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專訪意法半導體感測器產品部總監Simone Ferri 工業4.0推動感測器需求浪潮
Ferri進一步說明,工業感測器應用需求已開始浮現,像是原本用於電子菸吸入壓力偵測的防水壓力感測器,已有業者將其導入至工業現場進行流量監測。
不過,不同應用市場對於MEMS感測器的要求也不同,Ferri指出,消費性產品著重在功耗、尺寸以及成本;汽車市場著重準確度、使用壽命及可靠度。至於工業市場則會以使用壽命和可靠度做為首要考量,因工業現場環境通常較為嚴苛,感測器須具備更大的工作溫度範圍、耐震等特性。此外,過去工業應用對於功耗的要求較低,但隨著工業物聯網(IIoT)應用快速增加,為避免停機影響產線,業主開始重視設備的電源管理效能,因此,未來工業感測器的功耗要求將會日漸嚴格(越低越好)。
因應工業感測器需求增加,該公司也於近期推出新一代3軸MEMS感測器「IIS3DHHC 3」,該產品採用16針腳5mm ×5mm×1.7mm陶瓷LGA封裝,使其具備更高的精確度和穩定性,主要應用於通訊系統天線定位機械的精密傾角計,確保建築物和橋樑的安全結構健康監測(SHM)設備,以及各種工業平台所用的穩定器或調平器。
此外,因應低功耗需求,該款感測器也整合類比數位轉換功能,以及包括FIFO資料存儲和中斷控制在內的數位電路,並簡化電源管理設計,以延長電池供電設備的運作時間。
Ferri指出,因應未來客製化需求增加,工業感測器也逐漸朝「功能整合」發展;意即感測器供應商依照各種應用市場,將多重感測器、聯網功能、功率IC及微控制器整合在同一封裝內,以封裝上的彈性滿足市場需求。
意法半導體感測器產品部總監Simone Ferri表示,第二波MEaMS感測器浪潮將由工業4.0推動,ST也積極布局市場。
DRAM市場成長放緩 大廠延遲產能擴張計畫
DRAM的平均售價在過去兩年強進成長,眾廠商的資本支出與產能皆在擴增當中。然而,DRAM平均售價與市場成長速度很快將要開始下滑,相關供應商應隨時調整資本支出擴張計畫。目前,韓廠三星(Samsung)與SK海力士(SK Hynix Semiconductor)皆已陸續延遲產成擴張計畫,然而中國IC供應商卻正在積極投入該市場,預期在未來中國廠商將在該市場搶下重要角色。
市場調查單位IC Insights指出,過去兩年以來,DRAM製造商一直以將近滿負載的產能在營運其工廠。因此,DRAM價格穩定上升,並為供應商帶來相當可觀的利潤。在2018年8月,DRAM的平均銷售價格達到了6.79美元,與2016年8月相比成長了165%。儘管在今年DRAM平均銷售價格的成長速度已經放緩,但仍然維持穩定上揚。
在連續的大幅價格上揚之後,DRAM的資本支出與產能投入皆在擴增。在2017年,DRAM的資本支出成長的81%,至163億美元;預計2018年將再增加40%至229億美元。然而DRAM的市場以非常具有週期性聞名,該平均售價在經歷了過去兩年的強勁成長之後,理論上應該很快要開始走跌。這些大量的資本支出也有可能會增添大量的新產能,進而成為價格快速下跌的原因。
IC Insights引用報導指出,由於預期需求疲軟,因此三星與SK海力士皆已於2018年第三季度延遲不分擴張計畫。另一方面,在未來幾年中國新創公司將在該市場扮演重要的角色。IC Insights估計,中國廠商的產能將占DRAM市場的40%,並且占快閃記憶體市場的35%。中國IC供應商合肥長鑫(Innotron)與福建省晉華集成(JHICC)將於今年開始投入DRAM市場。儘管起初來自中國的技術將無法與三星、SK海力士以及美光媲美,但新進的中國廠商將如何影響DRAM市場依然值得時時關注。
汽車雷達軍備競賽起 BiCMOS/CMOS二分天下
ADAS需求持續增加,諸如主動式車距調節巡航系統(ACC)、自動煞車系統(AEB)等功能相繼在一般房車上出現;毫米波雷達的使用量也因此而大漲,成為兵家必爭之地。為此,汽車雷達供應商也紛紛推出新一代的解決方案,而互補式金屬氧化物半導體(CMOS)製程也趁勢而起,與BiCMOS製程二分天下。
雷達商機增 晶片商軍火競賽再起
汽車雷達需求持續攀升,驅使各大晶片商紛紛投入此一市場發展,像是IDT近期宣布與Steradian Semiconductor攜手,為自動駕駛市場,以及新興的工業、安全與醫療應用提供超高解析度的4D毫米波影像雷達(4D mmWave imaging RADAR),此一4D毫米波雷達可以測量物體的距離、高度、深度和速度。
據悉,與Steradian Semiconductor合作研發的SenseVerse SVR4410 IC,為多通道高解析度MIMO雷達設備,其工作頻段為76~81GHz,具有更高的抗干擾性能與更高的通道數量。另外,憑藉整合波束成形和支援多設備聚合(Multi-device Aggregation),該產品擁有更小的外型、更佳的角度解析度/範圍,以及更低的功耗。
恩智浦(NXP)近期則於「2018恩智浦未來科技峰會」正式推出新一代車用雷達解決方案,在新的參考平台上將S32R處理器、射頻收發器及天線設計組合在一起,擴展恩智浦的雷達生態系統。
新型RDK-S32R274雷達解決方案由恩智浦與Colorado Engineering合作建構,此一開發平台導入模組化架構,採用S32R27處理器、TEF810x CMOS收發器及FS8510電源管理IC,旨在提供簡化雷達實施的硬體、軟體及工具,降低雷達應用開發的門檻,加快客戶雷達應用的上市。
恩智浦半導體汽車微控制器暨處理器事業部亞太市場總監易生海表示,該公司為客戶提供了具擴展性的產品系列,包括之前推出的S32R27及S32R37。這些元件整合高效的雷達處理器,與傳統數位訊號處理器(DSP)相較,效能與功耗都明顯提高;可針對於安全關鍵型應用,如防撞、車道變換輔助及自動緊急剎車系統,實現更長的監測距離及更高的解析度與精確度。
易生海進一步指出,恩智浦的全套雷達收發器構成了基於BiCMOS和RFCMOS製程技術的雷達產品組合,利用完整的系統解決方案來滿足汽車製造商需求。
除了新推出的雷達解決方案之外,今年年初於CES展會上,該公司也展示了77GHz雷達產品組合的新品--MR3003雷達收發器,專為前向雷達和角雷達開發設計,以滿足需要高解析度和長測距功能的自動駕駛應用;而該公司在產品研發上也十分重視與生態鏈夥伴的合作,像是近期宣布與吉利汽車合作,共同定義下一代毫米波雷達(圖1)。
圖1 恩智浦宣布與宣布與吉利汽車展開合作,共同探索下一代毫米波雷達感測器及多雷達系統的前瞻性合作定義。
另一方面,ADI則是以Drive360雷達技術平台搶攻雷達市場。此一平台採用CMOS製程技術,可支援多種高級訊號處理整合選項,甚至可以允許客製化IP整合,使設計人員能夠將其系統設計差異化;並且配有高整合型的電源管理輔助晶片(Companion Chip) 。
ADI大中華區汽車電子市場經理崔正昊說明,該平台融合了公司旗下的毫米波雷達、光達和IMU等產品組合,能偵測形狀更小、移動速度更快、距離更遠的物體(如摩托車、行人、動物等),在自動駕駛汽車周圍打造了一道360度的保護屏障,全方位保護汽車和乘客安全。
同時,該平台還適用於多種應用,包括高階的遠距離自動駕駛和ADAS、中到短距的自動緊急剎車、盲點偵測、倒車兩側來車警示系統和近距離自動停車。
此外,除了發表新一代的雷達產品外,為提升市場競爭優勢,ADI也於今年3月宣布收購Symeo,將雷達產品擴展到覆蓋24GHz、77GHz的完整頻段,既支援自動停車等超短程應用,也支援自我調整巡航控制等長距離應用,能夠靈活地根據客戶需求提供完整的雷達系統解決方案。
上述提到,為搶攻雷達市場,各大晶片廠商皆紛紛推出新一代解決方案,而隨著各晶片廠市場目標、策略不同,毫米波雷達製程也開始進入BiCMOS與CMOS二分天下的時期。
BiCMOS/CMOS各有千秋 依應用需求選擇是關鍵
意法半導體(ST)亞太區汽車產品事業體行銷經理陳錫成表示,BiCMOS是屬於類比的製程,而此種製程的優勢在於,可確保打造出來的射頻(RF)元件具備高精確度、低功耗、高抗噪能力、高效能;至於CMOS,則較偏向數位製程。採用CMOS製程好處在於,可有效減少電路板空間,進一步縮小元件尺寸,因而能夠整合數位訊號處理器(DSP)、微控制器(MCU)等。
陳錫成表示,基本上BiCMOS和CMOS製程並沒有孰優孰劣的問題,每家業者都是以其市場策略、客戶需求選擇合適的製程。以ST為例,該公司認為雷達是對於「功耗」和「效能」十分敏感的產品,如何更進一步的提升雷達精確度、抗噪能力,以及降低功耗,是最主要的發展目標,而ST認為採用BiCMOS製程,較符合此一產品設計方向。
因此,該公司旗下的77GHz和24GHz雷達產品目前皆採用BiCMOS製程,以滿足各種應用。陳錫成進一步說明,77GHz雷達主要用於極端氣候之下,以偵測遠距離的物體,常見的應用有ACC、AEB等;而24GHz的應用多是盲區警示、停車輔助(PA)、防撞等。
德州儀器(TI)半導體行銷與應用嵌入式系統總監詹勳琪則指出,以往採用BiCMOS方式的毫米波雷達,須搭配DSP或是MCU,如此一來無法有效縮減尺寸;而CMOS的優勢在於整合度高,能減少電路板空間,進而整合DSP與MCU成為一個系統單晶片(SoC),如此一來便可加速終端產品設計時程,滿足大量生產需求。
不過,詹勳琪說明,採用CMOS製程也須克服許多挑戰。CMOS製程雖有利於實現高整合度雷達,但由於整合的元件數多,在同一個晶片上,有著射頻(RF)訊號,也有基頻(Baseband)訊號,因此,要如何降噪,減低元件間訊號彼此干擾,是設計時的關鍵。另外,使晶片保持良好的散熱也是設計重點,因為所有的元件都包在同一個空間中,彼此發熱一定會互相影響。
詹勳琪表示,目前市場上的毫米波雷達製程確實分為BiCMOS與CMOS兩種方式,端看各家業者市場策略選擇合適的製程。而TI一開始在規畫進入雷達市場時,便決定要以CMOS製程為主。像是前段時間推出的毫米波產品組合(AWR1x及IWR1x系列),即採用CMOS製程,該兩款產品為整合DSP和MCU的CMOS單晶片,或僅具一個MCU或DSP的單晶片。此一設計可加快終端產品設計時程,實現更多創新應用,如將雷達嵌入駕駛座偵測駕駛人狀況、偵測車內乘載人數、手勢辨識等,並滿足大量生產需求。
英飛凌(Infineon)汽車電子事業處大中華區汽車安全市場經理王龍飛則認為,未來將會依照毫米波雷達的應用需求來選擇CMOS或是BiCMOS製程。以前向車用雷達為例,由於偵測距離較遠,精確度要求會更高,因此較適合使用BiCMOS製程;而四個角雷達使用CMOS或是BiCMOS製程皆可;若是用於車邊偵測的雷達,則使用CMOS較為合適。
王龍飛進一步解釋,CMOS雷達優勢在於尺寸小、整合度高,但散熱是CMOS雷達須克服的挑戰。當CMOS雷達發熱溫度提高之後,精度會開始飄移,須花費許多時間進行軟體補償,以確保雷達精準度;這也是未來CMOS雷達要實現長距離偵測須克服的挑戰。而車邊偵測應用因偵測範圍、距離較小外(一般約40公尺),且一般車邊(像是車門)都裝有安全氣囊,餘裕空間較少,因此適合小體積、高整合的CMOS雷達(圖2)。
圖2 未來汽車上會安裝許多雷達,前向車用雷達適用於BiCOMS製程,而車邊應用雷達則適合CMOS製程。
資料來源:英飛凌
為搶攻雷達市場,英飛凌前段時間推出新一代雷達感測器等自動駕駛基礎半導體解決方案,其中包含77/79GHz MMIC「RXS8160」、配備專用感測器處理單元的高效能多核心微控制器(AURIX系列)以及安全的電源供應器,以加快高級雷達系統的開發。
對此,王龍飛指出,目前該公司的雷達解決方案仍是以BiCMOS為主,不過,隨著雷達需求持續增加,未來CMOS和BiCMOS兩種方式皆會並存於市場上。因此,英飛凌日後也將考慮跨入CMOS領域,而未來該公司所生產的CMOS雷達預計將以28奈米以下為主,因基於此一製程,發熱問題會比較容易克服。
半導體商致力推動 光達發展逐步邁進
另一方面,除了毫米波雷達之外,光達也是未來自動駕駛和ADAS重要的感測元件之一,目前各大感測器供應商也已開始摩拳擦掌,跨足光達領域。像是IDT便宣布與加拿大光達研發商LeddarTech結盟,雙方將合作研發LeddarCore LCA2晶片。兩家廠商合作的LCA2為最新技術,能以晶片建置高效能低成本的車用光達。
IDT台灣/東南亞/印度/紐澳區總經理暨業務總監詹維青(圖3)表示,該公司和LeddarTech攜手,是希望結合雙方長處,像是IDC擅長後端(具備高效能ADC),而LeddarTech擅長前端,共同打造新一代光達解決方案。
圖3 IDT台灣/東南亞/印度/紐澳區總經理暨業務總監詹維青表示,光達與安全息息相關,未來可能不只應用於汽車,還可能用於飛機等其他載具上。
詹維青指出,光達跟自動駕駛安全息息相關,勢必是未來發展趨勢。當自駕車行進期間,主要靠各式感測器偵測距離和時間點,而距離和時間點又是隨時在變動,因此感測器的效能須不斷提升。光達也是如此,未來光達須跟其他元件相互配合,例如GPS,才有望進一步提升偵測準確性。
然而,光達目前的導入挑戰在於價格昂貴,甚至許多光達的價格是汽車平均售價兩倍多,同時還有功耗高、產生資料量大,體積大等缺點。對此,崔正昊表示,大多數光達系統是為飛機上的自動駕駛系統和實驗專案而設計的,必須根據汽車產業的需求重新設計系統架構。
崔正昊說明,也因此,ADI幾年來一直致力於為汽車市場開發感測器到雲端光達系統,目的便是降低光達尺寸與成本,目前正在開發原型,並設法進一步提高性能和減小尺寸。
此外,為加速光達開發,ADI也收購了Vescent Photonics。Vescent Photonics開發了一種固態雷射波束引導技術,此次收購將使ADI能提供縮減光達系統的尺寸和成本的方案,並消除笨重的機械引導,同時提高性能和可靠性。
另一方面,固態光達(Solid State LiDAR)開發商Quanergy Systems近日也宣布旗下固態光達生產線已通過IATF 16949認證,這是繼7月初獲得ISO 9001認證後又一里程碑,在獲得這些品質管理認證之後,該公司將開始批量生產S3固態光達。
Quanergy執行長與聯合創始人Louay Eldada則表示,自駕車目前已發展到Level 3階段,Level...
高速LED閃光驅動有斬獲 機器視覺動態感測力升級
上述所有系統所面臨的一項挑戰,便是產生超高電流以及短暫(數微秒)的LED相機閃光波形,並能延續至更長的時間,像是100毫秒到1秒以上。若是要產生短暫方波LED閃光波形並延續更長的週期時間,這樣的任務就相當艱鉅。當LED的驅動電流升高到1安培以上,LED的導通時間(On-Times)就會縮短至數微秒,導致挑戰難度更高。許多LED驅動器配合的高速PWM功能並無法有效率地應付冗長的關斷(Off-Times)以及短暫時間的高電流,經常致使方波波形劣化(Degradation),而系統必須依賴這些波形才能妥善地高速處理影像。
涓流充電補償漏電流狀況
為此,半導體業者研發新一代高速LED驅動器,如ADI旗下的LT3932,不僅能為機器視覺攝影機閃光燈提供2安培LED燈串的驅動力,非導通時間還能支援到1秒、1小時、1天或甚至更久。即使在長時間關斷下,LT3932的特殊攝影機閃光燈功能使其能維持輸出電容與控制迴路的充電狀態。在取樣輸出狀態與電容的控制迴路之後,該產品還會在關斷期間繼續對這些元件進行涓流充電(Trickle-Charge),以補償常見的漏電流狀況,而這些還沒將其他LED驅動器納入考量。
當多個驅動器並聯以提高LED閃光燈電流時,LT3932的專利閃光燈技術就會等比例的放大。並聯後的閃光燈仍會維持其形狀與完整性。圖1顯示為一個3安培相機閃光燈並聯兩個驅動的設計,其可以輕易地擴充至4安培。
圖1 並聯LT3932 1.5安培LED驅動器產生3安培機器視覺LED脈衝,並支援比標準PWM調光頻率更長的關斷時間。
機器視覺系統對於LED閃光燈的要求,遠比標準PWM調光驅動器還要嚴苛。大多數高階LED驅動器都是設計用來在至少100Hz的PWM頻率上產生PWM調光亮度控制機制。這是因為較低的頻率會被人眼察覺,即使LED波形為方波或重複性,也會產生惱人的閃爍或殘影。在100Hz的頻率下,理論上關斷時間最大值約為10ms。在10ms的關斷期眼,如果設計正確,LED驅動器會損耗最少的輸出電容電荷,讓它能啟動控制迴路至大約相同的狀態,也就是先前終止最後PWM ON脈衝的狀態。除了快速反應以及電感電流的快速升高,下個LED PWM ON脈衝也是非常快速且重複,啟動(Start-Up)時間極短。更長的關斷時間(低於100Hz的頻率)會承受輸出電容電荷損耗的風險,導致LED重新開啟時無法快速反應。
並聯LED驅動器支援更高電流
LED驅動器可作為電流來源以調節輸出至發光二極體的電流。由於電流只會循單一方向流進輸出端,因此多個LED驅動器可並聯配置,其電流會加總至整個負載。電流來源不需要防止電流逆流回轉換器或和輸出不匹配。另一方面,電壓調節器天生就不擅長電流分配(Current Sharing)。如果它們都試圖要將輸出電壓調節到某個點,其回饋網路就會有些微差異,調節器可能會收到逆電流。
無論其他驅動器是否供應輸出負載加總的額外電流,LED驅動器都會維持其輸出電流。這使得並聯LED驅動器顯得相當單純。舉例來說,兩個並聯LT3932 LED驅動器組成LED閃光燈系統,如圖1所示,以3安培電流驅動4個LED,10µs的短脈衝伸展至一個長週期,該時間由機器視覺系統定義。每個LT3932轉換器在PWM導通期間供應一半的總啟動電流,並在輸出狀態處於PWM關斷期間關閉電流以節省電力。關斷時間不論是短或長,對於閃光燈波形的重複性都沒有影響。
並聯相機閃光燈的應用也很單純,幾乎和單一轉換器在長時間關斷的狀況一樣。轉換器在最後PWM ON脈衝結束時觀察到共用輸出電壓,並讓輸出電容充電至該狀態,即使在長時間關斷下也保持該狀態。每個轉換器將其PWM MOSFET和共用負載斷開,並讓其輸出電容充電至大約最後電壓狀態,在電容漏電時會輸送電流至電容。這些電容所出現的任何長時間漏電,都會輸以微量的維持電流。當下次PWM導通脈衝啟動時,每個轉換器的PWM MOSFET就會啟動,輸出電容會啟動至大約和最後脈衝相同的狀態,不論是經過10毫秒或一整天。
圖2展示LT3932並聯LED驅動器以驅動4個10µs、3安培的LED,並提供機器視覺相機所需的脈衝。不論是適合機器視覺系統的10ms PWM空閒時間(100Hz)或1秒PWM空閒時間(1Hz),LED脈衝的波型都呈現波形相當接近直角的高速方波。
圖2 不論PWM空閒時間多長,圖1的並聯LED驅動器的3安培相機閃光燈波形看起來都一樣。波形顯示的是一個10µs的脈衝,在經過10ms以及1秒後,波型都一樣。LT3932 LED閃光燈不論在經過一天或更長的PWM空閒時間後,波型看起來也是相同的。
並聯式LED驅動器提升自動化影像處理
並聯LED驅動器不限於兩個轉換器,也可並聯連結三個或更多個轉換器,產生更高電流的銳利邊緣波型。由於這個系統沒有主控或從屬端裝置,所有轉換器都送入相同的電流並分擔相同的負載。建議所有這些並聯LED驅動轉換器使用相同的同步時脈並維持同相(In-Phase),如此可確保當其輸出電容的漣波上,所有轉換器都大概維持同相,如此一來漣波電流就不會回流或傳至不同的轉換器。PWM脈衝波形和2MHz同步時脈維持同相,這點至關重要,因為如此能確保LED閃光燈波形維持方波且沒有抖動,而能產生最佳的影像處理結果。
LT3932展示電路(DC2286A)之設計便是用來透過一個或兩個LED作為降壓LED驅動器,負責驅動1安培的LED電流。它能變更與並聯連結,如圖1所示,以支援更高的電流、更高的電壓或並聯運作。圖3顯示兩個電路如何輕易連結,透過4個LED連結24伏特的輸入電源,驅動10µs的3安培脈衝。為方便測試,我們使用一個脈衝產生器以同步化時脈訊號;在一個上線運行的機器視覺系統,時脈晶片可用來產生經校準的同步與PWM脈衝。更高電流脈衝方面,則可運用相同的並聯方式加入更多展示電路DC2286A轉換器。
圖3 兩個DC2286A LT3932展示電路能輕易並聯,組建成如圖1所示的3安培至4安培的機器視覺LED閃光燈應用。
機器視覺系統可運用並聯式LED驅動器產生快速、方波、高電流的波型,供自動化影像處理所需。LT3932 LED驅動器的專利相機閃光燈技術能連結多個並聯轉換器以延伸至更高的電流。藉由多個並聯LT3932轉換器,即可產生維持數毫秒的3安培以上脈衝,甚至達到更長的空閒時間(Off-Time)。不論兩次LED閃燈之間的空閒時間有多長,LED相機閃光燈的波形都能維持方波以及無抖動的狀態。
(本文作者為ADI LED驅動器應用經理及應用工程師)
英特爾加碼10億擴產14nm 2019年10nm量產
為了緩解CPU供應吃緊以及消弭外界對於營收短少的顧慮,英特爾(Intel)日前宣布將增加資本支出,加碼10億美元,擴產14nm晶片產能,以因應客戶需求;並重申預期今年增加資本支出將達到150億美元,並預計在2019年量產10nm晶片。
英特爾首席財務長兼臨時首席執行長Bob Swan表示,數據資料持續以爆發性的速度成長,且企業、消費者對於資料處理、儲存、分析與共用的需求越來越高,不僅推動許多創新應用,也驅動雲端、網路與企業對於高效能運算的需求。基於此一趨勢,到2018年6月份,英特爾以資料為核心的業務成長了25%,雲端運算收入上半年大幅增加43%;而以PC為核心的業務表現得更加驚人。
Bob Swan進一步說明,根據Gartner報告指出,2018年第二季度全球PC出貨量出現了6年來的首次成長。因此,該公司也預計,今年PC總體潛在市場規模(TAM)將自2011年以來,首次出現溫和增長,主因是遊戲和商用系統的強勁需求所帶動。
然而,PC的成長也為英特爾帶來了挑戰。Bob Swan指出,PC總體潛在市場規模突然重返增長,為英特爾各工廠帶來了壓力。要滿足高性能細分市場的需求。這意味供貨會顯得吃緊,尤其是在入門級PC市場。目前英特爾正優先安排Xeon和Core處理器的生產,而我們也相信未來將有足夠的供貨來達成7月份所宣布的全年營收展望,也就是比1月份的預期高出45億美元。
為了因應此一挑戰,Bob Swan透露英特爾將採取以下行動。英特爾於2018年投入的資本支出將創紀錄達到150億美元,較年初計畫增加了約10億美元。該公司正將這10億美元投入到美國俄勒岡州、亞利桑那州,以及愛爾蘭、以色列的14nm生產基地,提高供貨量,以因應不斷成長的市場需求。
同時,Bob Swan也指出,英特爾在10nm晶片製程上也持續取得進展,升產良率不斷提高,因此,仍會繼續維持2019年實現量產的計畫。
IDC:AR/VR頭戴裝置產業發展漸入佳境
跟據產業研究機構IDC(International Data Corporation)最新研究報告指出,預計2018年獨立式和非獨立式擴增實境(AR)和虛擬實境(VR)頭帶式裝置的全球出貨量將達到420萬台,較2017年成長31%。預計到2022年,這些頭戴式裝置的出貨量將增加至5310萬台,年複合成長率(CAGR)為88%。
IDC表示,已更新其預測以進一步推動AR頭戴裝置的成長,因為智慧手機和平板電腦的AR進展將繼續超過頭戴裝置,蘋果的ARKit繼續改善在iOS設備上使用AR的體驗,谷歌的ARCore正在越來越多的Android設備上使用,而8th Wall和PTC等第三方SDK供應商將繼續推動這一領域的創新。
雖然大多數以消費者為中心的AR應用專注於智慧手機和平板電腦,但商用AR正在推動獨立式和非獨立式AR頭戴裝置的出貨量。IDC預計該類別到2020年將超過100萬大關,此後成長將大幅增加。隨著越來越多的供應商進入市場,額外的使用案例開始實現,價格下降,預計到2022年底,AR裝置的總出貨量將達到2160萬台,CAGR高達214%。
而在VR應用部分,儘管最近VR頭戴裝置市場出現衰退,但隨著全球出貨量躍升至860萬部,該市場的成長將在2019年重拾成長動能。這種成長的大部分來自於非獨立式和獨立式設備的日益普及,特別是在商業領域,以及無螢幕VR頭戴裝置出貨量的下降。2022年VR頭戴式裝置產業用與消費性產品,預計出貨量總計將達到3149萬台,CAGR達67.2%。
車用電池感測市場看好 亞太區成長最快
隨著全球各國對於節能減碳的要求逐漸提升,無論是電動車或是混合動力車的汽車電池感測器滲透率將逐漸提升。預計到了2025年時,汽車電池感測器市場規模將達到49.2億美元,並以亞太地區為成長最快的區域市場。
根據市場調查機構MarketsandMarkets調查報告指出,由於汽車市場對於節能的重視以及對碳排放量限制逐年皆提高,該趨勢將推動汽車電池感測器的發展。無論是12V、24V、48V車用電力系統都將受到該趨勢的影響。該報告進一步指出,混合動力車在內的總體汽車電池感測器市場,預計將在2018年達到23.5億美元。並且預計,到了2025年時,該市場能達到49.2億美元市場規模,預計複合年增長率將達11.09%。
MarketsandMarkets預測,在未來,12V車用電力系統將會是該市場成長最快的部分。由於對於汽車節能的需求不斷提升,因此目前市場已出現12V鉛酸電池的智慧電池感測器(Intelligent Battery Sensor, IBS)用於監控電池狀態,IBS將蒐集並提供電池的溫度、電壓、電流等訊息,有助於提升車輛的燃油效率,並能優化電力系統與電池效能,進而延長電池壽命。12V鉛酸電池IBS的主要成長區域市場將為墨西哥、印度、中國等發展中國家。
另一方面,若以車種劃分,乘用車(Passenger Car)將是汽車電池感測器的最大市場。由於乘用車數量不斷增加,對於節能汽車的需求也持續成長,再加上日益嚴格的碳排放標準,也推動了汽車電池感測器在乘用車市場的成長。
MarketsandMarket也預測,由於亞太地區的汽車製造商依然在持續擴增產能,以滿足高階車款與節能汽車的需求。同時,中國與印度也逐漸提升汽車廢氣排放標準,也由於中國與日本地區對於輕型商用車(Commercial Vehicles)的需求成長。以上趨勢將推動該區域市場汽車電池感測器的發展,使亞太地區將成為汽車電池感測器成長最快的區域市場。
瞄準GaN商機 ST攜手Leti開發矽基氮化鎵功率轉換技術
布局氮化鎵(GaN)市場,意法半導體(ST)近期宣布和CEA Tech旗下之研究所Leti宣布合作研發矽基氮化鎵功率切換元件製造技術,以滿足高效能、高功率的應用需求,例如電動汽車車載充電器、無線充電和伺服器等。雙方將利用IRT奈米電子技術研究所的框架計劃,製程技術將會從Leti的200mm研發線移轉到ST的200mm晶圓試產線,預計2020年前投入運營。
如何提高能源使用效率,已是產業界共通的發展課題,而氮化鎵具備更高的開關速度、更低的切換損失等特性,能有效提升高功率電源系統能源效率。因此,許多電源相關晶片業者紛紛將未來產品重心放在GaN的應用導入之上;有鑒於矽基氮化鎵技術對電源產品應用的吸引力,Leti和ST正在評估高密度電源模組所需的先進封裝技術。
意法半導體汽車與離散元件產品部總裁Marco Monti表示,在認識寬能隙功率半導體價值後,該公司與CEA-Leti開始攜手研發矽基氮化鎵功率元件的製造和封裝技術,希望透過雙方合作,打造更完整的GaN和SiC產品組合。
Leti執行長Emmanuel Sabonnadiere則指出,該公司團隊利用其200mm通用平台全力支援ST矽基氮化鎵功率產品的策略規劃,並完成準備將該技術移轉到ST圖爾工廠的專用生產線。
本合作計畫之重點是在200mm晶圓上開發和驗證製造先進矽基氮化鎵架構的功率二極體和電晶體。ST和Leti利用IRT奈米電子研究所的框架計劃,在Leti的200mm研發線上開發製程技術,預計在2019年完成可供驗證的工程樣品。同時,ST還將建立一條高品質生產線,包括GaN/Si異質磊晶製程,並計劃2020年前在法國圖爾前段製程晶圓廠進行首次生產。
為搶攻GaN市場,ST近期可說是動作頻頻。除了和Leti合作研發先進矽基氮化鎵功率二極體和電晶體架構外,不久前也宣布與MACOM合作開發射頻矽基氮化鎵技術。射頻矽基氮化鎵採用與矽基功率氮化鎵不同的技術,其應用優勢也不同。例如,功率矽基氮化鎵技術適合在200mm晶圓上製造,而射頻矽基氮化鎵目前更適合在150mm晶圓上製造;但無論哪種方式,由於低切換損失特性,GaN皆適用於更高工作頻率的產品應用。
Imec/國研院簽署MOU 攜手推動超光譜檢測應用
比利時微電子研究中心(Imec)近日與國家實驗研究院簽署合作備忘錄(MOU),比利時微電子研究中心台灣實驗室 (Imec Taiwan)將與國家實驗研究院旗下的儀器科技研究中心(儀科中心)將密切合作,共同研發以超光譜技術為基礎的先進影像與光學應用。
Imec執行長Luc Van den hove博士表示,這次結盟將讓雙方得以充分利用彼此優勢,發展高光譜與其他先進的衛星成像儀器。Imec不僅在成像系統整合與微型化技術方面首屈一指,更是影像資料處理方面的佼佼者。在強強聯手之下,研發出高性能兼具成本優勢且性質更為可靠的新一代儀器將指日可待。國家實驗研究院院長王永和博士則指出,儀科中心長期深耕光學、真空與光機電系統整合等核心技術。從2014年開始,儀科中心即與台灣Imec共同研發,雙方合作順利愉快,也促成今日雙方簽署此合作協議,建立更密切的合作關係,共同開發高光譜技術及穿戴式裝置等應用技術。
此次合作主要涉及先進成像與光學系統的研發,包含高光譜技術與各種先進光學元件開發。儀科中心的團隊會評估Imec最新的快掃式高光譜成像系統,以及應用於顯微鏡的性能與系統整合測試,潛在的應用領域則包含奈微米材料與人體組織的顯微影像分析。此外,儀科中心也會在先進光學元件研發貢獻所長,並應用於先進投影顯示系統。
Imec整合影像事業群專案經理Andy Lamberchts表示,超光譜檢測是一種以不可見光(主要是紅外線)為基礎的檢測技術,可以應用在生物醫學、化學物質甚至藝術品修復與智慧農業等領域。但要完全釋放這項技術的潛能,必須設法把系統微型化,使相關檢測設備方便攜帶。Imec已成功開發出超光譜影像感測器晶片,也完成了基本的攝影機系統整合設計,但完整的超光譜檢測系統還涉及到光學鍍膜、照明、鏡頭等元素,這也是未來與儀科中心合作的重點。
AI將為產業帶來全面性的變革與成長
AI人工智慧不僅將顛覆人們未來的生活,也將廣泛影響各行各業,科技創新影響無遠弗屆,AI運用大量資料、演算法以及高速運算能力,加乘智慧系統使其展現更快的學習能力、更準確的預測能力、以及更高的辨識率,將改變既有應用生態產生新應用、新產品、新體驗。
首先,邊緣運算正興起。工研院IEK預估2018年有近四成企業規劃在終端處理資料,2020年有75%資料,幾乎都會在終端來完成處理。第二趨勢是AI晶片未來五年市場高度成長,預計2020年商機達158億美元,從2017~2020年均複合成長率為63.5%。第三個趨勢是安全隱私保護愈趨重視。
根據工研院IEK的研究顯示,廣告行銷業將大量採用AI技術,包括網路服務與社群媒體,為AI應用最大的市場區隔,2015~2020年CAGR為61.8%,2024年產業規模達29億5,000萬美元;投資業2024年產業規模達24億9500萬美元,2015~2020年CAGR達61.1%;金融服務業則以70.5%的CAGR拿下最具潛力應用;而自動駕駛與晶片業產業規模也有3億8000萬美元,CAGR達41.3%。












