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加速度計、陀螺儀和磁力計通常以消費者價格點提供有效的動作資訊。消費者級的慣性測量單元(IMU)是大多數電子裝置觸發動作的關鍵，然而最能說明問題的，並非是其產生的原始數據，而是透過分析和理解感測器的各項數值，帶來更多的啟發，這就是為什麼會有感測融合(Sensor Fusion)的概念出現。 感測融合的重點在於如何合併多個感測器數據，以及對不同感測器數據的取捨，只要將增益、偏置或雜訊等感測器異常納入考慮，便能較容易了解到那些需要偵測手勢及電源管理的產品為什麼會如此複雜。 想要了解如何在IMU中整合感測器數據，就需要了解旋轉以及控制的方法，本文將說明不同類型旋轉的表示法及所需的操縱方式，還會介紹Arm Helium技術(M-Profile Vector Extension, MVE)是如何幫助客戶在Arm Cortex-M處理器上產生更快的結果，僅以一個四元數(Quaternion)就能提升指令速度約2.5倍，使用八或更多個四元數速度將提升4倍。 多種旋轉表示法 從基礎開始絕非壞事，所以本文將從定義旋轉開始。旋轉是維持方向不變的正交變換，即點與點間的距離和向量間的角度不變，且無任何形式的延伸或傾斜。 旋轉可用兩種方式來思考：旋轉向量或旋轉座標系，這兩種的方式相同但主體相反。前者是以面對自己的方向轉動骰子(物體旋轉)，後者是將骰子置於桌上並自己繞桌旋轉(座標系旋轉)。 旋轉可用多種數學函數表示，各種方式都有其優缺點，對座標系、符號、框-向量旋轉及非可交換旋轉，各有潛在的困難點，每種方法利弊如下列所示。 歐拉角 歐拉角的基礎原理是用三個角度來表示空間中發生的旋轉，共可以生成十二個獨特的旋轉順序，其順序可為外旋(旋轉軸全域固定)或內旋(旋轉軸隨裝置移動)，其中外旋很少用於運算。 在俯仰(Pitch)、偏航(Yaw)、橫滾(Roll)順序中最常見的也許是航空歐拉順序，如圖1所示，圖中採用NED座標系(北-東-下)，分別代表X、Y、Z軸。 圖1　航空歐拉順序 參閱上圖能深入地了解內旋順序。以Z-Y'-X"順序而言，先繞飛機/重心(Z)的中心旋轉，然後從新位置繞機翼(Y')旋轉，最後繞機身圓柱中線(X")旋轉。這一俯仰、偏航、橫滾序列的角稱為Tait-Bryan角，但一般稱為歐拉角。 歐拉角易於閱讀和理解，因此有助於概念化和使用者輸入，但不利於運算或插值，比如將偏航和俯仰視為地球的緯度和經度，則在赤道的一度運動會比在極地冰蓋處的一度運動大很多。 主要缺點之一是發生在接近π/2或90度之第二次旋轉的環架鎖定(Gimbal Lock)，此現象能用圖1解釋。繞重心旋轉任意角度，然後俯仰飛機至90度，此時飛機就會垂直向上，在這一點上，飛機繞中線和重心旋轉效果相同，此會導致系統進入二維自由度(DoF)狀態，而失去第三維自由度，因而產生多餘的等效旋轉，並使運算複雜化。 方向餘弦矩陣 旋轉矩陣亦稱DCM，是一個3×3矩陣：w=Rv，其中R是旋轉，v是向量。DCM將一個參考座標系轉換為另一個參考座標系，等於用矩陣表示各個歐拉角旋轉的乘積。 使用時必須有一個正交矩陣，其中R-1=RT and Det(R)=1，來代表純旋轉(無延伸或傾斜)。 此方法可避免環架鎖定，但這種方法的缺點，是確保矩陣在操作後保持正交性，將可能不易運算。 軸-角 與需要三個旋轉的歐拉角相反，軸-角表示法只需要一個旋轉。此一方式下，任何旋轉都可以用圍繞任意軸n的單一旋轉角θ表示(圖2)。 圖2　軸-角 本方法的優點在於運算過程只須操作兩個數值，而不是如歐拉角的三個數值和DCM的九個數值，這改善了歐拉角所缺乏的數值穩定性，也毋需如DCM進行重新規範化，及歐拉角的環架鎖定，但是它的缺點是不太適用於額外的運算。 四元數 四元數可與其他旋轉方法結合或作為替代方法使用，是定義旋轉的首選。此表示法使用的複數具有一個實項和三個虛項：q=w+xi+yj+z，其中w是實項，x/y/z是虛項；若用向量表示，q==，其中w是實項，a是向量。 四元數沒有環架鎖定的風險，在數值上也比DCM更穩定，沒有冗餘因素、不需要昂貴的操作正交化、易於保持正規化，而正規化的四元數類似軸角法，可以表示旋轉角度的任意向量，因此更容易解釋—w是角度w=cos(θ/2)的變形版本，a=是軸的比例版本： 在四元數中，四元數數學的加法是向量加法，即所有元素的和；乘法略微複雜而且不可交換。如定義P為(p0,p)且Q為(q0,q)： 在規範化(單位)的四元數中，逆矩陣等價於共軛(Conjugate)：P-1=P*，而旋轉向量(v)四元數q的量：w=q*vq；v=qwq*；w=Rv(R是DCM3×3矩陣)且存在於四元數。 合併旋轉是四元數乘法： 且可由四元數Q旋轉向量v後再返回： 四元數因支援插值和導數，因此有利於感測融合，軸-角法和歐拉角法均難以插值，雖然可以使用DCM進行插值，但因要對九個元素(3×3)進行操作而難以執行，且相較於DCM，四元數只需要四個元素(w/x/y/z)，因此也可提高儲存效率。 如上所述，四種數學方法各有其優點和影響運算便利性的潛在缺點。其中四元數在感測器整合的旋轉運算上更受青睞，因為四元數可以避免環架鎖定、確保數值穩定性、對訊號進行插值且提高處理效率。 但是如果要執行大量旋轉，對於四元數運算是很大的挑戰，由於四元數乘法需要大量獨立運算，以致於實際運算效率可能比DCM低，尤其連續進行大量旋轉時，四元數乘法的操作程序將比矩陣乘法複雜。 四元數乘法 Arm Helium的指令集可以快速進行四元數乘法，而在說明其加速方法前，需要對四元數和四元數數學進一步說明，如前文所述，四元數的旋轉需要進行多個乘法運算，亦即四元數乘法是旋轉的關鍵，例如定義四元數A、B及R如下： 其中a=，b=，r=，擴展為16個乘積累加/累減： 或可將四元數視為一對複數，例如a和b是實數，則複數a+bi可表示為一對(a,b)，四元數A=，因此可表示為(a1+a2i)+(a3+a4i)j，其中ij=k，亦即將四元數A表示為負數對(a1+a2i,a3+a4i)。 將複數相乘的結果如下： 亦即兩個四元數可用兩對複數表示如下： 全部乘法運算合在一起等於16個實數或4個複數的乘積累加/減運算。 採用新指令集 Arm Helium技術包括一個向量複數乘法累加VCMLA指令，此指令可以執行一半的複數乘法，而使用兩個不同「旋轉」值的調用，可以運算出一個完整的複數乘法。 調用VCMLA兩次： 1.r=vcmla(r,,,0) 2.r=vcmla(r,,,90)，產生r=，亦即每次調用僅需要兩個純量乘法累加。而VCMLA指令能夠一次運算多個f32和f16複數(定點運算有專用運算子)。而由於四元數可以用兩個複數表示，因此特別有用。 總而言之，四元數乘法的複雜運算如下所示。 此乘法可調用VCMLA指令四次來完成： 前述的16個實數乘法累加/減運算可改為對VCMLA指令的四個不同調用，每個調用執行四次乘法累加。在前兩次運算後，產生八個等效置換結果，如圖3所示。其中最好使用粗體的四個置換，因為它們對於第三次和第四次VCMLA調用有相同的輸入，這一點很重要，因為就指令獲得的速度而言，不可輕忽更改輸入所耗的時間。 圖3　旋轉置換 Helium應用範例 進行四元數乘法前，需先調用其他指令來置換和求逆輸入數據，再調用VCMLA指令。這些存取模式可用常量陣列或手動生成，以下實例會演示此版本的執行： 本四元數乘法的優化代碼如圖4所示，在VCMLA運算代碼中，灰底標示的部分代表四元數乘法。本實例使用多種方法：如{0,1,0,1}用增量/迴繞(viwdup)生成；{2,3,2,3}是人工構建的演算法；{3,2,1,0}用增量(vddup)生成；符號修改碼從表中載入，但也可用vdup/vmov生成。 圖4　四元數乘法代碼 加速指令處理 CEVA-Hillcrest Labs利用Arm作為其DSP核心。本文將Arm Cortex-M0和Cortex-M0+處理器具有的1-cycle或32-cycle的乘法選項，用於感測融合。雖然Cortex-M3也有相同的功能，但對於較小的代碼大小和MIPS而言，其具有更高效的代碼，因此更能節能。配備FPU的Cortex-M4，則提供了更小的代碼和更少的MIPS。 然而，借助Arm Helium的技術，可以同時執行多個四元數乘法，來快速地產生結果，如表1所示，其中NoQ為同時進行的四元數乘法運算；He為Helium擴展所採取的循環數；Cortex-M4為Cortex-M4執行採用的循環數；Cortex-M7為Cortex-M7執行採用的循環數；CPQ為給定運算的每個四元數運算循環數。 而表2則列出使用Arm Helium替代其他Cortex-M應用方案，所得到的速度提升，其中Ratio為給定運算與MVE運算相比處理時間的百分比；Speedup為MVE相對於給定運算的速度提升之比(比率的倒數)。 由此可知，Helium的效果顯著，僅用一個四元數就能提升指令速度約2.5倍，若使用八或更多個四元數，速度將至少提升4倍。 感測融合至關重要 隨著人們的生活越來越緊密，感測器在日常生活中變得越來越普遍。為了滿足這種便利性，感測器須以低功耗、快速、準確地認知周遭環境，因此，複雜四元數旋轉的感測器整合，便是建立此一認知的關鍵。 (本文作者Fabien Klein任職於Arm；Bryan Cook及Charles Pao皆任職於CEVA)

就在新冠疫情起起伏伏，製造業者對智慧製造的需求更加迫切的背景下，2020年台灣科技相關產業的第一個大型實體展覽—台北國際自動化展揭開了序幕。雖然參觀人士必須戴著口罩才能入場，但場內觀展的人潮仍不在少數，且許多參展廠商都端出了人工智慧(AI)相關的展示內容，更讓今年的自動化展飄著濃濃的AI味。 安全皮膚技術助陣　工業機器人走向協作化 新冠疫情使得許多工廠面臨現場勞動力不足的考驗，進而使工廠人機協作的升級轉型需求大增。但工業機器手臂為追求生產效率的極大化，作業時往往必須與人類作業員保持安全距離，使得人機協作的理想很難落實。如何讓工業機器手臂與人類作業員安全地協同工作，成為機器手臂產業的重大議題。 為實現工業協作手臂的理想，專注研發機器手臂安全皮膚的原見精機，與日本川崎重工(KAWASAKI)攜手合作，共同發表了搭載安全皮膚的工業機器手臂(圖1)，藉由高達95%且無死角的包覆度，讓工業機器手臂的安全度大為提升，並朝工業協作的目標跨出一大步。 圖1　原見精機與川崎重工合作，讓原本專為工業應用設計的KHI RS007L機器手臂，在加裝專為其設計的安全皮膚後，升級為工業協作手臂 原見精機董事長蘇瑞堯表示，該公司自2017年創立以來，靠著全球唯一的表面式力感測器解決方案，獲國內外諸多機器人龍頭廠商青睞，攜手提升智慧製造人機協作的安全性。很榮幸本次與川崎重工進一步深化夥伴關係，推出搭載於其機械手臂、市面上包覆最完善的機器人觸覺技術解決方案，現正於日本進行最後檢測實驗，預計不久後即可問世量產。該公司將持續以MIT的堅強技術實力，與更多夥伴攜手打世界盃，以安全的工業協作自動化為核心，擘畫下世代工廠未來。 川崎重工新事業開發部部長野田真指出，產業環境日新月異，川崎重工於工業自動化與機器人產業發展的五十多年間，不斷開發並尋找能符合市場需求的技術。原見精機獨有的觸覺感測解決方案，有效促進大型工業機器人與人類的協作，為新時代自動化產業的發展注入活水。搭載於KHI RS007L的T-Skin安全皮膚新產品，提供機器手臂在協作同時又保有完整的工業精準特性，升級為堅實、精準、耐用的下世代機器人。 原見精機的T-Skin安全皮膚，具有高感度特性，只要一公斤力碰觸就可命令機器人停止。該產品是全球第一個通過歐盟CE驗證最高規格的觸覺感測安全產品，且符合人機協作技術規範ISO/TS 15066的人體安全撞擊測試，產品安全與功能安全均獲認可，達到完整機械系統的安全要求。 原見精機總經理盧元立則進一步說明，KAWASAKI的輕量型機器手臂KHI RS007L是目前同一負重等級中，全球運作速度最快的機械手臂。該手臂原本是專為工業應用設計的產品，但由於人機協作是機器手臂很重要的發展趨勢，如何讓工業機器手臂在快速、精準的既有優勢上，提高其安全性，是許多機器手臂業者都在追求的目標。 在既有的工業手臂上加裝安全皮膚，可讓工業手臂快速升級為工業協作手臂，且成本也遠低於購置新的協作型手臂(Cobot)。但安全皮膚必須針對手臂進行深度客製化，才能避免安全皮膚拖累或干擾機器手臂的運作。原見與川崎重工合作，為KHI RS007L開發專用安全皮膚T-Skin的目的，就是為了讓該手臂能一方面保有其輕巧快速的優勢，另一方面又更加安全。 除了與川崎重工直接合作外，原見也已經針對其他機器手臂品牌的多款產品開發出外掛式的安全皮膚，可讓製造業者用最實惠的投資額，將既有的工業手臂升級為工業協作手臂。 驅控整合式機器關節讓手臂設計更彈性 在本次自動化展中，除了安全皮膚外，與機器手臂有關的重要技術，還有工研院所發表的第三代驅控整合式機器關節。 工研院機械所智慧機器人技術組長黃甦表示，目前市場上絕大多數機器手臂的臂長與構型，都是由機器手臂原廠定義，使用者跟系統整合商(SI)無法依照自家產線的需求或場域狀況進行調整，也使得某些很特別的應用場域找不到適合的機器手臂。因此，工研院發想出新的設計理念，把整隻手臂拆分成一個個關節單元，讓使用者或SI可以依照應用場域的狀況，在一定的容許範圍內，針對每一節手臂的臂長、手臂的整體構型進行客製化，打造出量身訂做的機器手臂。 目前這項技術已經發展到第三代，與前兩代關節模組相比，第三代關節模組單位重量的扭力輸出較第一代關節模組增加約30%，臂長則比第二代更長，又取消了L型關節設計，只保留N型與I型關節，因此整支手臂的外觀更纖長，但又比第二代關節模組多出一個自由度，可實現七軸手臂設計(圖2)。整體來說，利用第三代關節模組組成的機器手臂，比以往的手臂更不占空間，卻又因為多出一個自由度，能負擔更多元化的作業任務。 圖2　工研院機械所展示利用其第三代機器關節模組實現的高度客製化機器手臂 黃甦透露，目前新竹清華大學已經採購了兩支由第三代關節組成的機器手臂，將以此進行雙臂機器人的開發，另也有醫療產業的SI業者利用第三代關節更不占空間的特性，設計出手術用的輔助機器人，可以在開刀房內執行夾持內視鏡這類原本由護士執行的助理工作，讓護士可以去做其他工作。 此外，還有多家台灣的馬達、齒輪等手臂零組件業者，也已經向工研院取得技轉，利用這項技術發展出內建自家馬達、齒輪等關鍵零組件的關節模組。跟提供零組件相比，提供關節模組不僅更貼近SI客戶的需求，單價跟利潤空間也比只銷售零組件更好。 機器視覺/AI緊密結合　手臂應用場景更多元 除了手臂本身的進步外，本次自動化展上，結合人工智慧的機器視覺也比往年更有看頭。所羅門以「AI 3D視覺賦予機器人感知能力」為主題參展，與合作夥伴共同展出多達16項智慧製造與智慧物流的相關應用，包含台灣首次發表的智慧物流分撿與包裝解決方案、智慧焊道辨識方案、智慧打磨系統。 所羅門董事長陳政隆指出，轉型智慧工廠，只有機器手臂是不夠的，因為無法成功辨識物件的機器手臂，在實際的產業應用上會受到很多限制，而這也是所羅門發展AI 3D視覺的主要原因。有AI 3D視覺的機器人，才能讓機器人的應用更多樣化，真正符合產業彈性製造的需求。 事實上，所羅門近年來在AI、機器視覺與機器手臂的整合應用上，投入了相當多資源，每年自動化展上的現場展示，也隨著機器視覺的辨識能力越來越高，而變得更多樣化、更複雜，更貼近實際應用需求。 圖3　所羅門展示的AI智慧焊道辨識方案 據所羅門評估，現在AI、機器視覺與機器手臂的整合應用，已經脫離技術驗證階段，開始走向大量部署。但有許多客戶反應，受到網路頻寬、延遲等因素的影響，現階段要在產線上部署這種高度智慧化的系統，必然要在產線旁配置搭載了高階繪圖卡的工業電腦，由此衍生的成本也是不小的導入障礙。因此，所羅門正著手將其AI機器視覺系統雲端化，以便在網路性能進一步提升，例如5G、TSN網路普及後，能立刻提供用戶雲端部署的選項，降低硬體建置的費用。 AI結合領域知識　自動化長智慧 在本屆自動化展中，幾乎所有跟影像有關的應用，不管是以機器視覺引導機器手臂運作，或是用機器視覺對大小工業產品進行檢測，都能看到AI技術的身影。對工業自動化產業而言，這是頗不尋常的現象。 由於工業自動化對系統的穩定度、可靠度要求遠高於一般資通訊產業或消費性電子產業，因此自動化相關業者對於新技術導入，向來採取比較審慎、保守的態度，除非技術已經相當成熟，否則不會輕易將其導入到自家的產品或解決方案中。 但AI在自動化應用中普及的速度，打破了自動化產業穩紮穩打的習慣，從今年自動化展的展示內容，可以發現相關業者並不是把AI當作展現研發實力的題目，而是真的已經在生產線上累積了一定的部署實績。 俗話說，禍福相倚。新冠疫情對製造業的正常運作造成十分巨大的干擾，但同時也促使製造業者加快數位轉型的腳步，並使得新技術的導入速度明顯加快。對自動化業者，乃至更上游的電子設備、半導體元件供應商來說，或許也算是失之東隅，收之桑榆吧。

根據外媒Venture Beat報導，日前5G汽車協會(5GAA)釋出大規模布建汽車通訊系統的藍圖，其中包含幾個符合傳聞的時間點。根據目前3GPP的5G計畫，5GAA將全球的5G部署以及汽車通訊供應鏈，在未來10年間分成三個C-V2X階段。 日前5GAA釋出大規模布建汽車通訊系統的藍圖 從2020~2023年，汽車製造商依賴4G LTE-V2X技術實現基本的安全功能，例如右轉輔助與緊急電子煞車燈，以提高交通的順暢程度。同時透過蜂巢式網路增強危險警示及其他交通資訊的傳輸。這是在5G來臨前的第一個C-V2X階段。 自2024年起，產業內將會大規模導入5G，強化汽車與基礎建設之間的溝通，以支援自動駕駛技術，包含使用5G-V2X達到自動停車的目的，博世(Bosch)已經在德國及美國測試汽車停入私人車庫的功能，接下來將會在更複雜的環境，如公共道路中測試，甚至做到遠端遙控的功能。此為C-V2X發展的第二階段。 2026年之後，所有新型的自駕車都具備5G-V2X的功能，因此開啟了汽車之間藉由高規格感測數據合作的時代。部分C-V2X的功能，例如汽車間互相分享下一步的駕駛決策，以及整合影像及深度資訊即時溝通的概念，都能在此時進入測試階段。而實際用於都市及高速公路的道路/車流管理，則須等到2029年。 5GAA認為，3GPP將會在目前的第16及18版之間持續發展5G標準，並且隨著營運商對5G基礎建設的布建日益完善，便能加強5G-V2X產業的發展與其規範。而5GAA也指出，將無線頻譜分配給汽車通訊對5G-V2X的進展非常重要，有助於促成全球5.9 GHz的應用互通。 目前多個國家，包含5GAA的成員已經將5.9 GHz的頻段分配給5G汽車通訊使用。然而5GAA的規畫的發展時程雖然合理，實際的應用狀況仍取決於新的規範框架以及道路/汽車數位化擁有的資金。

國際半導體產業協會(SEMI)於9日發表全球半導體設備市場報告(WWSEMS - Worldwide Semiconductor Equipment Market Statistics Report)，該報告指出，2020年第二季全球半導體製造設備出貨金額較去年同期大幅成長26%，來到168億美元，比起第一季也有8%的增幅。 按區域別來看，2020年第二季出貨金額前三高的市場分別是中國、韓國與台灣，且中國與韓國的出貨金額均比第一季大幅成長超過三成，至於台灣方面，第二季的設備出貨金額比第一季衰退13%，但仍有超過35億美元的水準。  

標準組織JEDEC正式發表DDR5記憶體標準後，記憶體廠、處理器廠與眾多伺服器OEM廠商，都已經展開DDR5記憶體的升級/導入計畫，預計最快在2020年底到2021年初，就會有搭載DDR5記憶體的伺服器產品問世。由於導入DDR5已經成為大勢所趨，瑞薩(Renesas)近日發表了一款專為DDR5設計的資料緩衝器，可進一步提高CPU與記憶體模組之間的通訊頻寬。與DDR4 3200相比，採用DDR5資料緩衝器的DDR5頻寬，可再提高35%。 近年來即時分析、機器學習、HPC、AI，還有其他渴求記憶體和頻寬的應用產品持續發展，推動伺服器記憶體頻寬需求的爆炸性成長。瑞薩推出符合JEDEC標準的全新DDR5資料緩衝器5DB0148，為雙直插低負載DIMM(LRDIMM)提供顯著的高速和低延遲，LRDIMM已成為這類新型應用產品的記憶體技術基礎。以瑞薩元件為基礎的第一代DDR5 LRDIMM，比起以3200 MT/s運行的DDR4 LRDIMM，頻寬可再增加35％以上。 DDR5導入潮即將到來，瑞薩發表專為DDR5記憶體模組設計的資料緩衝器晶片  瑞薩資料中心事業部副總裁Rami Sethi表示，身為業界的完整DDR5解決方案供應商，瑞薩正在與客戶和生態系統合作夥伴緊密合作，將大幅擴展的記憶體解決方案產品陣容投入量產。DDR5資料緩衝器對實現高性能DRAM解決方案極為關鍵，諸如LRDIMM、其他類型的高密度模組，以及多樣化記憶體解決方案，這些方案可使新世代高性能運算應用產品更加多樣化。 瑞薩DDR5資料緩衝器藉著減少電容性負載、資料對齊和訊號恢復技術的結合，可以讓重載通道的系統眼圖最大化。這就讓具有大量記憶體通道和插槽，以及複雜路由拓樸的伺服器主機板，也可以用最高速度運行，即使在裝滿高密度記憶體的情況下也是一樣。此外，DDR5模組定義的改進，允許用更低的電源電壓(1.1V，相對於DDR4的1.2V)、DIMM內建穩壓，以及先進控制平面架構的實現(其運用SPD集線器和現代控制匯流排通訊，例如I3C)。 瑞薩是業界自雙直插式記憶體模組問世以來，最資深的記憶體介面產品供應商，有開發完整晶片組解決方案的經驗。全新的瑞薩DDR5資料緩衝器5DB0148為最佳化完整解決方案家族的一分子，可與LRDIMM記憶體模組上的其他瑞薩DDR5元件無縫搭配，這些元件包括電源管理IC P8900、暫存器式時脈驅動器5RCD0148、SPD集線器SPD5118，以及溫度感測器TS5111。可確保採用瑞薩晶片組解決方案的記憶體供應商，擁有完整的互通性和穩定的品質。

因應5G時代頻寬與傳輸速度等技術需求的革新，默升科技(Credo)日前針對資料中心應用及5G網路架構分別推出新品。其為資料中心網路平台推出的Dove系列，包含4款新品—Dove 100/150/200/400光通訊數位訊號處理器(DSP)；而針對5G無線通訊網路中前傳/中傳光模組應用，則推出Seagull 50晶片，進一步滿足行動網路頻寬不斷攀升的需求。上述新品也同時於近期中國深圳國際光電博覽會(CIOE)對外發布。 Dove系列四款產品針對資料中心高速傳輸應用設計 650 Group創始人兼技術分析師Chris DePuy表示，有鑑於5G網路架構中無線接取(RAN)技術的更迭，使5G網路需要更多高頻寬的前傳及中傳連接；加上5G時代聯網裝置大量增加，需要於容量、傳輸速率及傳輸距離進一步提升的傳輸系統支援。另一方面，Credo架構副總裁錢浩立也進一步表示，雲端平台營運商與此同時也需要尋找可擴展頻寬，但又兼顧低成本/功耗的光模組方案，藉此滿足下一代資料中心頻寬擴展的需求。 針對資料中心需求，本次Credo推出的新一代Dove系列四款產品，除採用PAM4 DSP架構以大幅減少晶片尺寸外，也設計可插拔模組，於減少功耗的同時可提升光模組的性能；此外，該公司的DSP技術的處理及平衡技術可適時補償光傳輸損耗，如可維持連續CTLE及DFE/FFE接收平衡，同時也相容於IEEE標準，使產品具有互通性。 另一方面，現階段5G網路針對光模組的主要訴求為低成本，藉此推動DML雷射發射器於業界採用的普及，加速光學元件發展。此類設計需能夠支援前傳的工業級運作溫度範圍，以及中傳/回傳中需較長的傳輸距離，因此該公司針對5G無線通訊網路架構推出的Seagull 50 PAM4光通訊DSP可滿足上述需求，將光元件、溫度變化及光纖傳輸過程造成的損耗及非線性效應透過補償機制，進而實現穩定可靠的高性能，且適用於資料中心及5G無線/eCPRI前傳、中傳和回傳等應用。 Seagull 50屬於雙模DSP 650 Group創始人兼技術分析師Alan Weckel對此表示，由於100/200/400G已占目前資料中心連接網路市占率一半以上，且未來也將不斷成長，成為資料中心主流訴求速率。而雲端平台營運商也正同步部署更高密度的100G網路拓撲結構，並開始投資200/400G網路，以因應網路頻寬成長的需求。由此可見，隨著網路的傳輸速率不斷提升，網路的功率密度及可擴展性已然成為光模組及交換器設計中必不可缺的標準。

在摩爾定律越來越難繼續向前推進的情況下，將一顆SoC切割成多顆Chiplet，再藉由先進封裝技術完成整合，以便在晶片面積、生產良率與效能之間取得更好的平衡，已經成為許多高階晶片所採用的做法。諸如英特爾(Intel)、賽靈思(Xilinx)與聯發科，都已經在自家產品線上導入了Chiplet的設計理念，使得Chiplet成為半導體業內一個備受矚目的議題。 英特爾架構日展示技術火力　Chiplet概念運用日廣 日前英特爾在暌違18個月後，再次舉行架構日(Architecture Day)活動，除了一口氣更新其處理器、獨立繪圖晶片與FPGA等產品的發展路線圖外，同時也在先進封裝跟Chiplet上面有許多著墨。 英特爾資深首席工程師Ramune Nagisetty表示，該公司所發明的EMIB跟Foveros技術，已經應用在許多晶片產品上，在此基礎上，英特爾將以繼續縮小封裝的Bump Pitch、提高Bump密度為目標，讓先進封裝得以支援更多I/O。目前EMIB與Foveros的Bump Pitch分別可達55~36微米及50~25微米，未來的目標是要將Bump Pitch縮小到10微米以下。混合接合技術將是實現此一目標的關鍵技術，目前英特爾已經完成該技術的試產。 而為了實現更複雜的封裝，滿足未來Chiplet的需要，英特爾的封裝團隊正在發展Co-EMIB與Omni-Directional Interconnect(ODI)等新的封裝技術。Co-EMIB(圖1)是一種混合了2D封裝與3D封裝的技術，利用EMIB將多個已經完成堆疊封裝的晶片模組串接起來，再安置於同一個基板上，這會使英特爾得以實現更大型、更複雜的多晶片模組整合，而且也讓晶片設計人員可以更自由地將晶片切割成Chiplet，提高設計的靈活性，亦有助於加快產品上市跟提高良率。 圖1　Co-EMIB封裝 ODI(圖2)也是一種有助於提高設計自由度的封裝技術，也可以視為TSV概念的變形運用。TSV是以晶片上的垂直穿孔作為互聯的通道，因此隨著TSV的數量增加，晶片設計人員必須預留更多晶片面積給這些穿孔，其實是相當大的浪費。而且在進行3D堆疊時，面積比較大的晶片一定要在下層，否則整個堆疊的結構容易不穩定。ODI則是反其道而行，藉由在晶片外面的金屬柱來實現晶片與基板的互聯，這不僅可以節省TSV占用的空間，同時也可以實現上大下小的堆疊結構，讓封裝設計者有更多的彈性。 圖2　ODI封裝 此外，因為金屬柱直接與基板互聯，因此基板可以透過金屬柱直接對上層晶片供電，或在基板與晶片間，搭建起頻寬更高的互聯線路，這些優勢都可以讓封裝設計者有更多揮灑創意的空間。 不管是Co-EMIB或ODI，其實都是在為日後Chiplet的整合需求預做準備。隨著先進製程的線寬越來越細，很多晶片已經不適合再使用最先進的製程製造，這已經是不爭的事實，例如記憶體、類比、射頻晶片所使用的電晶體，跟邏輯晶片的電晶體，在結構跟尺寸上就有很大的差異，與其硬要把不同種類的電晶體實作在同一顆晶片上，不如各自用最適合的製程技術分開生產，形成所謂的Chiplet，再藉由先進封裝技術把Chiplet整合在同一個封裝內。 要實現Chiplet，需要有兩根支柱，其一是實現實體互連的各種先進封裝技術，另一個則是Chiplet互聯的介面標準。在介面標準方面，英特爾正在大力推廣先進介面匯流排(AIB)標準(圖3)，希望讓Die與Die之間的介面得以標準化。Nagisetty表示，介面的標準化是非常關鍵的，在幾十年前，英特爾與其他合作夥伴，共同把PC主機板上的各種介面標準化，例如連接記憶體的DDR、連接GPU或其他周邊的PCI/PCIe，才創造出今天的PC生態系統。同樣的，Chiplet要普及，介面標準化的工作也是不可或缺的。 圖3　AIB 1.0與AIB 2.0標準比較 在Chiplet介面標準化方面，英特爾已加入CHIPS聯盟(CHIPS Aliance)，並將AIB標準與聯盟成員分享。此一標準目前已進展到2.0版，並且是完全開放、免權利金的標準，相關說明文件與AIB產生器等工具，都可以在Github上下載。 Chiplet後勢看好　封裝設計面對巨大挑戰 安矽思(Ansys)資深技術經理魏培森(圖4)指出，封裝技術的進步，是Chiplet能從概念轉化成實際產品的關鍵。封裝產業從很多年前就已經發展出多晶片模組封裝(MCM)與系統級封裝(System in Package, SiP)技術，但受限於基板材料特性及PCB製程的線寬/間距(L/S)限制，能在單一封裝中整合的晶片數量較為受限。 圖4　安矽思資深技術經理魏培森 矽基板跟高分子聚合物薄膜這類新材料的應用，以及隨之引入的半導體級線路製程，打破了傳統PCB基板對封裝設計所造成的限制，讓工程師得以在單一封裝內整合更多晶片。也因為後段封裝有了更進步的技術跟材料，讓前段晶片設計者開始思考將SoC設計化整為零，打散成多顆小晶片的可行性，進而形成今日備受業界關注的Chiplet概念。 但對後段封裝設計者來說，Chiplet概念的流行，將會使很多本來應該要由前段承擔的設計整合作業，變成後段封裝設計要承擔。而後段封裝設計者本來就有自己要面對的挑戰，例如採用矽中介層(Interposer)雖可讓連線密度大幅提高，但Interposer是很脆的材料，在晶片運作過程中，如何避免熱漲冷縮所產生的應力損壞Interposer，是封裝設計工程師所需要面對的棘手難題。像InFO這類以高分子材料做為重分布層(RDL)也有不小的挑戰，因為這種材料是軟的，很容易遇到邊緣翹曲這類問題。 簡言之，機械結構與可靠度的問題，是封裝設計工程師所面對的獨特挑戰，對於這方面的設計模擬作業，Ansys提供的解決方案包含Redhawk、Mechanical、Sherlock等結構模擬工具。也因為Ansys在這方面有相對完整的產品線，在封裝設計領域，Ansys的客戶群遍及全球各大OSAT廠與IC設計公司的封裝團隊。 但由於先進製程面對的技術挑戰越來越難以跨越，IC設計走向Chiplet將是必然的結果，因此可以預見的是，從事IC封裝設計的團隊，會遇到越來越多跟電性問題有關的挑戰，例如PI、SI。其實，目前從事先進封裝設計的團隊，就已經得設法處理PI、SI的問題，而隨著先進封裝要承擔更多功能整合的責任，日後封裝團隊要解決的電性問題肯定只增不減。這又帶出另一個問題，如何讓機電(機構+電性)的設計流程能更緊密地銜接起來？ 魏培森觀察，許多封裝設計團隊跟OSAT業者，正在積極發展專屬自己的客製化設計流程，一方面加快封裝設計的速度，另一方面也想藉此跟同業做更大的差異化。這點從Ansys為客戶舉辦的教育訓練課程出席率幾乎都是100%，就能看出端倪。因為封裝設計團隊如果要發展自己的客製化流程，工程師本身一定要是相關模擬工具的Power User，才能利用這些工具建立起自己的客製化流程。 因應Chiplet時代　設計環節不宜各自為政 針對Chiplet的前後段設計整合，益華電腦(Cadence)產品技術處長孫自君(圖5)開門見山地說，每個環節各自為政的時代已經結束了，從最前段的IC設計到中間的封裝設計，乃至PCB層級的系統整，以後一定會朝共同設計(Co-design)的方向發展。但這對電子產業來說，會是一個相當艱鉅的挑戰，因為歷經數十年發展，不同設計環節所使用的工具已經高度特化，同時也形成難以打破的高牆，要讓前後段流程平順地串接，是非常困難的事情。 圖5　益華電腦產品技術處長孫自君 以IC設計為例，EDA工具產出的標準檔案格式是GDSII，這是專門為IC設計的需求而設計的檔案格式，以提供幾何(Geometry)資訊為主，沒有太多跟電性有關的資訊，但IC設計簽核(Sign-off)正好相反，EMC/EMI/PI/SI模擬的目的，就是為了確定晶片設計的電性可滿足設計目標，且量產後實際運作不會出問題。因此，光是在IC設計層面，IC設計跟設計簽核團隊就很難協同工作，因為IC設計在收斂(Constrain)的時候，會希望規則越寬鬆越好，但設計簽核卻是用比較嚴格的角度來看待設計收斂，兩個團隊要合作，其實並不容易。 比較理想的作法是，設計簽核所使用模擬工具，其所產生的結果應該要回傳給設計工具，並動態地調整收斂規則，以便取得最好的設計成果，並提高設計作業的效率。這也就是工具業者常說的設計閉環(Close Loop)。但光是要做到這點，就有不少挑戰存在。 如果把IC設計跟封裝，甚至PCB放在一起，問題就更複雜了，因為IC設計是用GDSII，但PCB設計所使用的檔案格式卻是Gerber，光是檔案格式的轉換作業就是浩大工程。而且跟主要由直線、橫線這類單純幾何元素所構成的GDSII相比，Gerber裡面會有非常多GDSII不會用到的複雜幾何圖形，例如鋸齒線路、菊鏈等設計技巧。 為了推倒前後段各個設計環節之間的高牆，Cadence近年來一直在拓展其工具組合，試圖為電子設計各個環節的工程師提供功能更強大的設計工具。這些由Cadence提供的工具，跟其他同業相比，最大的特性在於可以很輕鬆地彼此銜接，甚至讓不同環節的設計資料可以互相串連，以便讓前後段工程師都能看到彼此對設計的調整，以及這些調整會對設計造成的影響，讓整個設計流程有更高的可視性。 Chiplet將牽動半導體勢力重新分配 對前段晶片設計人員來說，把SoC設計拆散成多顆小晶片，有很多顯而易見的優勢，例如不同的功能電路可以各自用最有成本效益的製程節點來生產、每顆小晶片的設計驗證變得比較單純等。另一方面，因為不同電路功能是個別製造出來的，因此晶片設計者可以把Chiplet看成樂高積木，按照市場對晶片功能的需求，快速兜出產品。因此，曾有業界人士指出，Chiplet不只是半導體製造技術上的變革，同時也會對矽智財(IP)的商業運作模式帶來變化，因為Chiplet會讓IP更容易重複利用。 對於這個觀點，魏培森認為，Chiplet的概念如果大幅普及，將會使許多新創公司找到出頭的機會。眾所周知，大型SoC的設計十分複雜，不僅設計週期長，先進製程的光罩成本也高得嚇人，大多數新創公司是負擔不起的。如果IC設計公司普遍採用Chiplet架構來設計產品，很多專注研發某些特定IP或電路功能的小型設計團隊，將會在與既有IC大廠合作的過程中，找到生存的空間。 孫自君也看好，Chiplet風潮將會為許多利基型的小型晶片設計公司搭起發揮的舞台，理由是利用Chiplet來實現晶片設計的產品開發速度，遠比SoC設計來得快。SoC有高度整合的優勢，但這也意味著每次設計改版，或是導入新的製程技術，所有的設計考量都要重新檢查一遍，這是非常耗時的工作。相較之下，Chiplet是用已經分割好的小晶片組成所需的晶片功能，先天上比較不會有牽一髮而動全身的疑慮，故採用Chiplet整合而成的晶片，在產品開發速度上會比重新開發一顆SoC要快得多。 不過，這並不意味著在Chiplet與SoC的競爭中，Chiplet一定會占盡優勢，因為整合作業也會產生成本，設計也需要時間。如果整合的整體成本過高，Chiplet不見得能在競爭中占得上風。所以，採用Chiplet進行晶片設計，雖然可以在前段省下不少成本，但後段封裝所使用的技術還是要慎選。一般來說，如果基板上的走線線寬大於2微米，PCB會是比較有成本競爭力的選項；若走線線寬小於2微米，就該考慮基於矽晶圓的封裝技術。 另一方面，Chiplet概念的興起，除了影響IC設計產業之外，對OSAT跟晶圓代工廠，也會造成明顯的影響。對OSAT廠來說，Chiplet既是危機也是轉機，因為Chiplet所使用的各種先進封裝技術，有不少會涉及晶圓級製程，因此晶圓代工業者在切入Chiplet市場時，會有許多先天上的優勢，例如晶圓代工廠只需要使用早已折舊攤提完成的舊設備，就可以滿足各種先進封裝的需求，但OSAT廠卻須向前段半導體製程進行新的投資。就成本面來看，OSAT業者跟晶圓代工廠的競爭，並不在同一條起跑線上。 但換個角度來看，封裝市場競爭者眾，很多已經十分成熟的封裝技術，早已沒有差異化的操作空間，只剩赤裸裸的殺價競爭。先進封裝的需求若因Chiplet而火上加油，對於有能力對晶圓及製程做更多投資的一線OSAT大廠來說，未嘗不是個擺脫紅海，創造營收成長的契機。 就晶圓代工產業來說，Chiplet的出現，也為在先進製程競爭中脫隊的代工廠創造出一個可以力拼敗部復活的機會。Chiplet打破了SoC時代，所有功能電路都得用先進製程實現的僵固性，晶片設計者可以為不同的電路功能選擇性價比最高的製程，再透過先進封裝技術來實現功能整合。因此，退出先進製程競賽的晶圓代工廠，可以轉而朝電源管理、I/O甚至射頻(RF) Chiplet發展。一般來說，電源管理只要用0.13微米甚至90奈米，就已經綽綽有餘；I/O跟某些需要支援混合訊號的嵌入式控制器，使用12/22奈米製程也已經非常足夠。 不過，對聯電、格羅方德(Global Foundries)等退出先進製程競賽的晶圓代工廠來說，要靠Chiplet翻身，等在前面的仍是一場硬仗，畢竟台積電在先進封裝上的布局深度與廣度，同樣是晶圓代工業者中的龍頭，且泛台積電體系(台積電、世界先進)的成熟製程，除了報價稍高之外，在良率、穩定度方面，也居於業界領先地位。

48V技術為了遵循CO2規格，可實現再生煞車及中間能源儲存等功能，之後還能針對傳統燃燒引擎提供電氣支援，不過在未來限值方面，似乎無法重現相同效益，因此許多汽車製造商都以HV-BEV為發展方向。圖1顯示在遵循未來限值的情況下，電動車市占率可能的發展情形。這說明為何各界通常將48V車輛電氣系統視為銜接技術。 圖1　ICE、48V輕油電混合車及電動車在遵循未來限值的情況下，可能的市占率發展示意圖 就技術觀點而言，本地零排放的純電動車顯然是理想解決方案，必須依此進行開發及推廣。不過是否要完全仰賴HV電動車，則成為各界爭論的話題。其中的風險在於燃料電池或CO2中和合成燃料等充滿潛力的技術，其開發工作可能會因此受到影響，導致喪失潛力十足的關鍵技術。此外如果全球改為使用純電動車，在原料生產及能源產生方面，還無法達到CO2中和的境界，特別是能源組合及HV電池的生產及回收問題，可能對碳足跡造成負面影響。其中的決定性因素，將是實作電動車技術在未來實現CO2中和目標的時間，以及48V車輛電氣系統如何為此提供支援。因此以下主要將探討48V車輛電氣系統是否只能作為銜接技術，以及是否具有進一步的發展潛力。 48V架構/應用逐步成市場矚目焦點 動力傳動系統有各種電機(EM)整合選項(P0至P5)。連接式燃燒引擎的「增壓」及「動能回收」，以及分離式燃燒引擎的「滑行」等基本功能，可在所有組態中實現，其中分離運作時必須使用自動啟動離合器。有別於受曲柄軸速度影響的P0及P1組態，P2至P5組態的共同點，就是可在內燃機引擎分離時回收煞車動能，並在48V系統的效能範圍內實現純電動駕駛。P4及P5架構也能以48V系統為基礎實現全輪駕駛功能。 不論驅動時使用的是HV-BEV、燃料電池或合成燃料，其他裝置的48V電壓位準都比12V更節能，在車輛中的安裝及運作也比HV更簡單，具有最佳化的可能性。視驅動概念而定，圖2顯示可能的48V應用，例如2~4kW的電動渦輪增壓器(eTurbo)、4~5kW的電動空調壓縮機(eA/C)、1~5kW的電動催化劑加熱(eCAT)、PTC輔助加熱器及擋風玻璃除冰等電動加熱器、1~5kW的電動驅動及滾動穩定(ERC)、最高1kW的泵及風扇，以及其他需要高電源密度及/或連續使用的應用。目前採用P2-P4組態的第二代輕油電混合車，正以48V為發展方向開發前述應用，此外也在HV-BEV作為第三電壓位準。 圖2　搭載48V輔助裝置的雙電壓車輛電氣系統示意圖 如果再稍微進一步探討都會行動商業部門的未來發展，或是所謂的「公共運輸行動服務(MaaS)」整體概念，就能為48V技術開創更多應用機會。相較於HV-BEV目前所需因應的極長範圍(>400km)及持續縮短充電時間等需求，48V技術的主要焦點為成本、電池重量、隔離保護，以及2km至20km的短距離行駛。有足夠時間在工作期間、整夜或類似期間進行充電，視車輛基礎設施及停車情形而定。對此項需求而言，計算顯示30kW驅動足以讓小型都會車完成都會及陸上的標準週期。此外，48V BEV動力傳動系統的成本，在此運作週期中約比HV400V BEV動力傳動系統便宜25%。目前市面上已經有負載最高1,000kg的商用車採用48V BEV，而採用48V BEV的摩托車及電動機車也在市場上站穩腳步，部分車款甚至採用可更換電池。以上所有實作都能採用已開發或預定開發的輕油電混合車應用，例如含電池管理系統(BMS)的電池、變頻器、DC/DC轉換器及輔助設備。 MaaS如何持續發展仍是問題所在。即使是傳統汽車製造商，目前也重新調整定位，並擬定策略轉型為MaaS供應商，定義全新的生態系統。這類車款因應完整行動力範圍的問題，除了可讓數人搭乘的小型都會車外，也有類似於EasyMile的「接駁POD」，提供12位乘客的運輸能力，並以類似於巴士的「人員移動裝置」及「貨物移動裝置」作為最後一哩服務。前述車款由於重量高於小型都會車，因此需要更高的電源密度。這可能讓48V不僅用於傳統動力傳動系統及輔助裝置，也將用於轉向、煞車及駕駛穩定性等項目，此外也可能用於輪轂馬達。類似應用也出現在卡車、農業、營造機械、堆高機、特殊車輛及航空市場。 即使前述應用只有部分獲得實作，且未來發展仍有很長一段路要走，但這有可能大幅延長48V的生命週期。 48V架構巧搭車載元件精準控制 48V車輛電氣系統的半導體，主要用於控制電動馬達、配電變頻器或向輔助裝置供電，還以DC/DC轉換器連結48V及12V電氣系統層級。其中的對應元件包括感測器、微控制器、電源供應器、通訊及驅動器IC。 圖3顯示控制啟動器-交流發電機的半導體基本配置；啟動器-交流發電機是48V車輛電氣系統的關鍵元件。為了向微控制器供電，因此將系統電壓(48V)降低至微控制器及其他IC的一般程度。這是供電IC(安全系統供電)的基本功能，也可在功能安全領域執行其他作業。微控制器可實現電動馬達的場導向控制，以及在交流發電機運作時控制勵磁機繞組。微控制器為此實作複雜的計時器單元，並透過各種通訊匯流排(例如CAN)與車輛的其他控制單元通訊。 圖3　48V微型混合系統搭配主要半導體元件的方塊圖 如果使用適當的感測器，電動馬達轉子的轉子位置及旋轉速度，以及目前通過變頻器的電流，就可接受量測並傳輸至微控制器。智慧型感測器IC已經可以在內部處理量測資料，並透過感測器匯流排以數值方式將此項資料提供給微控制器。為了精準控制馬達，也必須將個別馬達相位的電流傳輸至微控制器，因此會在變頻器使用分流電阻器，或使用磁場感測器判定電流。 低損耗MOSFET通常在48V車輛電氣系統作為功率級IC，大多是以專屬的三相驅動器控制及監控，並可於緊急狀態時切換為安全狀態。除了馬達驅動器IC以外，其他重要元件還包括高效能閘極驅動器IC，可搭配MOSFET提供高度可靠的電池開關或安全開關，因應48V/12V隔離需求。48V車輛電氣系統以DC/DC轉換器與12V車輛電氣系統電氣耦合。 48V系統需慎選應用 半導體商如英飛凌(Infineon)為48V系統提供完整的晶片組系統解決方案，其中涵蓋穩壓器、收發器、感測器、微控制器、智慧型電源驅動器，乃至於電阻較低的MOSFET。 AURIX微控制器系列可謂成功，特別是動力傳動系統領域，不過也能因應其他領域需求，例如安全或駕駛輔助系統。同時最新一代AURIX TC3xx產品(40nm搭配嵌入式快閃記憶體)也正在生產，提供高效能及高效設計的所有要素。這樣設計人員就可選擇各式各樣的可擴充記憶體容量、周邊裝置功能、頻率、溫度及封裝選項。AURIXTC3xx系列採用多核心架構，包含六個獨立運作的32位元TriCore處理器核心，運算效能遠超過前代產品。該微控制器結合即時功能、資料安全及功能安全，能夠滿足最高ASIL-D的ISO 26262系統需求。 AURIX與TLF35584安全供電裝置是良好組合。外部安全裝置不僅提供電力，也能監控供電及微控制器的功能安全(例如看門狗)，有時也負責在發生安全相關故障事件時，將系統切換為安全狀態(失效安全)。如此可提高系統可用性，同時也能個別設定微控制器的錯誤回應。48V系統的其他重要通訊及電源元件為隔離CAN收發器及橋接驅動器IC。 48V應用對80V及100V MOSFET具有高度需求，用於啟動器-交流發電機(皮帶驅動或整合式)、DC/DC轉換器或電池主開關等應用。而英飛凌OptiMOS5系列提供可擴充的低導通電阻器(最低1.2mΩ)產品組合及多種封裝，例如新型TOLL(TO無鉛)、TOLG(HSOG-8)、TOLT(頂端冷卻提供高效能)、裸晶及晶片嵌入。 同時，48V系統也需要精準強大的感測器，感測BLDC馬達的轉子位置，以及用於量測電流。基本上感測器占用空間應越小越好，具備低損耗、彈性及符合成本效益等特性，並在完整的服務壽命期間提供高度精準、強大及安全的運作。例如霍爾型電流感測器XENSIV TLI4971，是英飛凌新系列「無核心」電流感測器的首款產品，可因應前述所有需求，量測電流最高可達120A，經校正後可供貨使用。 晶片嵌入技術降元件/接合複雜度 如英飛凌與Schweizer Electronic AG也合作開發功率MOSFET晶片嵌入技術(圖4)。這項技術可提升最高60%的48V系統效能，同時降低元件及接合技術的複雜度。晶片嵌入技術的MOSFET，並不像之前一樣焊接至印刷電路板，而是直接整合，也就是所謂的標準單元，其採用銅製導線架的MOSFET裸晶。其中提供的相關熱能及電氣優勢，可大幅提升電源密度，同時也更為可靠，特別是在與陶瓷模組比較的情況下。這樣開發人員就能提升48V系統效能，或使其更具成本效益。例如整合式48V啟動器-交流發電機扮演重要角色，讓輕油電混合車排放的CO2比傳統傳動動力系統減少15%。 圖4　使用晶片嵌入可進一步提升35%的電源密度 依據本文所述背景及應用範例，針對車用48V車輛電氣系統電壓技術進一步投資及系統最佳化，無疑為合理作法。 (本文作者皆任職於英飛凌，Dusan Graovac為汽車系統工程部門總監暨全球負責人；Christoph Schulz-Linkholt為配電部門首席系統架構師；Thomas Blasius任職於汽車車體系統行銷部門)

AI解決方案已經廣泛的應用在各產業之中，且AI的運算核心也逐漸從雲端轉移至邊緣端，邊緣運算在企業智慧化服務中占有一席之地。為了發展更多的應用方案，GPGPU和智慧邊緣運算解決方案供應商安提國際發表AN810-XNX邊緣運算平台，結合NVIDIA Jetson Xavier NX 運算模組和AN810載板，提升AI運算效能。此邊緣運算平台擁有多元的I/O插槽選擇，可擴展各產業邊緣端的人工智慧應用，如全自動機器人設備、無人機、工業檢測、醫療影像與深度學習。 AN810-XNX邊緣運算平台結合NVIDIA Jetson Xavier NX 運算模組和AN810載板 安提國際總經理羅智榮表示，AIoT的應用環境十分多元且複雜，綜觀各類型邊緣系統，以GPU為基礎的平台擁有極高的相容性，可彈性應用於各領域。此外，羅智榮也提到，微軟的Azure服務也能進一步強化系統功能。AN810-XNX不論在載板設計、本身運算條件下，皆有高度的相容性，同時，從邊緣到雲端、乃至裝置管理的加值服務，都讓其十分適合應用在各類型AI領域，尤其在如機器人、無人機、工業IoT、醫療與深度學習等嵌入式的邊緣裝置。 AN810-XNX結合NVIDIA Jetson Xavier NX運算模組與安提載板AN810，Nano-ITX尺寸載板同時支援M.2 M-key、E-key和B-key等插槽，提供多樣訊號源如PCIe、SATA、USB 3.2 Gen2和USB 2.0等，並搭配高度47.3mm的專用風扇。此平台擁有良好的通訊功能特色，加上物聯網產業對5G應用的需求，可與4G/5G模組整合，提供高速無線通訊連接與資料傳輸。針對大量的邊緣裝置管理，AN810-XNX可透過M.2插槽支援Innodisk InnoAGE SSD頻外管理模組，透過客製化的雲端管理平台，統一管理與遠端監控邊緣裝置，在系統關閉或損壞時即時修復，縮短設備當機的時間，增強遠端管理的穩固性，完善邊緣裝置整體的管理模式。而平台也通過微軟Azure IoT認證，讓應用藉由安提平台，透過Azure雲端服務，縮短研發期程、迅速落地。 此外，面對大量的視覺AI應用，此平台支援一組120-pin MIPI CSI-II介面的接口，在廣泛的智慧視覺應用中，平台能夠驅動多功能的AI解決方案，同時處理高解析度相機與影像分析所要求的高密集人工智慧運算量。後援部分，安提國際提供系統加值服務，針對標準品及客製品項皆有定期的BSP及DTB架構更新。

隆達電子發表全系列I-Mini LED背光產品，分別採用COB(Chip on Board)、DOB(Driver on Board)、微透鏡陣列等三大技術，產品應用包含電視、桌上監視器、筆記型電腦、車用面板與航海顯示器等，目前已陸續量產並交貨，持續在Mini LED背光市場維持技術地位。 隆達電子發表全系列I-Mini LED背光產品 隆達電子產品事業群副總經理李存忠表示，隆達自2018年率先量產Mini LED背光產品至今，在Mini LED背光市場持續居領先地位。此次隆達將三大技術應用於新一代Mini背光產品，更將應用範圍延伸至電視與車用面板，宣示了量產力與品質可靠度，並積極與品牌廠及面板廠合作，邁入大量量產階段。可預見Mini LED市場將於2021~2022年快速成長，並延伸至更多應用。 隆達電子自2018年即率先量產Mini LED背光，此次發表四款新一代I-Mini 產品，發揮從晶粒、封裝、驅動設計到光學模組的一條龍服務。新一代I-Mini背光產品，全系列採用COB 技術，直接將隆達自製之Mini LED覆晶晶粒植於燈板上，可達到零混光區域(Optical Distance, OD)的超薄設計。而DOB技術，直接將驅動IC與微控制器(MCU)整合於燈板上，進行多分區區域控制，新一代多通道的驅動IC架構將背光控制區域數提升5倍，可達到1000分區以上，同時IC顆數可減少50%，並配合微控制器的邏輯迴路控制，達到1,000,000:1的高對比度。此外，搭配微透鏡陣列技術，光學設計可達到超廣角的出光(>160°)及較高的取光率，將面板亮度提升至1600 nits，為傳統面板亮度之三倍。 新一代I-Mini背光產品中，Mini LED電視最受市場期待，隆達將率先推出65吋I-Mini Blue電視背光產品，使用約兩萬顆Mini LED晶粒，從磊晶亮度、晶粒品質、封裝製程、基板選用……等各段整合，設計出超過1,000區及達到高動態對比1600的Mini LED電視，大幅拉升明暗對比與亮度。此外，新產品應用在車用面板，如12.3吋車用背光產品，最高亮度1600 nits讓戶外強光下仍可清晰讀取資訊，且大於360區的區域控制可大幅提高明暗對比，更選擇光學耐受性高之特殊膠材，壽命可達五萬小時，不論在亮度與可靠度都突顯I-Mini背光產品的優勢，此優勢及規格同步延伸應用於航海顯示器。預期未來兩年，陸、海、空的專用顯示器，都會是Mini LED適合發揮的產品範疇。 此外，在17.3吋筆電與34吋桌上型監視器之I-Mini背光也進行改款，光學設計將Mini LED晶粒數減少了20%以上，仍可達到精細的區域控制，同時兼顧輕薄外型，將為電競玩家與專業的設計創作者帶來良好的立體視覺使用體驗。