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2019年全球智慧型手機銷量下滑1%
Gartner近日發表2019年第四季暨全年智慧型手機銷售量統計報告,全年智慧型手機銷量比2018年小幅衰退1%;若單看2019年第四季,整季銷量比2018年同期減少0.4%。
Gartner表示,由於北美跟亞太區新興市場的需求力道比原本預估的要好,2019年智慧型手機銷售量表現其實不若原本預期的悲觀。綜觀前五大品牌的表現,蘋果(Apple) iPhone的銷售量強拉尾盤,在第四季扭轉了連四季以來的衰退趨勢。Gartner認為,這與iPhone 11系列的售價略低於預期,以及在中國市場銷售表現良好有關。
全年銷售量成長最多的廠商是排名第二的華為,2019年銷售量比2018年增加了近3,800萬支,市占率也提升了2.6個百分點,跟市場龍頭三星電子(Samsung Electronics)的差距明顯縮小。
強化能源效率/可用度/效能/安全 車用EPS晶片組超展開
其中如半導體商英飛凌(Infineon)便提供晶片組,適合未來數代EPS使用,包括所有主要的半導體元件,例如電源供應器、微控制器、半橋驅動器、MOSFET、CAN收發器及感測器。以上所有元件都已上市,使用者可由單一供應商的微調晶片組因應所有需求,有助於縮短開發時間及降低成本。
電子動力轉向使用電控馬達輔助轉向。感測器偵測由驅動器觸發的轉向扭矩,然後將資訊轉送至電子控制單元(ECU),計算所需的轉向輔助,並控制伺服馬達。
為什麼要供應完整的EPS晶片組?目標是提供電子動力轉向系統所有必要的半導體元件,並進行微調使其達到高可用度,實現容錯操作或失效安全操作。結果協調運作的元件,將提供可靠的互用性及整合相容性。其中有一項重點就是保證功能安全,因此所有相關元件不僅要符合最高的汽車品質標準,也必須依據ISO 26262進行設計。
EPS展示器重安全/效能/整合
英飛凌已開發的示範板中包含晶片組元件及機械展示器,可控制6相電動馬達。圖1顯示展示器配置,圖2為示範板及所有晶片組元件。其中包括電源供應晶片(OPTIREG PMIC、TLF35584)、3相半橋驅動器(TLE9183QK)、32位元微控制器(TC23x搭配200MHz及2MB快閃記憶體)、扭矩感測器(TLE4998C8D)、馬達位置感測器(TLE5309D)及角度感測器(TLE5014D)、MOSFET(採用SS08封裝),以及CAN FD收發器(TLE9251VLE、TLE9252VLC)。
圖1 電子動力轉向應用展示器
圖2 體積小的示範板搭配EPS晶片組
展示器的所有使用的元件都妥善搭配,並設計提供高度的功能安全、能源效率及整合密度。例如EPS系統預先指定使用安全電源供應器,並提供對應的監控及保護功能作為ASIL D功能,此外也獲得橋式驅動器支援。所有系統使用的感測器均依據ISO 26262設計,提供高測量精度。AURIX系列強大的微控制器可選擇用於效能、快閃記憶體容量、計時器架構及周邊設備。
此外,MCU具有獲得ISO 26262支援的整合式安全/維安概念、硬體備援及硬體安全性(HSM模組)。最後,MOSFET提供非常低的導通電阻(40V時RDS(ON)為0.9m),以及良好的切換效能,採用小巧堅固的封裝(SS08或sTOLL)。
該展示器架構為6相系統,具備兩個獨立隔離的3相子系統,提供所需備援(圖3)。因此雙感測器、電源供應晶片、微控制器、半橋驅動器及MOSFET半橋,可由兩個獨立電池供電運作,實現容錯操作系統。兩個子系統互相獨立運作,每個系統提供一半扭矩至整個EPS系統。如果發生故障導致一個子系統失效,另一個子系統會按照比例接手EPS功能。
圖3 以EPS晶片組為基礎的備援展示器架構方塊圖
感測器備援系統提高車輛功能安全
為了確保車輛具備高度的功能安全,需要具有備援的系統分割,以及高效可靠的感測器。這是唯一確保高可用度的方式,藉此讓系統在元件故障時仍舊維持完整功能。因此電子動力轉向系統的感測器,不僅要非常精準,也必須確保功能安全。這裡使用的感測器可於ISO 26262系統中應用。像是英飛凌便因應感測器備援需求,將兩個感測器整合在雙感測器封裝中(圖4)。
圖4 TLE4998C3D、TLE5014D及TLE5309D等雙晶粒感測器,有助於簡單高效的備援實作
而線性霍爾感測器TLE4998C8D可確保精準偵測轉向時的扭矩,較精確地掃描線性或角度位置,並以數位方式補償溫度和機械應力,確保在整個溫度範圍及使用壽命期間,都享有良好的穩定度。通訊協定可讓控制單元傳輸測量資料,TLE4998C8D以SPC(短PWM代碼)通訊協定整合兩個可獨立編程的線性霍爾感測器IC。為了彈性使用,使用者有多種介面可供選擇(SENT、SPC、PWM僅為單晶片)。
TLE5014D角度感測器也是雙晶片版本,有助於在系統設計中輕鬆實作所需備援;感測器可在完整的溫度分布及使用壽命期間,精準地運作,是動力轉向應用的理想選擇之一。感測器會預先設定,並針對溫度預先校正,協助使用者輕鬆實作。使用者也可在此選擇不同介面 (SENT、SPC、SPI及PWM)。
雙感測器晶片TLE5309D在單一封裝結合AMR及GMR感測器,並具備診斷功能。雙GMR/AMR角度感測器可在關鍵安全馬達應用中,用於類比角度位置偵測。TLE5309D結合精確的AMR感測器,以及GMR感測器寬廣的360度量測範圍。感測器具備低傳播延遲(小於9微秒),能夠因應電動馬達及電子動力轉向系統中有關速度及精度的要求。此外,感測器也能在70微秒內快速啟動,總耗電量也相當低。
半橋驅動器電源供應器及電壓監控
安全相關系統也需要監控電壓供應,以確保系統元件功能。電源供應及監控裝置TLF35584(圖5)可在遵循ISO 26262至ASIL D的情況下支援ECU設計。TLF35584相關的主要監控功能包括:產生供應電壓的欠電壓/過電壓監控、微控制器的外部看門狗(Watchdog)監控,以及AURIX MCU安全管理單元的外部監控。透過「安全狀態」輸出,讓系統享有不受微控制器影響的關斷路徑,就可整合監控前述監控功能的狀態;電壓監控則由自我測試(BIST)支援。
圖5 針對AURIX微控制器及感測器最佳化的TLF35584QK/QV安全電源供應器,是EPS應用的選擇之一
TLF35584透過獨立控制器輸出向控制器提供電壓,並提供監控電壓用於微控制器(3.3V或5.0V,可選擇)、類比數位轉換器(ADC)、待機控制器、多個收發器及感測器。感測器可使用兩個獨立的追蹤器輸出,是設定安全相關感測器系統的必備項目。電壓調節是以包含DC/DC預穩壓器及線性後穩壓器的架構為基礎。為了支援冷啟動相關系統,TLF35584提供選用的升壓轉換器以便穩定輸入電壓,並可擴大功能範圍達到3V電池電壓。
TLE9183QK 3相半橋驅動器IC也是依據ISO 26262開發,具有各式各樣的保護及監控功能,包括「緊急操作模式」(Limp Home)功能。功率循環可由0調整至100%,沒有限制。其他功能包括三電流感測器放大器、低靜態電流運作模式,以及相位電壓回饋功能搭配SPI可編程閾值。
安全微控制器具高度擴充與即時能力
AURIX系列的32元多核心微控制器,是依據傳動系統及汽車安全應用需求量身打造。該系列產品具備高度擴充能力(單、雙或三核心、80至300MHz、0.5至8MB快閃記憶體等等),並以多種封裝選項供應。AURIX 系列具備高度即時能力,整合安全/維安功能,是各種汽車應用的平台選擇之一。其中包括引擎控制單元、變速箱控制、電動車與油電混合車控制,以及懸吊系統、煞車系統、電子動力轉向系統、安全氣囊與駕駛輔助系統。
該架構開發程序遵循ISO 26262規範,其設計方式能以非常高效的方式實作ASIL D安全需求。微控制器結合多核心架構,以及專業的安全技術,例如安全內部通訊匯流排,以及分散式記憶體保護系統;特殊保護機制可整合不同應用領域的軟體,讓多項應用程式及作業系統在AURIX平台順利執行,即使ASIL等級不同也沒問題。此外也整合硬體安全模組(HSM),提供高度保護避免遭到操控。
市場追求可用度及可靠度高線控轉向
英飛凌自2019年年中開始供應完整的EPS晶片組將,此外之後也規畫提升效能、整合密度(更多功能,縮小封裝尺寸)及進一步加強EMC耐受度,搭配新型微控制器(新一代AURIX微控制器)、電源供應IC、半橋驅動器及感測器,用於未來的EPS晶片組產品。
至於未來的自動化階段方面(第三級以上),電子轉向需求將增加。一般預期市場未來出現的轉向系統,不會採用目前在方向盤與轉向裝置之間使用的機械耦合。這種線控轉向(Steer-by-wire)概念需要更高的可用度及可靠度,該公司EPS晶片組以此為方向,企圖實現具未來性的轉向系統設計。
(本文作者Goran Keser為英飛凌科技汽車系統工程部門嵌入式軟體及演算法資深經理;Christoph Unterreiner為英飛凌科技汽車微控制器合作關係管理資深經理)
美國占世界過半量子專利 他國仍有競爭機會
量子電腦是未來人工智慧(AI)的運算平台,而各國的量子專利數量可以反映該國在此領域的研發能力。根據光電協進會(PIDA)分析2019年的專利數,美國以110件保有領先地位,占世界量子專利數的52%,位居第二的中國僅有50件。另外,從申請歷史與總數來看,加拿大廠商D-Wave的實力也不容小覷。
圖 加拿大廠商D-Wave。圖片來源:D-Wave
量子電腦可處理急劇增長的數據,同時被視為終極運算工具與未來AI的運算平台,依據日本經濟新聞調查,美國仍是此領域的領頭羊。pida指出,2019年的量子專利中,美國即占全世界申請數的52%,達110件。相較之下,排名第二的中國只有美國申請量的一半(50件),顯示美國的電子專利幾乎等於世界他國申請量的總和。
就公司的專利申請歷史與總數來看,加拿大的D-Wave是世界上第一家成功將量子電腦商業化的廠商,過去D-Wave的量子電腦專注於優化,例如選擇最短的商業路線以及創建飛機和火車的時間表,但近期發展落後於Google及IBM。
Google在量子電腦的技術發展,從2013年向D-Wave購買量子計算機後開始全力發展。2014年加州大學聖塔芭芭拉分校的John Martinis教授等人加入Google團隊,並著手開發商用的量子電腦,自此Google的研究逐漸超前。
目前Google量子計算雖已達到53個量子位元,但實際使用時還需要增加100或1000倍,技術仍有大幅進步空間,其他廠商如IBM已經透過雲端提供通用量子計算服務。日本方面,NEC則宣布對D-Wave投資1000萬美元,兩家公司將聯合開發軟體,力圖與Google競爭。
多物理模擬成EDA戰略高地 大廠平台策略各有千秋
在傳統的IC設計流程裡,當晶片設計者完成線路布局(Place & Route)後,下一個步驟就是要藉由模擬來確認晶片設計是否能如預期運作,此一步驟又稱為設計簽核(Design Signoff)。由於先進製程的一次性工程成本(NRE)十分驚人,為了避免產品在投片後才發現問題,白白浪費時間與金錢,因此許多IC設計者都會在設計簽核階段非常小心地審視自己的晶片設計,以求萬無一失。
然而,隨著半導體製程線寬越來越細微,很多原本不被認為會引發問題的物理現象,都開始干擾晶片的正常運作。前幾年某晶片設計大廠的應用處理器,就發生過出貨後晶片無法穩定運作,需增加供電電壓才能恢復正常的事件。
業界一般認為,此問題的出現,跟電晶體密度過高引發的壓降(IR Drop)脫不了關係。IR Drop是一個典型的物理現象,跟電晶體的內阻有關。當電晶體數量太多,就像一個串聯電路上串連了太多燈泡,超過供電的負荷能力後,燈泡的亮度會因為電壓不足而變暗。也因為如此,在此事件之後,每年EDA工具商所舉辦的論文評選活動,討論IR Drop議題的論文總是能拿到前三名大獎。
先進封裝技術的普及,更使得晶片業者在開發產品時,必須考慮到更多更複雜的物理問題。例如多晶片封裝引發的機械結構問題,以及整合了天線的毫米波元件,必須審慎檢視電磁場的場型分布等。這些趨勢都使得多物理模擬開始在EDA工具流程中,扮演更舉足輕重的角色。
多物理模擬成為EDA必備工具
安矽思(Ansys)資深技術經理魏培森(圖1)表示,真實世界本身就是一個由多重物理現象所構成的世界,就像高品質的汽車頭燈設計,考量的不只有亮度、聚焦與發光效率,更多的輔助設計是在處理濕度與高溫造成的問題。
圖1 安矽思資深技術經理魏培森認為,為了解決IC設計所面臨的物理挑戰,模擬工具所扮演的角色將越來越重要。
晶片設計的情況也是一樣,隨著晶片的微型化與複雜度與日俱增,不單只是電源一致性(Power Integrity, PI)、訊號一致性(Signal Integrity, SI)與時序(Timing)等傳統設計簽核所包含的項目,在先進封裝興起的當下,異質結構的整合、散熱問題、熱形變、撞擊甚至是電磁干擾(EMI)的設計,也是目前晶片設計者在開發晶片時,必須要考慮的重點項目。
更複雜的是,這些物理問題往往彼此耦合,牽一髮動全身。例如電的損耗會轉變成熱能,熱則會造成晶片或模組的溫度上升,倘若溫度上升不均勻,還會造成型變,變成機械結構的問題,進而影響晶片的可靠度與使用壽命。這些都是目前晶片設計者目前所遭遇的多重物理挑戰。
益華電腦(Cadence)資深技術經理白育彰(圖2)則表示,由於晶片設計日益複雜,EDA工具的使用者對多物理模擬工具的需求,確實在近幾年逐步走強。在拜訪IC設計相關客戶時,很多用戶均提出與多物理模擬相關的需求。
圖2 益華電腦資深技術經理白育彰指出,用戶對多物理模擬方案的需求殷切,故該公司已將相關產品劃歸為一個事業部門,以強化業務發展。
事實上,Cadence在很多年前就已預見多物理模擬對EDA工具的重要性,並在2012年購併Sigrity,從SI領域切入多物理模擬後,持續擴張自身在多物理模擬領域的產品線。目前Cadence內部已將多物理模擬工具,包含Sigrity、Celsius、Clarity等劃歸為多物理系統分析(MSA)部門,以整合研發資源,強化業務推動。
多物理問題彼此耦合 工具必然平台化
由於真實世界裡的各種物理現象彼此間往往存在複雜的連動關係,因此多物理模擬工具必然要走向整合,才能幫使用者解決問題。
魏培森指出,現有的IC設計流程大多只有考慮到電氣行為的分析,也就是傳統的PI、SI跟Timing,對於物理特性的模擬並沒有完整的設計流程。這些都是全新的設計流程,也都正是Ansys現在正在著墨的。
首先,原來2D的思維要變成3D,傳統IC電氣分析都是2D的、都是平面的,但是眼前的物理現象都是3D的,熱的擴散、應力的變化都是3D的,所以模型必須改變。其次,材料資料庫要增加,包含熱阻係數、熱傳導率、比熱、密度、彈塑性、楊氏係數等材料特性的參數,都要納入資料庫。
此外,跟電氣行為的模擬相比,多物理模擬的維度也大不相同。像是穩態、暫態、線性、非線性等型態的模擬,以及如何建立熱源模型、模擬電-熱轉換,都是多物理模擬必須思考的問題。
有鑑於各種不同的物理現象之間,存在著千絲萬縷的連動關係,ANSYS首先提出Workbench設計平台,整合大部分的現有技術,提供熱、電、應力多物理的整合模擬平台,客戶可以Workbench上呼叫Ansys各種電、熱、應力旗艦產品,先進行單一物理現象的模擬,亦可以在平台上互相串連,如電損耗的輸出當成熱分析的輸入、熱分布的結果變成應力計算的能量不均勻分布,一環接一環得到最接近真實物理世界的模擬結果。
在晶片等級的分析上,除了aedt(ANSYS Electrical DeskTop)可以當作共模擬平台外,考量CPS(Chip、Package、System系統)各有各的設計know-how,彼此間不容易分享與取得最完整的3D模型進行資料串聯,ANSYS也提供CTM(Chip Thermal Model)、CPM(Chip Power Model)、CSM(Chip Signal Model)等標準模型格式,讓各個領域能有非常方便的共模擬模型。
白育彰則表示,Cadence的多物理模擬工具產品組合,也正在以平台化的模式不斷擴張中。除了處理SI、PI問題的Sigrity、負責熱模擬的Celsius,以及跟電磁(EM)有關的Clarity等獨立工具還會持續增添更多新功能外,跨工具的整合跟串聯,也是Cadence正在努力的方向。舉例來說,針對大尺度電磁模擬,主要是射頻(RF)相關設計,Clarity很快就會有新的功能發布。未來Cadence還會進一步推出光學跟應力有關的模擬工具,以滿足用戶需求。
但由於Cadence本身還有很強大的前段設計工具,因此除了水平方向的平台化之外,Cadence的多物理模擬工具其實更注重與前後段設計工具的整合。例如將模擬的結果跟前段設計工具串聯,讓客戶能更快完成產品設計。畢竟客戶不是為了模擬而模擬,而是為了晶片的製造才進行模擬。把模擬的結果跟設計工具無縫銜接起來,提高設計工程師的生產力,是Cadence獨特的競爭優勢。
由Cadence與Ansys的產品發展策略,可看出不同公司由於所處產業地位的不同,採取的策略也會大異其趣。Cadence顯然是將多物理模擬作為EDA流程中越來越重要的一環來經營,因此強調的是與前後段工具的整合,Ansys則是老牌的多物理模擬工具大廠,因此著眼點在不斷強化多物理模擬解決方案的涵蓋率,並且對於跟其他EDA公司的合作,抱持著開放態度。兩種策略取向有不同的優勢,但也有其弱點。IC設計者如何評估跟選擇,將是需要仔細思量的課題。
專訪安立知業務暨技術支援部經理江宗縉 完整解決方案降低5G測試痛點
相較前幾代行動通訊,台灣廠商往往等到標準底定,晶片成熟之後,才相繼投入市場。而在5G時代,台灣廠商與各大品牌商以及晶片製造商提早合作,成為5G市場的第一波先行者。安立知業務暨技術支援部經理江宗縉指出,5G的技術規格帶給產品測試驗證更多的挑戰,測試更加複雜、測試時間拉長,在開發與驗證的測試成本,比起以往4G至少高出2~3倍。
安立知業務暨技術支援部經理江宗縉指出,5G的技術規格,帶給產品測試驗證更多的挑戰,測試更加複雜、測試時間拉長。
中低頻FR1與高頻FR2在測試上也帶來不同挑戰,江宗縉表示,FR1的測試可以透過同軸電纜連接方式量測,其測試方式與4G LTE相似,FR2因無法透過同軸電纜連接測試,只能搭配暗室系統透過OTA方式量測,量測過程中有許多不可預期因素,導致量測結果不如預期;加上測試需進行旋轉計算取得最佳發射角度,使測試時間拉長。無論是天線的架設、待測物的治具,在FR2的測試下都需要特別注意。安立知在高頻毫米波的測試,提供解決方案為MT8000A,搭配MA8171A/MA8172A不同暗室系統,加上安立知的測試工具,縮短研發時的驗證時間,提供穩定的測試結果。
江宗縉進一步說明,安立知在5G從晶片研發到產品驗證以及認證系統,再加上生產設備的服務。此外,該公司也開發了自動化測試工具,搭配RF switch做到自動測試方案,讓研發人員節省架設環境與測試時間,能夠長時間進行迴歸測試,確保測試結果一致性。ME7873NR/ME7834NR符合GCF/PTCRB法規的一致性認證系統,亦可支援不同電信業者規範,搭配MA8161A/MA8171A/MA8172A支援3GPP全部5G頻段,實現FR1及FR2的認證測試需求。
EPC氮化鎵GaN推動產業功率傳輸轉型
宜普電源轉換(EPC)將於3月15至19日在美國紐奧良(New Orleans)舉行的APEC 2020展覽會上,進行11個關於氮化鎵(GaN)技術及應用的演講。此外,EPC展位也會有多個終端客戶採用的最新氮化鎵場效應電晶體及IC產品亮相。
在展會上,EPC將發布ePower Stage系列IC,在單一矽基GaN晶片上整合所有功能,為產業重新定義功率轉換。並將展示ePower Stage及離散式GaN元件如何能夠提升48V功率轉換器的效率、縮小其尺寸及降低系統成本。該48V轉換器針對輕薄並且具有高功率(可高達250W)的筆記型電腦、具高功率密度的伺服器及人工智慧系統,以及汽車系統等應用。
宜普EPC 48V電源轉換模組
另外,EPC將展出多個光達應用,展示氮化鎵技術如何支援短距及長距雷射雷達感測器。展示包括用於長距離檢測的直接飛時測距(DToF)系統,可在低於2.5奈秒提供超過100A的電流。
用於短距離檢測的間接飛時測距(IToF)系統則可在低於1.2奈秒的脈寬提供8A脈衝電流。終端應用包括自駕車、自動化倉庫、無人機及吸塵機等應用。
EPC並將介紹如何以GaN晶片支援電動滑板車的馬達供電。ePower Stage元件應用於三相正弦激勵,馬達驅動器的每相具10ARMS,可實現高效、寧靜、高性能及低成本的電動汽車解決方案。
在無線電源充電方面,隨著物聯網產業的迅速發展,全新的連結及感測元件若需要符合5G的要求,可靠及安全的無線供電不可或缺。EPC將展示支援5G的高效無線電源充電解決方案,可穿透e-glass及牆壁,傳輸高達65W的電源。
格羅方德嵌入式磁阻記憶體跨過量產里程碑
格羅方德(GLOBALFOUNDRIES)近日宣布,其22nm FD-SOI(22FDX)平台上的嵌入式磁阻記憶體(eMRAM)已投入生產。同時格羅方德正與多家客戶共同合作,計劃於2020年實現多重下線生產。格羅方德樹立業界里程碑,證明了eMRAM的可擴展性在物聯網、通用微控制器、邊緣AI和其他低功耗應用在進階製程節點上是經濟有效的選擇。
格羅方德的eMRAM,讓設計師能夠擴展現有的物聯網和微控制器單元架構,以取得28nm以下技術節點的功耗和密度優勢,並作為大容量嵌入式NOR快閃記憶體的替代方案。
格羅方德的eMRAM是廣泛使用且堅固的嵌入式非揮發性記憶體(eNVM),已通過五項嚴格的實際迴焊測試,在-40°C到125°C的溫度測試範圍,展現出10萬次循環耐久性和資料保存期限高達十年。FDX eMRAM解決方案通過AEC-Q100品質等級二驗證。該解決方案的開發正在進行中,期望可以在明年通過AEC-Q100品質等級一的驗證。
格羅方德汽車與工業多市場部門資深副總暨總經理Mike Hogan表示,該公司致力於透過穩定、功能多元的解決方案讓FDX平台與眾不同,進而讓客戶以高性能和低功耗之應用來開發創新產品。格羅方德的差異化eMRAM,部署在業界最先進的FDX平台上,為易於整合的eMRAM解決方案提供獨一無二的高效能RF、低功耗邏輯和整合電源管理組合。讓客戶能夠提供新一代超高性能、低功耗的MCU和已連接的IoT應用。
格羅方德與設計合作夥伴今起提供客製化設計套件,其中包含可插式套件、4到48兆位矽驗證的MRAM巨集以及可選式MRAM支援內建測試功能。
eMRAM是一項可擴充的功能,預計將在FinFET和未來的FDX平台上應用,是公司部份進階eNVM的規劃。格羅方德位於德國德勒斯登Fab1的最先進12吋晶圓生產線,將會採用MRAM來支援22FDX的量產。
解構/重組/簡化/效率 5G開放RAN產業鏈動起來
5G為人類擘畫未來十年行動通訊的美好願景,架構涵蓋範圍龐大,為此,全球行動通訊專家設計了一個具備高度彈性的網路架構,進一步落實軟體定義網路(Software Defined Network, SDN)與網路功能虛擬化(Network Functions Virtualization, NFV)兩大概念,打造以軟體控制的虛擬化網路,並導入雲端依需求調度資源的彈性服務概念。
虛擬化的雲端原生網路架構,讓管理調度更加容易。因此,多年前被提出的無線電接取網路(Radio Access Network, RAN)開放架構,成為5G商業化過程中最吸睛的話題。諾基亞(Nokia)台港澳業務銷售總監鄭志中指出,5G時代,在Cloud RAN的發展趨勢之下,使用網路切片(Network Slicing)將實體網路畫分為多個虛擬的邏輯網路,以滿足對網路有不同需求的各種應用。過去如同潘朵拉盒子的無線電接取網路如何打開?解構後產業鏈會帶來甚麼樣的變化,新的產業鏈帶來甚麼效益?如何較過去更加順暢高效地運作?
O-RAN推動5G開放架構
5G控制網路將走向軟體化與虛擬化,未來電信網路的運作會與雲端資料中心相似度極高。而目前電信網路,也希望複製資料中心架構開放的成功經驗,工研院產科國際所分析師魏依伶提到,過去電信網路是由設備商Nokia、Ericsson、華為統包,並負責電信營運商的相關技術支援與後勤服務,開放架構中軟體、硬體、系統整合、後勤支援都是不同廠商提供,典型的電信網路架構如圖1所示,未來電信網路開放後依照屬性將解構成多個部分,由不同廠商提供專屬的設備或服務。
圖1 無線電存取網路RAN架構圖
而RAN在開放的過程中,標準化就是現階段的重點工作,魏依伶說明,O-RAN聯盟由電信營運商主導,目前有130多家會員,包括:營運商、供應商及研究與學術機構。O-RAN的使命是將下一代無線電接取網路全面開放,未來的RAN將建立在虛擬化網路架構、白牌硬體和標準化可互通/互連介面基礎之上。越上層供應商越少,鄭志中坦言,A1與E2介面較有機會標準化,越下層投入廠商更多,標準化的複雜度也隨之提高。
O-RAN目前致力於將RAN架構進行標準化定義與傳輸介面的共通性,魏依伶進一步解釋,O-RAN目前有幾大工作小組投入標準與介面的制訂,包括:非即時RAN智慧控制與AI介面、即時RIC與E2介面、Open Fronthaul及Open F1/W1/E1/X2/Xn介面、RAN軟體與底層硬體解構、白牌硬體參考設計架構等。
TIP/ONF/OTIC就不同層次努力
此外,Facebook以雲端模式解構電信基礎架構,號召超過500家廠商成立TIP(Telecom Infra Project),包括德國電信(Deutsche Telekom, DT)、SK Telecom、西班牙電信(Telefónica)、Vodafone、英國電信(BT)等,針對接取網路如LTE基地台、vRAN、Power、Open RAN等;行動回傳網路如Open Optical Packet Transport、mmWave等;核心網路與管理平台如AI/ML、End-to-End Network...
電路控制架構兵分三路 USB PD應用電能傳輸再提升
與傳統USB標準相比,USB Type-C介面以更高的功率水準和更高的速度提供電源和數據交換。如表1所示,USB Type-C系統的優勢之一是能提供較大的電能給連接裝置。相比之下,傳統USB的最大供電電壓及電流被局限在傳統協議的5V/1.5A,因此僅能提供7.5W,而USB Type-C能夠提供高達5V/3A,最大15W的功率。另外USB Type-C可配合充電協議USB Power Delivery 3.0,依照負載的需求使其輸出電壓提升為12V、20V。若單純使用在電能傳輸上,最大輸出電流與瓦數的規定可配合大功率裝置的需求提升至5A及100W。由於輸出功率的提升,因此在許多行動裝置應用中例如手機,可以實現「快充」的技術,節省裝置的充電時間。
表1 傳統USB和USB Type-C標準比較表
「快充」的主要原理是在合理範圍內提高手機充電功率,為電池迅速補充大部分的電量。因為功率與電壓和電流大小呈正相關,因此藉由提高連結硬體介面的電壓及電流可以達到提升充電功率的效果。目前USB-C支援的USB Power Delivery 3.0充電協議,允許電壓和電流最高可達20V/5A。此外,新的USB-PD 3.0協議還支援可編程電源(PPS),可以對輸出電壓和電流進行微調,甚至允許電壓低於5V,以供給其他低電壓裝置的需求。
返馳式轉換器遍及USB電源供應器應用
由於USB Type-C的發表,傳統電源供應器有了進一步的發展。常規的USB電源供應器僅提供固定的輸出電壓和相對較低的功率水準。但是,具有全新的USB Type-C硬體介面標準及充電協議USB Power Delivery 3.0的電源供應器,可支援各種範圍的輸出電壓和更高的功率水準。如圖1所示,搭配USB Power Delivery 3.0的電源供應器可為手機、平板電腦或筆記本電腦提供5V-19V DC輸出電壓。
圖1 USB-PD應用示例
現今市場上小於100W的USB電源供應器應用中,返馳式轉換器(Flyback...
2020年全球半導體出貨量可望重回一兆顆大關
IC Insights近日發表2020年McClean Report,預估2020年全球半導體元件出貨量將重新站上一兆顆關卡,比2019年成長約7%。IC Insights所定義的半導體元件包含積體電路、光電元件與離散元件(Discrete)。
IC Insights表示,全球半導體元件出貨量在2018年創下歷史紀錄,達1兆460億顆後,在2019年便進入修正期,使出貨量跌破1兆顆關卡,比2018年衰退約8%。不過,隨著庫存調整等影響2019年半導體市況的負面因素消失,半導體出貨量在2020年將再度呈現正成長。
值得注意的是,2020年McClean Report並未將武漢肺炎對電子供應鏈的衝擊納入考量。Gartner近日發表經過重新估算的2020年半導體市況預測,認為武漢肺炎將對2020上半年的半導體市場造成明顯衝擊,但隨著疫情在下半年結束,需求可望明顯回溫。












