市場話題

人們在遠距會議裡，經常會習慣性的使用在實體會議室裡的環境語言，例如在遠距視訊會議環境裡，我經常遇到報告人經由分享功能，呈現簡報內容給所有的參與者之後，就迫不及待的啟動實體會議的報告模式「今天要說明的主題是…各位可以看到左邊的數字…」，完全不理會遠端的視訊參與者，有沒有在自己面前的視訊螢幕看到簡報內容，直到有人透過文字訊息提出質疑，報告人才想到要先確認所有視訊參與成員，在螢幕上看到的內容，是不是一致。因為以前在實體會議室裡，大家都是經由投影機，看到相同的訊息。 還有視訊會議的參與者，也會干擾或打斷會議進行的節奏，例如中途加入會議的人，疏忽使用靜音模式，結果所有人都會在耳機裡聽到，有人拖著沈重步伐，拉開椅子坐下，喝口水，點按滑鼠的聲音…此時，就會有「正義感」出現，傳送文字訊息提醒「某某，你忘了關靜音，影響到大家了…」，某某就會趕快關靜音，還忙著傳送文字訊息「啊！我忘了，謝謝提醒…」，然後「正義感」一定會很有禮貌的回覆「不客氣」的文字訊息，結果文字訊息欄的畫面，就會很像是被打開的黑盒子，突然飛出很多的「+1」、「me too」、「><」、「haha~」、「:)」、「XDD」等訊息，這些人在相互傳送文字訊息時，報告人還是一直在講，沒有停過。 甚至有時候還會聽到視訊會議參與者，一直傳送「聽不見」、「很小聲」、「有雜音」、「斷斷續續」的訊息，結果都是自己使用的設備問題，例如忘了開啟音量、家用網路頻寬不足、把耳機當做耳嘜來用，甚至是耳嘜的插孔鬆脫，此時往往會打斷會議的節奏，因為會有一堆人協作，想要解決某個人的問題。 至於遠距教學，遇到的現象就更有意思了！ 因為是無遠弗屆的網路視訊軟體，使用筆記型電腦、平板電腦或行動電話，都可以Ubiquitous的連結上課，我發現有些經常晚到或不到的學生，竟然都很準時出現在網路教室裡(是因為點選連結就算有到課嗎？)。   因為看不見學生們(不是有視訊攝影機嗎？)，有些學生很害羞(我不了解為什麼？)，就是不願意開啟視訊鏡頭，為避免時間膠著在這樣的小問題上，我立刻宣佈不用開啟視訊鏡頭(大家都很高興)，因為看不到學生們，我就要時時確認學生有沒有在遠端聽課(雖然他有連線與持續Online的紀錄)，然後就會發生，老師問「某某！分享你對這個現象的看法？」，大約5秒鐘之後(這是很緊張的無聲時刻)，被問到的學生就會突然回答「！老師我在…我在，嗯…我覺得…」。 我不知道為什麼我跟多數的學生視訊教學互動時，都會有「緊張的無聲時刻」，學生們的答覆是「電腦Lag」、「找不到取消靜音按鍵」(又不是第一次上遠距課)、「奇怪！我有講話啊」(可是大家就是沒有聽到啊)、「嗯…我剛剛去上廁所」(這算很有誠意的回答了)。 還有更有趣的，被我點到要發言互動的學生，就是不願意開啟麥克風講話，使用文字訊息回覆給我：「老師！不好意思，我現在不方便說話」(什麼！這不是上課時間嗎？)；還有的學生很快就回應我，可是背景聲音很熟悉「老師！不好意思我在捷運上…」、「老師！我剛剛在Seven買東西…」。 不論是視訊會議或遠距教學，過往都缺少大規模的實務演練機會，多數的研究結論是來自小型的實驗成果。但是，今年因為新冠肺炎的防疫政策，許多人被強迫必須接受「遠距」使用行為，夢想中的在家工作(WFH)，突然變得理所當然，對許多企業或組織內的IT工作人員來說，就像是在實施全面性的系統壓力測試，就有IT人跟我說，壓力真的很大，好像公司所有人都在幫忙測試系統，不管遇到什麼樣的問題，都被認為是IT的問題。 假設IT很穩定，那麼「遠距」這件事，還會有什麼問題？ 讓我們先來看看「遠距」有那些應用型式？首先將「時間(Time)」、「地點(Place)」、「不同(Different)」、「相同(Same)」四個因素，區分為2x2的矩陣，就會得到四個結果，分別是「同時間-同地點(ST-SP)」、「同時間-不同地點(ST-DP)」、「不同時間-同地點(DT-SP)」、「不同時間-不同地點(DT-DP)」。在相同的時間，不論地點的異同，被統稱為同步遠距(Synchronous Distance)；同樣不論地點的異同，在不相同的時間，就被統稱為非同步遠距(Asynchronous Distance)。 非同步遠距(AD)比較像「錄播」，各自在不同的時間與地點取得需要的內容，例如隨選視訊(MOD)或訂閱Youtuber的頻道；同步遠距(SD)則類似「直播」，想要看到完整的內容，就要配合固定的播出時間，如果內容被區分為多個時段，就可以選擇自己要看的時段，例如電視台的節目時刻表。 在防疫之前，因為有教室或會議室的實體環境，所以許多「遠距」的應用結論，都是來自小規模實驗成果的優劣分析，將使用者的行為模式，傾向以中性的角度分析，但是根據我個人，近兩個月來的使用經驗，人類的行為模式絕對不是中性的，在「遠距」互動的過程中，不論在職場或學校，都會找到相同的人性行為模式，例如關閉攝影機鏡頭的原因，「是因為在沒有講話的時候，感覺會一直被別人看到，怪怪的！」、或「在家工作，沒有化妝，不好意思」、或「視訊鏡頭的角度把我照得很難看」、或「家裡沒有書桌，在飯桌開會，旁邊有人不方便」、或「女朋友在旁邊，不想讓她聽到跟主管的對話……」。 目前的視訊會議軟體，團體協作的功能愈來愈完備，但是較缺乏個人使用環境的功能設計，多數設計偏重於關注使用者的視訊背景，如景深模糊、更換背景圖等功能。或許在不久的未來，我們可以看到「美肌美膚、播放背景音樂、建議視訊鏡頭角度、自動蘋果光」等個人化視訊社交功能。 美國哈佛大學教授嘉德納(Heidi K. Gardner)認為，當團隊運用「遠距」型態溝通運作時，會議主持人的領導風格是成功關鍵，她建議要避免實體會議的模式，不要一開始就切入主題與目標，而是要先花點時間，引導成員彼此了解近況及目前的工作環境，為大家建構一個「虛擬茶水間」的溝通氣氛，有助於維持遠距工作團隊精神，讓溝通內容產生人情味；而主持人鼓勵團隊成員的彼此對話，更有助於避免產生歸因謬誤(Attribution Error)，與會者會不自覺的以個人的經驗，去解釋別人此時此刻的行為結果，例如誤解「不講話就是不用心參與」、「懷疑某人還掛在線上，其實已經離開座位」。 長時間的遠距工作，也容易讓人產生社交疏離感，嘉德納教授建議「安排定期開會」是最佳的解決辦法，可以增加定期開會頻率，但是要避免召開臨時會議，因為會打斷團隊成員的工作節奏，甚至會讓大家頻於在各個遠距會議室裡轉換進出，反而更容易影響工作效率。

就業者角度而言，傳統系統整合大廠依據以往終端整合經驗，主攻業務較熟悉的製造業與倉儲管理等領域市場，如Dematic、Daifuku、Schaefer等；新創業者則瞄準具有利基的新興應用場景如零售業、飯店旅館、醫療院所等其他服務應用情境發展，如Swisslog、Savioke等。 無人搬運車須有效整合系統及場域 無人搬運車最核心的功能就是提供自動化取放搬運機能，整體機構相對機械手臂而言更簡易，技術要求門檻低，並以此為基礎，再依據個別場域需求發展出不同功能(表1)。但實際應用導入時困難點在於，即便是同一產業類型的場域，個別場所也有所差異。例如生產冷凍食品與生產飲料的工廠、規模不同的飯店、大小不同的醫院等，必須逐個與單一場所的原系統進行有效整合，才能達到預期效益。 表1　無人搬運車各場域功能需求 具體來說，以倉儲物流和製造業而言，僅需基本的取放搬運與地圖、人員辨識等功能，需求相對簡易且業者進入門檻低，故有眾多廠商跨入，其競爭主要關鍵並非是搬運能力，而是轉變成與廠房內原有系統(如ERP、WMS)整合能力的強弱。 另外以醫療院所、飯店旅館以及零售業等服務場域而言，無人搬運車接觸人群頻率較高，主要仰賴自主避障與導航技術，以在行駛路徑中準確避開眾多的消費者，甚至在飯店旅館以無人搬運車運送備品或餐點時，還需要具備進階的語音互動、表情辨識等功能，來提升服務體驗。在整個實體運作的情境中，也仍是需先與周邊門禁、電梯、後台管理等設備進行連線與高度整合，才能讓無人搬運車暢行無阻並正確掌握其即時工作狀況，進一步達到上述提升消費或服務體驗的效益。 綜整而言，無論是倉儲物流、製造業場域或服務場域，縱使不同場域、場所間的功能需求有所差異，但無人搬運車都必須與實際投放地點進行一定程度客製化的系統整合，才能發揮最大效益。 減速器/控制器/伺服電機組成三大電機系統 無人搬運車其基礎零組件與工業型機器人差異不大，由減速器、車載控制器、伺服電機加上方向控制的舵輪所組成，簡易組合機構即可完成自動化搬運，再藉由裝配照相機、雷射、光達等元件獲得環境感測與辨識能力，此即為無人搬運車的機構雛型。以下分別說明各關鍵零組件於整體搬運車構造中所扮演的角色。 減速器使得伺服電機可以在合適的速度下運轉，並精確地將轉速控制到無人搬運車各部位所需要的速度。在實際場域運行時，無人搬運車行進速度需考慮到人員避障以及物體搬運效率，多半不會高速運行，故以採用低比速的行星減速機、直角減速機等為主。目前全球三大減速機領導業者，包括Nabtesco、Harmonic以及住友重工(Sumitomo)都已針對無人搬運車特性開發特定減速機。 控制器則可分為地面控制系統(上位)與車載控制系統(下位)。地面控制系統主要負責任務分配、車輛調度、路線管理與充電等功能；車載控制器主要負責接受地面控制系統的指令後，負責無人搬運車的導引、驅動、路徑選擇、裝卸操作以及避障等動作，彼此間以無線通訊進行連接。 伺服電機為提供無人搬運車行徑的主要動力來源，利用將電機馬達整合至無人搬運車的車輪，其驅動方式又可分為差速驅動型、舵輪驅動型與全向驅動型。 ・差速驅動： 指的是利用兩個固定驅動輪之間的不同轉速，來實現車體的轉向。轉向時的半徑、速度、角速度都由兩個車輪的轉速差異決定。具有機構簡單、可靠性高、成本低等優點，但缺點是精準度較低，無法符合精準度要求較高的應用場域。 ・舵輪驅動： 是指利用整合伺服電機與減速器並同時可驅動兼轉向的舵輪一體化機械結構，跟車體作相對運動來控制車體的轉向。在安裝兩個或以上舵輪的情況下，車體可以往任意方向運行，甚至達到平移的運動方式。此種設計可以通過狹窄空間，具有很強的靈活性，為差速驅動所無法具備的。但相對由於安裝兩個舵輪，對於電機和控制器精度要求也隨之提高，進一步增加成本。 ・全向驅動： 利用特殊的機構設計使輪子自身同時具有兩個方向的自由度，達到讓車體能夠在任意方向同時做出平移和自轉的動作，靈活度相較舵輪驅動又更提升，適合場地受限的倉庫、車間、廠房等狹小的空間環境，成本相對前兩者更高。 綜上所述，無人搬運車與工業型機器手臂其實機構上高度相似，兩者在硬體技術整合也相對容易，目前市面上也陸續出現機械手臂結合無人搬運車的產品。 三大領域導入一站式客製化方案 在無人搬運車產業鏈中游業者主要提供一站式無人搬運車解決方案，囊括無人搬運車機體與系統整合服務，依據不同垂直領域需求來進行客製化導入。大致可分為三大類，分別是「系統整合商」、「整機製造商」與「系統整合跨整機業者」。 系統整合商是提供無人搬運車導入之一站式解決方案，但不自行開發生產無人搬運車產品的業者。如Honeywell Intelligrated、Knapp、MHS、Kardex Group等，通常與整機製造商合作，將其產品納入所提供的整體解決方案內。如Honeywell Intelligrated就與Fetch Robotics合作採用其所生產freight系列自主移動機器人(AMR)。 系統整合跨整機業者則是提供完整無人搬運車導入解決方案，從無人搬運車本機生產到場域導入規畫都能提供服務與諮詢。前述之無人搬運車市場領導廠商群，多屬於此類業者，如Dematic、Daifuku、Schaefer、Elettric80等。此類業者過去僅提供系統整合服務，但後續藉由併購或投資整機業者的方式，跨足整機開發，獲得無人搬運車製造技術，如Dematic收購Egemin、NDC，以及Schaefer投資DS automotio等，藉此完整一站式解決方案，不需再另外購置整機業者的車體至自身解決方案中，並且自行開發生產無人搬運車，除可以降低整體解決方案成本外，自行開發車體也能夠更貼近客戶需求，並與自身整合服務相容性更高。 由此可見系統整合服務對於整個無人搬運車業務拓展而言，可謂最重要的關鍵。舉例來說，如食品加工廠與傳統鐵工廠同樣都是製造場域，然而對於無人搬運車的需求卻迥然不同。食品加工廠內不同區域因應加熱、冷凍保存等製程而有溫度差異，甚至濕度變化，搬運車要在溫差大且溼氣重的環境中也能正常運作。傳統鐵工廠內則因搬運材質特殊性，可能會造成軌道導航被影響，或場域內網路訊號被阻擋的情況，這些問題都需要長期與業界接觸的經驗與軟硬體整合能力才有辦法克服。 若再進一步檢視，以系統整合服務的角度拆解，剖析無人搬運車導入過程大約可以分成四個步驟，分別是「規畫」、「建置」、「測試」與「維護」。 ・規畫： 包括評估無人搬運車導引方式選擇、手動或自動充電系統的配置、無人搬運車與輸送帶、產線設備之通訊方式，以及導入的搬運車數量與種類，都屬於導入前的需求規畫範疇內。 ・建置： 需求確認完成後，開始依據導引方式設置基礎設施。其中也包括將AGV控制系統與需求端的企業資源規畫(ERP)/倉庫管理系統(WMS)/製造執行系統(MES)等軟體進行整合。 ・測試及維護： 當建置完成後，將持續進行軟體參數測試與調校，確保無人搬運車能於需求場域正確運行，並給予操作人員基礎訓練，確保其能順利操作和識別車體異常的訊號。後續同時持續定期進行保養維護，和其他技術諮詢。 整個無人搬運車導入過程相當繁瑣，由不同業者共同提供服務，才能順利營運。過往傳統整機業者主要以車體製造為業務核心，以及提供與車體相關的周邊硬體設備(如軌道指示物、充電系統等)為主要業務。而系統整合業者則是以整體需求規劃為服務軸心，軟硬體整合工作為其主要業務範疇。 然而隨著無人搬運車產業發展，此種只專注於硬體或軟體的服務模式已逐漸無法滿足場域需求，除每次因應產線變動的設定調整曠日廢時外，三方的來回溝通也較單純雙向對話更為複雜冗長，故傳統整機業者以車體製造為核心，向外拓展，逐漸將服務從硬體擴展至軟體整合。系統整合業者則從外圍的整體規畫，向內拓展，由軟體整合跨足硬體製造，提供一站式解決方案。雙方都朝提升自身服務完整性發展。 買斷/租賃各具整合能力 由於無人搬運車產業具有高度依賴系統整合服務的特性，整合能力強弱就成為搶占市場的決定性要素。其商業模式也因業者間整合能力的差異，最後發展出兩種截然不同的模式，分別是「買斷」與「租賃」。買斷指的是需求端購買整套解決方案，一次性付費並擁有設備。租賃則是依據需求端使用搬運車的時間、次數計價，並未直接擁有設備。 不同類別業者依據其特性分別提供不同的商業服務模式。一般而言，不論系統整合商、整機製造商與系統整合跨整機業者，都有提供買斷的一站式解決方案服務，但論能依據需求提供客製化服務的能力，仍以系統整合跨整機業者較佳，故無人搬運車市場多以系統整合跨整機業者為主要領導者。但買斷模式初期資金投入成本高，需求彈性小，故主要適合場域需要改建、客製化的應用情境。 整機製造商著重於本機技術開發，整合能力較弱，在傳統營運模式下較難接觸終端企業用戶，故部分業者藉由發展租賃模式來降低導入成本吸引需求端，以拓展市占率。具體來說，租賃模式的優勢在於可以配合生產需求彈性調整自動化搬運產能，而不會被淡旺季影響而導致產能空轉。然而「租賃」模式雖然不需初期資金投入成本，但仍有其限制，主要適用於場域不需重新改建，或無法重新布建的應用情境。 (本文作者為資策會MIC產業分析師)    

對於蘋果(Apple)、Google和亞馬遜(Amazon)等巨頭還有其他科技公司來說，2020年將是非常關鍵的一年，因為服務與裝置的關係將更密切，並且顛覆既有的商業模式。隨著行動裝置成長動能停滯，企業會更倚重尚未取得成功的新興裝置與科技，意謂著這將是決定眾多新技術「成敗」的一年。 考量許多裝置與技術預期將持續成長(圖1)，2020年的前景依舊樂觀。雖然全球智慧型手機市場已飽和，但仍占有舉足輕重的地位，就算只是小幅個位數成長，還是能達到其他應用領域無法媲美的數量與營收水準。因此，智慧型手機是否出現具影響力的新技術依舊值得關注，尤其需注意人工智慧(AI)和摺疊螢幕。而不少科技公司持續將智慧家庭視為發展重點，特別是亞馬遜和Google，因為兩家公司正積極尋找其他可與核心服務更密切整合的發展機會。最後，對於致力轉型服務供應商的蘋果來說，2020也非常重要。而這也會對整體產業有深遠影響，像是會有裝置廠商首次與蘋果簽訂服務經銷合約，或是蘋果將更投入於5G與智慧家庭等產業小組討論。但不要上當，蘋果的核心價值並不會改變，競爭者與合作夥伴仍須提防蘋果在年底將端出的硬體新菜。 圖1　智慧家庭將持續帶動2020年消費性電子產品市場成長 以下為本文將聚焦的三個重點： ・智慧家庭持續成長，但得利者寡 智慧安防產品和智慧廚房是2020年成長最顯著的領域，但價格將持續快速下滑，衝擊許多廠商的獲利。 ・蘋果無法靠服務扭轉整體營收下滑的態勢 發展服務是蘋果找到下一個硬體金雞母之前的過渡手段。考量新裝置銷售在2019年成長41%，蘋果可能加速發展智慧家庭、穿戴式裝置和擴增實境(AR)。 ・摺疊手機將找到發展利基 從平板手機和平板電腦的發展過程可知，大螢幕一向能在市場找到立足之地。2020年只要能兼顧規格、可靠性和價位，摺疊手機將撥雲見日。 服務暨平台/內容供應商/技術公司發展有解 對於服務供應商/平台廠商來說，有三個重點值得留意。 ・幫助裝置廠商和技術公司發展服務策略 這些公司永遠不會是讀者真正的對手，應該把他們希望將服務與產品更進一步整合的需求作為機會。裝置與服務要作出差異化，最終還是回歸到體驗的品質。 ・雖然蘋果發展服務失利，但還是有可以學習之處 蘋果的行銷機器通常都能造福所有人，就連最大的競爭對手也是。其他服務供應商應當從蘋果的失敗中吸取教訓，並發展出更好的替代方案。 ・投資智慧家庭網路技術 每一家戶的聯網裝置數量快速成長，同時催生家庭網路的龐大需求；至於連線失敗以及安全和隱私漏洞會日漸受到重視。 而針對內容供應商，則需關注兩個項目。 ・設計與智慧顯示器搭配的新體驗 2020年亞馬遜Echo Show等智慧顯示器價格將跌破75美元，並快速取代家中的智慧音箱，並成為媒體公司觸及既有客群和吸引新閱聽眾的新接觸點。 ・與摺疊手機品牌合作開發專屬內容 智慧型手機品牌會需要可以展現自家裝置強項的專屬內容。手機的高昂價格代表可以與多種服務一起搭配銷售，為內容供應商開創最大利益。 至於技術公司則有三個焦點需注意。 ・開發真正的「智慧」產品 智慧家庭市場目前同質性過高，所以新產品只有聯網功能是不夠的。展示裝置與附加服務的使用案例有助廠商從紅海中脫穎而出。 ・與服務供應商建立更緊密的合作 為建立雙向合作，技術公司可借重服務供應商平台能力，而服務供應商則使用新技術為服務加值。從策略方面來看，技術公司必須瞭解服務市場並尋找可以從中獲利的方式。 ・投資影像與AI技術 2020年將有更多聯網顯示器以及4K影像與虛擬實境等高品質內容問世。AI將大量運用於導覽和探索內容與服務。 兩大因素促整體智慧家庭銷售量超車智慧手機 智慧家庭已成為消費性技術產業的新寵，不僅是未來五年成長潛力最大的領域，而且2019年在法國、德國、日本、南韓、英國和美國等市場銷售量已經超越智慧型手機。亞馬遜和Google等網路與科技龍頭在過去幾年已積極投入智慧家庭領域，除了建構涵蓋裝置與應用程式的生態系統，也收購自家裝置品牌，如Ring和Nest。 智慧安防產品為驅動智慧家庭銷售量成長主因 根據市場調研機構Omdia的預估，亞馬遜和Google在2018年合計售出5,000萬台智慧家庭裝置，預期2019年數量將翻倍，且2020年繼續上升。但相較2020年整體智慧家庭裝置銷售量的12億台，兩家廠商的市占只是冰山一角。在各應用中，以智慧安防占比最高，2020年銷售量達7.7億台，較2019年成長24.7%，等於新增1.74億台裝置。這些裝置絕大多數會是警報系統的感測器，價格不高，但相機的銷售量將快速成長。Omdia預期智慧家庭相機銷售量將是2020年數位相機市場的冠軍。智慧家電將是2020年成長最快速的應用類別，年增31.4%至7,000萬台。而最令人期待的是智慧廚房，將有各式各樣的中小型聯網廚房家電問世(圖2)。 圖2　2022年全球智慧家庭銷售量將超越智慧型手機 價格下跌將進一步整合市場服務及硬體 以量而言，智慧家庭的確成長快速，但以售價而言卻不見起色，因為每台售出裝置的營收相較於智慧型手機、平板電腦和其他消費性電子產品，仍舊微乎其微。智慧家庭裝置銷售額的成長速度是銷售量的一半，預計2020年將成長12.8%至818億美元。平均售價則快速下滑，從2018年的83美元下滑至2019年的74美元，2020年則剩65.4美元。小米(Xiaomi)、螢石(EZVIZ)和小蟻(YI)等眾多中國品牌則以破天荒的價格在亞馬遜或其他電商平台銷售，比亞馬遜或Google自有產品低三倍甚至四倍。因為技術非常容易複製與規模化，所以智慧家庭裝置市場有利可圖之處很快就會消失不見。像美國的Canary和英國的Neos等廠商選擇主打服務價值而非硬體設備，試圖穩固營收。而2020年欲進軍智慧家庭市場的廠商若想獲利，就不能仰賴硬體，同時在推出服務與使用案例之前也需測試消費者接受程度。這塊餅確實很大也快速擴增，但現行使用仍局限在基本功能，如果一直如此，就很難大舉搶占消費者荷包。 蘋果整合軟硬體服務 短期內將與現況持平 蘋果服務營收估計將突破500億美元，但非iPhone裝置成長更為快速。2020年對蘋果而言非常關鍵，必須說服投資人公司可以將營收組合轉往服務並重返成長。蘋果指望Apple TV+、Apple News+和Apple Arcade能將服務年營收提升至500億美元以上。不過，蘋果對於iPhone銷售的依賴也體現在服務事業上，因為有三分之二的營收來自App Store帳單和iCloud。隨著未來幾年有數家主要的服務供應商和媒體公司準備退出App Store，蘋果的服務營收實際上可能是面臨威脅的。 從圖3可以看出，蘋果2019財年的營收相較前一年衰退1.7%，主要原因是iPhone營收下滑15%所致，然而服務營收成長24%，其他產品(Apple Watch、AirPods和HomePod)更是大增41%。 圖3　服務營收成長無法彌補iPhone銷售下滑 服務一直以來都是蘋果產品策略的重點，但仍偏向整合軟硬體以提供最高品質的體驗，而不是直接從服務獲利，像是iTunes的每用戶平均收入(ARPU)一直都很低。蘋果營收與獲利一向都是由硬體銷售貢獻，Omdia認為未來幾年也不會改變。2019年蘋果新產品類別出現顯著成長，遠超過所屬產業平均營收(如穿戴式裝置)，代表未來蘋果的主力仍會是裝置與技術。 更注重隱私幫助蘋果與亞馬遜/Google形成差異化 亞馬遜和Google大舉進軍裝置市場，尤其是智慧家庭領域，而且通常是以賠本價格販售，希望能靠廣告和電商銷售彌補回來。兩家公司的商業模式都高度仰賴消費者數據，以用來鎖定服務與產品客群。2020年亞馬遜和Google將首次嘗試靠智慧音箱和AI語音助理的使用來獲利，可能成功亦可能失敗。蘋果高度重視隱私保護，凸顯與亞馬遜和Google等公司之間的最大差異，也因此取得消費者信任，並得以在多變的時代緊抓住消費者的心。2020年美國總統大選等重要政治事件將讓隱私議題日趨重要。 Omdia的消費者研究指出，不管是廣告贊助的免費服務還是注重隱私的頂級服務都各有龐大受眾，所以可以互相共存。不過，蘋果稱霸智慧型手機市場，對於消費者有很大的影響力，公司會持續標記來自第三方應用程式的消費者數據追蹤，並於Safari和iOS中阻擋廣告。 消費者熱衷螢幕將為新興領域發展動能 2019年摺疊手機的起步並不順利。 摺疊手機將日趨普及 三星(Samsung)發表的Galaxy Fold定價高達2,000美元，又因摺疊設計脆弱導致上市時程推遲，所以招致不少質疑。摩托羅拉(Motorola)原預計在美國重新推出廣受歡迎的Razr智慧型手機，搭配摺疊螢幕定價1,500美元，但計畫同樣延遲。最後是華為(Huawei)的Mate X，原定2019年在全球開賣，但最後只在中國上市且數量非常少，價格約2,400美元。 2020年下一代摺疊手機將問世，價格與設計都更吸引人。但並非人人都買單，像是在德國、英國和美國有超過半數的消費者對摺疊手機興致缺缺。然而，大螢幕行動裝置的魅力不容小覷，想想當年平板電腦和平板手機剛推出時也是飽受批評。消費者越來越喜歡在行動裝置上使用Netflix等OTT服務應用程式觀看影片，對於Instagram和Snap等社群媒體還有遊戲的需求也將只增不減，而摺疊手機是能夠充分滿足這些需求的不二選擇(圖4)；另外其也是展示5G能力與新興AR應用的最佳裝置，這些因素應該足以讓電信營運商願意繼續販售摺疊手機。 圖4　法國與西班牙超過四成的消費者對摺疊手機感興趣 智慧顯示器將超越智慧音箱 Omdia預期2020年智慧音箱銷售量將年成長26%，低於2019年的50%。截至目前為止成長動能依舊為谷歌和亞馬遜力推的入門款裝置(根據Omdia的資料顯示，2019年全球智慧音箱銷售量中，有超過55%為低於75美元的產品)。2020年智慧顯示器的價格將壓低至75美元以下的區間。早在2019年12月亞馬遜就已經將121.95美元的Echo Show 5下殺至59.99美元，而Echo Show 8和Google Nest Hub等較新款產品則以79.99美元促銷，還免費贈送Echo Dot或Google Nest Mini。 雖然智慧顯示器比摺疊手機便宜許多，但消費者感興趣的程度還是低於平均值。問題同樣出在消費者若沒有實際擁有產品，就很難理解其中價值。事實上智慧顯示器的優點顯而易見，像是將語音助理的回應視覺化，讓溝通變得簡單許多並提供使用者更多選擇，在播放音樂、播報新聞或玩聲音遊戲時也能顯示其他內容。而互動式智慧顯示器是智慧音箱的未來趨勢，並將在2020年普及，讓服務供應商和媒體公司又多了一個可以從中獲利的家用接觸點。 (本文作者為Omdia消費性科技暨媒體與娛樂部門實務主管)

ToF技術在智慧型手機上，已經衍生出兩大類應用，其一是用來實現人臉辨識，另一個則是取得所在場域的深度資訊，進而強化手機拍照功能。 智慧型手機是一個年出貨量超過十億支的超大規模應用市場，照理說，能應用在這個市場的技術，都已經有一定的成熟度，但截至目前為止，環繞在ToF感測周邊的生態系統，還有許多改進的空間。 除了手機之外，ToF在其他應用領域還有很大的潛力，但不同應用對ToF的需求不盡相同，配套方案的成熟度跟資源也未必如手機般完整。因此，ToF若要在其他消費性電子或工業領域複製手機上的成功經驗，最大的關鍵，仍在於如何盡速搭建出完善的生態系統。除了感應晶片供應商之外，鏡頭模組廠、軟體開發商等業者也必須共同努力，才能完成光、機、電、軟的跨界整合。 ToF雜訊抑制仍需特別注意 英飛凌(Infineon)大中華區電源與感測系統事業部主任工程師林慶宗(圖1)指出，ToF技術問世至今已經有十多年歷史，感測器本身的性能在過去十多年來，有很明顯的進步。但在實際應用上，ToF感測的精準度除了取決於感測器本身的設計之外，環繞在感測器周邊的元件，也扮演著非常重要的角色。 圖1　英飛凌大中華區電源與感測系統事業部主任工程師林慶宗 ToF技術是以紅外線作為感測介質，因此，跟紅外線有關的因素，對ToF感測的表現具有決定性的影響力。以感測器本體來說，如何因應環境中本來就存在的紅外線，抑制其對感測器的干擾，是首要的技術課題。事實上，太陽本身就是一個強大的紅外線來源，因此在設計感測器的時候，選擇正確的頻譜，避開太陽所造成的紅外線干擾，是最關鍵的。 另一方面，因為ToF必須搭配主動光源，因此在選擇感測器頻段時，還得考慮市場上是否有對應的光源元件可供選用。目前比較主流的紅外線光源有兩種，一是IR LED，另一個則是IR VCSEL，其所發射的紅外線波長，大多都屬於近紅外線(NIR)，即750奈米~1,400奈米之間。而其中又以760奈米、850奈米與940奈米最為主流。 因此，目前業界所推出的ToF感測器，多半工作在上述三個波長。以英飛凌為例，其Real3感測器就是工作在850奈米與940奈米這兩個波長。但太陽光中所含有的紅外線，在這兩個波長的能量還是相當強的，所以在設計感測器時，必須設法降低感測器過飽和的風險。 其實，ToF感測器跟一般相機所使用的CIS很類似，只是ToF感測器接收的是紅外線，一般相機接收的是可見光。相信很多人在拍照的時候，都曾經拍出過度曝光、畫面死白的照片。這個就是CIS過飽和所造成的結果。ToF感測器接收到太強的紅外線能量時，也會有一樣的狀況，只是ToF過飽和所造成的結果不是死白的畫素，而是沒有深度資訊的畫素。 因此，英飛凌在與PMD合作開發Real3 ToF感測器時，特別開發出背景照明抑制技術(Supression of Background Illumination, SBI)，以避免感測器在背景環境的紅外線能量太強時，產生過飽和現象。圖2是在照度50kLux，對距離50公分的兩張人臉進行感測所取得的ToF點雲，這個照度大約跟晴天上午10點的陽光類似。在沒開啟SBI功能時，可以看到ToF感測器出現嚴重過飽和，原本該有深度資訊的點，都變成一片死白；但開啟SBI功能時，ToF感測器就能正常取得目標物的點雲。值得一提的是，關閉SBI功能時，快門的曝光時間為0.15毫秒，開啟SBI功能時，快門時間則長達0.3毫秒，換算下來，SBI功能大概可以讓感測器的動態範圍增加20倍之多。 圖2　背景照明抑制(SBI)功能對ToF感測器的抗干擾能力有很明顯的影響，左為SBI關閉的感測結果，右為SBI開啟的感測結果。 除了自然界中本來就存在的紅外線干擾外，搭配ToF感測器的主動光源，也會對3D感測的效果造成很大的影響。目前業界所使用的主動光源，不外IR LED與IR VCSEL兩種，IR LED的成本非常有優勢，但除此之外，在體積、可調變範圍方面，都遠不如VCSEL。其中，可調變範圍這項參數會直接影響ToF的感測解析度。 由於IR LED的調變頻率最快只能做到30MHz，VCSEL則可高達150MHz，若要應用對感測精細度的要求較高，例如人臉辨識，就必須使用VCSEL光源。 完善生態系統不可或缺 亞德諾(ADI)大中華應用工程總監李財旺則認為，不同應用情境對ToF的需求也不一樣，因此ToF解決方案必須在各種指標之間取得平衡。例如汽車、工業自動化、醫療電子、新零售、智慧監控等專業級場景來說，ToF感測系統不僅需要在精度、範圍、響應時間、解析度、成本、功耗、封裝之間取得平衡，還需要針對不同情況中出現的各種不可控因素、感測系統的靈活性與抗干擾性等方面進行客製化的冗餘設計。 這些冗餘設計有時是硬體，例如加入高可靠性的濾波和抗干擾元件/模組，有時則是軟體演算法，以保證系統有足夠的能力因應不同類型的突發狀況。 ToF或者3D技術從前端到後端都需要上下游產業鏈一起配合。它需要光學、電、晶片級、電路級，以及模組廠，還有一些應用專業產業來共同開發、適配整個方案。作為一種新型的視覺感測技術，無論是針對消費性還是專業級應用領域，目前需解決的基礎性問題還很多，未來如何透過技術去真正實現成本、功耗、體積、速度、壽命、穩定性以及抗干擾能力等多方面的平衡，以達到一個相對目前來說更為優化的水準，進而實現ToF視覺感測技術實際應用中可靠性的提升。 ToF是一種複雜的技術，必須擁有深厚的光學專業技術才能讓VGA感測器發揮最高效能。光學校正、高速脈衝時序模式、溫度漂移、以及補償等因素都會影響到深度的準確度。有可能要歷經冗長的設計週期才能達到想要的效能。同時，與感測器搭配的處理器也扮演非常重要的角色，因為3D ToF需要更高的運算能力。 ADI已支援許多精簡晶片數量的設計來因應客戶拓展商機的需求。針對許多客戶仍尋求更容易、更快速、更有效率的商品化途徑，希望能擁有簡單的展示模組，讓他們能先評測技術的效能，滿意之後再展開實際專案。ADI除了已經透過與許多領域的硬體夥伴合作，聯手提供不同層級的硬體方案之外，也透過與外部軟體夥伴合作，聯手將深度處理演算法方面的專才發揮至軟體層面。 事實上，即便是智慧型手機，目前的ToF配套方案也還沒有發展到十分成熟的地步。舉例來說，因為ToF感測器其實是一種特殊的相機，照手機的系統架構來說，應該要在影像處理器(ISP)便完成ToF資料的解算，但目前市面上並沒有手機的ISP晶片內建ToF運算加速硬體，導致ToF感測器取得的資料必須耗用ISP，甚至手機應用處理器的運算資源來處理。就功耗最佳化的角度來看，最理想的方法還是要在ISP添加專用的硬體電路來解算，這是手機相關晶片業者在制定產品發展藍圖時，可以思考的發展方向。 但如果是手機以外的應用產品，因為在系統的硬體架構中，不一定有ISP的存在，這時就得考慮外掛數位訊號處理器(DSP)，或是採用整合DSP功能的感測解決方案。例如亞德諾的ToF解決方案，因為其鎖定的目標市場是各種專業級應用，因此有一部分方案已經包含處理器功能，應用開發者不需要擔心ToF會額外占用系統主處理器的資源。 圖3　目前手機ToF的典型訊號鏈，可見大多數的運算任務都還是要靠應用處理器來執行。 開拓多元應用　模組廠配合是關鍵 由於ToF是一種特殊功能的相機模組，終端產品製造商要靠自己的力量完成光學、電子的整合設計，是非常困難的任務，因此終端產品製造商通常不會直接跟感測元件供應商採購元件，而是向模組製造商購買已經整合好的模組，據此進行系統開發。 這意味著模組供應商對於ToF能不能開拓出更多應用，有非常大的影響力。如果模組廠商投入ToF的意願不高，即便ToF能為終端產品帶來很多附加價值，產品製造商恐怕也找不到可用的模組。因此，不管是英飛凌或亞德諾，除了開發感測晶片之外，在模組廠的業務經營上，也投入不少資源。 舉例來說，如果要將ToF技術推向筆記型電腦(NB)/平板電腦這類應用產品，原本供應NB相機模組的台系模組廠，如光寶、富士康是否願意投入，就會是關鍵。至於車用相機或工業相機，也有自己的供應鏈生態，如果要將ToF推入汽車跟工業市場，也得獲得這些模組廠商的支持。 由於生態系的建立跟經營需要一段時間，因此ToF技術雖然可以在許多應用場合找到發揮的空間，但個別產業導入的時間，仍會有快慢之別。按照生態系統發展的成熟度來看，在智慧型手機之後，掃地機器人會是最快將ToF感測功能列為標準配備的消費性電子產品。 至於NB跟平板電腦，因為供應鏈業者跟手機有若干重疊，導入的速度應該也不會太慢，特別是蘋果(Apple)在iPad Pro上內建光達功能後，許多品牌商為了跟蘋果抗衡，應該會加快導入的進程。

自從蘋果(Apple)在iPhone X中首度整合3D感測技術，實現人臉辨識功能後，3D感測技術很快就成為高階智慧型手機的標準配備。但3D感測其實是許多種技術總稱，除了蘋果用來實作臉部辨識的結構光感測之外，還有基於飛時測距(Time of Flight, ToF)原理的3D感測技術。 其中，ToF還可以分成更細的技術流派，一派是真實計算雷射光打出去到反射回感測器所需時間，藉以反推目標距離的ToF，另一派則是光源打出經過調變的光束，反射回感測器後會出現相位差，藉此來估算目標距離的相位式ToF。前者最典型的應用就是自駕車所使用的光達(Lidar)，後者則因為成本跟功耗低，可以整合在智慧型手機上，而成為目前最主流的ToF技術。 事實上，由於蘋果已為自家的結構光3D感測技術申請了超過200項專利，滴水不漏地阻斷了其他手機製造商使用類似技術的可能性，因此目前絕大多數的手機製造商，都是採用相位式ToF來實現3D感測。而手機應用所創造出的龐大市場規模，正在為相位式ToF進軍其他應用創造出更多競爭籌碼。 另一方面，蘋果在最新推出的iPad Pro上，採用了類似車用光達的技術，以便讓iPad Pro能用來掃描物件或所處的空間環境，建立對應的數位模型。這也顯示ToF技術在中長距離(公尺等級)的感測上，具有結構光感測所沒有的技術優勢。由於蘋果的產品設計向來具有引導產業趨勢的能力，未來ToF將很有機會進駐平板，甚至NB等大宗市場。 走出智慧型手機　ToF應用全面擴散 光電科技工業協進會分析師林政賢(圖1)表示，在蘋果推出iPhone X，為消費性應用使用3D感測技術立下標竿之前，聯想便已經利用ToF鏡頭作為智慧手機中的近接感測器(Proximity Sensor)和自動對焦功能，但並未引發其他手機業者跟進。直到iPhone X推出一年多後，Android陣營的手機製造商如Oppo、華為、樂金(LG)才推出搭載ToF鏡頭智慧型手機。 圖1　光電科技工業協進會分析師林政賢 但ToF鏡頭在智慧型手機市場攻下灘頭堡後，其他終端產品的開發者跟元件供應商很快地就看見這個技術的應用潛力。包含自動駕駛、機器手臂、家電產品、安全監控和虛擬實境/擴增實境(VR/AR)，都已經有搭載ToF鏡頭的應用產品。 在2020年的國際消費性電子展(CES)，香港的Hubble Connected便展示了健康護理產品的概念驗證設計。該產品採用亞德諾(Analog Devices, ADI)的3D ToF技術，為初生嬰兒須父母緊密看護照顧，提供嬰兒監控鏡頭。而在車載應用上，在2月ADI與Jungo共同開發ToF和2D IR技術的攝影機解決方案，以實現觀察頭部、身體位置以及眼睛注視情況來監測車內人員的睡意和注意力分散程度，進而提高行車安全性。業界目前正開發新的「Phase TOF」與SPAD晶片用於AR與車載Lidar應用。 整體來看，目前ToF解決方案的領導廠商是意法半導體(ST)，ADI的布局則比較偏向醫療、工業跟車載應用。英飛凌(Infineon)、德州儀器(TI)與博通(Broadcom)等知名晶片大廠，也都是ToF感測器的主要供應商。比較值得關注的是全球最大的影像感測器供應商索尼(Sony)，近期也在加快ToF感測器與VCSEL元件的研發，業界普遍認為，該公司進軍ToF感測器市場只是時間早晚的問題。 果不其然，在iPad Pro發表後，TechInsights對其Lidar模組進行拆解研究，便發現內含由索尼提供的ToF感測器，顯示索尼的ToF感測技術已悄悄走出實驗室，進入量產階段。 ToF產業應用五花八門 亞德諾大中華應用工程總監李財旺則指出，3D ToF其實沒有一個特定的應用領域局限，從工業類、消費類、汽車類看到，在各個領域裡面，只要對3D感測器有一些特定應用需求的領域，包括物流、品質檢測、導向、機器人、人臉辨識、門禁、監視、保全維安、醫療、以及駕駛監視等使用情境都會運用3D深度感測ToF技術，以解決傳統2D技術目前無法克服的許多問題。 另外，結合高解析深度資料、強效的分類演算法、以及人工智慧等技術，都使各界未來能發掘出許多嶄新應用。以汽車應用為例，目前市場上的倒車雷達只能感應是否有障礙物，但一些矮小的障礙物就達不到感應範圍的要求，如果採用ToF技術，倒車系統就可以同時偵測多個不同距離的行人或障礙物，當有行人或者障礙物靠近時，就算是視線死角車頂的樹枝，透過軟體處理後，也能以影像或聲音警示距離，以幫助駕駛人員了解車後路況。 駕駛管理系統(DMS)也是ToF可以發揮的應用。透過AI Vision結合3D ToF感測器，透過軟體演算法準確判斷駕駛者狀態，當發現眼睛閉上、頭部沒有保持正面向前或與方向盤距離過近、過遠等精神不濟時，系統會立即發出警報提醒專注行車。 在智慧建築領域，以具備人臉識別的ToF 3D立體影像自動門解決方案為例，基於ToF的方案則可識別空間中的人類特徵以及人與物體相對位置距離，避免動物等非人類進入商場。 ToF技術在工業領域也能為機器人帶來視覺效應，使之能像人類一樣具有方向感。尤其是當機器人身處較為擁擠的工作環境中，它們必須能辨認人與機械的動作，並做出迅速的反應以避免受傷。 對於ToF而言，還有一個非常重要的應用領域就是體積測量，因為在體積測量的時候，我們除了2D的資訊之外，還需要多知道一個深度的資料，這樣的3D ToF技術能快速採集三維資訊並快速計算，包括應用於電梯承載容量管理，透過軟體演算法360度同步掌控電梯空間使用狀況，無論空間或重量，只要其中一項達到承載限制便立刻停止額外載客、載物服務，避免能源浪費。另外，在物流業裡面，體積對於物流產業來計算包裹費用是一個非常關鍵的因素，因此如何快速的採集包裹的體積資訊，對於物流業來講，特別是快遞人員的工作效率是非常重要的。 最後，在超商或者無人商店裡面，除了二維碼之外，還有一種支付方式叫人臉支付。3D技術在比對人臉二維資料的同時，需要一個3D技術進行活體採集，說明這是生物識別，不是一張簡單的照片，因此在支付這樣比較敏感、安全性要求比較高的應用級別裡面，3D技術是一種類似於強制性的引入技術。同樣，在機場以及大廈的安檢中，我們都可以看到人臉辨識系統的導入。 此外， 對於工業AGV應用來說，ToF也在onboard處理器執行SLAM演算法，以協助客戶擁有更安全及更乾淨的環境上扮演重要的角色。 AR/VR將成消費性ToF應用推手 雖然ToF有廣大的應用潛力，但由於每家企業採取的經營策略不同，因此在業務布局上，出現明顯的區別。從李財旺的觀察與分享，不難看出亞德諾將ToF產品的發展重心放在各種工業及汽車應用，但也有將業務重心放在消費性市場的業者，如英飛凌就是其中之一。 英飛凌大中華區電源與感測系統事業部總監麥正奇(圖2)表示，該公司從2013年開始，就與另一家德國ToF技術開發商PMD合作，共同研發ToF技術。到目前為止，除了產品已經演進到第五代，且過去幾年在智慧型手機、掃地機器人等消費性產品上，有不錯的斬獲。接下來，英飛凌會開始跟平板電腦、筆記型電腦的製造商合作，讓這些大宗消費性產品也開始搭載ToF。 圖2　英飛凌大中華區電源與感測系統事業部總監麥正奇 事實上，如果仔細觀察ToF在智慧型手機中所扮演的角色，不難看出ToF將成為AR/VR應用不可或缺的基礎。ToF最早是用來強化手機照相功能，讓手機能像單眼相機一樣，拍出漂亮的淺景深照片。換言之，手機搭載ToF最原始的目的，是為了獲得照相場景的3D資訊，而不是為了用來實現人臉識別功能。 在臉部辨識成為高階智慧型手機必備功能，結構光感測又被蘋果超過200項專利所組成的嚴密保護網包圍，Android手機廠難以導入後，ToF才開始被用在手機正面，作為Android手機實現臉部辨識功能的底層技術。這對ToF來說，算是有點意外的發展，因為ToF本來是用來偵測環境的技術，不是為人臉辨識而開發。 因此，在人臉辨識普及之後，ToF技術在行動裝置跟消費性電子的下一個主要應用，反而是回歸到它最熟悉的領域--3D場景偵測。因為這些終端產品的開發商，都開始將AR/VR功能，以及其所能帶來的全新使用者體驗，視為未來產品的主要賣點。而AR/VR要做得好，一定要有準確的3D場景資料，否則無法將虛擬的資料或圖形很自然地疊加在真實場景中。 可以預見的是，未來智慧型手機跟平板電腦除了正面會安裝ToF感測器之外，背面也得配備ToF感測器，這樣才能讓行動裝置具有感測周圍場景深度的能力。至於AR專用設備，如智慧眼鏡等頭戴式裝置，也會是ToF一個很重要的應用市場。在這類應用產品中，ToF不只讓設備得以感知其所處的3D環境，正確而自然地將圖像資訊疊加在真實場景中，同時也是手勢控制等人機介面所倚賴的底層技術(圖3)。 圖3　ToF在消費性領域的應用潛力 ToF能走多遠？生態系建置是關鍵 有心栽花花不開，無心插柳柳成蔭。ToF技術的發展過程，正好印證了這句俗諺。其實，ToF技術一開始是為了解決超音波倒車雷達死角，避免駕駛人不小心撞到障礙物或刮傷底盤而開發出來的中短距離感測技術。 麥正奇透露，ToF能成功走向消費性應用，最大的關鍵在於和CMOS製程技術結合，發展成類似CMOS影像感測器的解決方案。因為採用類似CMOS影像感測器的設計架構，ToF感測器變得很省電，體積跟成本也大幅縮小，才得以開拓出消費性電子的應用市場。 而隨著ToF感測元件的成本跟耗電量已壓低到行動裝置也能搭載的水準，未來ToF要回過頭去反攻車用、工業市場，技術上已不成問題，關鍵在於個別企業要不要投入資源，去開發不同垂直產業所需要的相關配套。 手機、平板跟筆記型電腦等行動裝置是很大的應用市場，大廠眾多，因此生態系統可以快速建構起來。但如果是工業等比較碎片化的市場，生態系統的建構就會是繁複的工程。這或許也是從汽車應用需求中誕生的ToF技術，反而在消費市場上發展得更快的原因。

誰會支付蜂巢式連接額外功能的費用？目前市場早已採用這種技術，而新的商業模式可以彌補額外的成本支出，進而開啟新的市場機會。 無線連接差異化產品具競爭力 較低的開發和製造成本、更靈活的全球供應鏈以及新的銷售管道，降低了企業進入硬體裝置市場的障礙，進而使得競爭更加激烈。如果沒有針對功能差異化，那麼無論讀者是將產品賣給消費者還是製造工業產品，總會有對手的價格比自身來得低。 但好消息是，無線連接是一種可以造成差異化的因素，它以增加新功能和服務來提高產品價值。無線連接技術早已普及，並且大多數市場期望產品在未來針對無線連接的形式有所遞進。 新型蜂巢式物聯網技術因為它的可擴展性和簡易性，而將會對許多市場帶來衝擊，讓毋需擔心網路基礎架構的隨插即用產品得以實現。因此，業界有必要瞭解蜂巢式物聯網技術對於產品定義和市場定位的影響。 蜂巢式物聯網及其NB-IoT和LTE-M標準的開發，便是要作為連接物品以滿足低資料速率、低功耗、遠距離應用以及處理高密度連接的需求。它充分利用了當前的行動網路基礎架構(LTE和最近的5G)，讓終端用戶可以一直擁有網路存取的能力。除了性能和網路特性，行動網路營運商(MNO)還針對IoT提供客製化及「資料服務方案(Data Plan)」/訂閱服務。 資料成本為無線技術部署關鍵 從產品的角度來看，添加硬體以實現無線連接不僅會增加物料清單的成本，而且還會提升硬體開發成本。與其他一些無線技術相比，為產品增加「蜂巢式」無線連接會帶來額外的費用—來自MNO的訂閱/資料服務方案的額外費用，意即費用/MB資料量(每台裝置)。網路成本(部署、運作和維護成本)一直是大規模部署連接裝置的重要因素，即使對於2.4GHz或1GHz以下的非授權頻段來說也是如此。 圖1　無線連接技術資料成本如何分配為矚目焦點 但是，當使用非授權頻段或專用解決方案時，「網路」成本會被隱藏。例如對於私有的1GHz以下網路，成本會被隱藏在為專有網路元素(如閘道器和聚合器)支付的額外資本支出，以及維護它們的額外營運成本中。 而蜂巢式物聯網讓使用第三方網路的額外費用浮上台面—在每種產品中，都會有一張SIM卡(無論是傳統SIM卡、eSIM卡、softSIM卡還是iSIM卡)，並且總會有人支付資料費用給MNO。 蜂巢式聯網商業模式翻轉供應鏈布局 在享受高服務品質、穩定的網路、覆蓋範圍，以及成本的可預測性之餘，每個人都想知道誰將支付無線連接的費用—資料成本不會隨著物聯網的發展而消失(圖1)。裝置製造商、用戶或介於兩者間的一些人，必須支付這筆費用。 而增加蜂巢式連接的模式將會影響企業整體策略： ・產品定位 ・蜂巢式連接支付費用 ・確認誰將支付資料服務方案費用給MNO 儘管LTE-M/NB-IoT實現了新的功能(如資產即時監控)，進而開闢出一條邁向新商業模式(例如預測性維護服務)的道路，但反過來說，有一個情況也同樣重要：讀者可能必須考慮使用新的商業模式，將帶有蜂巢式物聯網功能的產品推出上市，並可以處理無線連接的額外費用。這要在產品定義階段的第一天就要完成，並且與公司的整體策略維持一致。 要如何處理蜂巢式物聯網連接的額外費用？本文將提出以下三種不同的商業模式，說明蜂巢式物聯網產品不同商業模式的優缺點，以及如何從中找出三種不同的商業模式。 產品預先連接販賣符合小型製造商需求 這一類產品將在整個產品生命週期中與LTE網路(NB-IoT/LTE-M)連接環環相扣。 以下探討需要定期將資訊上傳到雲端的環境感測器。 瞭解這種產品的功能和使用壽命以及需要傳輸的資料量之後，就可以很容易預測整個產品生命週期中所需的總體資料量。產品製造商可以先向MNO預先購買資料服務方案，將其與產品綁在一起銷售，以「預先連接(Pre-connected)」的形式販賣。 從產品設計和製造的角度來看，這是最直接的方法，因為製造商是與MNO協商資料服務方案的一方，並且可以在生產過程中整合適合的SIM技術。製造商可以穩定控制這款已連接的產品。 從用戶的角度來看，這種方法也算合情合理—產品隨插即用，用戶毋需考慮連接性和資料服務方案/訂閱。 不過，整合這些成本會將產品價格提升到某一水準，可能會使終端用戶認為其他產品較為方便。 對於需要購買大量裝置的終端用戶而言，這種方法可能無法擴展。通常，高級電錶就是這種情況，公用事業/DSO公司擁有足夠的議價能力可與MNO直接協商資料服務方案，而僅從電表供應商那裡購買硬體。在這種情況下，下一種商業模式將比較合適。 產品連接就緒販售適合大規模業者 產品製造商出售帶有SIM插槽或eUICC(eSIM)的LTE就緒產品，終端用戶負責選擇MNO和連接方案。 在某些情況下(如購買許多裝置時)，終端用戶可以要求製造商在生產過程中直接插入或焊接所選的SIM，或者，如果裝置配備了eUICC，則可以對它進行遠距離的程式設計。 這種模式會增加用戶端的複雜性。他們不僅需要與MNO協商資料服務方案，而且還必須仔細定義他們所要購買產品的連接規格，這將會迫使終端用戶做出超出其核心競爭力範圍的選擇： ・連接應該要是NB還是M1？ ・需要哪些節能功能、哪家MNO支援？ 在前一種情境下，製造商同時負責產品和連接，因此會將這些領域納入考量。而在這種模式中，解決方案的所有權不明確： ・若許多裝置不在覆蓋範圍內或無法正常工作，是否表示該產品未按照規格製造，或者終端用戶定義錯誤規格/選擇錯誤的MNO？ ・若裝置所需資料傳輸量超過預定數量時，怎麼辦？ 這種複雜性使得這類方法僅適用於大型、有一定規模的買家。對製造商的要求略低，省去選擇資料服務方案的需求。出於同樣的原因，由於產品已經商品化，價格很可能成為主要的購買驅動力。 在產品定義、產品設計和生產方面，這種方法可能仍然不簡單。製造商的目標是要生產一種可適用於所有用戶的標準產品，並在裝置首次連接時可以進行遠距離配置。但是為實現連接的各層面考量(如MNO和SIM)，可能會強制專案客製化。因此，要將標準產品標示「在型錄」上的可能性就會受到限制。 即使採用eUICC可以克服其中部分挑戰，但對具有大型用戶的大型專案而言，這種商業模式仍然具有價值。 連接產品即服務消除價格爭議 製造商以初始費用出售連接的硬體，並提供加值服務。 與第一種方法類似，製造商選擇MNO、協商資料服務方案，並且將聯網功能加進裝置中，在銷售產品時採用這種以服務為導向的方法，僅收取相對較低的費用作為硬體初始資本支出。而資料服務方案不包括在內，但已具備蜂巢式連接的能力，並也準備好可以啟用。除了初始費用外，製造商還將提供服務(作為經常性營運支出)，這不一定與資料服務方案的成本有關，而是與加值服務有關。用戶將不必擔心連接成本/資料服務方案，因為它們已包含在其選擇的首選等級的服務費用中，而製造商僅在用戶訂閱服務並因此使用資料時，才會將費用支付給MNO。 這種方法解決了第一種商業模式的價格/定位問題。製造商仍然可以合理價格銷售產品，並且不需要為產品生命週期內傳輸的所有資料而預先支付費用；製造商甚至可以依靠連接啟用或改善後的新營收來源來降低前期價格。 這種商業模式適合可能需要服務/維護的產品、出租的產品或在較長生產鏈上流動的產品。如利用連接工業工具(Industrial Tool)，可以預測維護情況或何時需要更換磨損的零件。借助嵌入式連接，可以為每位用戶提供客製的維修計畫。 對於大多數工業應用(以及許多消費產品)，由於具備低資本支出和可預測的營運支出，相信該模式更可能被用戶接受。除非終端用戶簽署服務協議，否則製造商也不用支付費用給MNO，因此使其也可減少支出。 整體而言，缺乏連接性(Connectivity)將導致產品過時。對於要在市場中保持活躍性，蜂巢式連接技術為關鍵。因此成本不應成為障礙，而是探索不同市場方法的機會。企業需選擇與其發展策略相符的商業模式，以在其產品中實現連接性。 (本文作者任職於Nordic)

隨著雲端科技興起，能源短缺與高齡化社會的來臨，未來半導體產業需與其他異業整合，如能源科技、醫療科技，以面臨未來人類的需求。以醫療產業為例，過去醫療器材主要對象為病人，使用單位主要為醫療院所，然隨著人類生活品質的提升，若能將醫療器材從治療，擴大為健康照護與管理，將有助於降低國家醫療資源的浪費與成本。因此透過雲端人工智慧提供醫療服務，與半導體實現穿戴式物聯網(IoT)醫療電子產品，以達到隨時隨地健康照護的功能，將有機會帶動國內另一波的產業契機，走向「醫電園」藍圖。 建構穿戴式物聯網系統暨平台 智慧型裝置的普及以及半導體技術的進步，帶動許多穿戴式的裝置因應而出，如搭配耳機、手環或手表進行血氧濃度偵測、搭配心率帶進行心跳偵測、呼吸帶進行呼吸偵測，且搭配智慧裝置進行人機介面的互動與雲端資料的傳輸，進而透過雲端大數據分析，了解使用者健康狀況，提供醫療照護服務。通常建構此服務情境，主要需具備三項技術(圖1)，包含： 1.穿戴式裝置端：透過系統晶片或晶片系統整合技術，可縮小生理訊號檢測裝置，利用穿戴載具如耳機、手表、衣服，進行生理訊號檢測。 2.智慧型裝置端：透過App軟體的開發，進行生理訊號的顯示與即時的分析，提供使用者隨時監控健康指數，達到即時健康照護的目的。 3.伺服器設備端：透過人工智慧的學習，進行健康大數據的分析，提供健康指數預測的資訊，達到長期健康監控與預防疾病發生的目的。 圖1　穿戴式物聯網系統與平台 建置此穿戴式物聯網系統與平台，可以透過不同訊號的檢測，如心率、呼吸、血氧、血壓與體溫等；不同載具的整合，如智慧衣、寵物衣、智慧手表；不同無線傳輸系統，如藍牙、Wi-Fi、4G，將所檢測的生理訊號傳輸至智慧型裝置，如智慧手機或平版電腦，以及雲端健康照護系統，如人工智慧伺服器。應用至生活不同層面上，提供相關的健康服務。 本文將透過「具人工智慧之穿戴式物聯網系統與平台」應用，介紹相關產品應用之雛型，如24小時無線心律監控晶片系統、智慧衣、智慧寵物衣、智慧醫療聽診器、癲癇腦波偵測與刺激系統、智慧穿戴式物聯網開發模組、車用電子疲勞偵測系統、智慧寶貝衣、具可攜式無線尿液檢測與預防心血管疾病之晶片系統與平台、智慧畜牧牛隻穿戴系統。透過以上產品雛形的介紹，將有助於實現智慧醫療普及的目標。 無線ECG系統不間斷監控人體健康 「24小時無線心律監控晶片系統」(圖2)為即時檢測人體心電訊號(Electrocardiogram, ECG)之感測系統，透過生理檢測晶片的核心技術，構成貼身感測模組來偵測配戴者的心電訊號，並藉由藍牙傳輸系統將資訊無線傳輸到智慧型手機端，再由手機應用程式完成後續的分析與計算，並將主要結果呈現於手機螢幕上。透過此生醫檢測晶片及相關軟硬體之結合應用，便可隨時隨地監測與關注使用者之生理狀況，並成為使用者的貼身守護神。即時偵測、便於攜帶、易於使用將為本系統之特色。 圖2　(a) 24小時無線心律監控晶片系統、(b)手機顯示平台、(c)雲端人工智慧辨識平台 智慧衣藉大面積接觸提供多種訊號 在高齡化社會中，結合穿戴式系統與物聯網概念建構成穿戴照護系統，為一極具市場潛力的發展方向。而在穿戴照護應用中，智慧衣占有許多先天上的優勢。首先，與大部分穿戴物品如手表、皮帶等不同，衣物為日常生活中必需品，所以此穿戴裝置較能被一般人所接受。同時，衣物與人體有著較大面積的接觸，能提供較多種類之生理訊號量測，有效發揮穿戴式系統的潛能。因此，透過電子檢測與紡織衣物的結合，可發展智慧衣系統(圖3)。此系統需使用高舒適度的紡織電極來提供心電訊號與呼吸訊號的量測，並透過藍牙將訊號傳送至手機，最後進行身體相關資訊分析如卡路里消耗、心跳變異率等情緒分析。 圖3　(a)智慧衣物與人體實測情境、(b)心律檢測結果、(c)呼吸檢測結果 智慧寵物衣助飼主確保毛孩健康 智慧寵物衣之設計，可結合動物衣與感測器，建立一無線生理訊號感測系統(圖4)，利用前端偵測器偵測寵物心電訊號以及呼吸訊號，並透過演算法將其轉為情緒、心跳變異率(HRV)等多項資訊，提供寵物主人以及獸醫在動物醫療方面的參考，而情緒指標，更能讓飼主進一步了解寵物的心理狀態。此設計主要採用穿戴式及物聯網的概念，並搭配完整軟體平台，可以讓使用者藉由網頁(Web)或應用程式(App)平台，讓飼主即時掌握寵物之生理資訊，同時將資料儲存於雲端資料庫中，可瀏覽寵物之歷史生理狀態，更可以透過這樣的訊息平台與獸醫交流，進一步關心寵物的健康狀況。此系統不僅運用在寵物醫療方面，更可以與其他愛寵人士建立互相交流的平台。 圖4　(a)智慧衣物與寵物實測情境、(b)手機顯示平台、(c)雲端寵物照護平台 智慧聽診器使醫療診斷快/狠/準 為了協助醫師更迅速且準確地診斷，以及幫助醫學院學生在聽診經驗之養成與學習上有更可靠的依據，智慧聽診器提供醫師學習與健檢照護的輔具(圖5)。此裝置具備同時量測心音訊號與心電訊號之能力，並將訊號視覺化呈現於智慧型手機上，進而確認心音訊號的狀態。倘若有異常情形出現，傳統上只能完全仰賴醫生之經驗，但利用智慧聽診器能夠視覺化記錄之優勢，醫師可能夠即時藉由訊號結果來判斷可能的心臟疾病。倘若病患於診斷期間有心律不整之情形發生，如心室頻脈，也能藉此驗證理學檢查上所可能衍生之異常心音表現。 圖5　智慧聽診器實測情境：(a)無線聽診器、(b)無線心律偵測器、(c)手機顯示平台 癲癇腦波偵測與刺激系統經藍牙傳輸訊號 癲癇為常見的神經系統疾病之一，主因為腦部神經細胞不正常放電所引起之症候群。目前癲癇之治療以口服藥物為主流，但藥物治療效果不彰。近期許多研究中，以顱內植入式電刺激為發展方向，「癲癇腦波偵測與刺激系統」包括腦波訊號量測及電刺激模組(圖6)。透過B6小鼠進行動物實驗，系統使用植入式電極收集小鼠腦波訊號，並經由藍牙(BLE 4.2)將訊號傳送至電腦，於電腦端配合客製化的軟體進行演算法分析數據，即時進行癲癇辨識，並利用電流式數位類比轉換器於確認癲癇訊號進行神經刺激，實現量測腦波及以光、電刺激抑制癲癇之系統。此植入式系統亦可作為神經調控系統，穿戴在體外載具上進行體外刺激，在醫療的研究上已證明適當的體外刺激具有減緩疼痛、提高睡眠與減肥的效果。 圖6　人工智慧辨識系統與採用光、電刺激治療癲癇疾病老鼠試驗示意圖 智慧穿戴式物聯網開發模組引領生醫進展 智慧穿戴式物聯網開發模組(圖7)是一個具有穿戴式物聯網設計的生醫晶片開發模組，具有低功耗、微小化以及物聯網化的設計，並且能提供高品質的生理訊號檢測，包括心電訊號、腦電訊號、肌電訊號等十餘種人體的生理訊號。開發者透過此產品，可以快速地開發出應用於生醫領域之穿戴式產品，縮短產品的開發時間並降低開發成本。 圖7　(a)智慧穿戴式物聯網開發模組包裝、(b)模組大小、(c)實際應用場域 除此之外，不同的訊號以不同的模組進行訊號處理，開發者可以依據自身之開發需求，自由地組裝模組，如同組裝「智慧積木」一般。透過此模組可以幫助開發者能更輕易地實現其設計構想，開發出產品雛型，蓬勃生醫穿戴式產品之領域發展。 車用電子疲勞偵測系統提升交通安全 「車用電子疲勞偵測系統」(圖8)是一種能夠檢測駕駛員真實疲勞程度和生理狀況的即時系統裝置，能擷取、整理駕駛的生理資訊並顯示於線上監控平台。此系統可以監測駕駛員的基本生理訊號，如心電訊號、光電容積描述訊號(PPG)、血壓和血氧飽和度，並透過人工智慧/機器學習(AI/Machine Learning)演算法計算後，得知駕駛員的真實疲勞指數。透過物聯網技術，本系統可以將駕駛員各項生理數據，即時地儲存在雲端資料庫。除了可以在線上監控平台顯示相關資訊外，隨著生理資料的更新與積累，還可以進行機器學習，進一步訓練疲勞指數的判斷演算法，以提升判斷準確率，讓線上監控平台可以精準掌握所有駕駛員的疲勞資訊，以便提醒、監控、調度司機，期望能夠提高大眾運輸交通安全。 圖8　(a)車用電子即時疲勞偵測裝置、(b)呼吸與心律偵測訊號、 (c)手機監控介面 智慧寶貝衣貼近嬰兒感受 「智慧寶貝衣」之設計，可結合嬰兒包巾與感測器，建立無線生理訊號感測系統(圖9)，利用前端偵測器偵測嬰兒心電訊號、聲音訊號以及姿態訊號，並透過AI演算法將其轉為情緒、哭聲原因等多項資訊，提供給父母參考以及嬰兒照護方面上的用途。而情緒指標及哭聲原因，更能讓照護者進一步了解嬰兒的心理狀態。此設計應用穿戴式、物聯網及人工智慧的概念，並搭配完整軟體平台，可以藉由網頁或應用程式平台，讓父母即時掌握嬰兒之生理資訊，同時也將資料儲存於雲端資料庫中，可瀏覽嬰兒之歷史生理狀態，更可以透過這樣的訊息平台，與醫生交流，進一步地關心嬰兒的健康狀況。 圖9　(a)智慧寶貝衣穿戴裝置、(b)智慧手機顯示平台 可攜式無線尿液檢測/抗心血管疾病IC護健康 過去十年，心血管相關疾病持續占據全球死因之首，且維持在國人死因的前三名，顯示這是一個世界各國尚未找到有效預防方法的棘手疾病，由於這是一個致死率相當高的疾病，如何早期發現疾病便成為相當重要的課題。若能建構一套應用於居家照護/社區篩檢的「可攜式無線尿液檢測與預防心血管疾病之晶片系統與平台」(圖10)，可方便且快速監控心血管的健康狀況，預防心血管病症及其併發症發生。此系統需透過整合系統晶片、微電極與微流道晶片感測尿液中多項心血管疾病相關危險因子的濃度，並將資料無線傳輸到平台，結合臨床醫學的研究成果評估心血管疾病的風險，由合作的醫療機構人員透過平台給予使用者專業的醫療建議，即可達到預防診斷與居家照護的效果。 圖10　(a)可攜式無線尿液檢測裝置、(b)整合智慧馬桶與手機APP顯示 智慧畜牧牛隻穿戴系統減少資源浪費 台灣最常見的乳牛為具有黑白斑點的荷蘭牛，這些來自歐洲的牛種，適應於溫帶的氣候，也就是攝氏4.5度~15度的生活環境，不過台灣為亞熱帶氣候，高溫時有可能超過36度，加上潮濕的氣候，可能會讓牛隻食慾不振，或是產乳量下降，也可能使牛隻生病，所以建構一個牛隻照護系統至關重要。「智慧畜牧牛隻穿戴系統」主要偵測、分析乳牛身上的生理訊號，並進一步為乳牛建構一個完整的照護系統，該系統能探測牛隻的健康情形，進而了解母牛發情的狀況，以利畜牧場掌握牛隻生理資訊，讓管理者管理牛群上更加輕鬆，減少不必要的人力與資源浪費。與寵物衣系統一樣，此系統需要建構生理檢測裝置、手機平台顯示裝置、雲端分析設備，如系統架構圖便可使用溫度感測、陀螺儀與心電感測器。 其中，溫度感測可得知牛隻的體溫，陀螺儀能了解牛隻的運動狀態、反芻的情形，藉由心電感測器可分析乳牛當前的身體情況。透過牛隻穿戴裝置的隨時偵測，能在第一時間得知牛隻的身體狀況，並可以運用於發情偵測。經過時間累積數據，即可獲得牛隻長期的身體狀況，確保牛隻的健康，獸醫在健檢時也可以更快速掌握問題牛隻。牛隻穿戴裝置也讓畜牧場可以靈活調動人力，透過系統的管理平台，減少人為疏失。 生理訊號感測帶動醫療電子發展 隨著科技不斷演進，如前面所介紹的各種穿戴式裝置與應用，此晶片系統與物聯網整合技術，已經成為相關應用領域的顯學。在醫療電子相關領域，更是受人注目。由於穿戴式裝置可以長時間收集資料，並可將資料回傳到雲端服務，更可以於第一時間，將相關分析資料顯示給使用者，讓使用者以很簡單的方式，清楚知道自己身體的狀況。因此穿戴式裝置中內建生理訊號感測裝置，將可帶動醫療電子的成長，並改變人類未來的醫療行為，且可降低政府未來在醫療照護的支出，透過穿戴式裝置與身體感測網路的開發，將可實現穿戴設備貼身守護健康的願景。然而此目標尚有需多技術門檻需要克服，包含： 1.低功耗與高解析度生理訊號擷取系統晶片技術，其中移動(Motional Artifact)與低頻雜訊的濾除為首要目標。 2.低功耗無線傳輸與接收系統晶片，可採用低功耗藍牙(BLE)或自行開發低功耗振幅調變(OOK)或頻率調變(FSK)傳輸系統，以增加穿戴式模組的使用時間。 3.數位訊號處理疾病辨識系統晶片，透過人工智慧邊緣運算(Edging Computing)技術，可即時提供初步訊號辨識結果，作為使用者健康照護之參考。 4.高效能電管理系統晶片，可提供晶片系統內部不同方塊所需不同電位的電源，亦可發展為無線充電，提高使用者的便利性與增加使用的長效性。 5.「貼身守護神」晶片系統模組，主要以生理訊號檢測晶片為核心，構成貼身感測模組來偵測配戴者的生理訊號，並藉由藍牙傳輸系統將資訊無線傳輸到智慧型手機端，再由手機應用程式與雲端分析完成人工智慧疾病演算法，即時進行相關疾病的辨識，並將主要結果呈現於手機螢幕上，完成貼身照護的目標。 透過此生醫檢測晶片及相關軟硬體之結合應用，便可隨時隨地監測與關注使用者之生理狀況，並即使記錄使用者的健康狀況。其應用範圍包含長照中心之年長者、居家生活之慢性病患、工作場所之忙碌工作者與偏鄉地區的居民，因此，透過「具人工智慧之穿戴式物聯網系統與平台」將可實現智慧醫療普及的目標。 (本文作者為國立成功大學電機系教授)

然而，市場對於產品要求之嚴苛，恐怕超出了實驗室所有的應用模擬。從2018年底柔宇推出外折的手機“柔派”起，到三星推出Galaxy Fold，折疊手機面板的可靠度一直都受到市場質疑(圖1)，導致各大手機廠要不重新設計，要不縮小上市規模，藉以爭取更多的研發時間來改善已經浮現的問題。一年過去了，手機廠在2020年初發表捲土重來的折疊手機，期待以新的概念與新的解決方案，重新為手機市場打開一條血路。 圖1 　第一代折疊手機面板可靠度受到市場質疑(圖片來源：https://www.gsmarena.com/) 軟性OLED顯示技術在2013年三星推出Galaxy Round，以聚醯亞胺(Polyimide, PI)取代玻璃基板以後逐漸成熟，後續推出的Galaxy Edge系列都採用軟性OLED面板。 不過，光有軟性顯示面板還不足以建構一個折疊手機顯示屏幕；折疊顯示模組除了面板外，尚包括觸控、圓偏光片(Circular Polarizer)，蓋板(Cover Window)等元件，這些元件都必須要滿足可折疊的功能需求。其中，最大的挑戰還是來自蓋板，蓋板承載著防刮、耐磨、防眩光、抗反射、抗汙等功能。 過去使用玻璃蓋板，這些功能都可以輕易達成，只是玻璃無法達到小曲率半徑折疊要求，因此只能從軟性高分子材料中尋找能達到20萬次以上小半徑撓曲的材料，其中無色聚醯亞胺材料(Colorless Polyimide, CPI)玻璃轉化溫度高，具有動態撓曲(Dynamic Bending)、靜態撓曲(Static Bending)的安定性，符合蓋板材料折疊需求。 然而，CPI材質表面不耐刮，需要再經過表面可撓硬膜塗層來達到防刮的目的。筆者去年即提到，從材料應用的角度來看，符合軟性可折疊、高透光、耐磨刮特性的高分子材料應用，折疊手機面板應用恐怕是第一個，其可靠性有待實際應用的考驗。果不其然，2019年的許多失效案例與模組的蓋板有關，因此，手機廠持續針對蓋板可靠度問題，提出解決方案，期待新產品能有所改善。 2020年，市面上銷售的折疊手機廠商中柔宇沒有推出新機，新加入的摩托羅拉推出貝殼機Razr，巧的是，三星也推出背蓋式的Galaxy Z Flip，有志一同的打輕巧訴求；華為則推出Mate Xs，算是Mate X的小改版，其面板規格整理如表1。 表1　市售第一代與第二代折疊手機規格比較表 第二代折疊手機在行銷上都特別強調折疊蓋板的先進性，以扭轉市場對手機可靠度不佳的印象。三星宣稱採用先進的超薄玻璃(Ultra Thin Glass, UTG)材質，而華為則強調用了雙層比黃金還貴的CPI，撥開廣告詞句，其實兩者都試圖強調產品在折疊蓋板上有了極大的改善，至於改善得如何，則仍然有待市場考驗。 軟性蓋板技術挑戰大 手機蓋板是手機與外部接觸的部位，承擔影像呈現、觸控訊號輸入與保護面板模組的功能，這些功能所代表的技術需求，包含高光穿透率、低霧度、抗反光、抗眩光、抗汙等光學特性，以及防刮、耐磨、抗衝擊等機械特性；對折疊手機的蓋板來說，必須再加上包括動態折疊與靜態折疊的可撓特性，也就是說軟性蓋板材料既要硬得可以耐磨刮，又要軟的可以耐折曲，這些互相扞格特性需求在材料學上是極大的挑戰(圖2)。 圖2　折疊蓋板是手機與外部接觸的部位承擔諸多互相扞格之特性需求 玻璃一直以來都是手機蓋板的主要材料，能夠輕易滿足光學性與機械性功能需求。然而，玻璃基本分子結構是如圖3所示的矽酸鹽，這種結構註定玻璃材料易碎的特性，當然，玻璃材料的成分多少會影響其脆性，但是，大體而言，相較於金屬或是塑膠，玻璃材料在微小的應變下即產生極大的應力而破碎如圖4(1)所示。 圖3　玻璃之矽酸鹽結構   圖4　施以微小的應變在玻璃上即產生極大的應力 因此玻璃機械強度雖強，但是可撓性(Flexibility)不佳。降低玻璃的厚度有助於增加玻璃的可撓性，以康寧Willow玻璃為例，厚度50μm就比500μm更能承受彎曲半徑較小的折疊如圖5(1)所示。     圖5　薄玻璃可以承受較小的彎曲半徑 同樣的道理，在相同的彎曲半徑下，當玻璃變薄時，薄玻璃彎曲破裂的機率比厚玻璃低很多，如圖6(1)所示。然而，令人沮喪的是，即使玻璃厚度小於100μm，在彎曲到10毫米時，康寧Willow玻璃材料破裂的機率仍高於50%，這對於折疊手機來說，面臨設計上的挑戰，因為，當折疊手機以輕薄為設計訴求時，其折疊半徑要求到5毫米以下，內折時更要求到3毫米以下的工程規格，故折疊蓋板是對玻璃材質來說一個非常大的挑戰。 圖6　不同彎曲半徑，玻璃材料破裂之機率 當全世界玻璃大廠都在努力解決可折疊玻璃之際，面板廠將目光移到了可撓性較佳的高分子材料，長鏈狀高分子結構的彈性變形能力可滿足可撓性的需求。 具有高光穿透度、低霧度等良好光學特性的高分子材料很多，如聚對苯二甲酸乙二酯(Polyethylene Terephthalate, PET)、環烯烴聚合物(Cyclo Olefin Polymer ,COP)等，只是這些材料的玻璃轉化溫度(Glass...

5G時代甫揭開序幕，行動通訊首次進入30GHz以上高頻毫米波頻段，也帶動高頻技術的研究，前瞻研究團隊紛紛著手5G下世代行動通訊的研究，其中，比毫米波頻段更高的太赫茲(THz)就是最主要的研究標的。而不僅是在通訊領域，該技術在國防、國土安全、天文、醫療、生物、計算機等領域都具備高度應用與商業價值。 太赫茲技術被美國評為「改變未來世界的十大技術」之一，被日本列為「國家支柱十大重點戰略目標」之首。太赫茲頻率上高於微波，低於紅外線；能量大小則在電子和光子之間。由於此交叉過渡區，既不完全適合用光學理論來處理，也不完全適合用微波理論來研究。所以，過去一度被人遺忘，因此也被稱為「太赫茲空白」。基於技術的進步，近年該頻段範圍被認為有高度技術價值，吸引許多團隊投入研究，本文將簡單討論太赫茲技術概況與產業應用潛力。 THz技術具低能量/高穿透特性 太赫茲泛指頻率在0.1~10THz (100~10,000GHz)頻段內的電磁波，與30~300GHz的毫米波頻段部分重疊，波長範圍為0.03~3mm，處於電子學與光子學的過渡區域(圖1)。具有可酬載大量訊息資料、亞皮秒(ps)量級脈衝、高時空同調性(Coherence)、低光子能量、穿透性強、使用安全性高、指向性好、頻寬高等特性。1THz電磁輻射的光子能量只有4.1meV，不及X光電磁輻射能量的百分之一，在醫學檢測上深具應用前景；另外，非極性材料在THz頻段沒有明顯的吸收，因此太赫茲對這些材料有非常強的穿透能力，可以應用在公共場所的安檢。 圖1　太赫茲THz頻段位於電子與光子之間 由於太赫茲輻射的典型時間寬度大約在皮秒或亞皮秒量級，利用其時域光譜技術，可以得到大於104的訊噪比(SNR)，遠高於傅立葉轉換紅外線光譜(FTIR)；太赫茲的同調性具有相位訊息，在成像、感測方面能提供更多厚度與距離的資訊。由於太赫茲技術深具應用潛力，根據統計目前已有超過300個前瞻技術研究單位投入相關研究，如美國的國防先進研究計畫署(Defense Advanced Research Projects Agency, DARPA)、貝爾實驗室(The Bell Labs)、噴射推進實驗室(Jet Propulsion Laboratory, JPL)等知名研究單位，DARPA自2004年起，已先後投入超過20億美元，確保其掌握的相關研究水準居全球領先地位。 歐洲與亞洲部分，也有包括歐洲太空總署(European Space Agency, ESA)、德國弗勞恩霍夫應用固體物理研究所(Fraunhofer IAF)、德國聯邦物理技術研究院(Physikalisch-Technische Bundesanstalt, PTB)、英國拉塞福-阿普爾頓實驗室(Rutherford Appleton Laboratory)等；亞洲的NTT docomo、東京大學、京都大學、韓國太赫茲應用研究中心等。加上中國大陸也投入近百個研究團隊。 成像/先進行動寬頻應用潛力十足 在產業應用方面，除了第六代行動通訊6G可能導入太赫茲應用之外，在半導體材料、高溫超導材料的性質研究、斷層成像技術、無標記的基因檢查、細胞水準的成像、化學和生物的檢查，以及微波定向等許多領域都有廣泛的應用潛力。太赫茲頻譜能提供分子的基本結構訊息，如許多輕分子的轉動頻率、大分子或功能團震動模式的諧振頻率都處在太赫茲頻段；太赫茲頻譜也覆蓋了電子材料的低能激勵現象，凝聚態相位介質的低頻振動模式，固體材料的聲子、磁振子、電漿體激元以及液體分子震動等激勵現象。 而隨著對太赫茲特性的深入了解，THz可以成為自動光學檢查(Automated Optical Inspection, AOI)的下世代技術，利用太赫茲成像系統把目標物品的透射譜或反射譜(包括振幅與相位的二維訊息)進行處理、分析，可以得到物品的太赫茲影像，其高透性、無損性以及大多數物質在太赫茲頻段都有指紋譜的特性，使太赫茲成像比其他成像方式更具優勢。可應用於生物醫學、品質檢測、安全檢查、無損檢測等領域。 另外，太赫茲與可見光與紅外線相比，同時具有極高的方向性與較強的雲霧穿透能力，THz通訊可以極高的頻寬進行高保密衛星通訊。所以THz也將成為5G毫米波之後，6G的應用重點(圖2)。2019年3月15日，美國聯邦通訊委員會(FCC)投票通過開放95GHz~3THz頻譜，為6G應用暖身；歐盟也發起6G研究，針對前向糾錯編碼技術、高階通道編碼、通道調變技術進行研究，設定目標為6G傳輸速率超過100Gbps，使用高於275GHz的頻段；中國工信部也發動6G網路研究，目標下載速度每秒1TB，2030年投入商用。 圖2　太赫茲THz於未來無線通訊應用扮演重要角色 太赫茲產業發展如鴨子划水 根據產業研究機構統計，2018年，太赫茲技術市場規模約1.7億美元，預計2019~2024年複合成長率(CAGR)約26%。太赫茲零組件可以分為太赫茲源、太赫茲感測器，截至2014年，全球太赫茲零組件與系統的市場規模為5,600萬美元，預計2023年將成長至4.15億美元，CAGR為25.9%。以應用類型而言，成像應用2021年規模達2.48億美元，2016~2021年CAGR為26.8%；光譜應用2021年產業規模約0.22億美元，2016~2021年CAGR達7.4%，通訊領域的應用2016~2021年CAGR高達213.8%。 太赫茲的頻率很高、波長很短，具有很高的時域頻譜訊噪比，且在濃煙、沙塵環境中傳輸損耗很少，可以穿透牆體對房屋內部進行掃描，是複雜戰場環境下尋敵成像的理想技術，不過太赫茲與毫米波一樣波長短的特性讓訊號容易耗損，單就通訊距離來看，太赫茲在空氣中傳播時很容易被水分所吸收，訊號衰減嚴重，成像掃描需要在一定的距離範圍內。 但是，在某些情況下，有限的傳輸距離反而能成為優勢。因為大氣衰減能使訊號根本無法傳播到遠處敵人的無線電技術監聽機構，可實現隱蔽的近距離通訊。因此也傳出美國正在利用太赫茲傳輸距離相對較短、不易被截獲的優勢，研製通訊距離在5,000公尺左右的近距離戰術通訊設備，一旦成功也可能引發另一波軍備升級風潮。 正當資通訊產業還在忙於解決毫米波元件的成本、散熱、接收、整合性問題之時，6G的話題也悄悄蔓延，以過去成熟的技術為例，太赫茲儘管有許多技術優勢與應用潛力，但目前還處於研究階段，實際應用可能會從航太與軍事領域開始，待更了解技術特性之後，才會逐步導入商業化應用，此時需要開始發展標準、規範，並推動產業鏈的成形。 2030年是不是太赫茲進入商用的時間點，可能有幾個觀察指標，第一個就是5G毫米波技術的進展，現在毫米波應用還有一些瓶頸，未來幾年若能順利解決，有助於太赫茲商業化的推展；第二是太赫茲未來幾年在軍事、航太領域的發展概況，這兩個市場沒有商業考量，單純以技術的可行性為重點，若能證明前述太赫茲技術的各項優勢，對廠商而言就有更高的商業價值。新技術的發展總是令人期待，從現在開始的未來十年，「太赫茲」可能會越來越頻繁出現在人們的工作或生活周遭。

半導體完全依靠電來驅動，隨著應用的不斷擴展，元件複雜度與功能持續提升，電力電子要求強化系統能源效率、縮小體積等。然而，目前矽(Si)材料已逐漸接近性能極限，難以滿足新興應用、產品越來越高效的電力需求。氮化鎵(GaN)具有高開關速度、低損耗、小體積等優點，可以有效提升系統效率，並解決元件散熱問題。 近年來，GaN已開始加速導入至各應用市場當中，市場普及率亦逐漸提升。包括伺服器電源、電動車(EV)以及消費性電子產品的快速充電將是驅動GaN高度成長的關鍵市場。因此更多廠商看好GaN的產業潛力，也將加速技術的改善，包括更高效率、低成本的架構可以在整體競爭的態勢底下，吸引更多應用導入，帶給消費者更多、更好的產品。 GaN正進入消費性應用市場 雲端資料中心近年業務不斷成長，伺服器用電負擔高，希望能有效提升電源轉換效率，像是Google、亞馬遜(Amazon)、微軟(Microsoft)等系統業者，過往都是採用12V的電源架構，如今為了要提升電源使用效率，皆紛紛轉往48V電源設計架構，此時具備高開關速度、低損耗特性的GaN，便成為首要選擇。Transphorm亞洲區銷售副總裁Kenny Yim指出，汽車業也計畫導入48V電源供應系統，GaN元件要導入汽車產業，必須先通過AEC-Q101的汽車電子零組件可靠度驗證。 產業研究機構Yole Développementt(Yole)表示，與矽元件相較GaN是新興的材料，商用化的十多年來，是由高階高性能的應用推動，可提供高頻開關、低導通電阻和較小封裝尺寸，但在2019年，GaN已順利打入消費性應用領域，中國手機廠Oppo宣布在其新Reno Ace旗艦手機搭配的65W快充充電器中採用GaN HEMT元件。這是GaN功率元件首次進入智慧手機市場，而且有可能真正改變GaN產業發展。 而在車用市場，不僅是Transphorm，EPC也獲得AEC認證，而GaN Systems已獲得BMW i Ventures投資，預期在2020年獲得認證。Yole認為，GaN也可望打入工業和電信供電應用領域，包括資料通訊、基地台、UPS和工業雷射雷達應用。Yole預測，受消費型快充應用的驅動，GaN功率元件從2018~2024年，年複合成長率(CAGR)將高達85%，2024年產業規模將達到3.5億美元。 創新架構實現大電流直接驅動 GaN逐步顯現產業應用商機，吸引更多廠商投入，從製程生產的角度來看，Transphorm台灣區總經理王珈雯提到，目前GaN晶圓製造分為三個陣營，台積電、Panasonic與Transphorm，許多沒有晶圓廠的廠商都是委託台積電代工，再找封裝或模組夥伴合作。而Panasonic是與英飛凌(Infineon)合作生產GaN晶圓；Tranphorm則是唯一一家從晶圓製造、封裝、模組都自行完成的廠商，可以充分掌握元件電路設計特性，目前使用6吋晶圓，8吋晶圓預計2020年底完成驗證，2021年正式投片。 從技術架構來看，Transphorm 採用的是創新的Cascade架構(圖1)，Yim解釋，該公司的架構是在氮化鋁鎵(AlGaN)層上又加了一個介電質(Dielectric)；另一種e-mode架構則是在氮化鋁鎵層上加上了P-Gate，最主要的差異(圖2)在於e-Mode GaN需要配合驅動晶片，而該公司的Cascade架構則不需要驅動晶片，可以直接驅動，驅動電流也更大。 圖1　GaN元件Cascade與e-mode架構差異        圖2　GaN元件Cascade與e-mode架構各項技術優劣     目前，杭州中恆電氣(HZZH)已開發出一種基於GaN的高效功率模組，3kW ZHR483KS採用Transphorm的GaN元件，效率達到98%。該模組的輸入電壓範圍為85伏至264伏，而其輸出電壓範圍為42伏至58伏。Transphorm的TPH3205WS-GaN元件用於交錯無橋圖騰柱(Totem Pole)PFC，降低了功率模組的開關損耗和驅動損耗，因此ZHR483KS的性能優於以前使用Super Junction MOSFET的模組。 Yim說明，Transphorm在開發每一代GaN平台時都考慮了四個關鍵因素：可靠性、可驅動性、可設計性和可重複性。在連續導通模式(CCM)升壓PFC拓撲中，在200KHz和120Vac輸入的條件下，該公司Cascade GaN較超接面Si提升近1%的效率，隨著頻率的升高，GaN的優勢更為明顯。