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乘上數位化風潮 機器人轉型智慧工作站
機器人需求增 應用服務漸成熟
工業4.0風潮持續升溫,全球機器人市場也因此持續成長。根據研究機構IDC預測,2018年全球花費在機器人和無人機系統的支出將達到1,031億美元,比起2017年還要成長22.1%。IDC預計,到2021年,這一支出將成長一倍以上,達到2,184億美元,2016年至2021年之間的平均年複合成長率為25.4%。
IDC預計2018年在機器人支出上,將達到940億美元,約占整體支付的91%,這一趨勢到了2021年之前都不會改變。其中,工業機器人解決方案占機器人支出的比例最高,超過70%;其次是服務機器人和消費機器人。
IDC表示,由於工業機器人變得愈來愈智慧化、更人性化、更容易協同合作。這加速了汽車製造業以外的廣泛製造業的快速採用。尤其是需要更高精度、靈活性、機動性和協作能力的輕型機器人的高科技製造業,表現最為明顯。
ABB機器人及運動控制事業部負責人江敏秀(圖1)指出,工業4.0概念興起之後,帶動智慧製造、數位轉型等需求,在此狀況之下,供應商與終端業者、系統整合商的磨合期越來越短,使得機器人應用逐漸落實於各種領域當中,而不是仍停留在應用發想、測試檢視的階段。因此,未來機器人創新應用勢將會如雨後春筍般出現。
圖1 ABB機器人及運動控制事業部負責人江敏秀指出,工業4.0概念帶動智慧製造、數位轉型,機器人也逐漸落實各應用領域之中。
工業4.0推波助瀾 機器人方案百花齊放
工業4.0帶動智慧製造、自動化轉型需求增加,機器人市場也跟著水漲船高;為此,機器人供應商的解決方案也不停推陳出新,不僅藉此滿足各領域的應用需求,也希望能進一步搶食市場大餅。
看好協作型市場 UR新款e-Series問世
協作型機器人具備簡單易用且安全的特色,可幫助不同領域及規模的企業實現更全面的自動化轉型,已成為製造業自動化轉型中相當重要的關鍵,市場發展亦持續看俏。
根據Bis Research Analysis「2017~2022年全球協作型工業用機器人市場」研究報告指出,全球協作型機器人市場的年複合成長率高達63.33%,象徵全球產業對協作型自動化導入的強勁需求。
以亞洲地區為例,Universal Robots(UR)東北亞總經理山根剛指出,2017年亞洲地區工業機器人市場成長37%,主要動力來自於中國大陸和台灣;而汽車、電機/電子和金屬仍為導入自動化技術的主要垂直領域。人類開始與機器人共享工作空間,以人機協作為核心的趨勢正持續發酵,為生產和非工業的應用開啟新的可能性。
為此,Universal Robots便宣布推出全新旗艦款e-Series系列協作型機器人,透過三大重點改良升級,協助企業朝協作型自動化轉型。新款e-Series協作型機器人具三大重點改良,首先是操作與部署機敏度再升級,從拆封、裝機到設定機器人第一項任務,過程僅需1小時,而且所有關節都能在6分鐘內更換完成;透過內建力矩感測器,進一步提升機器手臂準確度及敏感度。
第二是操作介面更直覺。使用介面和設定流程經過重新設計後,操作者只要在觸控式螢幕上簡單滑動與點擊方向鍵,就能輕鬆移動機器手臂到要求定點,降低了技術門檻加速開發,即便是沒有程式設計經驗的操作者也能快速上手。
第三是通過高規格安全標準。e-Series協作型機器人搭載17項安全功能,包括可自由設定機器人運作時間、最短安全距離等,進一步確保人機協作的安全性。所有功能皆通過德國驗證機構TÜV Nord認證,符合EN ISO 13849-1(Cat. 3 PLd)及EN ISO 10218-1等機械安全標準。
Universal Robots總裁Jürgen von Hollen(圖2)表示,產品技術平台的持續優化將是創新突破關鍵,先進的平台系統能針對企業所需的多元應用提供創新技術,將成為未來協作型自動化的關鍵發展重心。
圖2 Universal Robots總裁Jürgen von Hollen表示,產品技術平台的持續優化將是創新突破關鍵,為此該公司推出全新e-Series系列協作型機器人。
Hollen進一步說明,協作型機器人涵蓋很多面向,長久以來產業界提到協作型機器人率先想到的就是安全性。不過,安全只是協作型機器人其中一項要件,協作型機器人還須易於導入和安裝,以及容易編程與使用。換句話說,要能讓使用者自行DIY,才得以滿足不同的生產需求,靈活因應未來市場中的各項機會與挑戰。未來透過e-Series平台,期能在未來數年內實現更多樣化的應用可能,為企業發展和完善自動化進程提供全方位的服務支援。
搭載雙視覺/AI Epson協作機器更智慧
另一方面,愛普生(Epson)則是於2018自動化工業大展上發布一系列新品,包括WorkSense W-01自主性智慧雙臂機器人、T6 SCARA四軸機械手臂、N6六軸摺疊式機械手臂,期能透過更優化的性能與荷重升級,可讓操作及產線應用更彈性多元,協助台灣生產製造業者接軌自動化轉型浪潮。
台灣愛普生產業科技事業部總經理王亮國先生指出,新推出的WorkSense W-01擁有「視覺辨識」、「力覺感覺」、「自主思考」三大特色,其搭載6個視覺及2個力覺感測器,可快速辨識3D立體空間內的物件、偵測其位置與方向並精準掌控操作力道;該產品還擁有十五軸關節的雙臂末端,設有靈敏的夾持工具,有助於各種形狀、大小的物件取放,可勝任高難度的組裝任務。
另一款新發布的T6四軸SCARA機械手臂,則搭載簡易輸出/輸入控制埠(I/O Port)及內建控制器,使安裝及布線工程精簡化,工廠空間利用效率亦加倍提升;馬達模組無需電池,可省去購買、汰換電池的成本並縮減停機維護時間,讓機械運作順暢不間斷。此外,該產品能以100VAC~240VAC電源運作,降低耗電量,臂身長度可負荷高達6公斤的物件,適合執行簡單、重複性高的取放動作。
至於N6六軸摺疊式機械手臂,擁有1,000mm的手臂長度,可負荷高達6公斤的物體,獨創摺疊式設計,有利機器於空間狹隘的作業環境中,完成更高的位移幅度與更廣泛的動作。此外,該機械手臂可自行規畫作動最短路徑,再藉由其手臂旋轉功能,靈活地於六軸之間自由移動並縮短位移距離。
讓生產更彈性 AGV後勢看漲
機器人需求持續上揚,除了傳統工業機器人和協作型機器人之外,AGV的應用也逐漸增加。目前AGV主要應用在倉儲物流,可以按照程式設定和預先規畫好的軌道進行檢貨、卸貨、上下料。
對此,安川電機業務改革室協理黃啟昌指出,為了讓生產彈性更大,發展「會移動」的機器人是必然趨勢,AGV搭載協作型機械手臂,不僅能協同人員作業,也可應用於產線間的物品運送,減少搬運人力,讓生產流程更有彈性。
也因此,眾多業者也紛紛發展AGV解決方案,像是佳世達攜手ABB,打造智慧自主移動機器人。該產品整合AGV及機器手臂,並結合視覺技術。機器手臂與人員之間的協作,能延伸機器手臂自由度及工作範圍;而搭載視覺技術,則讓機械手臂彷彿有了眼睛,能夠實現精細的鎖螺絲工作或是3D立體視覺,大幅提升機器手臂的應用。
除了佳士達與ABB合作推出自主移動機器人外,身為機器人四大家族之一的KUKA,旗下也有KMR iiwa無人搬運車。KMR iiwa由LBR...
K&S推MiniLED轉移設備 速度有望5倍提升
看好MiniLED背光未來為商機,半導體封裝設備廠商庫力索法(Kulicke&Soffa, K&S)於近日與Rohinni攜手推出MiniLED轉移設備PIXALUX。該MiniLED解決方案相較於傳統的單顆取放(Pick&Place)轉移方法相比,速度可以提升3~5倍。
Kulicke&Soffa(K&S)集團高級副總裁張贊彬說明,目前傳統的LED背光電視大約使用50顆LED,然而隨著MIniLED於背光應用的普及,LED背光數量將提升至2萬顆以上。因此,將需要更有效率的轉移方式。PIXALUX解決方案一秒能夠轉移50顆LED晶粒,轉移速度是Pick&Place方法的3~5倍,更重要的是,該解決方案能夠在轉移過程同時完成目揀(Sorting)程序,為轉移節省更多作業時間,進而降低生產成本。
Rohinni副總裁Brad Telin則指出,目前該解決方案可以做到100×100微米(Micrometer, ㎛)尺寸晶粒的轉移工作,並且良率可以達到99.9999%。在未來,也將隨著MicroLED的發展持續推進該轉移技術,期望能在縮小晶粒尺寸的同時維持其轉移良率。
Telin進一步提到,事實上目前PIXALUX設備已能夠做到50微米MicroLED晶粒的轉移,在MicroLED的技術發展中,主要的技術局限依然在於晶粒製程的技術能力,而非轉移設備。因此,只要晶粒廠商能夠量產MicroLED等級的晶粒,PIXALUX就有能力轉移。在未來3年將會是MiniLED的技術開發關鍵時期,並將由大型顯示器優先開始導入MiniLED應用,該市場也將是PIXALUX最初實現的應用範疇。
駛向安全/潔淨/高效新未來 電動車商機催化技術變革
具備潔淨排放特點的電動車持續成為汽車產業的熱點,根據產業研究報告,2017年全球電動車銷售量正式突破百萬輛,達120萬輛,較2016年大幅成長58%,類似的高度成長在未來幾年將持續。而其發展也將帶動產業鏈的成長,電動車產業鏈涵蓋汽車製造廠、零件供應商及資通訊產業,現在,正是國內廠商切入此一產業鏈的最佳時機。
電動車時代來臨 加速技術改進
電動車的發展不是最近幾年才開始,在100多年前電動車甚至較內燃機車輛更早被發明,不過百年來內燃機車輛一直是主流,台北科技大學車輛低碳能源與系統研發中心教授黃國修(圖1)表示,效率,就是當中的秘密。由內燃機與電動車的動力來源與技術原理來看,汽油的釋能機制屬於激烈氧化也就是燃燒爆炸的方式,屬於快充快放的一次性使用動力表現好,油的能量密度高,液狀能源輸送方便;另外,電動車是採用電化學放電機制,電池適合慢充慢放的釋能模式,透過電池儲能是固態組件,不利運輸與傳送。事實上,這些先天的特性優劣,時至今日都沒有改變。
圖1 台北科技大學車輛低碳能源與系統研發中心教授黃國修表示,所有車輛技術目標都是低污染、低耗能、低噪音、續航力長、性能佳。
電動車主要的發展契機來自於地球上石油儲量的持續減少,導致石油危機越加頻繁發生,加上空氣汙染與地球暖化的問題,電動車這兩年的發展趨勢已經確立。黃國修認為,無論是電動車或內燃機車輛,都追求低污染、低耗能、低噪音、續航力長、性能佳的共同目標。因此,內燃機與電動車都需要在自身的優勢上加強,並克服先天的技術或特性缺陷,發展高效率的動力整合分配機構與最佳化能量整合分配控制策略。
在技術發展上,業界與學界也持續發展許多技術,以改善系統的效能表現,包括過去十年熱門的油電混合系統,因為整合兩套複雜的系統,在成本與維護上的難度都更高,黃國修指出,新型並聯式複合電動系統簡化內燃機與馬達、發電機的結構,並發揮各自的優點,可以讓能量分配平穩連續。而動態補電技術可以降低電池系統一致性要求,容許新舊電池混用,降低汰換成本;複合波充電技術,可以改善傳統大電流無法完全充飽,涓電流充電耗時的缺點。
SiC/GaN功率半導體應用起飛
過去功率元件多半採用矽材料半導體,近年來技術突破,化合物半導體如碳化矽(SiC)與氮化鎵(GaN)成為最受歡迎且深具市場潛力的功率元件材料,羅姆(ROHM)半導體應用技術支援部主任工程師唐仲亨(圖2)說,採用SiC與GaN為材料的功率元件與矽功率元件相較,具備更高的擊穿電場(Electric Breakdown Field)與寬廣的能隙(Bandgap),具有開關速度快、損耗低的特點,並可以在更高的頻率、溫度與電壓下工作。
圖2 ROHM半導體應用技術支援部主任工程師唐仲亨說,SiC與GaN具開關速度快、損耗低的特點,可在更高頻率、溫度與電壓下工作。
隨著產業的發展,SiC元件應用領域與產業需求不斷擴大,根據產業研究機構的調查指出,車用如汽車電源元件與電動車、工業自動化的高壓元件、能源應用如綠色能源/充電/儲能設備、資通訊應用如資料中心的伺服器電源管理元件等會是未來SiC應用的四大領域。唐仲亨進一步說明,根據該公司綜合IHS的研究資料,上述四大應用將帶動SiC的產值,從2018年的5億美元左右,到2024年將挑戰20億美元市場規模。
整體而言,SiC技術特性適合應用在電動車,不過唐仲亨也坦言,產業對於SiC較為陌生與價格較高,是目前導入SiC元件的主要瓶頸,2012年在SiC剛開始發展的時候,SiC蕭特基二極體(SBD)價格約是矽基高速整流二極體(Si base FRD)的5~7倍,而SiC MOSFET則是矽MOSFET的10~15倍。但到了2015年,SiC SBD的價格較2012年下跌35%,SiC MOSFET的價格更下跌了50%,已經越來越接近市場導入的階段。預計2019年SiC的發展與市場化會步入正軌。
精確電池管理延長使用壽命
電動車採用電為主要的驅動方式,因此電池管理系統(Battery Management System, BMS)成為必要的技術需求之一,一般的電動車都是採用鋰電池,亞德諾(ADI)半導體應用工程師張振原(圖3)解釋,鋰電池的特性就是不能過充與過放,要延長電池使用壽命,其可用能量區間大約在電池容量20%~90%的70%之間,並透過BMS系統管理。然而,量測電池電量存在的誤差導致可用電量進一步遭受壓縮。
圖3 ADI半導體應用工程師張振原解釋,鋰電池的特性就是不能過充與過放,要延長電池使用壽命,須透過良好的BMS系統協助。
電池電壓量測技術若能縮小誤差值,就可以提供更多可用電量,早期電壓量測的誤差值為5%,張振原說明,ADI透過技術的努力,讓電壓量測的誤差值縮小到1%,所以同樣容量的電池可用電力就從60%進步到68%,多出8%的電量,最新的技術已經能將誤差降到0.25%。一般而言,電池在經過長年使用與多次充放電之後,電池儲電能力更會出現誤差,所以準確量測電量與電池管理技術更為重要。
採用Zener Reference元件設計的電壓測量IC,張振原指出,除了可靠度、準確度之外,長期使用後參考電壓誤差值都較小;另外,還有許多因素包括溫度飄移(Temperature Drift)、初始誤差(Initial Tolerance)、逆變器抗雜訊能力(Inverter Noise Rejection)、PCB裝配應力(PCB Assembly Stress)、濕度(Humidity)、長期誤差(Long Term Drift)等都會影響參考電壓,進而出現誤差,必須降低上述變數,IC才能在初始參考電壓誤差最小的狀態下準確量測。
而車輛行駛在路上,會遭遇強風、豪雨、雷擊、急剎、大腳油門等的高度放電情境,量測到的電壓如何準確的傳送到行車電腦,讓系統進行正確的判斷也非常重要。isoSPI是一個簡單的雙線(兩條線都不接地)差動訊號資料傳輸模式,但由於兩條導線(共模)上的雜訊幾乎相同,因此,傳輸的差模訊號相互之間相對地不受影響。張振原進一步說明,isoSPI目前的傳輸速率是1Mbps,傳輸距離50公尺,但由於採用了電隔離,因此不會強烈地耦合共模雜訊。
電池組測試保車輛效能
除了電量的測量之外,電池本身絕對是電動車關鍵零組件之一,致茂電子電力電子量測系統產品部副課長林信宏(圖4)指出,電池組由多個電池串聯疊置組成,典型的電池組約有96顆電池,產生超過400V的總電壓。儘管汽車電源系統將電池包看作單個高壓電池進行充電和放電,但電池管理系統必須獨立監控每顆電池的情況。電池監視系統的一個重要考慮因素是通訊介面,CANbus在汽車中被廣泛應用,具有誤差檢測和故障容限特性。
圖4 致茂電子電力電子量測系統產品部副課長林信宏指出,電池包有多項測試項目,進行完整而深入的測試,才能確保車輛的實際性能。
電動車的三電系統包括電池、電機與電控。其中電池占電動車成本比例約30%~50%。林信宏表示,續航力是未來電動車發展的重點,純電動車續航里程必須大於150公里,而續航力250公里以上的車型才有市場競爭力,較易為消費者接受。電池包有多項測試項目,進行完整而深入的測試,才能確保車輛的性能。
林信宏強調,電池喚醒時序影響使用者開車感覺,高壓絕緣與車輛安全有關,電池串接狀況攸關電池包壽命,而設計驗證與生產也要測試,電池包特性測試也很重要。電池管理系統與電池包,依照使用者角度,從原物料的入料檢驗、電池管理系統的功能檢驗、電池模組的組裝品質檢驗、電池包的功能檢驗都相對重要,並透過診斷服務簡化工程逐步導入。
固態電池技術優勢 成電池組潛力選項
在電池包的設計與驗證之外,電動車逐漸上路的這幾年,由於充電站的基礎建設布建尚未完善,在消費者的使用上出現一個新的名詞-里程焦慮,擔心電動車的續航能力,不希望在行駛途中耗盡電力,輝能科技行銷處經理許容禎(圖5)說,希望透過提高電池能量密度的方式強化電池的蓄電力。另外,電動車裝載大量的電池,安全性問題也引起消費者疑慮,2018上半年就發生三起Tesla火燒車事故,安全性更高的固態電池逐漸浮出檯面;另外,電池成本占車輛的比重居高不下,消費者希望電池成本持續降低,讓電動車售價更加親民。
圖5 輝能科技行銷處經理許容禎說,電池的發展趨勢包括提高能量密度、強化安全性與降低成本三個重點。
從能量密度的角度來看,許容禎表示,傳統液態電池芯鋰電池與固態鋰電池相較,Tesla的Model 3採用新款21700電池芯,能量密度提升到737Wh/L,不過已經接近極限;輝能的電池芯目前能量密度為720Wh/L,2019年將提升到800Wh/L正式超越Tesla,預計到2022年可持續提升至1033Wh/L。安全性部分,液態電池芯的鋰電池由於分子較活潑,出現機構面的破壞、電性面的破壞、熱累積、潛在製造缺陷時,就容易出現熱失控,爆炸、起火等。固態鋰電池因採用陶瓷電解質技術,沒有一般LIB的隔熱膜融化全面短路與ELT鹽類反應,不會出現熱失控的問題。
而在成本部分,許容禎認為,負極材料價格過去幾年降價較多,目前價格已逼近成本,再降空間有限;隔離層從2009年開始也走跌,至2016年價格已逼近成本,降價幅度有限;正極材料部分以鈷為例,雖非礦產短缺,但因市場炒作,導致近年價格走揚。未來電池價格的降價,將從電池模組著手,降低重量與成本,縮小電池包體積、重量,並簡化機構保護、熱管理系統裝置與材料、電源管理系統等。
高壓/直流48V設計蔚為趨勢
近年來許多傳統機械系統逐漸電子化,電動車就是著名的例子,因此也帶動電源架構設計的改變,美商懷格(Vicor)應用工程師張仁程(圖6)解釋,更寬的輸入範圍與高輸入電壓、高輸出功率、高效率、高功率密度、小尺寸、高功率重量比(Power to Weight Ratio)、散熱(Thermal...
專訪NI亞太區半導體市場開發經理潘建安 混合訊號測試帶動開放式ATE
國家儀器亞太區半導體市場開發經理潘建安指出,5G無線通訊跟物聯網的興起,對半導體元件市場造成很大的影響。未來的晶片功能不只越來越複雜,晶片內部的電路型態也會有很大的差異。除了數位電路外,還會有跟通訊、感測相關的類比電路。傳統的ATE設備在數位電路測試有其優勢,但面對種類繁多的類比功能測試,卻顯得力有未逮。因為傳統ATE多為封閉架構,其測試板卡都只能靠原廠提供,功能更新的速度很慢,而且單價非常昂貴。
這個狀況讓NI看到切入半導體測試市場的機會。NI是一家平台公司,其測試硬體均基於開放的PXI平台,除了NI本身之外,PXI系統聯盟的成員中也有眾多板卡供應商,因此PXI平台的功能演進速度遠比封閉式機台來得快,而且所採用的元件跟設計架構往往是業界最新、最先進的,故除了成本優勢之外,效能也未必比傳統ATE機台遜色。針對半導體測試,NI提出的半導體測試系統(STS)雖然外觀跟傳統ATE沒有差別,但內部結構卻是基於PXI的模組化設計,用戶可以按照自己的測試需求選購對應板卡,組成客製化測試系統。值得一提的是,這些模組也可以組成實驗室使用的桌上型PXI儀器,加上通用的LabView跟TestStand軟體環境,用戶在實驗室跟量產階段使用的,其實是同一套儀器,相關測試程式也不用重複撰寫。
潘建安認為,由於晶片的設計架構越來越複雜、功能整合度也不斷攀升,未來半導體自動測試設備DIY將成為趨勢。儀器商要做的是把軟硬體基礎打好,保留一定的客製化空間給使用者自由發揮。儀器供應商技術支援的能力將益發關鍵。
免費手機遊戲還有優勢嗎?
文 | 萬岳憲
資策會MIC產業躍升事業群總監
這樣的玩家心聲,撩起我對手機免費遊戲的好奇心,因為長尾理論作者克里斯.安德森(Chris Anderson)認為,數位時代的資訊免費概念,是大家的一場誤會,因為絕大多數根據「免費」概念所建立的經濟體,其實都可以合理的被懷疑是一種行銷手段。例如,經常看到的「買一送一」,其實是各打五折的另外一種敘述方式;「免運費」的意思,通常是產品售價已經包含運送成本;「附贈品」則表示你已經付錢買了,不要贈品也不能退錢給你。
可是這樣的「免費」行銷概念,在消費市場上隨時看得到,消費者也好像已經習以為常,如果你假裝不知情的問店家:「我不要贈品,可不可以算便宜一點。」你身旁的友人一定會趕快用手肘頂你說:「不行啦!不行啦!」
所以,同理猜測,目前的手機遊戲玩家,早就明白免費遊戲不是真的免費,而且也完全理解「免費取得」且「App內購買」的意思,就是你可以免費拿到玩前幾關,想玩更多關還是要付錢買。這樣的手機遊戲營運模式是個「穩定的市場」嗎?消費者是不是在沒有其它選擇的情形下接受這樣的模式?那幾位「骨灰級玩家」到底是在抱怨什麼?
我認為最好的方法就是親身體驗,實際認真的去玩幾個手機遊戲。但是要從那幾個手機遊戲開始呢?是開啟App Store或Google Play,看到第一個免費遊戲就下載,還是直接下載排行榜第一名的免費遊戲?突然,我想到美國驚悚小說家愛倫坡(Edgar Allan Poe)的隨機法則,他會隨意的翻找英文字典,隨機挑選三個英文字彙,如果他沒有辦法將三個英文字聯想出一篇故事,他就會再重複隨機翻找三個英文字,直到靈感出現。
我也想體驗隨機的結果,所以就透過社群媒體跟這幾位「骨灰級玩家」聯繫,由他們隨意的推薦我玩那些手機遊戲,我還強調絕對不要想太多,想寄就寄給我,別管我想不想玩。果然,這些玩家立刻很不負責任的,傳送許多手機遊戲App的連結給我,類型繁雜各異,但共同點都是「免費取得」。
我不是手機遊戲素人,也曾經盲從的一股腦兒鑽進「免費」黑洞裡,沈浸在憤怒鳥(Angry Bird)與糖果傳奇(Candy Crush)的破關路徑中,跟著人潮去抓寶可夢(Pokémon GO),被一個一個麵包屑,引誘進入永無止境的遊戲關卡,跟兄弟比賽不靠道具過關,跟老婆約定闖過1,000關就金盆洗手。
而這群「骨灰級玩家」也不是貪圖「免費」富貴的省油燈,他們都是在PC Game盛行的年代,沈浸於「魔鬼戰將系列」(Commandos)、「世紀帝國系列」(Age of Empires)、「魔獸爭霸系列」(Warcraft)的玩家們,對電腦遊戲的執著,絕對不亞於近世代青年對動漫與Cosplay的狂熱。那是一個凌晨接到朋友來電借滑鼠,因為玩太久被老婆扯斷滑鼠線…的年代;也是遊戲製作團隊和玩家鬥智的年代,創造出讓玩家們經過謹慎評估後,再貴也要買下來收藏的經典作品。
在深度玩手機遊戲一個月後,我也開始不耐煩App內購買的營運模式,多數的遊戲是藉由「廣告」和「卡關」來激起玩家的付費意願,你不想一直被突然跳出來的廣告干擾、你不甘心被永遠卡在這一關,那就花錢買吧;甚至你花錢買了以後,還會遇到很難的關卡,不小心在快過關的時候失敗,沒關係,看個廣告就可以原地復活;你想熟能生巧的闖關,不可能,因為會有人工智能的大數據精算,你會被卡關在「少一顆鑽石、少一枚金幣、少一盒彈藥、少一格能量」或設備沒有升級、武器沒有進化。
我發現不耐煩的情緒,不是來自無止境的「誘導付費機制」,而是玩遊戲過程中,不斷的被誘導付費機制打破遊戲沈浸空間、阻斷與遊戲角色的情感連結,玩家在持續重建遊戲空間與情感連結的過程中,逐漸失去對遊戲劇情與角色的向心力。或許有一群玩家,跟我有相同的感受,正在等待新型態的手機遊戲出現,這群玩家會願意付月費或年費,因為他們想要完整的遊戲空間,一次完整的遊戲歷程,在固定的時間裡,完成遊戲設定的成就,讓心靈得到發散,就在每天攜帶的手機裡。
我還沒有想到新型態的手機遊戲營運模式是什麼?但是我已經看見「免費」定價,變得愈來愈沒有吸引力。美國哥倫比亞大學商學院的麥奎斯教授(Rita Gunther McGrath)認為,當企業處於變動很大的競爭環境中,實施變革並不會對企業產生危險,反而追隨穩定型態的策略,才是最危險的經營狀態。企業一但落入穩定是常態,變動是非常態的主觀認知,就會形成組織運作的反射思維,同時也創造企業的慣性運作。
數位經濟時代,企業的主要競爭對手,不會只有來自「同產業」,最有破壞力的競爭者,可能來自「斜向」(Oblique)的競爭對手,也就是「你」從來都不會想到是「他」的異業競爭者,例如餐飲的競爭對手,就可能來自手機遊戲業者,因為兩者都是在競逐消費者的可支配所得。
未來,手機遊戲業者的斜向競爭對手,可能來自音樂、影視和直播。因為,競爭的不是「免費」使用,而是一場可支配時間與手機儲存空間的卡位戰。
提升人機互動體驗 毫米波雷達應用更多元
人機互動(Human-Machine Interface, HMI)概念帶動毫米波雷達(mmWave Radar)應用更新穎。人機互動將從過往由鍵盤、滑鼠、觸控等方式,發展至更多元與直覺的控制方法,智慧化的人機互動過程需要越來越多的感測器,而毫米波雷達可利用無線電波偵測物體的位置、方向、距離與速度,因此,英飛凌(Infineon)將毫米波雷達與智慧音箱結合,讓智慧音箱具備更多感知能力知悉外在環境,使其不僅只是執行指令,也能與使用者有更多互動,進一步提升使用者體驗。
英飛凌電源管理及多元電子事業處射頻及感測元件經理吳柏毅表示,毫米波雷達德特點包括可偵測到很細微的運動,例如心跳;不受外在惡劣環境的影響(像是霧、灰塵);也無隱私問題,因為沒有鏡頭無法拍攝圖像等,使其在車用與工業外的應用市場有著更多發展機會。舉例而言,該公司將60Ghz毫米波雷達結合智慧音箱,使智慧音箱不僅可執行使用者指令,並可透過毫米波可偵測物體位置的特性,與使用者進行互動遊戲。
目前毫米波雷達主要應用於車用和工業市場,不過由於其可偵測物體的位置、方向、距離與速度的特性,使毫米波雷達在未來可望自汽車市場延伸至工業等多元領域,其中,24GHz與60GHz雷達應用更是前景可期。英飛凌預期24GHz盲點偵測(BSD)應用將快速增長,而2021~2027年將是價格具有競爭力的BSD模組的黃金期,其他像是室內外智慧照明、安防監控與智慧家電,也都是24GHz的新興應用範圍。
例如香港科學園區已採用內建英飛凌LED驅動器、24GHz雷達與微控制器的智慧室內照明,建立智慧人流管理系統;另外,也可於智慧路燈中內建24GHz雷達感測器和數位控制器,對車流量和照明狀態進行即時監測,提升交通管理的效率和路燈預防性的維護。
至於在60GHz雷達方面,目前英飛凌也已有許多合作夥伴計畫於前瞻計畫中採用60GHz雷達晶片,共同開發用於穿戴裝置、物聯網(包含上述所提的智慧音箱),以及汽車應用中的手勢辨識。
總而言之,隨著人機互動朝更多元與更直覺的方向發展,需要更多感測器實現智慧化的人機互動。對此,英飛凌電源管理事業處大中華區射頻及感測器部門總監麥正奇表示,該公司將持續擴大投入感測器的研發,發展更多不同類型的感測器,並與區域市場的夥伴攜手合作,共同開發新興應用,打造新世代的智慧生活。
改變電極層材料 記憶體抗硫化效果突飛猛進
記憶體失效推動抗硫化需求
自2016年全球首款專利抗硫化記憶體模組於市場上發表以來,逐步帶動工控市場對於硫化議題的重視;「抗硫化」也從過去鮮為人關注的加值應用,一躍成為全球工業級記憶體技術發展的核心議題之一;而回顧抗硫化記憶體模組開發背景,緣起可追溯自應用端記憶體的失效分析結果。
針對失效記憶體進行分析發現,失效產品多處電阻阻值呈現異常(圖1)增加或開路現象,使用電子顯微鏡(SEM)觀測異常電阻,發現在電阻保護層與電鍍層交界處存在黑色結晶物質;進一步進行EDS檢測分析以確認黑色結晶物質成份,發現電阻Pin2和Pin3上電極層銀(Ag)存在含硫物質成份。
圖1 記憶體失效會呈現電阻阻值異常。
概括而言,硫化現象大抵可以兩個徵兆作為觀察指標:
1.失效產品存在電阻阻值異常增加或開路(Open Circuit)現象。
2.失效產品電阻覆蓋黑色晶體物質。
結合應用端環境分析,該失效產品實際應用於高溫、含油、含硫環境,導致使用僅一年餘即發生失效問題,短於正常使用壽命。綜合觀察量測及SEM/EDS分析數據結果,確認產品失效原因為記憶體電阻受到硫(S)侵蝕,硫與電阻導體銀(Ag)產生硫化反應後,生成不導電的硫化銀(Ag2S),導致電阻阻值大於正常電阻標準阻值15Ω,甚至呈現開路情形。
合金材質決定實質抗硫效果
不同於一般標準型記憶體模組相對穩定的應用環境,工業電腦常需於高溫、高濕以及高污染環境下運作。隨著環境汙染問題日益惡化,空氣中濃度超標的懸浮微粒含有大量硫化氣體硫化氫(H2S),空氣中的硫化氫從電阻縫隙進入,容易與電阻中作為導體的電極層的銀(Ag)材料化合,產生絕緣體硫化銀(Ag2S),導致電阻阻值增加,從導體變成不導電的絕緣體,甚至形成開路而失效,影響記憶體模組正常運作(圖2)。
圖2 抗硫化形成示意圖
一般對於含硫環境的認知,除了較常被提及的溫泉火山氣體、工業廠區的化石燃料燃燒,甚至是地下水道或汙水區的廢水排放,或日常環境中的酸雨汙染、霧霾危害、車輛排放,與石油、潤滑劑、橡膠、輪胎等工業應用產品都已被認為含有大量硫化物,可能導致電子元件產生硫化現象。尤有甚者,高溫亦會加速電阻硫化的形成,使記憶體日益受損耗弱,進而縮短產品使用期限與耐用度。
傳統的抗硫化技術,多僅於電阻保護層或電極層作特殊耐硫處理,或以塗層防護(Conformal Coating)來隔絕硫化氣體之硫分子,如透過加長保護層,增加電極端覆蓋於保護層面積,以降低外在氣體從交接處滲入,延長產品耐硫的壽命;或於電極層上使用耐硫材料增加一耐硫層包覆,避免電極層與硫化氣體直接接觸,以加強電阻對硫化氣體的防護能力(表1)。然而此種方法只能達到暫時防護功效,僅能延後硫化現象發生;且常因製程問題,出現耐硫層的偏移或不良,而影響其抗硫化效果。
而新一代的抗硫化技術,則從改變電極層材料著手,以合金材質取代原電極層銀材料。於合金材質的選用,依抗硫效果可分為三種層級:
1.銀鈀合金,於既有電極層的銀材料中加入貴金屬鈀。
2.高銀鈀合金,提高合金材質中的鈀含量。
3.金銀鈀合金,由金、銀與鈀結合而成的特殊合金材料,可有效防止電阻電極層銀與空氣中的硫分子進行化學作用,達到最高的抗硫化效果;即使在高溫之環境下,也能達到防止硫化腐蝕之效果。
另一方面,此一最高等級金銀鈀合金材質電阻,亦可通過電器性能、機械性能與環境性能的測試驗證,確保控制與傳導電流時之導通性,於實現最高等級抗硫化效果之餘,亦不會影響電極元件效能(圖3)。
圖3 最高等級抗硫化技術採用金銀鈀合金材質。
抗硫化電阻防護提升工業級記憶體可靠度
電子產品硫化問題,對需要高可靠度與長時間運作的工業電腦系統而言,有其重要性與急迫性。硫化威脅無所不在,一般常見的工業作業條件,其中就可能隱藏含硫化學成分,如:石油、橡膠基粘合劑、植物精油(烴類植物)、廢棄物/污染物處理設施等。
為解決記憶體硫化問題,並滿足工業級產品面對嚴苛環境的需求,抗硫化記憶體模組開發,不僅應採用最高等級金銀鈀合金材質,更須確保產品通過如AEC-Q200等繁複測試條件與規範,以最嚴苛之測試條件確保抗硫化效果。
一般抗硫化測試標準,僅於高溫(50℃)、高濃度含硫環境下測試500~750小時;實際以超越抗硫化ASTM B809-95測試規範測試最高等級抗硫化記憶體模組,於測試環境設置固體硫粉(50g/2400ML),將產品置於高濃度含硫的密封環境中,並將測試環境溫度調整至105℃,以加速硫化反應形成。
測試過程中每隔七天取出量測記錄電阻阻值的變化,持續測試七周後,結果顯示於105℃的高溫、高濃度含硫環境下,最高等級抗硫化記憶體成功通過49天的測試,電阻阻值正常,未出現任何硫化腐蝕現象,穩定正常運作超過1,000小時,仍無損其抗硫化效果與耐用度。
由測試結果可看出,與一般記憶體於200小時便會因硫化產生失效問題相較,採用金銀鈀合金材質電阻的記憶體模組可提升抗硫化耐用度達5倍以上,確保產品可靠度與耐用度,滿足系統長時間穩定運作需求,進而有效提升系統整體壽命(表2)。
智慧裝置多元發展 抗硫化應用百花齊放
抗硫化電阻最早乃基於車用電子的需求而研發,在全球首款抗硫化記憶體模組研發前,業界對記憶體硫化原因尚未能有清楚的認識,也未意識到硫化議題重要性。
然而,隨著車用電子逐漸成為各大科技廠於半導體終端應用市場布局重點,推升車載記憶體需求;加上多位於條件嚴苛且複雜環境的邊緣運算裝置數量呈爆發性成長,應用端對具備實質抗硫化效果的工業用記憶體模組需求也隨之成長,帶動抗硫化記憶體模組於各垂直市場採用率,逐步擴大於所有高溫、高濕、含硫環境的工業級應用,如採礦控制系統、國防航太、汽車電子、工業設備、網通與伺服器產品,徹底解決困擾工業電腦產業多年的問題。
另一方面,IPC產業領導廠商亦持續關注記憶體硫化問題,深知記憶體硫化對工業電腦、網通與伺服器產品可靠度及使用壽命影響甚鉅,要求全面導入抗硫化記憶體模組,期能提升工業電腦對抗惡劣環境能力,並藉此增進產品附加價值並創造差異化。
綜上所述,抗硫化議題成為產業焦點,而台灣從中扮演了關鍵角色。觀察抗硫化記憶體模組採用情形,自最高等級抗硫化記憶體模組開發以來,已成功解決使用者痛點,應用上也未再出現任何電阻硫化問題。像是台灣科技廠宇瞻開發之抗硫化記憶體模組,其產品發表後已陸續於美國、台灣、中國取得專利(表3),並於2018年進一步擴大抗硫化技術應用,大規模拓展抗硫化產品布局至工業用記憶體DDR4、DDR3規格。抗硫化記憶體模組可望成為從雲端到終端,從資料中心、伺服器到邊緣裝置的標準規格,為全球記憶體模組市場開展新方向。
(本文作者為宇瞻科技技術支援部高級工程師)
整合多重感知/人工智慧 機械手臂展現十八般武藝
台灣愛普生(Epson)產業科技事業部副總經理王亮國表示,就像各大車廠都會在重要車展上展示未來概念車,宣揚自家對未來汽車的想像跟願景,Epson日前在自動化展上展示的WorkSense W-01自主性智慧雙臂機器人,也是該公司對機器手臂未來發展趨勢的想法。
台灣愛普生產業科技事業部副總經理王亮國認為,未來機器手臂上必然將整合更多感測功能,並導入人工智慧。左為Epson WorkSense W-01機器人。
多重感測讓手臂應用更為靈活
該雙臂機器人擁有2D+3D視覺辨識、力覺感測跟自主思考能力。當機器人偵測到手臂移動路徑上有障礙物出現時,會重新規畫路徑以繞過障礙物。至於機器人本體則採取單一手臂具有七軸關節,加上腰部可旋轉共十五軸的設計,作業流暢度跟靈活性不會比人類遜色。跟真人相比,目前該雙臂機器人只剩下自主移動這點還無法做到,但王亮國透露,未來Epson還會推出結合自動引導車輛(AGV)的雙臂機器人。具備移動能力的雙臂機器人,將可承擔更多樣化的工作任務。
除了概念性的雙臂機器人之外,Epson也推出N6六軸機械手臂與VT6一體式手臂兩款新產品,其中N6採取折疊式設計,除了最小作業空間需求跟人類作業員相似外,還可以懸吊式安裝,讓工廠可以在有限的空間內部署更多機器手臂。VT6則是將手臂的控制器直接內建到手臂本體中,除了具備占用空間小的優勢外,也更容易與其他設備整合,例如將手臂搭載在AGV上。
省、小、精是Epson設計機器手臂的核心理念,高精度、高速度與低震動則是該公司手臂與其他競爭對手最大的差異化所在。但除了手臂本體的進步,未來手臂一定會搭載更多感測技術,來滿足客戶的應用需求。舉例來說,手臂結合視覺跟力覺感測,就能讓手臂執行軟性電路板(FPC)插件作業。因為施力不當會很容易導致軟板損毀,所以目前軟板插件多半還是用人工作業。但具備力道感測能力的機器手臂,能有效避免此一問題。
王亮國表示,手臂產品的進步,讓手臂可以在工廠裡執行更多元化的作業。也因為如此,台灣許多電子製造業的手臂用量不斷上升,負責監督導入專案的主管層級也越來越高,顯示客戶對產線自動化的重視程度正在與日俱增。
不過,提到自動化,不可諱言的是,客戶最主要的考量還是在成本,畢竟要打造一條自動化產線,往往牽涉到相當可觀的資金投入。因此,目前在工業機器手臂市場上,有些業者採取殺價競爭的策略,希望藉此博得客戶青睞。這對於目前在台灣市占率領先的Epson來說,是一個必須正視的挑戰。
走出工廠開拓新藍海
對此,王亮國透露了兩個因應策略,首先是建議客戶在財務操作上,將機器手臂視為耐久財,用逐年折舊攤提而非一次性採購的方式來認列成本。因為現在手臂能做的工作越來越多元,即便產品更新換代或產線有所調整,已經採購的手臂還是可以繼續沿用,不會就此派不上用場。這種成本認列方法不僅比較貼近現實,也可以讓廠商財務負擔大幅降低。換言之,能執行的任務越多元,部署彈性越高的手臂產品,即便單價較高,成本效益還是會比低單價但功能單一、部署彈性低的手臂為佳。
其實,Epson的手臂在台灣的製造業市場一直是市占龍頭,因此也成為各家手臂業者集中火力的對象。未來Epson會繼續投入更多資源,鞏固其市場領先優勢,例如強化建教合作,培育更多熟悉Epson手臂的年輕工程師,為製造業客戶提供全方位的顧問、產線建置模擬與後續維修服務等。
第二個策略則是走出工廠、走進店頭。隨著Epson的手臂越來越靈活、智慧化,未來Epson的手臂除了應用在工廠,也可以應用在非電子製造業,例如食品業、生醫實驗室、製藥等,甚至服務型機器人市場,也是Epson有意進軍的領域。
2018半導體資本支出破1000億美元 記憶體占53%
產業研究機構IC Insights預測,2018年半導體資本支出總額將增至1020億美元,這是史上首次資本支出上超過1000億美元,同時較2017年的933億美元成長了9%,比2016年成長了38%。
其中超過一半的資本支出預計用於記憶體—主要是DRAM和Flash,包括對現有晶圓廠產線和全新製造設備的升級。預計今年記憶體投資將占到半導體資本支出的53%。儲存設備的資本支出在六年內大幅增加,幾乎翻了一倍,從2013年的27%(147億美元)增加到2018年的產業資本支出總額的53%(540億美元),相當於2013~2018複合年成長率為30%。
在主要產品類別中,預計DRAM/SRAM的支出增幅最大,但預計Flash占今年資本支出的最大比重。預計2018年DRAM/SRAM部門的資本支出將在2017年強勁成長82%後再度出現41%的成長。預計2017年快閃記憶體的資本支出將在2017年成長91%後,2018年再成長13%。
經過兩年的資本支出大幅增加,一個迫在眉睫的主要問題是,高水平的支出是否會導致產能過剩和價格下降。記憶市場的歷史先例表明,過多的支出通常會導致產能過剩和隨後的價格疲軟。三星、SK海力士、美光、英特爾、東芝/西部數據/SanDisk和XMC/長江存儲技術都計劃在未來幾年內大幅提升3D NAND Flash容量(以及新的中國記憶體新創公司進入市場),IC Insights認為,未來3D NAND Flash市場供需過剩的風險正不斷提升當中。
5G商用最快年底上路 FWA取代光纖最後一哩路
5G首版商業標準已於6月出爐,商轉也邁入最後衝刺階段。各國政府紛紛著手進行頻譜拍賣,如南韓與英國皆已完成首輪5G頻譜的拍賣,而美國頻譜拍賣時程雖然較慢,預計在11月才會完成,不過,美國電信商已鎖定5G固定無線接入(Fixed Wireless Access, FWA),預計在2018年推出FWA服務。
據悉,美國電信商龍頭Verizon與AT&T已藉由併購,在28GHz與39GHz頻段取得大量頻譜資源,並計畫在2018年底,運用此二頻段在美國5個城市開通5G FWA服務。而這也意味著FWA將成為首個落地的5G商用服務。
市場研究公司ABI在2018年4月發布的報告中預測,2018年全球FWA市場產值達180億美元,2022年會成長至452億美元,年複合成長率達26%。
5G FWA主要支援從基地台到用戶端設備(CPE)間的訊號傳輸,用戶可將CPE安裝在室內窗邊以接收5G基地台的訊號,取代光纖固網接取的最後一哩路。北美5G FWA服務第一階段將鎖定尚未有FTTH服務的地區進行布建,因偏遠地區有線網路部署不易,初期布建與後期維修都將耗費龐大成本,而5G FWA不但可降低布建成本,還可提供更高的傳輸速率。
不過,外界對於5G毫米波(mmWave)的穿牆性(Wall Penetration)仍存有疑慮。對此,資策會產業情報所(MIC)資深產業分析師鍾曉君指出,5G毫米波室外到室內的滲透率雖然比預期中好,但實際的傳輸效果仍會受到建材影響。而目前業者擬將CPE安裝在窗外,再利用纜線或Wi-Fi將訊號接入室內,以克服部分建材訊號滲透率較差的問題。
除了北美之外,英國、澳洲以及羅馬尼亞等國的電信商,也有在進行5G固定無線接入的相關試驗。相較之下,台灣對於5G FWA服務似乎無迫切的需求,國際數據資訊(IDC)資深市場分析師葉振男說明,台灣多數地區固網接取已相當完善,既有的固網、光纖用戶比率高,因此電信商較難利用5G FWA服務進一步拓展市場。












