全、智慧製造等專屬網路產業應用;2022年之後則將邁向智慧城市、智慧交通、智慧電網、智慧機器人等巨量聯網應用(圖2)。
圖2 5G裝置成長圖
電信業者仍是老大?
從4G時代開始,業界就一直在討論電信業者的角色轉變,已經不能再當「笨水管」(Dumb Pipe),而是要積極轉型,發展多元型態的內容、產品及服務,尤其是5G商業化之後,更要結合大數據、人工智慧、物聯網等技術,在消費市場以外拓展更多的應用版圖及商業模式。
儘管電信業者仍掌握核心的基礎建設及行動通訊服務,但可以預期的是,為了讓各種垂直產業的場景落地實現,電信業者勢必得擺脫過去的老大心態,尋求與不同產業進行跨界合作與業務融合,包括媒體、娛樂、公用事業、金融、醫療、交通、教育、農業等產業在內;但以公司規模及產業生態來說,電信業者如何放下身段,尊重或倚重不同業別的領域知識、通路、分潤模式,確實還需要不少磨合。
儘管5G的產業應用可能不會像一般消費市場發展那麼迅速,但電信業者已注意到相關商機,也開始吸納更多元專長的人才(圖3)。遠傳電信總經理井琪就曾表示,迎向5G新世代,遠傳將超越傳統電信商角色,轉型為數位服務提供者,組織人才不僅要擁有基礎資訊工程知識,還要具備多方面的斜槓技能,才能跟上這一波的數位轉型,例如之前派遣許多員工前往越南,協助織布廠進行智慧驗布,透過5G服務為傳統產業進行升級。
圖3 不同行動通訊技術之預估用戶分布圖
5G是神科技?
在部分業者勾勒的5G願景中,一般民眾的生活及各行各業都會帶來很大的變革,把5G描繪成一種神科技,似乎期待5G能帶來劃時代的突破;但其實光是5G技術並無法完整實現這些美好想像,必須搭配人工智慧(AI)、邊緣運算(Edge Computing)一起發力,才可能真正改變科技世界甚至人類的生活樣貌。
高通(Qualcomm)副總裁暨台灣與東南亞區總裁劉思泰就表示,5G與AI密不可分,未來終端產品將變得更加聰明與多元,且在邊緣運算的網路架構下,可以提供過去做不到的智慧應用服務,無論效能、隱私、安全都會提升,網路傳輸也會更有效率。根據高通預估,2018年具有AI功能的終端裝置只有10%,但到了2025年將會達到100%。
舉例來說,在智慧醫療應用方面,5G固然可以實現遠距醫療、居家照護等服務,例如藉由5G高速傳輸4K現場影像及零時差生理數據,並在遠端進行手術教學,但還必須搭配AI影像辨識、邊緣運算、室內精準定位等技術,才能完整實現智慧急診室、智慧開刀房的場景。
又如VR/AR的產業應用,也有賴5G與AI的整合,在深山峻嶺或其他危險地區,可透過5G無人機基地台傳輸訊號,透過AR來引導現場工作者進行危機處理;在機場、車站、球場等大型場域,如要提供VR/AR廣告或其他服務,光有大頻寬的5G網路還不夠,還需要AI電腦視覺、空間感知、室內定位導航等技術的配合,才可能創造全新的虛實整合場景體驗。
晶片設計內銷轉出口 客製化成Cisco首要挑戰
Cisco在網路晶片設計上深耕多年,過去從未採用晶片獨立銷售策略;而今面對市場變化,愈來愈多的企業放棄自行搭建私有網路,轉而使用雲端服務,考慮市場空間萎縮,加上大型資料中心技術架構的改變,對交換器與路由器網路設備市場皆造成衝擊,直接影響Cisco的核心業務收益,此次Cisco決定單獨出售交換器晶片,而這也是Cisco近年來最具突破性的銷售策略。
上述市場變化也促進大型資料中心與雲端服務提供商的發展機會,然而大型雲端服務提供商常有白牌交換器採購搭配自家開發的軟體方案的部署策略,因此交換器品牌業者近年來也陸續提出開放式解決方案,與白牌代工業者共同競爭,市場版圖挪移也逐漸侵蝕Cisco的市占率。此次Cisco決定單獨出售交換器晶片即是回應市場變化,亦為Cisco近年來最具突破性的銷售策略。
新的銷售策略包含客戶得以因應不同的商業模式採購所需技術,對Cisco來說,Silicon One不僅會為Cisco自家產品所採用,還可以直接對各大服務提供商及其潛在合作夥伴進行出售,新品發布的同時,Cisco也表明目前主要出貨客戶為Microsoft與Facebook。
帶領Cisco進入交換器晶片市場的產品主要是網路矽晶片架構Cisco Silicon One,以及建基於全新矽晶片的Cisco 8000系列電信等級的路由器產品。
Silicon One的最大亮點是提供統一的可編程矽晶片架構,其將助力營運商降低營運成本,並在更短的時間內推出新的業務服務;而單晶片系列也允許針對不同應用程序執行各種網路相關的功能,如回程、核心、邊緣與交換等,在性能上確然有其優越之處。Silicon One也是第一款設計用於電信營運商、大型雲端服務供應商、在網路規模市場中通用的網路晶片,未來將成為Cisco路由器產品系列的基礎,在性能上,網路傳輸效能高達每秒25Tbps。
首款Silicon One「Q100」型號可在不影響可編程性、緩衝、能源效益且保持功能彈性的情況下,提供超過10Tbps的網路頻寬,新產品在定位上標榜大容量、低成本的優勢,彰顯Cisco切入市場的發展利基,希望藉此滿足大型雲端服務業者對容量及性價比的需求。
交換器晶片大廠動態與新品盤點
Marvell自2018年起陸續進行多個併購案,首先是2018年收購伺服器處理器知名廠商Cavium,取得ARM處理器架構開發的ThunderX系列產品;2019年後再分別買下特定應用積體電路(Application-specific integrated circuit, ASIC)業者Avera與乙太網路IC設計業者Aquantia,希望在ASIC領域再下一城。
原本Marvell在伺服器、交換器、儲存裝置就已經有對應產品,其看重Cavium在系統單晶片(System on a Chip, SoC)處理器、網路通訊、安全晶片等領域的優勢,希望能夠增加產品完整性,為客戶打造更完整的平台,在技術實力提升的同時,進一步往雲端、邊緣互連、全覆蓋等面向轉型,並深耕基礎設施、雲端控制、物聯網層級領域,最終切入資料中心市場。
得益於對Cavium的收購,2019年3月,Marvell發布了將會應用於邊緣運算市場的交換器晶片Prestera CX 8500(以下簡稱CX 8500),最高可支援12.8Tbps頻寬,除頻寬表現亮眼外,更大的特點是模組化晶片設計給CX 8500充分的靈活性,多核封裝下的晶片可支援業界最高的一千個Port,將原有的資料中心四層架構精簡為兩層,對成本的降低和維運管理性都有很大的幫助。
為邊緣運算處理而生的CX 8500可根據不同需求增減模組中的晶片數量,進一步為客戶打造客製化解決方案,尤其邊緣運算數據量不比雲端運算規模,不見得需要到12.8Tbps的傳輸需求(一般會出現1~4T不等的頻寬需求),此種應用就較適合選用Marvell的解決方案。
作為一款模組化的晶片,CX 8500在可擴展性、散熱性以及I/O連接埠方面更具優勢,除了彈性支援2~12.8Tbps傳輸需求外,其在功耗上的表現,以數據流量增加一倍的情況下計算,系統功耗只增加20%;此外CX 8500還提供25Gbps和50Gbps兩種輸出入(Input/Output, I/O)選擇,最多支援1,000個連接埠,遠高於傳統交換器IC所支援的128個連接埠數目,進而在系統層級降低35%以上能耗,並多出25%的總暫存空間,性能表現相當良好。
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半導體設備/材料需求維持高檔 新冠肺炎將成短期變數
對半導體產業而言,2019年是有些辛苦,卻漸入佳境的一年。由於前半年各家業者處於庫存調整期,許多元件的銷售報價紛紛受到影響,製造商也因而調整自家的資本支出步伐。到了接近年末之際,庫存調整暫告一段落,廠商又開始增加資本支出,並率先帶動半導體設備業者的營運績效走強。
展望2020年,許多國際研究機構都對全球半導體市場的景氣抱持樂觀態度,但由於新冠肺炎疫情在農曆年前夕爆發,至今仍在東亞各國引發震盪,並衝擊科技供應鏈運作,因此2020年各家科技業者的營運,很可能還是會像2019年般,呈現先蹲後跳的局面。
半導體設備營收強拉尾盤
由於2019上半年全球半導體元件的庫存水位普遍偏高,直到下半年才調整至穩定狀態,因此2019年全球主要半導體廠的設備投資,大多集中在下半年,特別是在2019年11月與12月,更呈現大爆發狀態。也因為市場需求強拉尾盤,使得2019年全球半導體設備市場的表現不若預期悲觀,僅比2018年衰退8%。
全球最大半導體設備業者美商應材近日發表2020年第一財季的財報,截至2020年1月26日為止的第一季,公司營收41.6億美元,較2019年同期成長11%;每股盈餘亦達0.96美元,較去年同期成長20%,營運表現十分強勁。展望第二季,應材預估營收應落在43.4億美元上下,每股盈餘則可望達到0.98~1.10美元之間。
事實上,不僅應材在2019年底表現亮眼,整個半導體設備產業都在2019年最後兩個月強拉尾盤。除了一掃上半年的陰霾外,也使半導體設備市場的全年產值僅比2018年衰退8%,優於原先預期(圖1)。
圖1 半導體設備與材料市場規模
國際半導體產業協會(SEMI)產業研究總監曾瑞榆表示,對半導體設備產業而言,2019年可說是倒吃甘蔗的一年。在2019上半年,由於半導體元件庫存水位偏高,加上中美貿易戰的因素,使得半導體業者在設備投資上都相對保守。但到了下半年,特別是在11月跟12月,在台積電衝刺先進邏輯製程,以及英特爾(Intel)緊急擴增資本支出,以緩解CPU缺貨狀況的帶動下,全球半導體設備的單月出貨金額重新回到20億美元以上。
另一方面,記憶體庫存調整也已接近尾聲,目前NAND Flash業者已重啟設備投資計畫,預料DRAM業者的設備需求也會很快追上。
在邏輯製程需求持續維持高檔,加上記憶體設備需求回穩的情況下,整體來說,2020年全球半導體設備產業將有很不錯的表現,市場規模可望成長8%。
晶片出貨展望大致樂觀 新冠肺炎引發短期波動
至於在晶片銷售方面,由於2019年第四季市況已經明顯好轉,不僅記憶體價格跌勢減緩,邏輯晶片的銷售金額更已重拾成長力道,因此許多國際研究機構都對2020年的半導體市場抱持樂觀態度。根據SEMI彙整各家研究機構的數字,2020年全球半導體市場規模可望成長5.5%~12.5%,平均成長率則為7.7%(圖2)。
圖2 各家研究機構對2020年全球半導體市場的預估成長率
但如果進一步看個別應用市場,則可能出現幾家歡樂幾家愁的局面。展望2020年,手機晶片的出貨量仍可望有良好表現,至於個人電腦(PC)與伺服器,則受到英特爾CPU供應有限及雲端服務業者縮減資本支出,而呈現大致持平的局面。但過去幾年被寄予厚望的汽車應用,表現恐將不如預期。
不過,目前仍在發展中的新冠肺炎疫情,可能會對半導體設備市場的短期表現造成衝擊。可以預期的是,中國新冠新芯、長江存儲與武漢弘芯由於位處重災區湖北省,因此短期內機台移入/裝機的作業程序勢必會受到延誤。其他電子零組件供應商及系統組裝廠的復工情況,也會受到疫情影響,使得產業鏈的運作出現問題。倘若疫情影響的時間拉長,全球電子供應鏈的營運都會受到影響。
但如果參考過去SARS時期的經驗,在疫情告一段落後,這些遞延的需求會很快回籠。故曾瑞榆認為,2020年半導體設備市場的狀況不必過度悲觀,很可能呈現先蹲後跳的局面。
5G頻譜標金突破天際 企業專網發展更添變數
雖然目前的總標金已是天價,但這個數字仍非最終結果。按照國家通訊傳播委員會(NCC)的規畫,2月21日將進入第二階段的位置競標,待第二階段競標完成後,5G頻譜競標才會正式結束。換言之,台灣5G頻譜的總標金還有可能繼續向上攀升。但不論第二階段競標結果如何,高昂的總標金已墊高了企業利用5G技術建立企業專網,發展智慧製造應用的投資門檻。特別是有意走專頻專網路線的業者,會受到最直接的衝擊。
NCC力求公平 專頻專網成本不低
根據NCC目前對外公告的申請規則,有意申請4.8GHz~4.9GHz企業專用頻段的業者,其取得成本將以商用頻段的競標金額做為計算基準,並以10MHz為最小單位提出申請。不過,由於企業專網的訊號涵蓋範圍只限於廠區內,跟商用頻段的授權範圍涵蓋全台不同,因此NCC提出的申請費用計算方式是以商用頻段的標金,乘上廠區面積占全台土地面積的百分比來計算。
舉例來說,如果有某家製造業者在全台灣各地的廠區總面積達100公頃,若要採用專頻專網的方式來建構自己專用的5G網路,光是申請10MHz頻段的執照費用,就需要支付新台幣14.2萬元作為申請費用。
但除了申請頻段的費用外,取得執照的業者還必須每年付給政府一定金額的頻段使用費。因此對製造業者而言,要「養」一個屬於自己的專用頻段,會是一筆不小的開銷。據了解,目前中華電信每年支付給政府的4G頻段使用費,約在新台幣12億元左右。
NCC目前的政策態度很明確,希望製造業者以跟電信業者一致的頻段成本來取得自己的專屬頻段,以免製造業者占了電信業者的便宜。但這個政策方向將使得製造業者的5G專網總體持有成本(TCO)遠高於電信業者,因為電信業者在設備採購時享有規模效益,其設備採購單價會遠比製造業者零星採購來得便宜。
多位半導體業界人士都指出,其所服務的公司已經跟易利信(Ericsson)、諾基亞(Nokia)等5G設備大廠接觸過,探詢專頻專網相關設備的報價。雖不方便透露具體數字,但這些設備大廠提出的報價單,著實讓他們倒抽一口氣。若連口袋相對深的半導體業者都感到猶豫,一般規模較小的製造業者或傳統產業,只怕更負擔不起。
虛擬化/彈性組網有助降成本
由於製造業者採取專頻專網來布建企業目前目前5G網路的整體成本十分高昂,因此許多製造業者均退而求其次,與電信業者合作,採用商頻專網的方式來組建自己的企業5G網路,例如賓士汽車(Mercedes Benz)與瑪莎拉蒂(Maserati),博世集團(Bosch)的5G實驗性生產線建置專案,也有電信業者參與其中(圖1)。
圖1 目前已經導入5G的實驗性生產線,都是由製造業者跟電信業者合力建設而成。圖為博世位於英國的實驗性5G智慧製造產線。
商頻專網跟專頻專網最大的差別在於製造業者不必負擔因專用頻譜所衍生的成本,基地台跟網路布建也可以交給電信業者,藉由電信業者大量採購的優勢來降低硬體成本。網路建置完成後,如果製造業者沒有網路維運的能力,也可以直接委由電信業者代為維運。
不過,由於企業網路內勢必會傳輸大量敏感的機密資料,因此企業即便不使用專頻,也必然會傾向於使用專屬網路。所幸5G標準在制定時已考慮到智慧製造等企業物聯網的需求,因此在組網機制上設計了許多彈性作法,資料傳輸不一定非得經過電信業者的核心網路。例如企業可以在自家廠區內布建獨立的多接取邊緣運算(MEC)單元,確保機密資料不在公共網路上傳輸。如果廠商能接受資料在公共網路上傳輸,也可以利用網路切片(Network Slicing)等虛擬化技術,利用電信業者的硬體打造企業自己的虛擬專網。
若說專頻專網有何優勢是商頻專網所不具備的,就屬頻段的排他性。由於商用頻段除了服務企業客戶外,同時也要服務為數眾多的使用者,若廠房所在地附近正好有大型場館,當這些場館在舉行活動,吸引大量群眾聚集的時候,商頻專網可能也會無法正常運作。因此,若企業廠房所在地附近有球場、體育館這類大型場館,在思考5G專網布建方式時,需要特別注意這點。表1為專頻專網與商頻專網的優劣勢比較。
URLLC/mMTC規格未定 性能表現待評估
事實上,雖然許多通訊業者在談到5G時,都會以5G擁有更高頻寬、更低網路延遲並支援更多用戶端設備接入,但這三個特性其實5G標準底下三個不同的應用場景,分別是增強行動寬頻(eMBB)、超可靠低延遲通訊(URLLC)與大量機器類通訊(mMTC)。目前僅eMBB已經在3GPP R16中有完整的定義,URLLC跟mMTC則要等到R17之後,因此對有意在5G通訊基礎上發展智慧製造應用的業者而言,URLLC跟mMTC到底能不能滿足實際應用的需求,還有很高的不確定性。
有業者表示,在工業應用場域,每項技術都要實測才能見真章,畢竟工業應用的環境變化多端,適合某個場合使用的技術,到了另一個場合不見得管用。當下已商品化的5G,都是以eMBB作為應用場景,針對URLLC跟mMTC場景開發的5G解決方案,目前在市場上還不存在,也無法實測。因此,5G在智慧製造的應用,都還在很早期的概念發想或概念驗證(Prove of Concept, PoC)階段,距離大規模布署還有很長的一段路要走。
另一方面,目前生產現場所使用的機台設備都還不具備5G聯網能力,若企業要導入5G專網,隨之而來的機台改造也是一項大工程,而且許多機台設備都是嵌入式系統,不太可能像PC這類開放架構設備,只要插個5G USB Dongle、安裝驅動程式就完工了。機台改造的問題,也會構成企業導入5G專網的一大門檻。
總結來說,5G與智慧製造的結合,是通訊產業非常期待的新商機,但從製造業的角度來看,5G能否在智慧製造應用中扮演通訊骨幹的角色,還是一個不小的問號。畢竟不是每一種工業應用都需要使用無線通訊;就算要使用無線通訊技術,也要經過長時間的實地測試,經過千錘百鍊,確定其可靠度之後,業者才敢放心採用。目前5G提出了很多美麗的願景,許多具有一定規模的製造業者也已經開始研究該如何在生產流程中使用5G技術,但5G在製造業的普遍應用,絕非一蹴可幾。
穿戴式裝置商機竄起 感測/電源/眼球追蹤有前景
在蘋果(Apple)、小米等電子品牌業者透過手環、手錶與耳機等產品,為消費性穿戴式裝置成功打開市場後,社會大眾對於利用穿戴式裝置收集生理訊號,結合手機App來追蹤自己的健康狀況或運動數據,已經有了很高的接受度。而這類消費性產品所創造的龐大市場需求,也反過來吸引晶片供應商投入更多資源,研發感測精度更高、更省電與更低成本的解決方案,使得穿戴式裝置這個應用市場踏上正向循環的發展道路。
消費性穿戴式裝置的成功,同時也為生醫、長照或其他專業型穿戴式應用的發展打下更穩固的基礎,並使得相關產品的開發者得以挑戰技術難度更高的穿戴式產品,例如智慧衣物、醫療設備等。另一方面,眼球追蹤等新一代人機介面技術的進展,讓使用者可以直接用視線來與穿戴式裝置互動,也為穿戴式裝置未來創造出更多可能性。
半導體技術持續進步 穿戴裝置進軍生醫
成功大學電機系李順裕教授(圖1)指出,收集各種生理訊號,再結合手機App等資訊軟體來追蹤使用者的生理狀況,是目前絕大多數消費性穿戴式裝置的主要應用情境。生醫或長照所需要的穿戴式裝置,核心功能大多也都跟這些消費性產品雷同,只是為了取得更精準的數據,或貼近某些應用場景的特殊需求,而必須在外觀上做一些改變。
圖1 成功大學電機系李順裕教授表示,穿戴式裝置在生醫跟長照領域,有極大的發展前景。
智慧衣就是一個很典型的例子。藉由將感測電極與紡織品結合,加上低功耗放大器、濾波器、微控制器以及藍牙等穿戴式裝置所使用典型元件,以及手機App,就能構成一套完整的穿戴式裝置。不過,也因為感測電極必須跟布料整合,所以智慧衣的開發者必須找到有相關技術的紡織業者合作,這反而是比較大的挑戰。
李順裕教授所帶領的團隊,在開發智慧衣的專案中,配合的紡織業者是台南當地的廠商。他表示,台灣有很強的紡織業基礎,因此台灣要發展智慧衣這類專業型的穿戴式裝置,具備不錯的先天優勢。
相較之下,專業型穿戴式裝置所需的電子元件,基本上已經相當成熟。以李教授所帶領的團隊為例,該團隊所研發的各種穿戴式裝置,如智慧運動衣、智慧寵物衣,甚至具有醫療功能的癲癇腦波監測與刺激治療裝置,絕大多數元件都是由亞德諾(ADI)供應。
安馳科技應用工程師范育彰(圖2)表示,誠如成大李教授所言,穿戴式裝置的核心元件不外感測、電源、控制與通訊四大類,其中又以感測最為特殊,因為穿戴式裝置需要感測的物理量大多是生物訊號,其他像電源、控制與通訊,都屬於通用元件。但由於穿戴式裝置的外觀通常非常緊湊,沒有空間安裝大電池,因此不管是感測、電源、控制或通訊元件,都必須做到非常省電。
圖2 安馳科技應用工程師范育彰指出,亞德諾在穿戴式裝置應用有很完整的布局,特別是在感測與電源方面。
亞德諾目前的產品布局著重在感測跟電源兩大領域。針對穿戴式裝置所需的感測技術,目前已推出超低功耗加速度計、測量心跳用的光學模組及支援單端量測的心律感測前端等,都具備小封裝、低功耗的特性。至於在電源方面,亞德諾也已透過購併凌力爾特(Linear),獲得完整的電源管理跟充電IC產品線。
因此,對穿戴式裝置的開發者而言,亞德諾確實有足夠的產品線涵蓋範圍,能實現一站式採購,省去四處尋找適合元件的麻煩。此外,針對某些穿戴式應用,亞德諾還能提供完整的電子系統參考設計,進一步協助開發者縮短產品設計時間。
超低功耗 帶來電路量測挑戰
為了滿足使用者對穿戴式裝置電池續航力的期待,元件供應商在針對這類應用開發產品時,都將超低功耗列為主要的設計目標,並導入各種休眠模式,盡可能壓低靜態電流消耗。但對穿戴式裝置的設計者而言,這些功能雖然有助於壓低系統功耗,卻也使得穿戴式裝置的電源量測變得更具挑戰性。
克達科技資深應用工程師馮育隆(圖3)指出,提到電源量測,工程師最常使用的量測工具,不外數位電表跟示波器兩種工具,但對穿戴式裝置的電源量測來說,這兩種工具其實並不理想。
圖3 克達科技資深應用工程師馮育隆認為,數位電表跟示波器這兩種常用的測試儀器,不適合用來量測穿戴式裝置這類電流非常小的應用。
數位電表有足夠的動態範圍,可量測到奈安(nA)等級的電流,對於有深度休眠模式的穿戴式裝置來說是足夠的,但數位電表的取樣率通常只有10KHz,當快速暫態事件發生時,很容易錯失訊號;示波器則正好相反,其取樣率足以捕捉到各種暫態訊號,但其動態範圍不足,通常只能量測到微安(mA)等級的電流,當待測物處於深度休眠模式時,會量不到訊號,因此,不論是數位電表或示波器,在開發穿戴式裝置時,都不是理想的功率量測儀器。
有鑑於此,是德(Keysight)特別開發出在動態範圍跟取樣率間取得更佳平衡的元件電流波形分析儀CX3300,搭配N6700系列電源供應器跟對應的測試軟體,可以讓穿戴式產品的開發者精準取得各種微小的電流波形,並對產品的整體功耗進行更全面的評估。
眼球追蹤 突破人機互動難題
目前絕大多數的穿戴式裝置,本質上都是將感測器設計成適合穿戴在身上的形式,以便隨時擷取各種生理數據。目前穿戴式裝置的發展狀況如此,跟科技的局限有關,因為穿戴式裝置非常小巧,沒有足夠的空間來實作太複雜的人機互動功能,因此只適合用來當作被動的資料擷取設備。但如果有人機介面技術能有所突破,穿戴式裝置的發展道路肯定更加寬闊。
見臻科技創辦人暨執行長簡韶逸(圖4)認為,眼球追蹤技術就是穿戴式裝置目前還欠缺的人機互動關鍵技術。有了眼球追蹤技術,使用者就能用視線來與穿戴式裝置互動,這會為穿戴式裝置的設計帶來許多突破性的發展,例如智慧眼鏡、虛擬實境(VR)跟擴增實境(AR)等會占用人類視覺感官的穿戴式裝置,都將因眼球追蹤技術的突破,在使用體驗方面更上一層樓。
圖4 見臻科技創辦人暨執行長簡韶逸認為,眼球追蹤將是穿戴式裝置不可或缺的關鍵技術。
但目前市面上存在的眼球追蹤技術,大多使用多顆發射不可見光的LED來進行眼球定位,這種架構過於複雜,不僅墊高了原物料成本,產品在量產時的校正也非常花時間,更嚴重影響系統的電池續航力,並使得產品外觀更加笨重,因而阻礙了眼球追蹤技術的普及。
這些問題讓見臻看到突破的機會,並發展出只需要雙眼各一顆LED的硬體方案,再搭配見臻自行研發的軟體演算法跟ASIC,搭載眼球追蹤技術的頭戴式產品將可有一整天的電池續航力,而且成本跟體積都比現有的解決方案更理想。
集結眾多Ansys標竿型工具 AEDT實現多物理耦合分析
由於真實世界的物理現象往往互相連動,調整任何一個參數,都會對其他參數造成連帶影響,因此使用者必須針對多重物理量進行耦合分析,才能掌握全局。這類需求在電子設計領域特別強勁,為滿足電子設計產業的需求,Ansys已推出可整合多種物理模擬工具的Ansys Electronics Desktop(AEDT)。AEDT是用於電磁、電路和系統模擬的高階整合平台,可在本地構建ANSYS HFSS、Maxwell、Q3D Extractor和Twin Builder等工具,並作為這些工具的通用前處理器和後處理器。
AEDT在統一框架中提供通用使用者介面、模型輸入和設置、模擬控制以及後處理等功能。ANSYS黃金標準電磁場模擬器HFSS、Maxwell和Q3D Extractor可共用桌面環境,將所有分析共同嵌入到單一設計中。統一的桌面環境可用來創建電子和電動機械設計,提供動態連結電磁、電路和系統模擬的全面模擬功能。
AEDT還提供高性能3-D布局介面,配合傳統的任意3D CAD建模介面。HFSS 3D布局介面顯著提高了IC封裝和PCB設計人員的生產力,能幫助他們打造完全參數化的布局模型,由ANSYS HFSS進行求解。印刷電路板(PCB)、電子封裝和IC的模型可從常用電子設計自動化(EDA)工具中導入桌面。此外,3-D布局連接專業的HFSS網格剖分引擎,也能加速求解。
而在建模跟元件庫方面,由於互聯電子設備的爆炸性增長,單一產品中RF/微波元件、天線和嵌入式無源元件的設計,為設計組織機構帶來了新的挑戰。AEDT支援廠商元件庫和各種建模技術。ANSYS HFSS的新功能幫助用戶充分發揮高度整合的組件IP作用,從而在不同工程部門以及整個供應鏈上設計、優化和共用高頻組件。
訂價是科學?還是藝術?
文 | 萬岳憲
資策會MIC產業躍升事業群總監
俄羅斯有一句諺語:「市場上有兩個類型的傻瓜,一個是開價過高,另一個開價太低。」
大多數的產品經理,都很熟悉行銷4P模型:「產品(Product)、價格(Price)、通路(Place)、推廣(Promotion)」,但是如果再進一步詢問,這四個因素的優先排列順序,就會發現「價格」經常被排在最後,這並不表示產品經理不重視價格,而是價格能夠被討論的空間很少,多數企業在新產品上市前,習慣以「成本加價法」的概念訂價,在至少不能虧本的最高指導原則下,為行銷業務團隊訂定價格銷售底線,業務只能以有限的價格空間與通路商談判,通路商最後也只能以更有限的價格空間,與競爭者在消費市場紅海廝殺。
德國知名管理學教授西蒙(Hermann Simon)長年研究產品訂價背後的價值思考,2012年在他主持的《全球訂價研究》(Global Pricing Study)計畫研究過程中,曾經訪談50個國家的2,700位專業經理人,發現有67%的受訪者承認,目前所服務的企業,並沒有建立一套完善的訂價制度或策略,無法讓他們提供市場想要的價格,反而讓企業的獲利面臨風險。
事實上,企業所有的獲利,都與直接或間接的價格策略有關聯,產品或服務與消費者最直接的連結就是價格,每一次的消費行為,就代表支付一個價格,消費者願意為這個價格付出,同時得到他想要的回報。西蒙教授感嘆,我們每天都圍繞著價格生活,儘管價格無所不在,但是對於價格是如何產生的?對消費大眾的影響為何?瞭解得太少。
西蒙教授認為,多數企業想要訂定一個讓市場接受的價格,往往習慣從成本的角度切入思考,在至少不能虧本的使命驅使下,許多訂價思維是以「成本加價法」的概念進行,雖然這是最容易、最安全的訂價方式,但是絕對不是最能夠反映顧客對商品或服務價值認知的訂價方式,因為決定產品或服務價格的核心思維,應該著重於「對顧客的價值」,要以同理心的角度,思考顧客眼裡的價值認知,顧客願意支付的價格,就是商品或服務可以訂定的價格。
顧客對產品或服務認知的價值,不妨從消費者視角的理性與感性來思考。理性的來源,是企業在推出新產品時,傳遞給消費者的「價值主張」(Value Proposition),必須讓消費者先認識價值,然後才會接受價格,還要能提供競爭產品沒有的差異化價值,這樣的訊息傳遞才能具備較高的說服力。
感性則來自企業展現產品或服務價值的心態,經由心態所形塑的服務內容,從消費者認識產品的第一個接觸點開始,就被轉換為「企業對我的心意」,這份心意是一連串啟動心靈感受的過程,透過「感覺、經驗、記憶」的感官歷程,在心靈產生「追求幸福的感覺」,然後這種感覺會再轉嫁寄託在「價格認知」。美國哲學家劉易斯(C. I. Lewis)在1929年就使用「感質」(Qualia)這個詞彙來探討人類的主觀意識與感受。他認為,感質力完全由人們的直覺產生,是人類非常特別又難以使用語言文字形容的感受,這些微妙的感覺,觸動人們對外在事物產生獨特的心靈互動,甚至留下一生難忘的記憶。
西班牙哲學家葛拉西安(Baltasar Gracian)認為:「人們寧可在價格上受騙,也不能在品質上受騙。」這句話或許解釋了,為什麼有些人願意為相同的產品或服務,支付較高的價格。
近年來的諾貝爾經濟學獎得主,幾乎都對行為經濟學有所涉獵,甚至有許多經濟學家也開始提出,過往將人性視為中性的經濟學研究,至今是否仍適用的疑慮。美國杜克大學行為經濟學教授艾瑞利(Dan Ariely)的人類行為實驗研究也顯示,人們接受並支付價格的行為誘因,來自於他知道付出之後,所得到的回報,能夠為自己帶來更高的價值,而這樣的認知會驅使人們更願意接受高價格的產品或服務,甚至認為低價產品會帶來更劣質的回報。
成功的訂價策略是要引導消費者做決定,傳統的「成本加價法」訂價概念,只要收入能夠超過固定成本與變動成本的總和,就算是有獲利。但是從競爭獲利的角度思考,成功的訂價策略,應該要找出能夠創造產品「獲利極大值」的精準訂價區間,在這個區間內沒有單一訂價策略,只有最適合消費者不理性需求的差異化訂價藝術。西蒙教授認為,成功的單一訂價只能為企業賺到「應該有的獲利」,但是會損失「潛在的獲利」,運用差異化訂價策略找到最適合價格,往往獲利是單一訂價的兩倍。
最簡單的差異化訂價策略就是「產品組合」,西蒙教授的研究顯示,為消費者設計額外的需求選擇,能夠成功引導轉移需求至更高價的產品(如下表)。你會看到B組選擇「活期帳戶+信用卡」服務的付費百分比,較A組增加了22%,每位顧客的營收平均貢獻度增加28%,而銀行並沒有為B組多付出服務成本,只是增列一個「信用卡」的服務品項而己。
簡單來說,消費者就是需要「物超所值」的感質力,「平價優質」的策略並不能確保企業的獲利,甚至會增加落入紅海競爭的風險。所以就要讓消費者認同產品或服務的價值,產品經理在進行價格(Price)決策時,必須建立「價格=價值」的準則,探討產品價格與「對顧客價值」的關係;而產品(Product)則必須創造價值,創新與優質是激發顧客認知價值的催化劑,通路(Place)與推廣(Promotion)是傳遞價值,影響顧客價值認知的決定性因素。
法國有句諺語:「價格終會被遺忘,只有產品的品質還在。」消費者對價格的記憶是短暫的,但是低價劣質產品遺留的挫敗感,會形成難忘的記憶,投射為對品牌形象的厭惡;高價優質產品與良好的售後服務,才是形塑消費者持續正向價值認知的決定性因素。專業的產品經理,必須完美展現產品能給予顧客的價值,同時轉移消費者心中的「價格探照燈」。
解決資安與系統整合難題 5G開放架構過五關斬六將
開放網路由於預期可以大幅節省電信營運商的系統建置與維運成本,多年來吸引電信商與網通設備、伺服器廠、相關零組件廠商的興趣,但一直未能有大幅進展;進入5G時代,營運商網路建置成本大幅提高,加上5G任務複雜多樣,網路雲化勢在必行,為開放式無線電接取網路(Radio Access Network, RAN)創造主客觀的條件,日本樂天移動(Rakuten Mobile)宣示將採用4G開放基地台更是吹皺一池春水,讓5G開放架構熱度直線上升。
不過從目前電信設備市場生態來觀察,諾基亞(Nokia)、愛立信(Ericsson)、華為(Huawei)、中興通訊(ZTE)、三星(Samsung)五家廠商市占率合計接近100%,這五家廠商不管是否支持開放架構,斷不可能拱手將市場讓出,所以5G開放網路雖然有好的開始,但是眼前仍有諸多問題等待解決,如電信設備廠的合作態度、產業鏈標準化開放進展、產業鏈上下游串連成效與開放架構可能帶動的資安風險等,都在在考驗推動開放RAN的廠商們。
推動5G開放系統困難重重
近來討論開放架構都聚焦在將RAN解構並重組產業鏈,然而從更宏觀的角度來觀察,Nokia台港澳業務銷售總監鄭志中表示,走向雲化的5G網路架構,持續朝更開放發展,不過部分大型電信營運商是在網路管理的層次討論,如RAN Intelligent Controller與開放控制這兩個層面,主要著眼於網路管理的架構下,討論如何讓電信網路運作更有效率。
然而O-RAN的討論是在將整個RAN架構開放與標準化,對於電信設備商來說,其中敏感的部分就是涉及其軟硬體的核心業務,過去電信網路布建確實由少數廠商「壟斷」,而目前多個開放架構推動組織,大部分都由電信營運商主導,最了解RAN「內情」的設備商參與情況多屬被動,投入程度也不若網通設備、伺服器與OEM/ODM這類發現新商機大陸的廠商。有業界人士直言,RAN開放架構裡,介面標準化是重要的一環,不同設備廠商的設備如何透過這些介面互聯/互通,過去設備廠不可能討論,未來要推動門檻也很高。
圖1 台灣思科系統資深電信策略顧問劉志鴻
另外,以前資訊科技(IT)與網路科技(NT)算是兩個涇渭分明的領域,RAN開放架構會將IT與NT拉得更近,彼此沒有明顯界限,台灣思科系統資深電信策略顧問劉志鴻(圖1)指出,在整個RAN架構中,除了硬體,更重要的是軟體與維運服務,電信營運商對於基地台的使用穩定度、可靠性與效能非常重視,所以在白牌設備相關條件還沒達到基本要求之前,營運商也不會貿然採用。台灣思科系統首席技術顧問錢小山表示,5G開放架構要複製資料中心的成功模式,設備穩定度是其中一個重點。
圖2 台灣思科系統首席技術顧問錢小山
系統整合扮演關鍵角色
無線電接取網路解構的過程中,原先由電信設備商扮演的角色被新產業鏈業者取代,其中最關鍵的就是系統整合,工研院產科國際所分析師魏依伶說,5G網路管理複雜度與重要性更甚於4G,由於5G將發展更多產業化應用,透過網路切片(Network Slicing)將網路分項功能模組化,提供給相關應用,不僅管理要更有彈性,也要更有效利用網路資源。系統整合業者扮演的角色可謂承上啟下,除為營運商排除網路問題之外,也要能統整產業鏈中的軟硬體供應商,找出問題所在並釐清責任。
目前開放RAN發展的成敗,產業人士都認為系統整合商扮演關鍵角色,然而這類廠商也由於角色吃重,不是一般業者能勝任,魏依伶直言,系統整合業者需要軟體、硬體與系統管理的綜合能力,以目前樂天移動的架構為例,Cisco扮演的就是系統整合的角色,該公司已經是網通領域的巨擘,網路設備路由器、交換機執全世界牛耳;另外,歐洲大型電信商Vodafone也宣布要將10萬個2G/3G設備換成開放架構,五大電信設備商中相對較小的Samsung就在這個案子中扮演系統整合商。
由Cisco與Samsung的例子來看,這兩家公司本身都是大型的公司,也具備多樣化能力,甚至Samsung本身就是電信設備供應商,才足以在開放架構裡面擔任系統整合重任。現在產業多半看到的是有形的成本節省與價值的取代,沒有發現電信設備商過去提供更大的價值是無形的服務與保障,鄭志中直言,Nokia有2~3萬個軟體工程師負責軟體與維運功能的開發,而且累積數十年的經驗,這不是其他廠商可以輕易取代的。
開放架構不必然提升資安風險
因此,5G RAN要走上開放網路架構還有許多關卡,除了產業鏈的解構重組之外,光寶科技網路通訊事業部總經理謝彥鵬解釋,系統整合商在利潤重新分配的過程中,需要在ecosystem中將利潤分配合理化,電信設備廠並不是完全被取代,其依然在產業鏈中扮演非常重要的角色。除了Cisco與Samsung這類廠商,未來具備多樣整合性能力的廠商,也可能成為開放RAN裡的系統整合商,工研院資通所副所長丁邦安就認為,如果從Nokia、Ericsson這些廠商中,分拆出一個新公司,專門發展開放架構,也可以適切扮演系統整合的角色。
另外,5G存取網路架構開放後,許多標準型的產品取代過去封閉式的架構,像是底層可能採用Linux開放軟體,容易將系統漏洞暴露在外,連帶使得網路風險大幅提升,謝彥鵬說明,開放本身不代表不安全,不管是開放架構或封閉架構,都很難阻擋資安危害,面對越來越嚴峻的資安挑戰,需要從架構設計階段就導入安全防護概念,並透過嚴謹的測試、驗證規範,若真正發生危害也需要建立可以迅速釐清問題與處理的做法。
由於電信服務商與使用者簽有合約,對於網路危害非常敏感,營運商希望盡量降低網路攻擊風險,白名單的管理是其中一個重點,可以初步杜絕駭客,不過真正的攻擊是無孔不入的,台灣思科系統首席資安顧問游証硯指出,過去電信網路的架構以無線電接取網路為中心;而5G時代,由於RAN虛擬化,導入更多AI/ML的應用,會發展去中心化的概念,因此Cisco提出分區管理的概念,利用設備監管發現異常行為,希望可以即時反應、早期解決。
無線電接取網路RAN開放架構,在5G時代開創全新的話題與產業契機,儘管現在看起來發展剛剛起步,還有許多標準有待討論,產業前景也多在紙上談兵階段,但網路開放的發展趨勢已是產業共識。樂天移動開台儘管有所延遲,該公司不久前確認2020年4月肯定會開台,這個案例是關心此一趨勢的產業人士深入觀察的指標,不過魏依伶提出,2020~2021年大型電信營運商開放架構的發展狀況應該是更具代表性的動態,因為樂天移動畢竟是新進廠商,網路規模相對也較小;大型營運商的網路布建才會對產業鏈產生全面的帶動效果。
展望未來,台灣廠商在5G開放架構希望能複製資料中心開放的商機,在產業鏈中搶到新的機會,但除了硬體之外,5G RAN更多價值來自軟體與服務,台灣廠商應該藉由這個機會深入發展軟體與維運管理的能量,以便在5G無線電接取網路RAN開放架構市場中找到更好的位置,同時提升產業競爭力。
多物理模擬成EDA戰略高地 大廠平台策略各有千秋
在傳統的IC設計流程裡,當晶片設計者完成線路布局(Place & Route)後,下一個步驟就是要藉由模擬來確認晶片設計是否能如預期運作,此一步驟又稱為設計簽核(Design Signoff)。由於先進製程的一次性工程成本(NRE)十分驚人,為了避免產品在投片後才發現問題,白白浪費時間與金錢,因此許多IC設計者都會在設計簽核階段非常小心地審視自己的晶片設計,以求萬無一失。
然而,隨著半導體製程線寬越來越細微,很多原本不被認為會引發問題的物理現象,都開始干擾晶片的正常運作。前幾年某晶片設計大廠的應用處理器,就發生過出貨後晶片無法穩定運作,需增加供電電壓才能恢復正常的事件。
業界一般認為,此問題的出現,跟電晶體密度過高引發的壓降(IR Drop)脫不了關係。IR Drop是一個典型的物理現象,跟電晶體的內阻有關。當電晶體數量太多,就像一個串聯電路上串連了太多燈泡,超過供電的負荷能力後,燈泡的亮度會因為電壓不足而變暗。也因為如此,在此事件之後,每年EDA工具商所舉辦的論文評選活動,討論IR Drop議題的論文總是能拿到前三名大獎。
先進封裝技術的普及,更使得晶片業者在開發產品時,必須考慮到更多更複雜的物理問題。例如多晶片封裝引發的機械結構問題,以及整合了天線的毫米波元件,必須審慎檢視電磁場的場型分布等。這些趨勢都使得多物理模擬開始在EDA工具流程中,扮演更舉足輕重的角色。
多物理模擬成為EDA必備工具
安矽思(Ansys)資深技術經理魏培森(圖1)表示,真實世界本身就是一個由多重物理現象所構成的世界,就像高品質的汽車頭燈設計,考量的不只有亮度、聚焦與發光效率,更多的輔助設計是在處理濕度與高溫造成的問題。
圖1 安矽思資深技術經理魏培森認為,為了解決IC設計所面臨的物理挑戰,模擬工具所扮演的角色將越來越重要。
晶片設計的情況也是一樣,隨著晶片的微型化與複雜度與日俱增,不單只是電源一致性(Power Integrity, PI)、訊號一致性(Signal Integrity, SI)與時序(Timing)等傳統設計簽核所包含的項目,在先進封裝興起的當下,異質結構的整合、散熱問題、熱形變、撞擊甚至是電磁干擾(EMI)的設計,也是目前晶片設計者在開發晶片時,必須要考慮的重點項目。
更複雜的是,這些物理問題往往彼此耦合,牽一髮動全身。例如電的損耗會轉變成熱能,熱則會造成晶片或模組的溫度上升,倘若溫度上升不均勻,還會造成型變,變成機械結構的問題,進而影響晶片的可靠度與使用壽命。這些都是目前晶片設計者目前所遭遇的多重物理挑戰。
益華電腦(Cadence)資深技術經理白育彰(圖2)則表示,由於晶片設計日益複雜,EDA工具的使用者對多物理模擬工具的需求,確實在近幾年逐步走強。在拜訪IC設計相關客戶時,很多用戶均提出與多物理模擬相關的需求。
圖2 益華電腦資深技術經理白育彰指出,用戶對多物理模擬方案的需求殷切,故該公司已將相關產品劃歸為一個事業部門,以強化業務發展。
事實上,Cadence在很多年前就已預見多物理模擬對EDA工具的重要性,並在2012年購併Sigrity,從SI領域切入多物理模擬後,持續擴張自身在多物理模擬領域的產品線。目前Cadence內部已將多物理模擬工具,包含Sigrity、Celsius、Clarity等劃歸為多物理系統分析(MSA)部門,以整合研發資源,強化業務推動。
多物理問題彼此耦合 工具必然平台化
由於真實世界裡的各種物理現象彼此間往往存在複雜的連動關係,因此多物理模擬工具必然要走向整合,才能幫使用者解決問題。
魏培森指出,現有的IC設計流程大多只有考慮到電氣行為的分析,也就是傳統的PI、SI跟Timing,對於物理特性的模擬並沒有完整的設計流程。這些都是全新的設計流程,也都正是Ansys現在正在著墨的。
首先,原來2D的思維要變成3D,傳統IC電氣分析都是2D的、都是平面的,但是眼前的物理現象都是3D的,熱的擴散、應力的變化都是3D的,所以模型必須改變。其次,材料資料庫要增加,包含熱阻係數、熱傳導率、比熱、密度、彈塑性、楊氏係數等材料特性的參數,都要納入資料庫。
此外,跟電氣行為的模擬相比,多物理模擬的維度也大不相同。像是穩態、暫態、線性、非線性等型態的模擬,以及如何建立熱源模型、模擬電-熱轉換,都是多物理模擬必須思考的問題。
有鑑於各種不同的物理現象之間,存在著千絲萬縷的連動關係,ANSYS首先提出Workbench設計平台,整合大部分的現有技術,提供熱、電、應力多物理的整合模擬平台,客戶可以Workbench上呼叫Ansys各種電、熱、應力旗艦產品,先進行單一物理現象的模擬,亦可以在平台上互相串連,如電損耗的輸出當成熱分析的輸入、熱分布的結果變成應力計算的能量不均勻分布,一環接一環得到最接近真實物理世界的模擬結果。
在晶片等級的分析上,除了aedt(ANSYS Electrical DeskTop)可以當作共模擬平台外,考量CPS(Chip、Package、System系統)各有各的設計know-how,彼此間不容易分享與取得最完整的3D模型進行資料串聯,ANSYS也提供CTM(Chip Thermal Model)、CPM(Chip Power Model)、CSM(Chip Signal Model)等標準模型格式,讓各個領域能有非常方便的共模擬模型。
白育彰則表示,Cadence的多物理模擬工具產品組合,也正在以平台化的模式不斷擴張中。除了處理SI、PI問題的Sigrity、負責熱模擬的Celsius,以及跟電磁(EM)有關的Clarity等獨立工具還會持續增添更多新功能外,跨工具的整合跟串聯,也是Cadence正在努力的方向。舉例來說,針對大尺度電磁模擬,主要是射頻(RF)相關設計,Clarity很快就會有新的功能發布。未來Cadence還會進一步推出光學跟應力有關的模擬工具,以滿足用戶需求。
但由於Cadence本身還有很強大的前段設計工具,因此除了水平方向的平台化之外,Cadence的多物理模擬工具其實更注重與前後段設計工具的整合。例如將模擬的結果跟前段設計工具串聯,讓客戶能更快完成產品設計。畢竟客戶不是為了模擬而模擬,而是為了晶片的製造才進行模擬。把模擬的結果跟設計工具無縫銜接起來,提高設計工程師的生產力,是Cadence獨特的競爭優勢。
由Cadence與Ansys的產品發展策略,可看出不同公司由於所處產業地位的不同,採取的策略也會大異其趣。Cadence顯然是將多物理模擬作為EDA流程中越來越重要的一環來經營,因此強調的是與前後段工具的整合,Ansys則是老牌的多物理模擬工具大廠,因此著眼點在不斷強化多物理模擬解決方案的涵蓋率,並且對於跟其他EDA公司的合作,抱持著開放態度。兩種策略取向有不同的優勢,但也有其弱點。IC設計者如何評估跟選擇,將是需要仔細思量的課題。
專訪安立知業務暨技術支援部經理江宗縉 完整解決方案降低5G測試痛點
相較前幾代行動通訊,台灣廠商往往等到標準底定,晶片成熟之後,才相繼投入市場。而在5G時代,台灣廠商與各大品牌商以及晶片製造商提早合作,成為5G市場的第一波先行者。安立知業務暨技術支援部經理江宗縉指出,5G的技術規格帶給產品測試驗證更多的挑戰,測試更加複雜、測試時間拉長,在開發與驗證的測試成本,比起以往4G至少高出2~3倍。
安立知業務暨技術支援部經理江宗縉指出,5G的技術規格,帶給產品測試驗證更多的挑戰,測試更加複雜、測試時間拉長。
中低頻FR1與高頻FR2在測試上也帶來不同挑戰,江宗縉表示,FR1的測試可以透過同軸電纜連接方式量測,其測試方式與4G LTE相似,FR2因無法透過同軸電纜連接測試,只能搭配暗室系統透過OTA方式量測,量測過程中有許多不可預期因素,導致量測結果不如預期;加上測試需進行旋轉計算取得最佳發射角度,使測試時間拉長。無論是天線的架設、待測物的治具,在FR2的測試下都需要特別注意。安立知在高頻毫米波的測試,提供解決方案為MT8000A,搭配MA8171A/MA8172A不同暗室系統,加上安立知的測試工具,縮短研發時的驗證時間,提供穩定的測試結果。
江宗縉進一步說明,安立知在5G從晶片研發到產品驗證以及認證系統,再加上生產設備的服務。此外,該公司也開發了自動化測試工具,搭配RF switch做到自動測試方案,讓研發人員節省架設環境與測試時間,能夠長時間進行迴歸測試,確保測試結果一致性。ME7873NR/ME7834NR符合GCF/PTCRB法規的一致性認證系統,亦可支援不同電信業者規範,搭配MA8161A/MA8171A/MA8172A支援3GPP全部5G頻段,實現FR1及FR2的認證測試需求。