- Advertisement -
首頁 首頁Top區塊

首頁Top區塊

- Advertisement -

主打低功耗/小尺寸/快速啟動 萊迪思新推FPGA助產品研發

日前萊迪思發布新款低功耗FPGA Certus-NX,除了具有小尺寸、低功耗及瞬間啟動功能,同時強化其I/O密度,並支援PCIe和千兆乙太網路介面。Certus-NX瞄準數據處理與工業、車用趨勢,加強其運算速度與安全標準,並預計在2020下半年推出同樣採28nm FD-SOI製程的第三代產品。 圖 萊迪思推出全新Certus-NX系列FPGA。來源:萊迪思 基於工業4.0與自駕車應用趨勢,Certus-NX功能上強化其低功耗、小尺寸特性,除了有助於設備實現更多智慧功能,通過ACE-Q100認證,也使其適用於ADAS與自駕市場所需的汽車電子出品。萊迪思半導體亞太區現場技術支援總監蒲小雙提及,車用電子應用講求速度,如智慧後照鏡的顯示螢幕,需要在汽車一發動就馬上啟動,因此FPGA的啟動速度便是重點。Certus-NX中,單一I/O配置僅需3毫秒,而依照元件容量不同,整個元件啟動時間僅需8~14毫秒即可完成 資安方面,Certus-NX使用橢圓曲線加密演算法(ECDSA),因此當使用者若將產品委託第三方生產,可以藉由金鑰保管來確保產品生命週期的安全防護,避免未經授權的竄改或複製。目前Certus-NX的樣品已經開始出貨給部分客戶,未來搭配相關的開發工具如Radiant軟體、預驗證IP、開發板,有助於加速研發人員的產品開發速度。
0

新型矽二極體元件護體 AC電源設備無懼高壓瞬變

確保產品滿足電源線瞬變的可靠性是設計的關鍵,這在產品設計過程中通常不會引起適當的關注。雖然由於高壓瞬變而導致的產品故障是外部事件,但該故障是由於設計不足以保護產品的內部電路而引起的。因此,電源線浪湧保護是確保堅固耐用的交流電源設備必不可少的要素。 浪湧保護設計防止電源產生高壓瞬變 高壓瞬變的潛在來源是天氣條件。雷電會在電源線上引起高壓和浪湧電流。由施工錯誤或交通事故引起的電源線損壞也可能導致較大的瞬變。即使沒有問題,由於高負載例如大電流負載(例如大型電動機)的掉電或斷電而引起的di/dt電流減小,也會在電源線上產生瞬變。瞬態峰值也可能是流過零線上高於正常阻抗的電流,或三相電力系統上的單相故障引起。 高壓瞬變會損壞產品,進而導致保修期內的維修失敗和客戶的不滿意。對客戶來說,解決問題可能將招致昂貴的花費;而製造商則可能會因客戶的失望導致未來業務的潛在損失。 浪湧保護是保護產品免受高壓瞬變損害的方法。瞬變可能會導致資料傳輸中的間歇性錯誤或產品永久損壞。幸運的是,有可用的元件可提供針對高壓瞬變的保護。 電源線浪湧保護設計有多種選擇,設計工程師應瞭解每種選擇的優缺點。包括過電壓保護元件,例如金屬氧化物電阻(MOV)、瞬態電壓抑制(TVS)二極體、氣體放電管(GDT)以及用於交流電的保護晶閘管或矽二極體(SIDAC)。電路保護元件製造商如Littelfuse,便生產一款產品SIDACtor。TVS二極體和MOV是鉗位型元件,而GDT和保護晶閘管是泄流型元件。在此應用中,鉗位定義為當超過元件的過電壓臨界值時,將元件兩端的電壓保持在基本穩定的水準;泄流是指超過元件的過電壓臨界值時,將電壓限制在較小的數值。泄流元件像數位開關一樣,可有效回應過壓而導通。 鉗位型元件具有更快的回應時間,但其電流處理能力有限。這些元件還具有與傳導電流有關的鉗位元電壓。當兩個元件都處於過電壓保護狀態時,由於鉗位元電壓高於泄流保護元件的保持電壓,因此對於高壓瞬變,鉗位元件的導通峰值電流較低。 泄流半導體元件降低電壓 泄流型元件可以處理更高的浪湧電流,因為當元件切換到導通狀態時,鉗位元電壓非常低。接近短路的條件將瞬態能量從產品電路中分流出去。泄流元件提供產品電路的低電壓,進一步降低了產品的壓力。 MOV和TVS元件是鉗位型保護元件,可以處理高峰值電流。MOV可以承受高達70kA的瞬態電流峰值。它們是低成本的保護元件,但它們確實具有較高截止漏電流的缺點。TVS元件不具有MOV的峰值電流容量,但具有較低的通態鉗位元電壓;而TVS元件的使用壽命比MOV元件更長,因為MOV元件會由於持續的過電壓條件而退化,進而導致元件的過度散熱。與泄流型元件相比,MOV和TVS元件均具有更高的寄生電容,當遭受高dv/dt或高di/dt瞬變時,將產生高過衝電壓。 至於GDT和SIDACtor這兩個鉗位型元件有很大的不同。當達到臨界值電壓時,GDT依靠氣體分解(Breakdown)並傳導電流;而SIDACtor是半導體元件。與MOV相似,GDT的壽命有限,這取決於氣體被電離和傳導的次數。在氣體被離子化後,會被吸附在電極上。GDT可以承受較大的峰值電流,但回應時間比SIDACtor慢得多,且無法阻止較窄的高壓瞬態脈衝到產品。 在以上四種浪湧保護元件中,SIDACtor具有交流電源線保護較佳的特性組合。它具有較長的壽命,而不受元件承受的高壓瞬變次數的影響,同時具低導通狀態泄流電壓電平和快速導通的特性。對於高dv/dt或高di/dt浪湧,它的過衝電壓最小,和低截止漏電流。表1則針對四種保護元件進行比較。 圖1顯示了SIDACtor的特性曲線。在低於最大截止狀態電壓VDRM時,其具有低漏電流IDRM。漏電流約為幾微安培。當電壓達到元件的峰值擊穿電壓VS時,元件打開並切換到低保持電壓VT。由於元件上的電壓在低電壓下短路,可以支援較大的瞬態電流,能處理5000A峰值浪湧電流的該元件被封裝在一個標準的TO-218封裝中,便於印刷電路板的布局。 圖1 SIDACtor I-V曲線,為具有關閉狀態和開啟狀態的雙極型元件 幸運的是,元件被完全保護而不受高壓瞬變的影響,僅需幾個元件。圖2顯示了用於保護產品電源電路的三元件解決方案。將SIDACtor與電源電路並聯,以提供針對交流電源線上瞬變的保護。由於與電源電路並聯,因此當交流線上沒有高壓瞬變時,該元件對產品的性能沒有影響;其具有低漏電流,在額定交流電源線電壓下僅消耗毫瓦的功率,而與其串聯的保險絲保護元件,使其免於一個或多個完整交流週期的電流浪湧影響。串聯保險絲為電源電路提供傳統的過電流保護;串聯保險絲放置在該元件電路後面,以保護保險絲免受高壓瞬變的影響。這個三元件網路為電源電路提供了過壓和過流保護。 圖2 保護網路使用一個用於高壓瞬變保護的SIDACtor、一個用於保護其免受持續過電壓狀態影響的保險絲,以及一個用於保護電源電路,免受過電流狀態影響的保險絲 圖3顯示SIDACtor對交流線路瞬變的快速回應。黑色曲線是電壓瞬變產生的高電流波形。灰線表示該元件如何快速回應短路導通,使電源達到安全的低電壓。 圖3 SIDACtor對高壓瞬變引起的電流浪湧(黑色軌跡)的回應(灰色軌跡) 結合MOV護逆變器 降低高壓瞬變影響 此外,也可以將元件與MOV結合使用,為可能被高鉗位元電壓損壞的電路提供低電壓鉗位元保護(圖4)。MOV的阻抗將瞬變後的最大電流降低至少五分之一,這會降低該元件吸收的總暫態能量,並確保其受到保護(圖5);該組合的第二個重要優點是漏電流低於MOV自身的漏電流。對於必須滿足低功耗標準的產品,在設備處於關閉狀態或待機狀態時,如何將其產生的漏電流降至最低,對於電源效率最大化至關重要。 圖4 保護網路與MOV串聯,保險絲則提供過電流保護 圖5 SIDACtor-MOV系列組合將3kA浪湧的瞬變限制為僅43.2A(灰色軌跡);黑色軌跡顯示MOV鉗位元的瞬態電壓 逆變器(圖6)是可以將SIDACtor-MOV組合用於交流電源線浪湧保護的應用。該組合可保護逆變器驅動電路,使其免受差分高壓瞬變的影響。當交流電源對零線具有相對較高的阻抗時,並聯MOV可防止零線到地線連接中的浪湧。針對由三相交流線路供電的逆變器,建議對三相交流線路的每相使用SIDACtor-MOV組合。這種保護拓撲結構也推薦用於電動汽車、混合動力汽車以及光伏逆變器。 圖6 電源逆變器電路的推薦保護網路包括用於線對線保護的串聯MOV和SIDACtor以及用於線對地保護的MOV對 有許多不同的元件可提供針對高壓瞬變的保護級別。對於交流電源線的保護,SIDACtor是較具成本效益的元件,它具有低導通泄流電壓、對瞬態事件的快速回應、壽命長,以及可承受高浪湧電流的特點。若將該元件或SIDACtor-MOV的串聯組合與保險絲結合使用,以提供過流保護,將可為產品的電源電路提供良好且簡單的保護網路。 (本文作者皆任職於Littelfuse,Teddy To為資深技術行銷經理;Walt Tian為技術支援經理;Andy Xu為資深技術支援工程師)  
0

AI讓機器視覺更靈活 電極鋁箔生產大幅進化

突破傳統機器視覺限制 罕見瑕疵不漏接 開必拓創辦人暨執行長孫逢佑(圖1左)表示,該公司是一家成立於2017年的AI新創公司,專長是AI演算法開發跟大數據分析。目前開必拓已經商品化的產品名為fastable.ai,這是一個可以客製化的AI解決方案,也是立敦AI品檢系統的核心軟體。 圖1 開必拓執行長孫逢佑(圖左)表示,要將AI導入產業應用,客製化是不可免的。右為立敦科技發言人陳昌源 透過fastable.ai,加上台灣的自動光學檢測(AOI)設備合作夥伴所提供的硬體,以及立敦團隊提供的資料跟產線實務經驗,我們共同開發出可對電極鋁箔實現100%全檢,並可檢測十多種外觀瑕疵的品檢系統。 這是傳統機器視覺或AOI系統很難達成的目標,因為這類自動化檢測方法採用固定的演算法,只能抓出特定幾種瑕疵類型,如果某種瑕疵類型沒有被寫進演算法,或是這種瑕疵無法用演算法精確描述,自動化檢測系統就無法抓出這類瑕疵。 電極鋁箔剛好就是這種產品。立敦科技發言人陳昌源(圖1右)解釋,電極鋁箔採用捲對捲連續製程生產,機器捲動的速度很快,又會有輕微的飄動,加上鋁箔表面帶有些微反光性,因此當鋁箔表面出現凹凸痕,甚至是蚊蠅等昆蟲被捲入後,在鋁箔表面留下痕跡,都會造成蠻複雜的光影變化,讓傳統機器視覺系統非常難以判定。根據該公司的測試結果,傳統機器視覺或AOI系統,大概只適合用來檢測針孔破洞這類有固定特徵的瑕疵,遇到其他瑕疵,就很難派上用場。 自動化全檢帶來多重效益 電極鋁箔是鋁電解電容的關鍵材料,鋁箔的良率高低,會對電容的良率造成直接影響。以出貨量來看,目前鋁電解電容最主要的應用還是在消費性產品,對良率的要求較為寬鬆,傳統的檢測方法還可以滿足客戶需求。但如果要進軍車用市場,客戶對鋁箔的品質要求就會相當嚴格,不僅瑕疵的漏判率要達到0%,誤判率也必須低於0.5%。這是傳統檢測方法很難做到的目標,因此立敦才會決定與開必拓合作,專門為電極鋁箔品檢開發客製化的AI系統。 圖2 開必拓與立敦共同開發的電極鋁箔自動檢測系統外觀 藉由這套客製化系統,立敦不僅跨過進軍車用市場的品質門檻,同時還享受到其他好處。立敦在台灣的產線部署fastable.ai後,也連帶解決了人力瓶頸的問題。鋁箔是連續製程,產線開動後的生產是24小時不間斷的,如果要靠人力做到100%檢測,一定要三班制輪班,但現在已經很難找到這麼多人手。因此,導入AI品檢,不僅讓產品的品質提升,生產規模也得以擴大。 陳昌源透露,在導入fastable.ai之後,因為AI可以辨別十多種外觀瑕疵,而許多瑕疵的產生,往往跟製程中的某些步驟有直接關係,因此立敦已經開始引進製程控制的觀念,不只把AI用在產品的最終品管,當檢測系統偵測到瑕疵時,還可以反過來推論是製程中的哪一個機台有問題,等同於監測產線上各種機台的運作狀況,進而預測設備的維運週期,提高產線稼動率。
0

機器手臂布建量漸增 RMS解決管理難題

機器手臂管理系統(Robot Management System, RMS)結合聯網技術,是上述問題的解答。RMS是一套安裝在工業電腦或伺服器上的應用程式,搭配手臂控制器上的韌體,就能讓自動化工程師在遠端存取機器手臂的操作紀錄,或是修改某些設定。 從企業IT的角度來看,這類遠端存取或修改設定,甚至軟體更新等功能,已經是習以為常,甚至是天天會用到的功能,目前大多數的IT設備也都已經支援。但要在工業應用場景中實做這些遠端管理功能,有些面向是必須審慎考慮的,特別是跟設備的安全性及穩定性有關的功能。 以愛普生(Epson)近期發表的RMS方案(圖1)為例,在正式推出前,Epson就花了很長的時間在研究手臂實際應用的需求,以及如何在確保設備安全、穩定運作的前提下,讓自動化工程師能夠更有效率地管理大量機器手臂。 圖1 以RMS系統來遠端管理大量機器手臂,可有效減少自動化工程師的工作負擔 管理第一步:掌握設備狀況 要管理設備,最基本的需求是掌握設備的運作狀況。以機器手臂來說,可以進一步細分為正常運作狀態下的設備狀態監控,以及異常狀態發生時的警報功能。當設備正常運作時,自動化工程師需要定時蒐集設備的狀態資訊,包含控制器的運作狀況,以及手臂本體上的電池、馬達、減速機、皮帶、潤滑油等重要零部件的健康資訊。 不過,在設備正常運作的情況下,管理者其實不太需要這些參數的即時資料。只需定時更新數據,讓工程師掌握上述參數的變化趨勢,就已經足夠,還可以節省通訊頻寬跟資料儲存空間。只有當設備出現異常時,才需要即時的警報功能。 掌握上述實際應用需求後,Epson的RMS在狀態監控跟故障警報方面,採取兩套不同的做法。當機器手臂跟控制器正常運作時,系統的資料更新頻率為每個小一次,減少手臂與伺服器間頻繁通訊造成系統不必要的負擔,但當手臂出現異常狀況時,系統會發出即時警報,通知管理者著手處理。 另一方面,隨著設備監診跟預防性維護的觀念,開始變得越來越普及,因此Epson在設計RMS時,也已經實作重要零部件壽命預估的功能。如前面提到的馬達、皮帶、潤滑油跟減速機等零部件,透過長期累積資料跟不斷修改演算法,現在RMS系統已經可以根據機器手臂的實際運作狀況,推估出這些零部件的剩餘預期壽命(圖2),供管理者作為維修排程的參考。 圖2 RMS可以預估機器手臂內重要零部件的預期壽命,讓管理者在進行維修排程時,有更多參考資料 為了方便管理者一目了然地掌握眾多機器手臂的狀態,在RMS中,用戶可依照不同管理需求,自行替每一台手臂跟控制器定義各種群組,例如按照產線別、廠區別建立不同群組。而為了簡化RMS與現有戰情資訊系統的整合作業,RMS可支援網頁架構,以便與使用者廠區內既有的戰情系統串聯。 批次採購造成韌體版本紛雜遠端更新解難題 另一個在已經大量導入機器手臂的產線上經常出現的問題,是手臂韌體版本不一。機器手臂就像很多IT設備一樣,隨著新功能的增加,會需要更新新版韌體,但因為機器手臂屬於產線設備,製造業者在導入手臂時,通常不會一次大量採購,全面部署,而是分批採購,一個個工站逐漸導入。 這使得一條產線上常會有好幾個不同梯次採購的手臂共存,不同時期採購的機器手臂,所搭載的韌體版本也不一樣,對自動化工程師的管理、維護造成許多麻煩。特別是在產線分布在多個不同廠區的時候,在沒有遠端更新功能的情況下,工程團隊需花費更多的時間與精力管理手臂,且只能舟車勞頓地到現場一台台更新,才能維持手臂韌體版本統一,十分不便。 因此,韌體版本的遠端更新,對於已經擁有大量手臂設備的使用者而言,是一個迫切需要的功能。但從設備安全跟穩定運作的角度來看,越是方便的功能,所引入的潛在風險也越高,因此在開放這類遠端更新功能時,必須十分審慎。 以Epson的RMS為例,目前開放的遠端功能主要是韌體更新、控制器備份/設定與SPEL+專案傳送等功能,但不允許使用者透過網路直接修改設備上的SPEL+檔案內容。SPEL+是機器手臂的動作腳本,機器手臂的動作會按照此腳本的設定來進行,倘若腳本內容修改,導致產線上的手臂與其他物件,例如鄰近的手臂或夾治具發生碰撞,會有安全上的疑慮。如果工程師要修改SPEL+,通常都要先進行測試,確認安全、正確才能傳到手臂的控制器上。 安全考量不容妥協 RMS功能設計須慎重 從IT領域的角度來看,機器手臂的遠端管理功能或許很基本,甚至有些陽春。單以Epson的RMS來看,很多遠端管理功能,都是IT設備早已具備的。但機器手臂畢竟是OT(Operational Technology)設備,而非IT (Information Technology)設備,因此在開放遠端管理功能之際,如何確保機器手臂的安全(包含資訊安全及硬體安全)跟穩定運作,還是要用十分審慎的態度來應對。 但無論如何,由於產線上的手臂數量持續成長,供應商勢必要提供更有效率的管理工具給用戶,否則自動化工程師將難以應付暴增的工作量。在這個兩難情況下,Epson將會繼續努力,在確保安全無虞的前提下,在RMS上提供更多功能,簡化管理大量機器手臂所帶來的工作負擔。 (本文作者任職於Epson)
0

NVIDIA與Mercedes-Benz聯手 部署下世代自駕軟體架構

NVIDIA(輝達)宣布將與Mercedes-Benz(賓士)攜手合作,共同打造車用運算系統及人工智慧(AI)運算基礎架構。自2024年起,全新的系統與架構將用於Mercedes-Benz下一代所有車款上,使其具備可升級的自動駕駛功能。據了解,這套系統將是目前汽車上最複雜、最先進的運算架構。 NVIDIA與Mercedes-Benz強化合作關係,打造車用運算系統及人工智慧運算基礎架構 全新的軟體定義架構將建立在NVIDIA DRIVE平台上,並將成為Mercedes-Benz下一代各車款的基本配備,以實現最先進的自動駕駛功能。其中一項主要功能便是能夠自動駕駛車輛,行駛從A地到B地的常規路線,而未來也將出現更多安全又便利的應用。屆時,消費者也將能在汽車的使用年限內,透過無線更新(Over-The-Air, OTA)來購買和新增功能、軟體應用程式及訂閱服務。 事實上兩家公司在2018與2019年CES就已經宣布合作,將人工智慧融入日常駕車情境的駕駛艙樣貌,即Mercedes-Benz User Experience(MBUX)系統;並整合自動駕駛、智慧駕駛艙之軟體定義的合作計畫,此次合作將範圍與深度進一步擴大。 全新的軟體定義架構將建立在NVIDIA DRIVE平台上,並將成為Mercedes-Benz下一代各車款的基本配備 NVIDIA 創辦人暨執行長黃仁勳表示,未來車用軟體可以被編寫,同時可以透過無線更新的方式持續升級。未來每一輛搭載NVIDIA DRIVE系統的Mercedes-Benz車款,都將配備一支由專業的人工智慧和軟體工程師組成的團隊,在汽車的使用年限內不斷開發、完善和強化。 Daimler集團董事會主席暨Mercedes-Benz Cars總裁Ola Källenius指出,這個全新的平台將成為未來Mercedes-Benz各車款中,兼具高效率、集中化且以軟體定義的系統。NVIDIA的人工智慧運算架構將有助於簡化開發自動駕駛技術的過程。未來透過雲端便能下載這些新的功能並進行升級。 NVIDIA與Mercedes-Benz將共同開發AI與自動駕駛車的應用程式,該平台將成為未來Mercedes-Benz各車款中,兼具高效率、集中化且以軟體定義的系統 未來的Mercedes-Benz車輛所採用的自動駕駛功能,將由NVIDIA的下一代DRIVE平台提供支援。名為NVIDIA Orin的電腦系統單晶片(SoC)搭載近期發布的NVIDIA Ampere超級運算架構。NVIDIA DRIVE平台包含用於自動駕駛AI應用程式的完整系統軟體堆疊。NVIDIA與Mercedes-Benz將共同開發AI與自動駕駛車的應用程式,其中包含SAE Level 2及Level 3,以及自動停車功能(最高到Level 4)。
0

WWDC 2020蘋果自研晶片Apple Silicon亮相

日前蘋果(Apple)在2020年全球開發者大會(WWDC 2020)中公布iOS 14/iPadOS/tvOS/MacOS的功能更新,包含翻譯軟體、數位車鑰、地圖支援電動車電量管理等。同時提姆‧庫克公開自家生產的處理器Apple Silicon,預計於年底將推出搭載Apple Silicon的Mac產品,並在未來兩年的過渡期中透過Universal 2與Rosetta 2協助開發者轉換到新架構。 圖 提姆‧庫克公開自家生產的處理器Apple Silicon。來源:Apple Youtube 蘋果新一代的軟體更新延續過往強化UI的精神,iOS 14中的App Library可自動整理手機的應用程式排列,新的翻譯工具則搭載機器學習跟神經網路引擎(Neural Engine),支援11種語言的語音/文字即時翻譯。針對因環保而興起的自行車、電動車路線規劃需求,新版的地圖App的自行車路線規畫功能目前適用美國與中國部分地區,電動車方面則藉由地圖追蹤汽車剩餘電量,並自動導航至充電站,其功能已得到BMW及福特汽車(Ford)的支持。 iOS13及14同時新增的支援數位車鑰匙功能,車主用iPhone的NFC解鎖並啟動汽車。透過iPhone的安全元件保護鑰匙,如果手機遺失便可以透過iCloud遠端關閉鑰匙功能,還能以iMessage分享鑰匙,此外數位車鑰搭配寬頻U1晶片的空間感知,手機放在口袋中仍可以控制汽車。現階段第一款支援數位車鑰匙的車款是2021年的BMW 5系列。 WWDC 2020最受矚目的亮點便是蘋果基於Arm架構推出的處理器Apple Silicon,年底將會推出第一款使用蘋果處理器的Mac產品,加強效能與電源管理之外,還能同步執行iOS/iPadOS的應用程式。而提姆‧庫克同時表示,開發者將有兩年的轉換時間,經由Universal 2與Rosetta 2幫助開發者轉換到新架構。
0

2020年Q2伺服器訂單回升 資料中心需求帶動出貨

根據TrendForce記憶體儲存研究(DRAMeXchange)調查,新冠肺炎疫情造成的供應鏈混亂已逐步恢復正常,2020年第二季伺服器訂單提升,單就ODM生產訂單已較第一季增長兩成,惟部分海外伺服器組裝廠復工狀況仍不理想,導致整機出貨受到限縮,第二季伺服器出貨季增幅僅維持約9%。 TrendForce分析師劉家豪指出,美中雲端業者訂單仍主導市場,上半年伺服器動能依賴宅經濟需求,如遠端會議、媒體串流均因疫情受惠。然而,伴隨第三季ODM產線伺服器半成品(Server Barebone)庫存堆置,生產訂單也將有所盤整,整機出貨端走勢將持平或微幅下修。以全年度觀察,雲端業者的資料中心需求將帶動整體伺服器出貨量年成長約5%。 圖1 2020年北美四大雲端業者伺服器需求比重 圖2 2020年中國三大雲端業者伺服器需求比重 Google (GCP) 第二季GCP為降低疫情帶來的供應鏈風險,針對ODM出貨與訂單處理更為保守,因此第二季整體拉貨速度明顯放緩,歷經一個季度的調整後,組裝廠人力/物料/供應鏈的問題已獲改善,第三季度整機出貨將逐漸恢復。全年需求將同時隨著軟體優化(Software optimization)與伺服器規格訂製化的趨勢,訂單可望成長近兩成。 Microsoft (Azure Cloud) Microsoft伺服器第二季受疫情波及導致諸多零組件交期延長,以及人力與物流尚未恢復的壓力,出貨量較預期收斂,季成長約10~15%。不過全年ODM需求則較去年顯著提升,涵蓋基礎建設應用、數位轉型等,其中包含既有的Office範疇以及企業雲端科技,且因應疫情帶動的遠端會議軟體需求,使得Microsoft業務型態加速轉型,進而推動伺服器的採購動能。 Facebook Facebook資料中心建置在上半年受疫情波及,但供應鏈問題在第三季將會明顯改善,並消化上半年伺服器半成品庫存;第三季出貨雖略較上季衰退2~3%,但整體規模依舊穩健。其基礎建設計畫自去年底至今年上旬主要集中於亞太區,除北美既有的資料中心進行汰舊換新,更同步加速建置亞洲資料中心與布局電子商務(e-commerce),而下半年在歐洲地區的出貨計畫則視大環境發展逐步調整,全年伺服器訂單的年成長率有望達10%。 Amazon (AWS) AWS供應鏈較其他業者多元,整機組裝多仰賴系統整合廠,第二季ODM整機出貨季成長幅度為15%。以全球佈局觀察,全年出貨動能除亞太區新建資料中心作為推力(Self-build),租用廠房(Colocation)需求也持續攀升,且企業數位轉型加速,企業上雲計畫將成為驅動今年亞太地區基礎建設發展的主因。 BAT (ByteDance/Alibaba/Tencent) 由於中國疫情較早發生,遠距辦公與宅經濟急速席捲市場,促使Tencent首季備貨較去年同期增加30%,惟需求提前拉動,也使得第二季度需求逐漸趨緩。為調整復工後伺服器利用度(run rate),下半年可能重啟伺服器採購。Alibaba在第二季透過雲業務、電子商務與舊機換新注入動能,訂單需求較去年同期增長10~20%,但下半年需求將趨緩;觀察ByteDance基礎建設,中國國內除與GDS(Global Data Solutions Limited)合作外,為加速旗下品牌TikTok業務發展與擴張海外運營,預期今年有約三分之一的伺服器建置於北美地區。
0

聯網/供電一兼二顧 PoE設計降耗損迎高功率

乙太網路供電(PoE)經現有乙太網路基礎設施提供靈活、可靠且安全的電源來解決這些問題,且自從2003年由IEEE首次發布以來已取得飛躍性的發展。最新的IEEE 802.3bt批准則使其成為市場上的佼佼者,透過Cat5/Cat6電纜提供10G-BASE-T和60W至90W的功率。 電源功率不斷提升 推進聯網設備規格更新 最初,Type1電源設備或PSE只能提供最高15.4W的功率,Type2增加一倍達到30W。2018年9月發布的Type3和Type4的功率分別達到60W和90W,打開啟用聯網設備世界的大門,這些設備包括無線和蜂巢式基地台、平移傾斜變焦(PZT)和監視器、電視、互動式顯示器和資訊站。單根低壓電纜同時配以專用高速通訊,使布線更少,是物聯網(IoT)和工業物聯網(IIoT)的智慧樓宇維護和安裝的理想選擇。 乙太網路供電是有線通訊和供電系統,使用現有的乙太網路為端點設備供電。在這些系統中,電源設備(PSE)經由八根電線提供電源,這些電線布置成四對雙絞線(Cat5/Cat5e/Cat6/Cat6a)電纜,採用RJ45型連接器連接到受電設備(PD)。PSE向端點提供高達57V的電壓。由於該電壓小於60V,因此符合安全特低電壓指令(SELV),使電氣安全並且不需要有資質的電工或掩埋電纜,進而簡化了安裝和維護流程。該標準將每個埠的功率限制為90W,成為乙太網路電纜傳輸的最大功率。 該標準最初定於2017年發布,在正式發布之前不斷更新,以確保與以前的版本相容。PoE最新規範的更新IEEE 802.3bt導入Type3和Type4電源設備和受電設備。為了提供更高的電流,新標準允許同時使用兩種功率模式(模式A和模式B),通常稱為四對或4PPOE,經由四對而不是Type1和Type2供電。添加的三類,即五至八類,具有改進的相互識別過程和自動分類功能。此更新還帶來更低的待機功耗,並支援10G-BASE-T和PoE。 PoE設計確保設備電源要素 設計受電設備時,要考慮許多功能,包括運作模式、PD檢測和分類。為了避免損壞非PoE的設備,PSE必須在提供電源之前檢測是否已連接受電設備。使用有效特徵檢測PD模式,並在受電設備中使用25kΩ電阻去實施。當PSE提供兩個連續的電壓(V1=2.7V和V2=10.1V)用於電阻檢測時,它記錄電流值,確定PD的存在,然後啟動為設備供電。圖1為啟動期間的電阻檢測階段。 圖1 啟動階段的波形 在分類階段,確定受電設備的最大功率要求。連接到PD的PoE控制器的另一個電阻指示功率範圍。表1顯示單特徵PD的不同類別及其最大平均功率。類別與Type不同,它涉及所連接設備的特定功率。在IEEE 802.3af/at(Type1和Type2設備)中,使用單特徵PD。IEEE 802.3bt添加雙特徵PD,其中每種模式或替代方案(A和B)使用單獨的輸入橋式整流器和PD控制器。 圖3 四對PoE功率傳輸 可選的分類擴展是自動分類。在自動分類中,PSE會測量特定時間段內連接的PD的功耗,進而可以確定PD所需的最大功率。自動分類絕不會使用雙特徵PD來實現。表1及列出新類別和類型在受電設備接收到的功率以及每種類型支援的模式。一旦檢測到受電設備並確定類別,就必須保持電源特徵。對於Type1和Type2設備,所需的最小功率特徵為10mA,工作週期為20%。為使埠保持啟動狀態,浪費至少2.31mA的平均電流。50V時能夠達到115mW,在更大的部署中很快地相加。對於Type3和Type4供電設備,工作週期降低到1.875%,這使得每個設備的功率小於10mW,進而使待機功耗降低90%。在網路上存在大量設備的聯網照明應用中,嚴格要求MPS。即使對無線回傳、Wi-Fi接入點和安防攝影機等始終聯網的設備來說,它雖非關鍵但仍是必需。 三種PoE模式實現穩定電壓輸出 功率分配分為三種模式:模式A、模式B(也稱為替代A和替代B)和四對。對於10BASE-T/100BASE-TX,在模式A下,電源與資料對1-2和3-6同時傳送。模式B由備用對4-5和7-8供電。在1000BASE-T應用(四對)中,模式A和模式B的電力也同時由四對傳輸。使用標準乙太網路變壓器的中心抽頭提取共模電壓,然後DC-DC轉換器為系統提供穩定的輸出電壓。圖2為Type1和Type2應用的模式A和模式B供電,圖3則是Type3和Type4中4對模式的接線。 圖2 模式A和模式B PoE功率傳輸 設計使用PoE的設備時,須考慮互連電纜。乙太網路的電纜長度最大為100m,具有直流電阻,同時會降低電壓並因發熱而耗散功率。5類或Cat5電纜是乙太網網路中使用的雙絞線電纜,用於在PoE網路中供電,支援高達100MHz,適用於10/100/1000BASE-T。類別6或Cat6是對Cat5電纜的改進,並支援高達500MHz,適用於10GBASE-T的乙太網路速度。 一根100m的Cat5電纜直流電阻為12.5Ω;其中Cat6的電纜每100m的直流電阻為7Ω。傳輸損耗隨著差分對中電流的增加而增加。在25W PD的典型輸入電壓為50V的情況下,電流為0.5A。這在Cat5中的傳輸損耗總計為2.5W,在Cat6中的傳輸損耗總計為1.75W,這些損耗因發熱而耗散。對於90W的設備,此傳輸損耗在四對之間共用,每對為930mA,PSE至少為52V。在Cat5中為17.30W,而在Cat6中為2×6.05W,表示Cat5對於任何應用都足夠安全。 MOSFET加強封裝 解決高功率耗損  安裝電纜時應仔細考慮布線,事先斟酌電纜長度和設備電源之間的平衡,以提高效能和降低電纜損壞的風險。受電設備控制器進行轉換,並透過附加的DC-DC轉換器調節PD側的輸入電壓。二極體橋是用於典型PoE設備的一種低成本方案,可以滿足低功率設備所需,但是隨著功率的增加,此方案開始出現問題。在25.5W,最小42.5V的情況下,估計0.6A電流流經二極體橋。每個二極體的正向電壓為0.7V,每個二極體的功率損耗為420mW。在90W的系統之中,現在的電流為3.7A,每個二極體的功率損耗為2.59W。 MOSFET方法比常規二極體橋改善導通損耗和效能。例如安森美半導體(On Semiconductor)的第一代GreenBridge系列整合雙P溝道和雙N溝道MOSFET(FDMQ8203)系列提供緊湊且熱增強的表面貼裝封裝,可以有效解決此問題(圖4)。導通損耗與MOSFET的RDS(ON)值有關。對於25W系統,在N溝道和P溝道MOSFET的RDS(ON)分別為110mΩ和190mΩ的情況下,計算出耗散功率為115mW。這是二極體電橋功耗的四分之一。在90W的示例中,3.7A的導通損耗為354mW,低至二極體方案的13%。節能的幅度看似微小,但是在使用數百個PoE感測器的大樓管理系統中,可以見到顯著的差異(圖5)。 圖4 GreenBridge方案對比二極體橋 圖5 GreenBridge FDMQ8203 Quad MOSFET方案 第二代QuadMOSFET方案(FDMQ8025A)則提供更高的額定功率、高效能的橋式整流器以及必要的門極驅動器,採用與第一代相同的小MPL 4.5×5mm封裝,和更小的RDS(ON),N通道MOSFET僅35mΩ,P通道MOSFET僅76mΩ。 圖6 NCP1095GEVB/NCP1096GEVB評估板 安森美半導體還提供PoE-PD介面控制器,多種設備都可成為相容802.3af/at和-3bt的受電設備。NCP1095和NCP1096介面控制器含在PoE系統中運作所需的所有功能,如浪湧階段的檢測、分類、自動分類和電流限制。兩個控制器採用內/外部傳輸電晶體,支援高達90W的功率,還能指示何時可以實施簡短的維持電源特徵,而附加的輔助電源檢測支援由PoE或牆式插頭供電。此外,NCP1095GEVB和NCP1096GEVB評估板使設計工程師可以快速評估兩個控制器的運作,然後實施有助於設計過程的物理設計,包括GreenBridge2橋式整流器、RJ45連接器和局域網路(LAN)變壓器。 PoE-PD整合促乙太網路供電具競爭力 IEEE 802.3bt乙太網跨供電標準為更多耗電設備打開市場,功耗的增加帶來新的挑戰,若是採用安森美半導體的PoE-PD方案來解決,該方案整合GreenBridge橋式整流器Quad MOSFET和易於實施的PoE-PD控制器。可有效降低新產品的風險並縮短上市時間,使乙太網路供電成為物聯網領域的重要市場競爭優勢。 (本文作者為安森美行銷經理)  
0

智慧風潮帶動車輛人機介面革新 語音/手勢/駕駛監控進駐

手勢控制則是以BMW為領頭羊,在2018年量產X5、X7系列皆已開始導入手勢控制技術,而BENZ預期在2020年Q2所發售新車亦會搭載此技術,其他領導車廠也在陸續發表和研發階段。 駕駛監控系統各家廠商皆有相關技術,目前在各家車廠高階車款或商用車隊較為常見。駕駛偵測技術各家車廠技術發展方向不盡相同,過往多透過偵測駕駛與車輛間互動或操作的間接偵測模式為主,現在則逐漸轉向以照相機或生物感測器,對駕駛動作觀察或生理狀況記錄以對駕駛行為進行判斷。但不論如何,皆以偵測駕駛疲勞以及提供警示為主要目的;自動座艙調整各家廠商仍在研發階段,依序有相關發布和概念車出爐。 各大車廠皆有所搭配Tier1車電系統整合商發展人機介面相關技術,而語音助理、手勢控制、駕駛監測系統軟硬體技術需求不同,各自有不同上游業者共同投入。目前各大車廠在車載人機介面新技術的發展狀況概略整理如圖1。 圖1 新興車輛人機介面應用產業布局 語音助理大舉進軍汽車市場 語音助理在各類的3C產品中已有相當高的普及度,以各類科技大廠主導相關技術發展,包含亞馬遜(Amazon)、蘋果(Apple)和Google等,都是其中的佼佼者。為了延伸應用範疇,各廠都將汽車應用列為重點市場,並以既有的語音平台為基礎,重新調整為車用語音平台。 同時,為因應技術發展需求,許多大廠也與軟體技術廠商合作甚至併購,例如Google買下多倫多大學資工系所創辦的DNNresearch,加強其語音搜尋引擎能力;亞馬遜則為增強語意辨識於2012年併購Evi等。 車用語音助理之關鍵礙於如何清楚地接收駕駛者或乘客之語音指令,關鍵零組件為聲學元件,在車用市場上包括樓氏電子(Knowles)、ACC、GoerTek等皆有發展車內專用聲學元件,為目前市場主要領導者。 各家車廠多將手勢控制以及駕駛監測系統等技術整合至自家車內輔助系統,例如Toyota 的TSS2.0、VW 的Safety Features Lane Active等,皆有搭配駕駛監測系統的開發;而BMW的HoloActive Touch、BENZ的MBUX皆同時包含手勢控制以及駕駛監測系統技術。因應感測與辨識技術所需要的感測元件以及搭配的軟硬體、晶片技術而有不同廠商,例如BMW與Melexis合作開發車用ToF晶片並與SoftKinetic合作開發軟體技術。 語音助理在車用環境中從聲音輸入以麥克風硬體設備收音,採用MEMS陣列式麥克風為主要趨勢,其收聲元件中振膜採用硅、矽等材質,相較早期電容式麥克風採用的聚合纖維更耐熱、抗震,收音品質較不受溫度及電壓變化等影響,且金屬外殼具有良好射線屏障,避免收取不必要雜訊。 軟體處理中主要為自然語言處理,其中包含到語音識別、語意理解,後續在回饋語音則有語言生成、語音合成亦或是Text To Speech(TTS)等程序。 動作執行層面則分為屬於車輛控制的座艙調整、空調、啟動引擎和車門,以及娛樂、導航、通訊等項目。除車輛控制外,剩餘項目皆可在無需嵌入車電系統環境下進行,例如透過個人行動裝置、後裝設備等,對於語音平台或相關技術業者而言更多以此類服務滲入市場。 三類業者主導車用語音市場 車用語音助理相關業者可分為三類,包含車廠、語音平台以及語音技術/設備商,三方業者各有不同目標,彼此呈現相互競爭又合作的態勢。整體而言,可歸類為三種合作模式。 第一種模式為車廠直接採用語音平台服務,車廠以增加銷售賣點為動機,將各大語音平台引入車內,藉以增加服務體驗;各語音平台為提升其服務可及性以及取得更多使用者數據,多投入開發車用語音平台,例如Google的Android Auto、Amazon的Echo Auto以及Apple的Carplay,同時開放開發者環境,強化與車上電子系統的整合。雖欲增加車內服務項目和體驗,車廠對此合作方式亦有所顧慮,擔心消費者體驗導向平台大廠,因此各大車廠也積極在相關平台上發展自有的服務平台,以維持消費者的認同感與滿意度。 第二種模式為車廠自行開發語音服務,部分車廠希望掌握車上相關聯網服務廣大商機,同時由於語音平台亦將連結車輛控制系統,因此部分車廠投入自有語音系統相關技術研發,此方式需投入大量成本和人力。以Benz為例,與各大語音平台皆有合作,但在2018年仍自行開發MBUX系統,可結合車機上座艙控制以及影音娛樂、導航等功能,亦可銜接各語音平台影音娛樂功能。 第三種合作模式為語音技術商結合平台導入車廠的車輛產品,語音技術軟體/設備廠商,例如Nuance、SoundHound皆有開發語音技術以及相關應用軟體,ROAV和Chris則發展相關設備可介接至車內。此類業者可藉自行開發軟體或硬體,將語音系統服務導入車載機系統,同時以API方式銜接各大語音平台相關服務。以此方式銷售自家語音產品,同時亦可取得使用者數據提升技術。 因車內收音並非直接對麥克風說話,屬於遠場收音形式,其效果不如對手機、話筒設備等近場收音,個人主聲特徵更不明顯,因此噪音處理技術對於車內語音應用情境至為關鍵。背景噪音和發聲回音更容易影響收音品質,且在車內有多人談話情形須作考量和反應速度的要求,技術上需克服如何在多人談話中辨識駕駛聲音以及運算效能的提升。 手勢控制以ToF/結構光為主流 車用手勢控制在2013年時已經有以揮動方式控制天窗或開啟後車廂等產品出現,至2015年後已發展出在中央控制台前以細微的手勢動作控制如點選、左右滑動、音量放大等控制。 目前車用環境手勢辨識技術上主要分為三類,分別為ToF飛行時間法、立體攝影和結構光等技術。ToF是以一發射器發出射線,透過接收器接收反射回來的射線時間差,計算和物體之間距離;立體攝影則是透過兩個以上相機模組,從不同角度對同一物體拍攝,以三角定位方式判斷物體遠近、相對運動等;結構光與ToF相似,皆透過主動光源將光紋打在物體上,此方式透過對空間編碼後將原光紋與物體移動光紋之間的差異達到辨識效果。 ToF和結構光都以主動光源的變化達到辨識效果,於其他領域皆已廣泛應用。立體攝影在無光或弱光環境下卻難以辨識物體,且物體判斷運算複雜、容易造成延遲。因此現今在車用環境上皆以ToF和結構光為主。 歐洲新車安全評鑑會EuroNCAP在2025 RoadMap提到在2020年將駕駛監控系統列為安全評鑑項目之一,若沒有相關系統無法達到5星評價,為相當重要的指標,此舉將帶動駕駛監控系統加速普及至各級車款。駕駛監控系統主要可分為兩類,分別為直接偵測和間接偵測。 間接偵測透過檢測駕駛與車輛間互動或操作,如透過駕駛習慣偵測及車內配備之感測器,進而判斷駕駛行為是否正常。駕駛習慣主要偵測駕駛在操控方向盤、油門或煞車等機械操作,判斷路徑、轉向角度是否偏移或太大;車內配備感測,則是判斷駕駛的物理位置,例如手是否有握在方向盤、安全帶鬆緊程度等方式。 直接偵測以照相機或生物感測器對動作觀察或生理狀況作駕駛行為判斷。透過注意力偵測或生理狀況偵測方式。注意力偵測主要是以照相機對駕駛拍攝,判斷其動作、情緒等方式;生理狀況則是透過感測器判斷駕駛心跳、脈搏、體溫等方式。 以SAE評定自駕車等級Level 1~5,在Level 2以上駕駛無須操控方向盤、油門和煞車等行駛控制,無法採用間接偵測方式,但在Level 2~3之間仍須讓駕駛保持警覺,在緊急或無法判斷的情況下,須隨時切換為手動駕駛,故必須以直接偵測方式進行。 最早從2007年Volvo發表車道偏移偵測系統,可透過駕駛行駛路徑判斷駕駛是否有危險行為,後續各大車廠在2014~2017年皆發表此類產品,例如 VW的Fatigue Detection System、 Nissan的Driver Attention Alert、Honda的Driver Attention Monitor等。 在2018年開始各車廠、Tier1的車電系統以及製作車用晶片的廠商開始發表直接偵測之車輛監測產品。例如,2018年Valeo發表的Facing Monitor...
0

Micro LED專利申請激增 中韓台加快研發腳步

根據產業調查公司Yole Développement針對Micro LED(µLED)的報告指出,Micro LED的專利申請件數激增,截至2019年底,已有350多個不同廠商與研究單位提出近5500項Micro LED技術專利,其中有大約40%的專利申請在2019年提出。 光電協進會指出,Micro LED可以在顯示器和其他成像應用中做為單一像素的發光二極體。在高解析度的平面顯示技術中,Micro LED具有比傳統LCD/OLED更寬的色域、更高的亮度、更好的電源效率,以及更高的對比度。不僅如此,它們也可用於輕巧型、高解析度,以及亮度需求高的其他應用領域,例如VR/AR顯示器,以及智慧手表等應用。 示意圖 OLED顯示螢幕。來源:LG Yole認為,顯示器製造商積極投入研發加速了近期專利申請的成長,其中中國京東方的申請件數位居榜首,僅在2019年就出現近150個新專利家族,但其他競爭對手包括、友達、三星,以及其他公司也積極研發,力求維持競爭優勢。Yole指出這是大多數以顯示為導向的公司,最初都不願使用Micro LED,但在此之後,由於Micro LED在高階顯示市場表現出與眾不同的潛力,因此使得他們不得不加快腳步。 在Yole的報告中還強調了中國廠商在Micro LED專利競賽中有長足的進步,該公司指出,這部分反映了中國現在掌握全球將近一半的顯示產能。該公司認為許多中國Micro LED專利並非毫無問題,但是其中許多專利所表現出來的創新,可以顯示出中國增加競爭力的企圖。 從專利申請案的技術領域還可以提供了一個有趣的現象,可以了解當前的光電市場以及未來的發展方向。Yole在此領域追蹤的專利家族中,近四分之一跟傳輸與互連技術有關,這反映出Micro LED仍需解決一些基本的製造問題,以實現其市場潛力。 由於Micro LED的尺寸很小,因此一個關鍵生產瓶頸是將帶有Micro LED的晶片從晶圓巨量轉移到顯示器背板。此類轉移涉及數百萬個Micro LED,並且必須以微觀的精度執行。因此,傳統的巨量轉移速度很慢,在單一顯示器的製造中要花費數週的時間,使得每家廠商都在尋求更好的方法。 Yole指出,與巨量轉移相關的專利繼續主導著µLED的IP活動。此外,使用雷射從晶圓上分離µLED以及與光鑷相關的技術都有人提出討論。光電協進會也表示,在全球強大的競爭中,台灣是否能成功抓住優勢,成為全球Micro LED產業的領導者,將有賴各界配合,加速串聯產業鏈。
0
- Advertisement -
- Advertisement -

最新文章

- Advertisement -

熱門文章

- Advertisement -

編輯推薦

- Advertisement -