- Advertisement -
首頁 首頁Top區塊

首頁Top區塊

- Advertisement -

導通/切換損失雙降 切換式電源待機功耗再進化

隨著全球暖化日益嚴重與節能減碳呼聲高漲之際,人們也從開發新能源以及提高能源使用效率方面來著手因應,相關之節能法規也應運而生,例如能源之星認證項目、歐盟節能化設計指令,制定各式產品能源效率標準,表1為歐盟委員會所制定在不同輸出功率與方式之空載功率損耗規範。電子設備製造商發展的節能產品,必須遵循國際認證標準,促使電子產品朝向更節能的方向發展,如此也是提高能源利用效率的有效途徑。 對於電子產品電源設計的要求,除了滿足符合各個額定負載效率標準之外,空載與待機功耗也顯得益發重要,因為許多的用電設備大部分時間都工作在極輕載或待機狀態,例如:電視、個人電腦及螢幕等應用,若是每一個電子裝置的待機功率可以省下0.1~0.5W,這些閒置裝置就可以省下相當於數十個發電廠的每年發電量。 本文將探討如何降低切換式電源(Switching Mode Power Supply)的待機功耗,最後並舉一實際設計案例解說。 如何降低待機功耗 所謂待機功耗是指電子裝置在關閉時或處於待機模式時消耗的電能,或是處於最低功率模式下所使用的功率。一般電子裝置的輔助電源最常用的是返馳式拓樸架構,如何降低電子裝置的待機功耗,最有效的方式就是減少其在待機時的導通與切換損失。 在導通損失方面: 1.適當設計輸入端的共模電感的線徑與匝數,在抑制共模雜訊時,可以同時兼顧到將共模電感的導通損失降到最低。 2.選擇適當熱敏電阻的阻值,以避免其內阻的導通損耗。 3.於設計規格中的啟動時間之內,選擇合適的啟動電阻值,或者是選用內建啟動單元的IC。 4.有些控制器雖然在待機時降低切換頻率,來減少切換損耗,但是變壓器線組的導通損耗仍然不可忽視,線圈的圈數與線徑之適當選擇,對於線圈的線阻損失可以有效降低。 5.一次側Vcc輔助繞組的圈數與線路,適當地設計於各種負載條件之下,除了提供穩定正常工作的Vcc,並且能夠將Vcc輔助繞組線路的導通損耗降至最低,若是Vcc不足時,IC會進入反覆啟動狀態,頻繁的需要高壓給Vcc電容充電,造成啟動電路損耗。 6.其次,二次側回授控制線路TL431周遭的電阻,適當地設計在使整個控制線路正常工作之下,將偏壓與分壓線路的電流損失降低,並且選擇高CTR的光耦合器。 7.選擇低耗電TL431其typical IKA為50uA如表2(a)所示,與一般TL431其typical IAK為0.4mA如表2(b)所示,兩者的耗電就差了8倍,藉由使用低耗電之TL431,將圖1之R23電阻放大可以減少二次側TL431損耗。 8.在切換損失方面,RCD在緩衝(Snubber)電路中,可以使用齊納二極體來取代RC。 9.變壓器的層間雜散電容會造成額外的切換損失,可以在層與層之間加絕緣膠帶來降低層間的電容效應。 10.減少一次側回授訊號腳位的並聯電容值。 11.選擇使用雜散電容與Qg較小的MOSFET。 12.加大輸出電容以增加維持時間,拉大叢發模式(Burst Mode)的週期時間,以減少叢發的切換次數,以上所建議的方法總結於圖1所示。 除了外部零件值的調整之外,在控制器本身方面,對於降低輕載功耗,常見的方法為降低切換頻率、關斷時間調制(Off Time Modulation),以及叢發模式。另外,盡量選擇靜態電流較小的IC,因為這對於大多數時間處於休眠模式或低功耗模式的應用尤其重要。 電源設計範例解說 本文以一個120W電視電源演示板為設計範例解說,電路板之主要控制IC為IDP2308,此IC為一結合PFC與LLC的整合式數位控制器,具有內建的啟動單元 (600V Start Up Cell),當Vcc電壓建立到一定的準位後,此一啟動單元會關斷啟動迴路,避免啟動電阻的導通損耗,此外,啟動單元迴路兼具X-cap放電功能,以省掉外接型IC的功率損耗,如圖2所示。 另外,在輕或空載時,控制器會進入叢發模式,以降低切換損失,由於IDP2308是數位IC,具有提供使用者彈性設計的便利性,使用者可以經由參數的調整來優化整體電路的行為,達到所需要符合的規範,演示板線路如圖3所示;演示板規格如下表3所示: 如圖4所示,以下詳細解說IDP2308在叢發模式時的動作行為,當進入待機模式時,主要監控HBFB腳位的電壓準位,來決定叢發模式的運作,當HBFB的電壓上升至Vburst_on,IC會被喚醒而啟動叢發的切換,在LLC完成一個完整的叢發切換,IC就會停止切換然後進入睡眠模式以節省功率損耗。影響待機功耗的主要參數列於表4,其中有叢發模式中的啟動頻率、切換頻率、結束頻率、PFC Bulk電壓以及軟啟動與軟結束的階數多寡。 使用者可以自行調整在LLC之叢發模式中的三個部份: 1.設定較高的啟動切換頻率,預設值為200KHz,軟啟動設定為4階,每32us降一階,目的是減少每一叢發模式控制的啟動突衝電流,降低功率損耗,同時可以抑制異音雜訊。 2.其次設定一較低的切換頻率,預設值為130KHz,以達到最低待機功率與維持二次側輸出電壓的穩定。 3.最後再採用較高的結束切換頻率,預設值為200KHz,軟結束設定為4階,每32us升一階,用於達到抑制異音雜訊。在PFC方面,可以經由參數設定降低PFC bulk的工作電壓準位,來減少切換損耗。 除了參數的設定之外,外部零件值的調整,例如:LLC變壓器的主感Lp、LLC Bootstrap電容及諧振電容的材料,也會對異音與待機功耗有所影響。 經由以上的參數設定與外部零件調整,可以降低叢發模式時LLC的諧振電流,如圖5所示,最後的實驗結果,除了能夠符合小於0.3W待機功耗規範,並且達到極低異音的要求標準,以及維持系統輸出電壓穩定的設計目標。 數位控制器提高操作效率 本文介紹了電子設備電源的待機功耗及其規範,詳細剖析建議的解決設計方案,並且探討實際設計案例,除了一般使用者常用的對策,例如外部零件的調整與選用等方式之外,藉由數位控制器的參數設定調整也是解決之道之一。 一個好的電源設計,除了提供基本電子設備正常的運作之外,也可以減少系統的功率損耗,提高整體操作效率,另外,透過採用合適的數位控制器來做設計,進而減少外部元件的使用數量,節省整體系統的物料成本。 (本文作者為台灣英飛凌科技首席工程師)
0

人是英雄錢是膽 綠能發展還需金融服務牽成

雖然再生能源設備的成本已不再像過去那麼高不可攀,但企業若要建置再生能源容量。資金投入規模仍十分可觀。如何讓金融業者願意共襄盛舉,提供資金挹注,將是台灣再生能源發展過程中,一個很重要的課題。 隨著國際趨勢從節能減碳走向淨零碳排,供應鏈業者對再生能源的需求變得更加迫切。這不僅促使能源產業的綠色轉型腳步加快,許多原本只是能源使用者的廠商,也必須扮演更多元的角色。 然而,即便能源科技在最近幾年突飛猛進,許多新技術或技術應用概念如雨後春筍般出現,對能源使用者而言,投資再生能源還是要面臨一個很實際的問題:錢從哪裡來? 以半導體跟電子製造相關行業為例,不管是晶圓代工、封裝測試、面板製造或終端產品組裝,都是做產品出身的,對於擴產、蓋廠房這類跟本業有關的事情,大家心裡都有個底,但若是要投資風力、太陽能或儲能系統,等於是跨入電力這個全然陌生的領域,不只要學的事情多如牛毛,如何籌措資金,更是一大問題。 綠色金融挹注 再生能源欣欣向榮 靠著推動公民電廠計畫,在台灣再生能源產業闖出一片天的陽光伏特家創辦人馮嘯儒就說,一個再生能源投資案要成功,除了要有解決技術跟工程問題的能力外,更重要的是財務工程的能力。再生能源的建置成本高,回收期又長,如果沒有完善的財務規劃能力,很難走得長遠。 以公民電廠為例來說,這個概念一開始的宗旨,是要把太陽能發電系統的建置成本分散給社會上的廣大投資者,讓更多人能參與太陽能發電建設。但既然是從投資的角度出發,就必然要具有提供投資者獲利回報的能力。如何確保參與公民電廠的投資人能夠獲利,就不只是技術跟工程問題,同時也是財務規劃的問題。 而談到財務工程,銀行的重要性是不言可喻的。永豐銀行總經理莊銘福表示,金融服務是促成產業向前邁進的東風,但東風要吹起來,是需要時間醞釀的。永豐從2013年進入綠色金融這個領域,當時大家都很糾結,因為銀行的傳統授信評估不適合應用在再生能源專案上,銀行若要承作相關融資業務,評估的工具跟項目都要徹底調整。 這八年多來,永豐對再生能源專案融資的評估項目,一直在精進跟完善,例如一個太陽能案場的融資案,銀行要先檢視EPC的過往開發紀錄、專案使用的設備品牌,甚至是案場的防震、防災設計,都要斤斤計較。而且,每一個案場都是獨一無二的,要關注的重點不盡相同。銀行必須在這些細節上投入大量精力,才能做出正確的評估。 而為了掌握這些細節,永豐除了自行摸索,也花了很多時間跟專家學習與再生能源有關的技術細節,才建立起相對完備的再生能源融資授信評估機制,讓綠色金融的業務規模得以起飛。 從2017年起算,銀行對太陽能專案的授信餘額,只占銀行對法人授信餘額的0.28%;到2021年底,預估將達到2.8%;到2025年,則可達到6.8%。這個占比已經是非常高的數字,因為台灣的銀行對包含半導體在內的整個電子產業鏈,授信餘額占比也不到10%。 儲能風險因子有待全面釐清 大規模布建還需醞釀 在銀行的綠色金融服務挹注下,太陽能等再生能源發電量占比將越來越高。那麼,與再生能源相輔相成的儲能系統,是否也能受到綠色金融的嘉惠,進而蓬勃發展呢? 馮嘯儒認為,從陽光伏特家的立場,在公民電廠上軌道之後,發展公民儲能是很自然的結果,公司也在密切觀察,評估推出公民儲能的時機。但現階段儲能系統有一個很現實的問題,就是它的財務模型中還有很多參數不是很明確。唯有儲能技術的商業模式確立、各種風險因子獲得釐清,讓財務模型更清楚之後,才是推出公民儲能的適當時機。 事實上,也因為大型儲能是相對新的應用,在技術還沒有完全成熟的情況下,近年來儲能系統發生火災等安全事故的案例,其實相當頻繁。也因為風險係數高,儲能專案要從金融機構取得啟動資金,或是跟保險公司談到漂亮的保險費率,是相對困難的事情。 UL副總裁暨台灣總經理陳宗弘表示,隨著鋰電池儲能設備在全球快速發展,安全事故接踵而來,取得安全認證成為產品被國際接受的首要門檻。回顧全球發生的大型儲能設備災害,如韓國至今就累積超過30起儲能系統事故,其他如美國、歐洲、澳洲,甚至台灣都發生過儲能事故,因此如何提升儲能安全是各國共同面臨的燃眉之急。 電池是電化學產品,由於其特性,不論有沒有在使用,本身都有能量儲存,除非很長一段時間沒有使用,也因此倘若使用不當,很容易因電壓、電流或是溫度過高而造成起火爆炸的風險。另,即使是設計良好的電池,放在有缺陷的系統或充電器中也會發生故障,所以除了電池本身,也必須從整體系統考量各個關鍵性零件和電池之間運作協調的安全。 藉由安全評估將儲能系統的風險壓到最低,除了可以避免災害外,也跟融資、保險等財務環節息息相關。據保險公司Marsh最新調查指出,儲能系統的防火功能已成為保險公司評估受理的重要條件,具國際級安全認證的儲能系統不僅能彰顯企業資產的安全性,同時也為雙方提供更完善的保障。 對儲能設備製造商而言,取得保險公司高度信任的國際安全機構認證,將創造財務融資的雙贏局面。不但業者本身,採購與使用電池儲能產品的企業用戶,都更有可能獲得銀行、保險業者在資金和融資上的協助。 善用金融服務方可為用電轉型推一把 投入再生能源建置,已經是製造業者滿足ESG要求的必要投資項目。如何為這些投資計畫找到資金來源,將是大多數企業都必須思考的課題。台灣的金融業有很高的意願為這些再生能源投資計畫提供融資,但就如同一般的企業融資,金融業者對專案項目內隱含的種種風險因子,都會用十分謹慎的態度進行評估。 因此,企業在制定相關投資計畫時,千萬不可以用滿足客戶或法規要求即可的心態來進行規劃。做好風險控管,不只是讓自己的綠能資產更安全,同時也可以讓投資計畫更容易籌措資金,早日達成企業用電轉型的目標。
0

ESG浪潮引發再生能源荒 新科技讓綠能布建更靈活

ESG浪潮讓再生能源成為搶手資源,但要在地狹人稠的台灣大規模建置再生能源發電容量,是相當艱鉅的挑戰。如何把空間利用到極致,不只考驗科技業者的創意,政府法規的配合也至為關鍵。 在RE100倡議成為風潮之後,企業導入再生能源就已經成為趨勢;淨零碳排與碳稅機制上路,更讓風力、太陽能等再生能源,成為當前最搶手的綠電資源。但與傳統發電方法相比,目前主流的再生能源發電方式,除了要看天吃飯外,需要大量土地布建,也是一大問題。 尤其是對地狹人稠的台灣來說,要找到足夠的土地來安裝再生能源發電設備,滿足企業對綠電的需求,是極大的挑戰。由於綠電供應量不足,目前全台灣領有再生能源憑證的綠電,有高達95%都被台積電買走了。但即便台積電已幾乎買光台灣所有可以買到的綠電,考慮到未來先進製程需消耗更多電力,以及產能擴張的需求,綠電的供給量還是遠遠低於台積電的需求。 台灣綠電供給嚴重不足,是一個客觀事實。要創造更大的綠電供給量,只能從提高土地的複合利用率來著手。這是台灣在發展再生能源時,所面臨的獨特挑戰。也因為如此,政府一直將農電共生、漁電共生等手法,列為主要的政策執行方向。 提高土地複合利用率為主要政策方向 行政院副院長沈榮津日前在Energy Taiwan 2021期間舉辦的太陽光電高峰論壇中指出,能源轉型是政府的重大政策。2050年淨零碳排這個極具挑戰性的宏大目標,更使能源轉型成為必然要執行,而且不能失敗的政策。為了實現2025年離岸風電5.5GW、太陽光電20GW的目標,行政團隊抱持著使命必達態度,一方面持續聆聽產業界的聲音跟回饋,同時也非常積極地幫業界解決問題,以便能順利達成政策目標。 舉例來說,太陽光電業者一直反映土地不足的問題,希望能藉由推動漁電共生、不利耕作農地再生等政策,釋放更多土地來建設太陽能電場。行政團隊聽到了這個呼聲,也認為漁電共生、不利耕作農地的再利用,是要在地狹人稠的台灣推動地面型太陽能電場的關鍵。 因此,行政團隊除了全面盤點所有可能釋出的土地,進行社會環境檢核,一方面尋找其中生態影響最小的適合地點,同時也會積極進行社會溝通,還有跨部會的法令協調,務必將太陽光電的建設阻力降到最低。 根據行政團隊的規劃,目前已經完成建置的太陽光電容量約為7.7GW,接下來的速度會加快,明後兩年將各釋出2.5GW容量,然後2024年與2025年再各釋出3GW,最後達成20GW的政策目標。相對的,土地釋出的速度也會加快。去年政府已經釋出4702公頃,今年至目前已釋出4080公頃,到年底前還會再額外釋出2000公頃魚塭用地。但這樣還是不夠的,接下來政府還會再釋出5000公頃魚塭用地,擴大推動漁電共生。也唯有釋出這些土地,才能讓太陽光電業者完成容量建置目標。 科技創新讓太陽能布建更具靈活性 除了釋放出更多可以布建太陽光電設備的土地外,如何藉由科技創新,讓太陽能模組可以布建在原本不適合布建的位置,也是一種提高太陽能發電量的方法。 友達光電能源事業總部副總經理林恬宇表示,傳統的太陽能模組是獨立設備,如果要在屋頂上架設,必須進行二次施工,其成本是相當高昂的。如果能畢其功於一役,在建築物興建時,就使用本身就具備發電能力的材料,對於降低太陽能模組布建的成本,將帶來莫大幫助。 基於這個思路,友達與建材廠商合作開發出SunSteel光電浪板(圖1上),希望讓企業與家戶都能充分並輕鬆地利用閒置空間,參與太陽能發電。以SunSteel光電浪板為例,業者可一次性地完成光電系統架設,避免過往需先蓋浪板再建光電設備的繁複作法,由於省去傳統工法的金屬支架,整體重量可減輕達25%,不僅提升安裝時效,亦可降低碳足跡。 也因為SunSteel本身就是浪板材料,這款產品不只可以運用在屋頂,也可以當作建築物的外牆材料。當然,因為日照角度的關係,這種布建方式的發電效率會比較低。但如果要盡可能擴大太陽能接收量,這種作法是可以考慮的。 除了太陽能浪板外,友達今年也開發出具備輕量與可撓特性的太陽能模組SunCurva(圖1下)。SunCurva的重量比傳統太陽能模組減少50%,而且可以撓曲,特別適用於車頂、車棚或有弧度的建築屋頂與牆面。林恬宇透露,目前友達正在與電動巴士業者合作,預期在2022年推出使用SunCurva車頂的電動巴士概念車,藉此驗證太陽能車頂究竟能發揮多大效益。 雖然SunCurva車頂的發電量肯定無法用來驅動電動巴士,但用來驅動巴士內外需要用電的子系統,例如車內照明、車燈、報站系統等,肯定是足夠的。如果這些週邊子系統能改用太陽能產生的電力,可減輕電動巴士電池組的負擔,對延長巴士的續航里程,可帶來一定的幫助。 潛在資源一個都不放過 微水力/地熱進入商用階段 地狹人稠是台灣發展再生能源的一大阻礙,但台灣的自然環境也不是全然不利於發展再生能源。由於台灣位於板塊交界處,島上高山遍布,蘊藏大量水力,而且還有豐富的地熱資源可供利用。因此,在台灣發展再生能源,除了風力、太陽能之外,水力跟地熱的開發也是重點。 不過,這兩種可再生能源的發展,在技術上有比較多限制,直到近一兩年才開始有比較明顯的突破。傳統水力發電已經是十分成熟的技術,但如果要建置大型水力發電廠,必須攔河築壩,對生態環境帶來極大衝擊。因此,水力雖然是再生能源,但到底環不環保,在學界頗有爭議。 不用興築水壩也能發電的微水力發電技術,在這個背景下異軍突起,成為再生能源領域的後起之秀。恆水創電看好微水力發電在台灣的應用前景,自比利時新創公司Turbulent Hydro授權引進垂直渦流水輪機組,並針對台灣的自然條件進行進一步改造,使其更適合運用在台灣。 恆水創電專案工程師溫柏庭指出,微水力最大的特性是只需要一點點高低落差,就能產生電力。以該公司目前所發展出的機組,只要有1.5公尺以上的落差,就能裝機發電,而且因為機組占用空間很小,土木工程的作業量也少,使得微水力可以快速部署(圖2)。 恆水創電已經在台灣勘查出12個具有潛力的場域,大多是現有的灌溉溝渠或水利設施。若能將這12個潛力場域全數開發完成,總發電量將超過4MW。而且,在勘察潛力場域的同時,恆水創電亦已在兩個場域分別布建100KW與200KW機組。這是Turbulent Hydro目前最大的機組,而且也是機組設計完成後,首次實際布建的紀錄。這兩個案場將成為Turbulent Hydro的全球示範場域。 溫柏庭透露,其實台灣適合設置微水力機組的場域遠不只12個。但因為要在河川、溝渠等地點設置機組,需要取得中央、地方的水利單位許可,涉及複雜的溝通作業,所以現階段公司將穩紮穩打,把示範場域做好,證明微水力機組的價值,後面的溝通才會順利。只要能取得許可,微水力機組要平行展開,是相當容易的。 台灣的地熱發電,也在2021年11月進入新的里程碑。在廢棄近30年後,宜蘭清水地熱發電廠經過整修,並針對地熱井結垢阻塞、管線鏽蝕等問題引入新的技術,重新加入發電的行列。目前清水地熱發電廠的裝置容量為4.2MW,每小時發電量可供1萬戶家庭使用。未來第二期新井鑽鑿後,裝置容量預計將從4.2MW提升到9.5MW。 地熱發電是目前人類已掌握的再生能源技術中,唯一不受天候因素影響的發電方式,但因為需要從地底數百到上千公尺深處取得溫泉水,而溫泉水又通常富含礦物質或帶有弱酸性,故管線腐蝕、水垢堵塞等管線相關問題,一直是地熱發電所必須面對的挑戰。如今在新技術的協助下,清水地熱電廠重新上線,台灣的地熱發電能否蓬勃發展,就看復活後的清水地熱電廠表現如何了。 科技創新是台灣再生能源發展的出路 在ESG浪潮下,台灣科技產業行走全球,不只要有穩定的電力,更要有充沛的綠電。但再生能源通常得占用大片土地,使得地狹人稠的台灣,在推動能源轉型的過程中,注定要比地廣人稀的歐美國家更辛苦。畢竟,台灣的人口密度在世界上名列前茅,別的國家要找到數百公頃的土地興建大規模地面型太陽能電廠,或是在人跡罕至的地方設立陸上風機,都不是難事。但在台灣,這種條件的案場,基本上是不存在的。 也因為如此,藉由科技創新實現立體化、複合化的空間利用,就是台灣發展再生能源必然要走的路。雖然難度更高,但也因為台灣有這樣的條件限制,反而更能培養出創新的再生能源技術。
0

搜索低成本/高效益解方 MicroLED技術瓶頸打通關

台灣在LED與LCD產業同時占有舉足輕重的地位,然而技術與應用的成熟讓兩者在近年的市場發展同時遭逢困境,MicroLED顯示器由形成個別畫素的微型LED陣列組成,使用氮化鎵(GaN)LED技術,具高亮度、高動態範圍、廣色域、快速更新率、廣視角和低功耗等特點,也可發展折疊式面板,被看好是下世代顯示器明日之星,連Apple都積極投入技術開發,因而引發各界矚目。 MicroLED被看好成為兩個成熟且高度競爭產業的救贖,台灣的LCD與LED產業同時擁有研發能量與完整產業鏈。過去幾年,晶粒微小化、小間距排列與巨量轉移等技術挑戰持續有進展,2020年MicroLED從特殊商用產品踏出商品化的關鍵腳步,未來幾年持續為大量消費性應用發展暖身,接下來的三~五年將是台灣產業是否能搶占灘頭堡的關鍵。 巨量轉移流派眾多各自登山 傳統的LED技術與應用已進入成熟期,將晶粒微小化成MiniLED或MicroLED開創產品全新的應用,清大材料科學工程系教授陳學仕(圖1)表示,一般而言MicroLED的定義在於晶粒尺寸小於50μm或不使用基板,製程上則與傳統LED幾乎一致,難度在於晶粒微小化之後發光效率如何維持,巨量轉移的便利性與修復技術,模組化的良率與成本如何降低等。 MicroLED轉移近年來一直是技術發展的重點之一,業界投入許多資源,陳學仕指出,目前巨量轉移技術還是有多個流派,如壓印式轉移、磁力轉移、靜電力轉移、滾印轉移等多種技術,屬於百家爭鳴的狀況,每個技術原則上都可行,卻也都存在明顯的缺陷,其中關鍵的技術良率與成本還是未臻理想,等於個個有機會,但人人沒把握。 另外,檢測技術的發展也差不多,陳學仕舉例,中國廈門大學與台灣交大的研究團隊合力研發了一種攝影機型顯微成像系統進行MicroLED測試使用,該系統結合了電腦、電流、數位攝影機、電流供應棒與顯微鏡搭配支援軟體,能夠捕捉並分析顯微鏡影像,測量MicroLED晶片的亮度。美國新創公司Tesoro提出製程檢測方案,結合了非接觸型EL測試與波束定位(BAR)的轉移方法,能夠只將好的MicroLED晶片高速轉移到目標基板上。 日本設備廠Toray則推出MicroLED檢修解決方案,以光線自動檢測工具進行零接觸檢測,檢測完以後使用其雷射修剪工具,根據檢測結果剔除MicroLED晶片不良品。整體而言,陳學仕認為,MicroLED的檢測技術發展不會出現跳躍式的技術改善,而是線性的進步,所以預計還需要幾年時間發展。 量子點協助跨越巨量轉移瓶頸 在LED晶粒長晶完成後通常要將晶粒從晶圓基板取下,再將LED轉移到電路板或TFT基板上,既然在轉移的過程中出現技術瓶頸,目前也有廠商提出不轉移的做法,直接將晶圓片上長出的晶粒做成LED面板,並使用螢光粉轉換出其他顏色,或者減少轉移次數,即是只移轉同樣顏色的晶粒,比如移轉藍色的晶粒再透過轉換螢光粉轉換出紅色與綠色,如此可以減少兩次移轉成本並達成良率提升的綜效。 也有一些作法是透過量子點(Quantum Dots, QDs)以類似彩色濾光片的方式,進行LED晶粒的顏色轉換。陳學仕說明,量子點是一種奈米晶體,並可以用尺寸來控制能隙,其顏色是決定於能隙,所以只要控制尺寸的均勻性就可以控制色純度,其中控制尺寸是材料合成中最重要的一個階段,典型的量子點結構如圖2所示。 量子點可以協助各種顯示技術提升色彩展現能力,近年LCD TV加上量子點就變成QLED電視,OLED電視也透過量子點變成QD-OLED電視,都可以有效提升色彩展現能力,尤其在大尺寸面板上,色彩的豐富度直接影響顯示的細膩程度。而MiniLED或MicroLED顯示器,則是透過量子點協助色轉換,不需要使用RGB三色的晶粒進行多次巨量轉移,可以有效降低成本。陳學仕認為,未來各種技術顯示技術,量子點的利用是產品成敗的關鍵之一。 巨量修復又快又好才可勝出 巨量修復(Mass Repairment)是MicroLED另一個關鍵的技術,MicroLED貼裝後,回焊(Reflow)以前階段的不良重工,視覺系統檢驗出回焊以前的不良晶粒,精密Pick & Place可以移除個別有問題的晶粒,移除不良晶粒後,在PAD上點膠小量錫膏,可調整晶粒單位的Pick & Place將良品晶粒貼裝在正確位置。 由於MicroLED晶粒體積小,如何在挑出缺陷晶粒之後有效維修並替換,也成了一項艱巨任務。MicroLED顯示器廠商目前使用的修復方案包括紫外線照射維修技術、雷射光融斷維修技術、選擇性拾取維修技術、選擇性雷射光維修技術及備援電路設計方案等。另外,巨量修復可以說是巨量轉移的升級版,不只是能夠大面積地撿取LED晶粒,更要做到大面積指定位置撿取LED晶粒,並替換大量好的晶粒技術。
0

開拓顯示應用新藍海 MicroLED大膽突圍

MiniLED已經成功商品化,代表顯示器的技術進展到新的階段。LED晶片的尺寸縮小,朝著Micrometer的等級前進,而MicroLED仍需要突破巨量轉移等技術瓶頸,盡可能縮短生產時間、提升良率,進一步降低成本並確保產品的品質與使用壽命,同時找到具有發展優勢的應用藍海,就能邁向商品化的目標。由於MicroLED晶片尺寸小,製程設備與技術都需要升級,才能滿足高精度及高均勻度的標準,但是整個生產流程優化的速度不一,導致目前的良率仍不夠高,且檢測耗時又容易產生誤差,導致生產成本居高不下。 應用方面,公共環境及個人應用的顯示器數量不斷增加,因此應用場景從觀看距離及室/內外兩個層面,可以細分出多元的市場,因此MicroLED可以藉由拓展新的市場應用,邁向規模經濟,進而同時透過日漸成熟的技術及規模化商機降低成本,強化普及應用的動能。 技術瓶頸仍待克服 現階段MicroLED仍處於克服技術瓶頸的階段,距離商品化有一段漫漫長路。Trendforce研究經理楊富寶(圖1)指出,MicroLED面臨技術與成本的挑戰,因為晶片尺寸縮小,從製程、巨量轉移等方面,精度的要求更為嚴苛,廠商需要投入更多的資金與時間,更新設備及技術。然而MicroLED整體製程的提升,仰賴每個生產環節升級設備與技術,但是實際上各個生產環節的優化速度不一,例如背板技術符合要求,但是可能晶片良率還不符合標準,因此需要每個生產流程都升級到可以順利生產MicroLED顯示器的程度,才能解決技術瓶頸。 細究MicroLED晶片的生產過程,良率與檢測是兩個重要但不容易克服的挑戰。過去傳統LED晶片的良率很高,但是MicroLED的晶片需要達到較高的均勻度,老舊設備難以達成目標,導致低良率且高成本的現況。此外,LED晶片需要通過光致發光測試(Photoluminescence, PL)及電致發光測試(Electroluminescence, EL)來減少外觀及訊號瑕疵,但是現有的檢測技術測試MicroLED的時候容易產生誤差,而且檢測要花很久的時間,時間成本高,因此品質維護不易。工研院電子與光電系統研究所所長吳志毅(圖2)解釋,技術成熟度與成本高度相關,業界雖然認同MicroLED顯示器的表現明顯優於OLED及LCD,但是成本太高,需要發展更成熟的技術,MicroLED產品的價格才有機會降低,進而邁向普及。 多元應用現商機 優顯科技執行長陳顯德(圖3)說明,生產一個晶圓的成本是固定的,所以縮小晶圓上的LED晶片尺寸,就可以在晶圓上放更多晶片,理論上每個晶片的成本就會降低。但是當LED晶片的尺寸小於100μm,就需要開發新的技術,導致成本增加。因此原有的LED技術可以達到的最小尺寸就是MiniLED,但是MiniLED尺寸小,應用在顯示器產品上時,需要搭配額外的周邊技術,包含製程、驅動等,所以即便占總成本六到七成的晶片成本下降,周邊技術的成本仍需要花費幾年時間,待技術成熟後才有機會降低總成本。 另一方面顯示器的應用仍有多元的發展空間,因此規模經濟是技術能力之外,另一個降低MicroLED成本的角度。顯示器的觀賞距離遠近、戶外大型看板、商場內、會議室、客廳等等,都存在不同的顯示器應用空間,技術應用可能從現有的傳統LED,升級到MiniLED,接下來則會有部分的應用過渡到MicroLED,部分則持續沿用MiniLED技術。例如智慧型手機或手表,使用者的觀看距離近,且產品本身的體積很小,所以一定要採用MicroLED。而大樓外牆的看板不一定需要使用小尺寸的LED晶片,但是注重亮度,才能確保在遠距離且戶外的觀看情境下,清楚顯示內容。 隨著資訊時代來臨,需要傳遞與接受的資訊爆炸性成長,顯示器的數量變多,過去的顯示器應用場景大多粗略分為商用及家用,現在則可以區分得更為細緻,而能找到MicroLED獨具優勢的一片藍海。例如台北地下街的廣告燈箱,可以歸類在室內且近距離觀看的應用場景,如果固定的海報燈箱改成使用MicroLED顯示器,除了畫面變得更精緻、對比更鮮明,還能依照不同時段經過的客群調整廣告內容,就能提高廣告牆面的廣告效益。 車用顯示也是MicroLED的應用機會之一,吳志毅提及,MicroLED顯示器對比度及亮度高,除了適用於大型看板,車用螢幕也能採用,協助駕駛在日光充足的時候,也能清楚看到螢幕內容。同時汽車的成本空間較大,因此有機會成為率先導入MicroLED的應用。工研院也投入研發MicroLED的AR/VR眼鏡等小尺寸、高解析度的應用,用藍光LED轉換出紅、藍、綠三色,試圖找到具有開創性的應用方向。 拓展市場差異化商機 楊富寶分析,從品牌廠的策略與動態,可以推測市場對MicroLED應用的期待。例如三星(Samsung)從電視著手,推出高價的MicroLED電視。接下來可以觀察在大型廠商推出高階產品後,產品的價格下降的時間點,就代表技術有所突破,因而能降低生產成本。不同的區域市場關注的應用也不同,歐美市場較為熱衷AR/VR相關應用,蘋果(Apple)、Google、Facebook等廠商就是其中的重要角色。中國市場則關注電視及手表等產品,積極發展採用新興顯示技術的電視與穿戴裝置。 回顧2021年MiniLED及MicroLED的趨勢,大致可以總結MiniLED進入到新的階段,成功商品化,而MicroLED則較為停滯,需要拓展新的應用藍海,才能增加廠商研發的意願,以及未來走向量產的動能。現階段MicroLED仍有許多技術瓶頸,加上產量少,導致成本高昂,只能用在少數的高階產品中,距離商用化仍有一段漫漫長路。2020~2021年,MicroLED相較MiniLED受惠於疫情帶動的電子設備需求,有意願投入開發MicroLED的廠商受到疫情衝擊,可以投入研發的資源減少,放緩研發MicroLED的腳步,決策也變得較為保守。 吳志毅認為,MiniLED可說是發展MicroLED練功的過程,雖然目前MicroLED因為成本因素,應用集中在高價的大型室內看板,與MiniLED的消費電子應用市場不同,但是技術發展高度相關。一旦顯示器廠商有能力大規模量產MiniLED產品,小尺寸LED晶片的技術成熟,就代表MicroLED的技術也有所突破,因此也可以從MiniLED的發展趨勢觀察MicroLED的技術進展。雖然MiniLED及MicroLED的技術進展關聯緊密,但是應用方面,MiniLED的應用不一定會全面過渡到MicroLED。陳顯德表示,一方面是MiniLED相較MicroLED具有明顯的成本優勢,加上不同的顯示器應用場景,依照觀賞距離、室/內外的差異,可以細分成多元的市場,應用的需求也不同。因此MicroLED需要積極拓展新的應用場域,才有機會在這一波的顯示器技術革新中脫穎而出,成功商品化。
0

全彩顯示擴大應用商機 電子紙進軍零售賣場貨架

電子紙顯示器以雙穩態與反射式的技術特性,讓顯示螢幕具有類紙質感的閱讀體驗、無背光源,對雙眼友善、陽光下可視、超低耗電與持續顯示零耗電等特性。基於與一般紙質紙張相似的顯示特性,與自發光型的顯示技術相比,長時間使用電子紙閱讀雙眼相對不會感到痠澀,故成為適合數位閱讀的顯示螢幕,眾多廠商推出採用電子紙的電子書閱讀器,也讓大眾留下電子紙等於電子書閱讀器的深刻印象。 然而隨著物聯網與智慧城市等趨勢發展,在教育、交通、物流、零售、工廠、醫療照護、商務與生活等場景均加速落實數位轉型,各個場域將裝載數以億計的聯網裝置。面對低碳時代來臨,對於裝置的電源使用效率要求更為嚴苛,人類不再只追求科技智慧與聯網發展,而是避免高耗能、高排碳持續造成更嚴重的溫室效應,因此,能減少耗電降低碳排,有助環境永續發展的技術將是未來科技關鍵發展趨勢。而電子紙發揮超低耗電與持續顯示不耗電的特性,成為適用於物聯網與智慧城市的顯示介面,同時可取代一次性用紙的技術與產品定位,有助於降低自然資源的消耗。 基於電子紙的顯示特性,電子紙應用領域已從既有的電子書閱讀器印象,延伸至零售、交通與物流等多元場域。例如零售場域的電子貨架標籤,取代傳統紙張標籤;電子紙廣告看板取代傳統印刷海報;智慧交通領域的智慧電子紙公車站牌,因電子紙強光下可視的特性,是絕佳的戶外顯示器,同時基於電子紙低耗電的特性,結合太陽能供電與蓄電系統即可運作,無需額外接配市電,實現電子紙具備的永續發展價值。 雖然電子紙應用領域持續拓展,但電子紙在顯示色彩的表現,自第一台採用電子紙顯示器的電子書閱讀器於2004年問市後的十數年間,電子紙色彩顯示仍以黑色與白色為主流。2013年,廠商如元太科技推出E Ink Spectra三色電子紙,運用三種顏色的電子墨水粒子,讓電子紙可顯示黑、白、紅,或是黑、白、黃等三色,藉此開拓電子紙於零售場域使用的電子貨架標籤應用。 電子紙從黑/白發展至三個顏色,廠商仍持續投入彩色電子紙之開發,2016年首款全彩電子紙顯示技術(Advanced Color ePaper, ACeP)問世,運用青色、洋紅、黃色、白色等四種色粒子,透過電壓控制、動態地進行顆粒組合和混色,實現全色域的彩色電子紙技術。E Ink Gallery具有全彩顯示效果、以及雙穩態與反射式的技術特性,可讓電子紙應用開拓更廣泛的市場,例如全彩電子看板。 不僅如此,著眼於電子紙的電子貨架標籤與電子廣告看板於零售領域需求持續成長,2021年4月推出的E Ink Spectra 3100四色電子紙,運用黑/白/紅/黃等四種鮮豔與飽和的色彩,滿足零售業者色彩行銷之需求。而在此產品上市後,廠商仍協同晶片設計的生態圈夥伴共同研發適合四色,乃至八色的電子紙顯示器使用的驅動晶片,藉此協助零售系統商可更快的開發出採用四色電子紙的電子貨架標籤與電子紙廣告看板。 四色電子墨水系統 電子墨水薄膜(Film)透過電場來控制微膠囊或微杯內帶色粒子的跑動,呈現出雙眼看到的各種圖面、文字或顏色(圖1)。電子紙的驅動相同與LCD液晶螢幕的部分是,電子紙一樣需要薄膜電晶體(TFT)來驅動每個畫素,在電子紙顯示器中,一面的電極是由薄膜電晶體所控制,稱為畫素電極,連接到TFT的源極(Source),另一面則是所有畫素共用的共電極,利用兩端的電壓差異來控制電場,使每個畫素可以獨立的顯示不同顏色/灰階。電子紙需要時序控制晶片、TFT驅動晶片,及提供TFT驅動電壓的電源整合型晶片(圖2)。 電子紙的驅動與LCD液晶螢幕的差異則是,由於電子墨水薄膜的反應速度不及液晶螢幕,所以需要提高驅動電壓,以及需要使用電壓寛度調變。要驅動帶色粒子到固定的位置,顯示特定的顏色,這需要設計特定的電壓寛度的組合,也就是要達成一次顯示畫面的電壓組合為電子紙的驅動波型。 另一不同於LCD液晶螢幕的是電子紙的雙穩態性,由於驅動一次之後,若顯示畫面不需要改變,這時搭配電子紙的雙穩態性,薄膜電晶體不需要再次掃描及驅動,所以在電子紙的使用的輸入介面上,顯示是以單張圖像(Image)資料格式為基礎,而不是液晶螢幕的影像(Video)。基於這些不同之處,所以在電子紙的驅動晶片和時序控制晶片都需要特別的設計(圖3)。 兼顧清晰/省電的應用需求 不同的電子紙應用,依照顯示器使用的場域不同,而產生不同的需求。電子書筆記本需要的是高對比/多灰階顯示,快速的手寫反應速度;在電子標籤則是需要多色,省電及低成本的設計。中小型電子標籤所使用的電子紙顯示器,目前絕大多數使用低成本的整合型晶片。整合型晶片指的是將時序控制及產生高壓電源的功能都整合進TFT驅動晶片裡。開發電子標籤系統,僅需前端使用低成本的微控制器(MCU),經由標準的串行外設介面(SPI)來控制電子紙整合型晶片的顯示資料及指令即可達成。 在電子標籤的應用下,新的材料及晶片的開發收集了使用者的各項反應,以下為市場需求的整理。 1.需要更多色彩、顯示更多內容、解析度提高。這也是四色電子紙具有巿場潛力的原因。 2.更省電、環境友善、符合ESG(Environment, Social, Governance)永續性的要求。在巿場上目標標籤壽命由5年提升到10年。 3.畫面顯示過程優化,由於電子紙顯示器材料的特性,在一張畫面更新的過程中需要數秒的時間,客戶希望在視覺上可以縮短更新的時間,並且利用畫面更新的過程成為電子標籤吸睛的優勢。 4.增強資料存取安全性,防止標籤的顏色及內容被竄改。 為滿足上述的使用情境與使用者需求,產品如Spectra 3100整合型晶片(圖4)在設計上開發了相對應的功能。 優化顏色及清晰度 新的材料使用了更多顏色的粒子,對應到驅動晶片上則需要更多的驅動電壓位準,提供TFT的源極端產生不同的電壓,形成不同電場使電子紙顯示畫面。而由於顯示的每英寸像素提高,造成TFT中鄰近像素間平行電場產生,帶動了彩色粒子水平的位移現象,進而產生電場干擾。這個問題可於晶片設計中加入配合電子紙特性的影像演算法得以改善,無論是細小的字體或貨架標籤的條碼都可以清晰的顯示。 新功能搭配省電設計 若在四色的電子紙顯示技術平台中搭配空間混色的影像處理,該顯示器雖然有能力顯示部分的色彩,但也因空間混色機制會讓畫面中相對純色的畫面資料複雜度提高,造成相對較高的功耗。在Spectra 3100整合型晶片中導入了特殊抖色的影像演算法來降低TFT源極的變化次數,並搭配電子紙驅動波形動態控制幀率的功能,在保留原本的光學效果下仍得到省電的效果(圖5)。 特殊的顯示模式增進吸睛效果 此整合型晶片將原本換圖顯示過程較長的特性,轉化為類動畫的互動效果,成為吸睛的廣告,突破單向溝通的價格標籤應用。這項功能的實現,是結合了影像處理及驅動波型的客製化處理,兩者搭配起來使更新過程更加流暢,在電子標籤的應用中達到加強互動,吸引消費者目光,傳遞更多促銷資訊,促使消費者提升消費意願(Willingness To Pay, WTP),同時增加了標籤的終端應用價值。 強化傳輸安全 最後,是資料傳輸安全性的提升,此整合型晶片系列中加入了自定義的特殊資料編碼格式,顯示任何圖片需搭配轉圖中介軟體(Middleware),再配合驅動波型加密功能,可防止顯示資料被竄改,確保使用電子紙貨架標籤上的價格顯示之安全性(圖6)。 拓展零售顯示商機 全球零售商近年來加速數位轉型的趨勢,電子紙標籤能為零售業者提升營運效率、減少錯誤與降低成本,2020年更因COVID-19疫情加速線上線下全通路(Omni Channel)零售整合,電子貨架標籤自動價格更新系統能協助解決店內人力短缺、客戶要求提升、貨架缺貨與線上訂單增加等問題,加上疫情影響零售商的現金流量,也讓商家更重視商品促銷廣告投放的精準度,使用彩色電子紙貨架標籤提供多元、即時的產品資訊與廣告效益愈來愈受到實體零售商的青睞。在強勁需求推動之下,全球市場使用電子貨架標籤的店舖更加普遍、新興市場亦加快導入電子紙貨架標籤解決方案,全球市場供需狀況可望持續成長。 電子紙標籤除了為零售業者提升營運效率、減少錯誤與降低成本外,在降低環境資源消耗方面亦有貢獻。智慧零售商業模式中常因時間、庫存變化、消費者族群不同、與線上行銷搭配等等的不同因素產生促銷策略與活動,而傳統紙質標籤因應各式促銷活動頻繁更新商品價格,造成一次性使用紙張的大量消耗而造成資源浪費。以電子紙大量取代傳統紙質貨架標籤,成為電子貨架標籤的顯示螢幕,使零售業者的數位轉型成為環保低耗能、無紙化、美觀且有助於營運效率提升。加上電子紙具有斷電後可長時間顯示的特性,在無電力時仍可維持畫面顯示,所以非常省電,廣泛並長期使用有助達成「減碳增綠」及循環利用的目的,可減緩溫室氣體所帶來的全球氣候變異衝擊。 而根據統計,電子紙貨架標籤於全球貨架標籤市場滲透率不及5%,未來市場成長性仍大,預期未來幾年都將保持20~30%的成長幅度,以更多的電子紙貨架標籤取代傳統紙標,可減少紙張使用,有助環境永續發展。基於電子紙的省電、持續顯示不耗電等特性,有機會成為適用於物聯網的顯示器選擇。
0

滿足高畫質需求 64掃LED顯示器驅動晶片給力

近年來LED顯示器朝著更小間距的應用發展已成為顯學,產品設計因載板面積有限,必然會使用掃描器設計,在高階產品上亦會導入高整合驅動晶片,以降低元件數量、節省布板面積。 近幾年驅動晶片的發展,產品最高支援掃描數一直停留在32掃,雖然市場不斷期待高掃描產品問世,但技術上的挑戰,來自於提升掃描數時會使顯示品質下降。 不過,近日驅動晶片可支援的掃描數已提升至64掃,並在不犧牲顯示效果、驅動晶片的使用數量和顯示器模組的功耗上,取得較佳的平衡點,能因應顯示器點間距微縮至1mm以下的趨勢。本文將探討高掃顯示器在技術上面臨的挑戰,透過實際設計案例,引導讀者了解高掃描數驅動晶片技術。 高掃顯示器面臨雙挑戰 ・掃數增加造成LED亮度不足 當採用掃描器設計時,LED顯示器是以逐行掃描的方式顯示。圖1是在一幀時間之內,掃描數對應導通時間的示意圖;以支援32掃驅動晶片為例,每次掃描1行,32行為一個掃描週期,所以當提升所支持的掃描數至64掃時,64行則為一個掃描週期。 所以在一幀時間(TFrame)內,隨著掃描數(scan)的提升,為保持相同灰階輸出解析度(Grayscale output),顯示器的灰階顯示時間(TGCLK)需下降,因而造成亮度不足的問題。 ・不犧牲顯示效果 在小間距顯示器產品中常見七大顯示問題包含:一行暗線、鬼影、漸層暗線、LED壞點十字架、低灰色偏、低灰不均與高對比干擾,其中因提升掃描數而直接關聯的顯示問題為高對比干擾。 高對比干擾問題的根本原因來自LED的寄生電容,在通道與通道之間,LED的寄生電容會形成迴路,當高灰顯示的LED導通,同時改變高灰通道(VOUT1),故擾動訊號會經由LED寄生電容回路影響低灰通道的電壓(VOUT0),使低灰顯示的LED亮度會改變。 新型高掃驅動晶片優勢 上文已說明64掃驅動晶片方案可解決高掃架構下所帶來的挑戰,接下來將以MBI5253/27掃(16通道/最高支持32掃的驅動晶片)與MBI5254/54掃(16通道/最高支持64掃的驅動晶片)的實際載板案例,說明廠商如聚積科技之高掃驅動晶片方案,在驅動晶片數量、模組功耗以及資料傳輸上的優勢。 ・有效降低驅動晶片數量 如表1所示,由載板的垂直解析度與水平解析度可計算出,MBI5253/27掃的載板方案需要使用72顆驅動晶片;而MBI5254/54掃載板方案只需使用36顆驅動晶片。所以一旦提高使用驅動晶片所支援的掃描數,可有效降低載板的驅動晶片數量。 ・模組功耗差異 功耗問題是目前終端使用者關注的焦點,除了增加用電成本外,亦會使顯示器箱體溫度上升,造成顯示畫面出現色偏和色衰等問題。模組總功耗由以下四部份組成,包括:行掃開關損耗(Psw)、LED導通損耗(PLED)、轉捩點電壓功耗(Pknee)、以及載板上總驅動晶片功耗(PICs)。以使用MBI5253/27掃與MBI5254/54掃的載板方案比較功耗差異,設定兩載板均須達到亮度800nits,且色溫在(0.31,0.31)的白平衡。 經由在系統上LED導通路徑所流過的電流,可依序計算出:行掃開關損耗、LED導通損耗與轉捩點電壓功耗。再者,依據顯示規格的灰階輸出解析度與刷新率條件下,可得到驅動晶片的工作電流與工作電壓,由驅動晶片數量可計算出載板上總驅動晶片功耗。 如表2所示,MBI5254方案載板總功耗較MBI5253方案低2.3%,主要是因載板上總驅動晶片功耗總共下降40.6%。透過模組功耗圓形圖,如圖2所示,可發現MBI5254方案整體功耗組成中的總驅動晶片功耗與轉捩點電壓功耗,相較MBI5253方案下降,其餘系統上的功耗都是上升;造成這樣的現象是因為提高掃描數的同時,為了維持相同亮度,必須提高LED導通電流造成功耗增加。 LED顯示器步入室內高畫質(4k/8k),點間距更進一步微縮至1mm時,驅動晶片在相同尺寸的載板上的使用量勢必會上升,代表總驅動晶片的功耗影響會很可觀;所以當總驅動晶片功耗占總模組功耗的比例上升時,透過使用支援高掃的驅動晶片,將有助於下降模組總功耗,展現節能優勢。 ・確保資料傳輸完整性/低EMI 透過圖3公式計算,若27掃驅動晶片方案使用單緣觸發技術時,DCLK=2.5MHz;當掃描數提升至54掃的時候,DCLK則需提升至5MHz,才能保持相同的資料傳輸速度,但隨著DCLK頻率升高,會造成系統上的EMI問題,對於客戶來說可能需要增加破解EMI的方案,如低通濾波器,亦容易造成資料訊號因濾波電路而失真的風險。 因此廠商如聚積科技的驅動晶片方案,將原先DCLK單緣觸發功能升級成雙緣觸發功能,突破資料判斷從只能在DCLK正緣觸發的限制,進化到可在DCLK的正負緣同時判斷,故當驅動晶片擁有雙緣觸發技術,即使掃描數提升至54掃,DCLK也只需要2.5MHz,可同時確保資料的傳輸完整性與較低的EMI,如表3所示。 高掃驅動晶片兼顧顯示效果/功耗 高掃驅動晶片可大幅減少顯示器元件使用的數量與成本,兼顧顯示效果並降低模組的總功耗。新一代64掃驅動晶片解決方案,加入雙緣觸發功能確保資料完整傳輸及降低EMI,展現高掃顯示器的優勢並克服相對應的困難,讓開發者的產品更具成本效益。 (本文作者皆為聚積科技技術市場部LED顯示晶片產品經理)
0

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。  
0

聯電/美國司法部達成認罪協議 繳納罰金並協助後續調查

纏訟多年的聯電協助福建晉華竊取美光(Micron)營業機密一案,如今正式宣告落幕。日前聯電曾向美國司法部提出以6000萬美元罰款換取達成認罪協商的條件,獲美國司法部接受。美國司法部除了對聯電裁罰6000萬美元外,並要求聯電在本案後續對福建晉華的調查工作中,扮演協力者角色。 根據美國司法部的新聞稿,該機關已與聯電達成認罪協商,司法部同意撤銷對聯電原來的指控,包括共謀實施經濟間諜活動、共謀竊取多項美光營業秘密、其他和專利有關的指控,以及可能從4億~87.5億美元的損害賠償及罰金等。聯電則承認侵害一項美光的營業秘密,同意支付6000萬美元罰金,並在3年自主管理緩刑期間內,與司法部在調查、起訴本案另一家共同被告福建晉華的過程中,扮演協力者的角色。 美國司法部於2018年指控聯電與中國福建晉華共謀竊取、傳送與持有美光跟製造動態隨機存取記憶體(DRAM)有關的營業秘密,並起訴曾任台灣美光總經理、聯電副總經理的前福建晉華總經理陳正坤,及自台灣美光跳槽聯電的何姓和王姓工程師,3人被控竊取美光技術後轉移給福建晉華。 聯電與福建晉華在2016年簽訂合作協議,雙方將共同發展DRAM製程技術。為完成此一計畫,聯電對外招募相關工程師。在招募人力時,聯電已有明文規定,不允許任何員工攜帶前公司資訊到聯電,且針對自身與他人營業秘密已有多項保護與防免政策與措施。但2位涉案的台灣美光前員工仍違反相關規定,將老東家的資訊帶進聯電,並在工作過程中參考。聯電察覺此事後,立刻採取必要措施,但由於美國相關法律規定,即便員工在公司不知情的情況下違反規定,侵犯其他公司的營業祕密,公司仍須為員工行為承擔責任,因此聯電在認罪協議中承認並接受因員工觸法所造成的責任。 美國司法部次長羅森Jeffrey Rosen指出,聯電竊取美國領導企業的商業機密,讓中國得以實現戰略目標,無需自行投入時間或金錢就能獲得技術。這項起訴是司法部成功保護美國企業免受那些企圖欺騙和竊取技術企業的案例。
0

加速物聯網布署 美光/塔塔合推雲端虛擬SIM卡

美光(Micron)與印度塔塔集團旗下的塔塔通訊(Tata Communications)宣布,將聯手推出支援全球行動網路連線的解決方案,以簡化和加速物聯網(IoT)裝置的大規模部署。此方案將由從嵌入式SIM卡(eSIM)技術衍生出的雲端eSIM作為基礎,創造出傳統實體SIM卡所不具備的靈活、可擴充優勢。美光則為此方案提供專為邊緣裝置打造的Authenta金鑰管理服務(KMS),為雲端 eSIM的安全性增添助力。 雲端eSIM讓IoT電信服務更靈活 憑藉雲端eSIM技術,塔塔通訊推出了名為MOVE的全球IoT解決方案。該公司與全球600多家電信營運商有合作關係,在推出雲端eSIM之後,可在200個國家和地區以零接觸方式將IoT裝置連上雲端服務。對於產品行銷全球的IoT裝置製造商而言,全球覆蓋的特性可以創造許多價值,因為在實體SIM卡或eSIM的時代,產品在出貨前不是要預先搭載個別地區電信業者的SIM卡,就是要預先安裝對應當地電信業者的eSIM,在後勤跟物流管理上十分麻煩。 雲端eSIM則沒有這個問題,因為SIM卡的管理是在雲端上統一進行,所以可以免除預裝實體SIM卡或eSIM所帶來的不便。這對工業用、基礎設施、汽車、航空、運輸和物流業而言尤其有利,因為這些產業要求便攜式裝置不受邊界和Wi-Fi網路的距離限制,即使在偏遠的地方也要能實現長距離的全球連線。該解決方案亦將允許企業引進5G至其IoT部署策略中,藉由5G 達到更低的延遲、更高的容量和更快的資料速度。 這項技術對物聯網電信服務的運作,也會帶來許多重大的變革。由於雲端化管理,因此用戶將無需在需要連線服務之前,就開始每月繳錢訂購電信服務。只要在需要連線服務前透過雲端開通eSIM,再開始繳納電信費用即可。這項特性將明顯降低用戶的資本和營運支出,因為實體SIM卡往往需要在出貨前就啟用服務合約。 另外,雲端eSIM也使隨用隨付(Pay as you go)的彈性模式成為可能,用戶若使用不須長時間連上電信網路的IoT裝置,可以透過塔塔通訊的MOVE平台以這種高度彈性的服務合約,取代按月繳交固定月租費的合約。 KMS提高物聯網安全性 在實現全球連網並提高電信服務彈性的同時,此方案也有助於提高IoT應用的安全性。美光嵌入式業務部門副總裁暨總經理Kris Baxter表示,IoT生態系統正處於一個臨界點,儘管存在尚未發掘的商機,但當前確保硬體安全性的方法不是太過複雜和昂貴,就是缺乏可擴充性和彈性。與塔塔通訊的雲端虛擬 SIM 卡相輔相成,美光的Authenta邊緣安全將彌補這個差距,促進企業IoT的導入和服務的開放創新。 使用實體 SIM 卡時,OEM必須在製造過程中將裝置ID與IoT服務緊密配對,以避免與不安全的裝置和服務互動,但這將導致「供應商鎖定」的現象。Authenta的簡易身分認證允許延遲綁定第三方憑證,進而分離IoT服務安全需求與製造流程。這樣的彈性讓終端使用者得以自由、安全地存取各種與供應商無關的服務,他們能夠將裝置個人化,並利用IoT裝置作為創新平台,就如同現在帶有行動應用程式商店的智慧型手機一般強大。透過開放生態系統,美光和塔塔通訊將使IoT服務市場以更廣闊的裝置覆蓋面來兌現其全部承諾。 隨著生活中面臨威脅的風險愈來愈大,資安成為導入IoT應用時最大的疑慮。從連網魚缸到嬰兒監視器等IoT裝置上,都出現了不法分子和駭客活動。透過晶片信任根(RoT),Authenta為 IoT軟體的最底層提供了獨特的保護等級。從啟動程序開始,Authenta便使用了原生嵌入快閃記憶體中的強大的加密身分和安全功能。欲使裝置與此全新的SIM卡相容,OEM只需安裝 Authenta快閃記憶體,無需輸入安全金鑰或新增安全元件。 圖 Authenta運作流程圖 美光的雲端服務Authenta KMS將運用此信任根對IoT裝置進行身分驗證,使其能夠在邊緣進行啟用和管理,進而實現從製造到安裝的整個生命週期的平台加固和裝置保護。這種安全即服務解決方案的便捷性,對於那些正在進軍IoT裝置領域的傳統製造商來說尤其有利。有了這項解決方案,缺乏網路安全經驗的OEM將能更專注於自己的核心競爭力,並依靠美光數十年積累的嵌入式專業知識來提供硬體安全保障。
0
- Advertisement -
- Advertisement -

最新文章

- Advertisement -

熱門文章

- Advertisement -

編輯推薦

- Advertisement -