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工研院資通所所長闕志克:為台灣資通訊產業鋪平道路

高科技可以說是台灣這幾十年最重要的產業,工研院多年來協助國內產業發展,提供技術服務、人才,面對產業挑戰接踵而來,工研院資通所所長闕志克針對半導體新興小晶片(Chiplet)產業模式、5G開放架構、人工智慧晶片、新興應用測試技術與設備等,希望可以協助國內高科技產業面對眼前與未來的挑戰,持續忠實扮演台灣資通訊產業最佳幫手的角色。 工研院資通所所長闕志克表示,工研院希望開發的技術不是針對單 一廠商,而是能夠協助一個產業、一群廠商,幫國內高科技產業面對眼前與未來的挑戰。 Chiplet模式降低IC設計廠產業競爭門檻 傳統上IC設計就是許多矽智財(SIP)的集合,但是隨著半導體製程不斷演進,先進製程成本越來越高,導致小型IC設計公司競爭門檻不斷提高,Chiplet設計就是讓IC設計公司只專注在自己專長的部分,包括設計與生產都透過最具競爭力的方式,其他IP過去需透過授權取得,未來就直接交易裸晶,再使用系統級封裝(System in Package, SiP)技術生產出完整晶片。 在這個模式底下,IC設計公司可以節省IP授權費用,直接購買裸晶或用交易的方式取得其他功能電路,在最終晶片出貨時才需支付費用;同時專注將自己專長的小晶片電路量產,可降低製造時間、成本;事實上,相關作法在大型IC設計公司已經行之有年,但發展適合小型IC設計公司的Chiplet產業鏈(ecosystem)與商業模式(Business Model)對台灣整體IC設計產業的發展更有幫助。 Chiplet的設計模式會對現有的商業模式帶來衝擊,以IP公司為例,過去授權費是主要收入來源,而在Chiplet模式下,不僅損失授權收入,還要負擔硬體的庫存。然而,現有的半導體先進製程,對中小型IC設計公司來說負擔太高,用不起先進製程在產品競爭力上就矮人一截,帶動Chiplet產業鏈發展越來越具體。另外,每個小晶片會用自己最佳化的製程生產,不再像過去強迫使用同質製程做成SoC,透過半導體異質封裝技術進行整合,也會讓晶片成本下降,適合中小型IC設計公司投入。 Chiplet是在每一個功能電路尋求最適合的製程,所以精神是在效能與成本中取得最佳化,可能因為某些功能電路採用較差的製程,而犧牲部分晶片的效能,因此更適合中小型IC設計公司,因為領導廠商的旗艦產品也希望在效能上取得領先,而中小型IC廠的產品通常都不屬於這個類別,反而是設計、製造的彈性,且能在某些電路上享受先進製程的效能。 建構5G開放架構底層技術 5G產業化的過程帶動開放架構的發展,過去大型電信設備商硬體、軟體、服務一條龍的銷售模式,帶來一些挑戰與質變的聲音,第一個階段是希望將硬體與軟體解構,硬體希望盡量標準化,可以降低成本。接取網路(Radio Access Network, RAN)又分成無線電單元(Radio Unit, RU)、中央單元(Centralized Unit, CU)、分布單元(Distributed Unit, DU)三個部分,標準化/開放的過程中,首先受惠的就是台灣的網通與伺服器廠商。 相較於2G、3G、4G時代,國內產業對技術規格、標準的掌握度不高,但5G標準就有很大的進展,台灣大概從2014年就投入5G標準的制定工作,而且切入最底層技術難度也較高的實體層(Physical Layer)與Layer 1協定技術開發,甚至貢獻了部分研發成果到國際標準制定組織,過去這些技術台灣的掌握度都很低,此舉有助於台灣廠商在5G O-RAN發展的過程中,建立良好的競爭基礎。 而應用與市場的發展,開放架構在企業專網會更有機會,由於一般公網要求更多功能包括:移動性、覆蓋率等,專網運作範圍相對較小,而且多數用途為智慧製造,所以並不要求移動性,網路功能要求較公網低,技術挑戰也小,而企業專網要求自主性與低成本,更有意願採用開放架構。 協助晶片廠導入AI技術 而未來AI應用無所不在,不管是哪個領域都會有AI的需要,現階段不是所有晶片公司都擁有AI技術團隊,因此工研院開發了一個AI解決方案,希望能對產業有所幫助;分成三個層面,第一是AI晶片架構分析工具,適合大型IC設計公司如瑞昱、聯發科,想要自己開發AI晶片;第二類是中型的IC設計公司就與工研院合作開發AI晶片,如神盾;如果廠商只想要一個通用型的AI引擎,也可以透過軟硬體參考設計輕鬆導入。 AI底層的硬體,如何協助AI模型更有效的運作非常重要,目前多數台灣廠商的需求,不是要開發一個純AI晶片,而是希望在各自原有的技術產品上加入AI功能,尤其工具與編譯器(Compiler)這部分台灣廠商的能力都相對不足。另外,針對影像處理,希望透過算法的設計,降低運算的負擔,以車輛辨識為例,沒有必要把每個影像都當作獨立的運算單位,這樣太浪費處理器資源,可以參考前一個處理結果,只處理變化的內容,有效降低運算需求。 建立高階測試能力與設備研發實力 展望未來幾年,資通所想要發展關鍵技術的測試能力,包括新興產業的測試方法與測試設備,如5G、Micro LED與電動車電池等,這兩年台灣5G技術的發展,算是有一些成果,未來5G系統運轉,對於系統的效能測試,可以藉由先前累積的技術協助產業。另外,台灣半導體產業實力毋庸置疑,但是台灣在IC測試設備還是仰賴國外的廠商,自製設備的市占率僅約2%,要能測試晶片,設備的技術等級通常要更高階,尤其測試設備的晶片,技術等級更高。這部分的市場量不大,但是技術門檻高,市場競爭對手少,產品毛利率也高,台灣未來應該朝向高質化領域發展。 Micro LED近期成為產業熱門話題,一小片螢幕就有上百萬顆LED,如何點亮?如何進行快速的瑕疵檢測?也是未來Micro LED產業化之後一個重要的議題。最後,越來越多電動車上路,裡面的電池淘汰之後,還有很多利用價值,如何回收測試利用也是非常重要的一環。台灣多年來在晶片測試領域表現領先,但是相關設備一直未能自給自足,有能力自行生產測試設備,對於更長久的產業競爭優勢非常重要。
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新型鋰電池高度整合 電池監控系統安全/精準/高效

本文將說明電池平衡和隔離通訊網路的最新電池監控系統,如何利用新型鋰電池化學技術的優勢以及創新的積體電路(IC),實現更高的可靠性和延長電池30%的壽命,而這對大型能源儲存系統尤其有效。 醫療應用中使用的電池,需要在日常使用的情況下滿足高可靠性、安全性和效率的高標準,病患的便攜式系統,包括胸部按壓系統、醫院急診室設備、電動醫療推車和床、便攜式超音波儀器、遠距監控以及市場上的新能源儲存系統(ESS)。 整合輸電網 提供備用電源/有效省電 能源儲存系統既不與病患有直接的交集,也不由醫生來操作。它們是不斷電系統(UPS)的進階系統,傳統上,UPS是關鍵應用的備用電源,如急診室設備、IT網路關鍵基礎結構等;然而新型鋰電池讓醫院的能源儲存系統涵蓋愈來愈多的功能,並且與醫院的輸電網路完全整合,因而帶來備用電源及有效省電兩項優勢。 能源儲存系統不再只局限於小部分的關鍵應用,而是為整個設施提供完善的備用電源,並提供防止停電、保障輸電網路電源/電壓品質的功能,並減少緊急柴油發電機的使用;有兆瓦時(MWh)的ESS,讓醫院即使在長時間的停電情況下仍能運作,並提供穩定的輸電網路,且能有效地節省電費,透過ESS醫院能直接控制用電情況,並減少高功率峰值的需求,進而降低電費,尤其醫院通常有相當大的屋頂面積,非常適合安裝太陽光電(PV)系統發電,與ESS相結合可以儲存和產生自用電力,具有經濟效益並減少碳排放(圖1)。 圖1 儲能電池 電壓曲線平坦 提升工作效率 以鋰為基礎的化學物質作為新型電池材料,現已在汽車、工業、醫療保健等市場中被使用。不同類型的鋰電池具有不同優勢,可以滿足各種應用和產品設計的電源要求。例如鈷酸鋰(LiCoO2)具有很高的比能,使其適用於可攜式產品;鋰錳氧化物(LiMn2O4)具有極低的內阻,可實現快速充電和高電流放電,是調峰儲能應用的理想選擇;磷酸鐵鋰(LiFePO4)在完全充電條件下具有高耐受性,並且可以長時間保持高電壓,這樣的性能使其成為停電期間需要大型能源儲存系統的最佳選擇,缺點是自放電率較高,但上述儲存應用方式並沒有採用此材料。 根據不同應用需要多種類型的電池。例如汽車應用需要高可靠性及優異的充電和放電速度;醫療保健應用則需要持續的高峰值電流以提高效率和延長使用壽命。然而這些解決方案的共同點,是鋰化學物質在額定電壓範圍內均具有非常平坦的放電曲線(圖2)。標準電池中的電壓降是500mV至1V,而進階鋰電池的放電曲線是平緩的,電壓降範圍為50mV至200mV,例如磷酸鐵鋰或鈷酸鋰。 圖2 鋰電池放電曲線 電壓曲線的平坦度在與電池電壓軌相連的IC電源管理鏈中具有巨大優勢,可以讓DC-DC轉換器在較小的輸入電壓範圍內以最大效率工作。從已知的Vin轉換為非常接近的Vout,系統電源鏈可以設計成具有理想工作週期的降壓和升壓轉換器,以實現在工作條件下>99%的效率。此外,電池充電器可以瞄準充電電壓,並根據穩定的工作電壓確定負載大小,以提高最終應用的精度,例如遠距監控或病患體內的電子設備。如果化學物質陳舊或放電曲線不平坦,透過電池供電的DC-DC轉換效率將降低,這會縮短電池持續時間(-20%),又或者與醫療可攜式設備連接時,因額外的功耗而需要更頻繁地充電。 SOC/SOH延長電池壽命 放電曲線平坦的主要缺點是很難確定電池的充電狀態(SOC)和健康狀態(SOH),必須以高精度計算SOC以確保電池正確充電和放電。過度充電會帶來安全問題,像是引起化學物質降解或短路,進而導致火災和氣體危害;過度放電會損壞電池,並使電池壽命縮短50%以上。SOH會提供電池狀態的資訊,以防淘汰掉效能良好的電池,並在出現問題之前監控壞電池的狀態。主要的微控制器會即時分析SOC和SOH資料、調整充電運算、告知使用者電池的電勢(例如,如果電池準備好在斷電的情況下進行大電流深度放電),並保持在大型能源儲存系統中,處於不良與良好狀態電池之間的最佳平衡,以延長總電池壽命。 對具有陡峭放電曲線的舊電池進行成像,可透過短時間測量電壓降的增量以及瞭解電池電壓的絕對值,來更容易地計算該電池的充電狀態。而對於新的鋰電池,由於在既定的時間範圍內電壓降要小得多,因此進行此測量所需的精度要高幾個數量級。 對於SOH,舊電池以更快、更可預測的方式放電,其電壓放電曲線變得更加陡峭,且無法達到目標充電電壓。新的鋰電池將保持更長的良好性能,但最終會以更優異的性能退化,並在接近使用壽命或損壞時迅速改變其阻抗和放電曲線。在每個電池上進行溫度量測時要格外小心,另外,最好將SOC和SOH運算與該資訊整合,使其更加準確。 在理想情況下,精確可靠的SOC和SOH計算可幫助延長電池壽命從10年至20年。通常可將電池壽命延長30%,且在包含維修費用的情況下,將能源儲存系統的總擁有成本降低30%以上。此外,加上更高準確性的SOC資訊,可避免過度充電和放電等會快速耗盡電池電量的情況;大幅地減少短路、火災和其他危險情況的機率,並幫助消耗電池中的能量,以最佳、有效的方式為電池充電。 可攜式電池管理解決方案 本文章中提到的LTC6813(圖3)電池管理解決方案(BMS)可用於醫療設備(例如便攜式超聲儀)和大規模(兆瓦/小時)的能量儲存系統,例如醫院、工廠、穩定電網、電動汽車充電基礎設施、住宅單位,以及工業機器人和車輛。ADI可攜式的技術可運作於各種惡劣環境,並且符合汽車ASIL、工業SIL的各種功能安全標準,如VDE AR 2510-2/-50、IEC EN 61508等,在可靠性和安全性方面有極大的優勢。 圖3 LTC6813應用原理圖 全新高效且可靠電池監控系統的解決方案,是將18節電池監控器和平衡IC與微控制器結合到SPI從屬隔離介面。一個多節電池堆疊監控器最多可測量18個串聯電池,且總測量誤差小於2.2mV。電池測量範圍為0至5V,適用大多數電池的化學性質。可以在290μs內測量全部18節電池,並可選擇較低的資料採集速率,以實現高降噪。可將多個堆疊監控設備串聯連接,來同時監控長且高壓的電池組電池。每個堆棧監控器都有一個isoSPI接口,用於高速、抗射頻干擾且長距離的通訊。多台設備以菊鏈形式連接,一台主機處理器連線所有設備,該菊鏈可以雙向操作,即使在通訊路徑發生故障的情況下,也可以確保通訊的完整性。IC可以直接由電池堆疊或隔離電源供電,並包括每節電池的被動平衡,每節電池有一個單獨的PWM工作週期。其他功能還包括一個板載5V穩壓器、9條通用I/O線纜,以及將電流消耗降低至6μA的睡眠模式。 由於BMS應用的短期和長期精度要求,其採用嵌入式齊納(Zener)轉換參考,而不是能帶隙(Band Gap)參考,這提供了穩定的低漂移(20ppm/√kHr)、低溫度係數(3ppm/℃)、低磁滯(20ppm)主要電壓參考,以及優異的長期穩定性,這種準確性和穩定性相當重要,是所有後續電池組測量的基礎,這些誤差會對獲取的資料可信度、運算一致性和系統性能產生積累的影響。 儘管高精度參考是卓越性能的必要功能,但這還不夠。類比數位轉換器架構及其操作必須在電氣噪聲的環境下符合規範,這是系統高電流/電壓逆變器的脈寬調變(PWM)瞬變的結果。要準確評估電池的充電狀態和健康狀況還需相關的電壓、電流和溫度量測。 為了在不影響BMS性能的前提下降低系統噪聲,堆疊監控器轉換器使用Σ-Δ拓撲,使用者有六種濾波器選項來協助解決噪聲問題。Σ-Δ方式在每次轉換時使用許多樣本的特性以及平均濾波功能,能降低電磁干擾(EMI)和其他瞬態噪聲的影響。 滿足電池平衡需求 在使用以電池組或模組安置之大型電池組的任何系統(例如用於為醫院微電網和亞電網供電的大型能源儲存裝置)中,不可避免對電池單位平衡的需求。儘管大部分的鋰電池在一開始都能配合運作地很好,但是會隨著時間降低容量。老化過程可能會依不同因素而異,例如電池組溫度的梯度。超出SOC限制運行的電池將提早老化,並失去額外的容量,使整個惡化過程加劇,這些容量上的差異,再加上自放電和負載電流的微小區別,會導致電池失衡。 堆疊監控器IC直接支援被動平衡(具有使用者可自行設定的計時器),以解決電池不平衡的問題。被動平衡是一種低成本的簡單方法,可以在電池充電週期內標準化所有電池的SOC。透過消除低容量電池的電荷,被動平衡可確保這些低容量電池不會過度充電。此IC還可以用於控制主動平衡,這是一種更為複雜的平衡技術,可經由充電或放電週期在電池之間轉移電荷。 無論使用主動還是被動的方法,電池平衡都依賴於高精度量測。隨著量測誤差的增加,系統建立的工作保護頻帶也必須增加,因此平衡性能的效用將受到限制。此外,隨著SOC範圍的限制,對這些誤差的敏感度也隨之增加,小於1.2mV的總量測誤差完全在電池監控系統的系統級要求之內。 堆疊監控器解決方案有效使用電池 在能源儲存系統中,必須有一個通訊迴路才能連接所有的電池,此迴路將資料從系統電池傳輸到以雲端為基礎的能量管理運算,追蹤充電和放電事件,以確定在斷電的情況下,能夠最大限度地利用電池或保持電池最大的充電量。 ADI的LTC681x和LTC680x系列代表電池堆疊監控器的最新技術,而18通道版本稱為LTC6813。 電池堆疊監控器設備需要與主單位進行溝通,在這些主單位上,微控制器或處理器會計算SOC和SOH值,並調節充電和放電曲線。互聯形式的可能性很多,其中隔離通訊通道是高壓應用的首選,例如能源儲存系統(400至1500V)和帶有大容量電池的可攜式設備(40至200V)。 在LTC6820與isoSPI通訊介面結合使用時(圖4),LTC6813中內建的isoSPI功能可在跨高電壓屏障實現安全可靠的傳輸訊息,在能源儲存系統中特別有用。該能源儲存系統透過串聯的電池產生數百伏的電壓,該電池需要完全絕緣,以減少對人員的危害。 圖4 LTC6813與LTC6820的隔離連接 在這些使用超過18節電池的儲存系統中,需要將多個LTC6813 BMS板連接在一起。多個相同PCB的穩定互連,每個均包含一個LTC6813,以菊鏈形式配置作業。微處理器位於個別的PCB上,使用LTC6820支援IC,以實現微處理器PCB和第一個LTC6813 PCB之間的2線隔離。在只需要一個LTC6813-1時,如果第二個isoSPI埠(B埠)正確偏置並端接,就可以用作單個(非菊鍊式)設備。 設計具有平衡和通訊功能電池堆疊監控器的主要挑戰,是建立無噪聲的PCB布局設計,其關鍵路徑應遠離噪聲源(如開關電源),以向電池組監控器提供清晰的訊號。ADI解決方案使堆疊監控器得到更好的準確性和精度,讓原本的設計更上一層樓,可更有效地使用電池,將其壽命延長30%,並以安全的方式運作。 (本文作者為ADI策略行銷經理)
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數位轉型帶動元件需求 半導體矽晶圓出貨持續走強

國際半導體產業協會(SEMI)在14日公布的年度半導體產業矽晶圓出貨預測報告中指出,2020年全球矽晶圓出貨量將較去年增長2.4%,2021年將延續此成長力道,並可望於2022年攀至歷史新高。 SEMI全球行銷長暨台灣區總裁曹世綸表示,儘管受到地緣政治緊張情勢,以及全球半導體供應鏈移轉與新冠疫情的影響,今年矽晶圓出貨量仍將穩定復甦。此外,疫情加速了全球企業IT以及服務的數位轉型。我們看好未來兩年持續成長。 矽晶圓為打造半導體的基礎構件,對於電腦、通訊、消費性電子等所有電子產品來說,都是十分重要的元件。矽晶圓經過高科技設計,外觀為薄型圓盤狀,直徑分為多種尺寸(1吋到12吋),半導體元件或晶片多半以此為製造基底材料。 本新聞稿所引述之所有數據包含原始測試晶圓(virgin test wafer)、外延矽晶圓(epitaxial silicon wafers)等拋光矽晶圓,以及出貨予終端使用者之非拋光矽晶圓。  
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聯發科/博通/英特爾等創立OpenRF聯盟

為實現多模(Multi-mode)射頻前端(RFFE)及晶片模組中軟硬體功能的互通性,進一步朝5G開放式架構前進,多家晶片及RFFE供應商日前以產業聯盟的形式成立Open RF Association(OpenRF)。該聯盟成員包含博通(Broadcom)、英特爾(Intel)、聯發科、村田製作所(Murata)、Qorvo,以及三星(Samsung)等業者,力求為5G原始設備製造商(OEM)提供較良好的系統性能,並於RFFE晶片模組上能有更多元的選擇的同時,可縮短產品上市時間並降低總體成本。 Mobile Experts首席分析師Joe Madden表示,由於射頻前端市場已變得極度複雜,因此業界需要對此採取相應手段因應此類複雜架構。而Open RF Association透過標準化一些通用元素,進而使RFFE供應商可將研發動能聚焦在創新層面;與此同時,在非競爭領域的通用基礎元件也可望縮短產品的上市時程,並確保跨平台之間的相容性。此外,透過改善市場經濟規模,業界可望省下數百萬美元的資金,但卻不會削弱供應商間的競爭狀況。 OpenRF期望晶片供應商及OEM可實現5G RFFE模組的互通性,加速打入5G市場 為了支援RFFE及晶片模組的互通性,以利建構穩固的生態系統,OpenRF計畫推動數項舉措,如針對系列核心晶片模組及RFFE功能與介面,以實現5G基頻的互通性,並且支援供應商的創新;同時,該聯盟也規畫根據產業標準構建標準,盡可能提升RFFE的可配置性(Configurability)及有效性(Effectiveness);另一方面,該聯盟也打算開發通用的硬體抽象層(Abstraction),以增強收發器/數據機及RFFE模組介面,並規畫擬定射頻功率管理辦法。 OpenRF表示,其成立要旨為提供開源框架,在不限制創新的前提下規範軟硬體介面,並預期為5G OEM帶來多元的彈性,使其能於上市時間、成本性能與供應鏈角色之間獲取優勢,在具有眾多供應商的生態系統選擇較有利的解決方案,並於5G基頻上使用相同的RFFE。據此,該聯盟目前已獲一些全球晶片/RFFE供應商及設備製造商的支援,進一步改善傳統參考設計流程,將更有利的可調控方案加速推向市場,滿足市場需求並推進產業利益。
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Supermicro支援NVIDIA BlueField-2 DPU 滿足資料中心需求

Super Micro Computer為企業級運算、儲存、網路解決方案和綠色運算技術等領域的供應商,日前宣布將支援最新的NVIDIA BlueField-2 DPU。NVIDIA BlueField-2 DPU現已開始提供樣品,而Supermicro將針對NVIDIA BlueField-2 DPU進行積極的認證計畫,其中包含Supermicro預計於2021年推出一系列領先市場的系統。整個產品組合包括1U、2U、4U、10U機架式GPU系統、Ultra、BigTwin、8U SuperBlade,以及其他的嵌入式解決方案。無論從邊緣到雲端,Supermicro的產品能支援各種進階的資料需求。 Supermicro 執行長暨總裁 Charles Liang 表示,Supermicro與 NVIDIA是關係密切的技術合作夥伴,我們已做好準備,隨時都能開始供應採用NVIDIA DPU的端對端雲端解決方案及邊緣裝置。運用Supermicro的快速上市能力,預計可搶先推出數款整合BlueField-2 DPU的系統,幫助客戶因應瞬息萬變的成長中市場,大大提升各種加速工作負載所需要的效能。 NVIDIA企業級運算部門主管Manuvir Das認為,NVIDIA DPU將成為安全加速資料中心最關鍵的要素,成為現代必備的元件。透過整合BlueField-2 DPU至Supermicro未來系列產品,Supermicro將為其客戶提供更多優勢,滿足其打造現代化資料中心的需求。 Supermicro 多款產品都將採用 NVIDIA 最新的DPU加速技術。Supermicro的 SuperBlade為內建PCIe...
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艾睿電子邀集半導體廠灌溉技術創意開發

由臺大電機系學會舉辦,並由艾睿電子(Arrow Electronics)協辦的2020臺大電機創客松(MakeNTU)活動,10/11圓滿落幕,超過160位來自全台6所大專院校的學生組成的38支隊伍,經過兩天一夜努力與時間賽跑,激發出高度效率和成果。同時獲得亞德諾(Analog Devices, ADI)、ON Semiconductor、Nexperia和ROHM等半導體大廠支持贊助此一活動。 2020 MakeNYU活動在師生與贊助廠商的熱情參與下圓滿落幕 2020年MakeNTU活動,以InnOvaTion也就是IoT創新為主題方向,在10/10~10/11期間,以創客松的方式將創意變成產品,評審小組就原型實作、技術應用、創意發想、商業價值和實用性等指標給分,最終根據不同指標得分評選出各獎項得主。另外,協辦單位艾睿電子特別設置了企業獎,開放參賽隊伍報名競逐,主題為 ”IoT技術在生活或醫療的應用”,旨在鼓勵參賽隊伍運用IoT / AI相關技術能力,令設備更精準更智慧,並期望能達到量產化的需求。 為協助所有參賽同學充分掌握競賽的資源,主辦單位還特別在2/20、2/22舉辦了賽前的技術平台說明會workshop,由艾睿電子和協力廠商動員工程師對同學們進行培訓。而在活動之後,其中優秀的創意和成品,更有機會獲得艾睿電子提供技術指導,協助將創意商業化等後續事宜。 MakeNTU活動台大電機與艾睿電子,ADI等贊助廠商 MakeNTU活動是艾睿電子與臺大電機系「2P+2C」(People、Place、Competition、Community)計畫的一部分,合作內容包括提供職場實習機會與獎學金、贊助「創客空間」(Maker Space)所需儀器設備,以及針對有志創業的臺大電機系師生提供技術諮詢與新創社群資源等。其中MakeNTU是合作計畫的重點之一,MakeNTU由臺大電機系學生發起,經過多年發展,現已成為多校參與且極具代表性的大型設計競賽,艾睿電子作為協辦單位,充分發揮其位於國際電子生態關鍵角色的優勢,邀集了ADI、ON-Semi、Nexperia和ROHM等半導體大廠參與支援設備與人力贊助此一活動。 Analog Devices亞太區總經理趙傳禹表示,ADI此次參與Arrow大學計劃,包括台大電機創客松活動,透過與學術機構的合作,希望共同探索可以帶來新商機和具成長性的未來技術,培育從基礎研究到應用技術和產品的轉化,最終對解決人類社會所關注的議題帶來正面的力量。 艾睿電子銷售副總裁梁淑琴指出,艾睿電子與台大電機系的合作是典型的雙贏模式。不但能有效爭取人才、為年輕人提供機會和輔導,也能建立商業機會的橋樑;學生們則可以實際驗證所學、建立實務工作經驗、將創新變為實際產品,校方更可無縫接軌產業界最新趨勢。 最終獲得獎項的小組分別為: Best Application:頒給最具商業價值與發展潛力作品,得獎的隊伍是由台大機械工程系同學所組成的”歐真的歐”,主題是智慧口罩,以” 符合疫情時期的具體應用,可拉近人與人之間的距離”贏得此一獎項。 Best Maker:頒給最能展現充分的技術以及實作能力的作品,得獎的隊伍是由台大電機系同學所組成的”力力維”,主題是智慧防疫門,以”作品完成度高的免觸碰自動開門系統”贏得此一獎項。 Best Creativity:頒給能提出別具創意的想法來解決問題的作品,得獎的隊伍是由台大同學所組成的” 吃飽睡睡飽吃”,主題是直播小樹苗。 Best Solver:作品具有相當完整性,實際解決面臨的問題,得獎的隊伍是由台大電機系同學所組成的” MateNTR”,主題是智慧傘桶,結合GPS和晶片卡解決下雨天愛心傘的借還問題。 此外,獲得艾睿電子企業獎的則是由交通大學同學所組成的”我只是來蹭飯,隊名是什麼都沒差八”隊,主題是” 狗糧戰車”,以”外出的時候可以陪伴寵物及自動餵食解決方案”贏得此一獎項。艾睿電子企業獎的主題為 ”IoT技術在生活或醫療的應用”,旨在鼓勵參賽隊伍運用IoT / AI相關技術能力,令設備更精准更智慧,並期望能達到量產化的需求。
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TI乙太網路實體層主打長距傳輸 延展自動化應用範圍

德州儀器(TI)日前推出新款乙太網路實體層(PHY),只需單對雙絞線即可將10-Mbps乙太網路訊號傳輸到最遠1.7公里處。DP83TD510E的纜線觸及範圍經過延展,比電機電子工程師學會(IEEE) 802.3cg 10BASE-T1L單對乙太網路規格所要求的200公尺多出 1.5 公里。多出的纜線長度能幫助設計人員延展工業通訊的觸及範圍,但不會增加系統重量或布線成本。 DP83TD510E的纜線觸及範圍經過延展 隨著工廠與建築自動化系統的複雜程度持續升高,從網路邊緣節點來回傳輸更多資料的需求也不斷增加。直接存取邊緣節點應用的能力有助於改善控制與狀態監測,同時還能簡化聯網系統之間的資料分享。 目前能將聯網功能導入邊緣節點的解決方案,通常會使用一個由多種現場匯流排協定所組成的分散式系統,並透過網路閘道器支援協定的轉換。透過協定的轉換來統一網路,不但增加複雜程度與成本,也限制了從遠端監測邊緣節點應用的能力。 DP83TD510E能幫助設計人員打造從控制器到邊緣節點的單一通訊網路,透過單對雙絞線即可傳輸全雙工數據。因為無須額外的協定、閘道器和纜線來進行更高頻寬的通訊,設計人員可以簡化網路管理,對於暖通空調閥門與致動器控制、現場傳送器、電梯主控與消防警報器控制面板等長距離應用來說,也可同時改善系統的控制與互通性。 從4到20-mA電流環路等雙線現場匯流排技術升級到單對乙太網路的時候,設計人員就能把既有的雙線現場匯流排架構重複用於資料和電力傳送,進一步簡化網路設計並降低安裝成本。 DP83TD510E是為了用在本質安全的乙太網路先進實體層(APL)系統所設計。乙太網路先進實體層是一種以IEEE 802.3.cg 10BASE-T1L標準為依據的乙太網路規格,開發的目的是在有本質安全需求的流程自動化系統中,簡化乙太網路連線的實作。 對於本質安全的乙太網路先進實體層系統而言,尤其是用在可能爆炸之危險環境的系統—最關鍵的設計考量,就是系統故障時能否降低乙太網路實體層的電量與溫度。由於DP83TD510支援外部終端電阻器,用在現場傳送器之類的長距離流程自動化應用時,可以減少浪湧電流並維持較低的運轉溫度, 除了能幫助設計人員更輕鬆達成本質安全需求,DP83TD510在1V情況下低於 45 mW的超低功耗,也提供額外的功率餘裕可重新分配給其他重要電路,以增加系統效能。
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第四季記憶體仍供過於求 整體均價將下跌近一成

根據TrendForce旗下半導體研究處表示,第四季記憶體產業(包含DRAM與NAND Flash)仍處於供過於求態勢,雖然近期華為受到禁令影響,促使其他智慧型手機品牌積極拉貨,進而分食華為失去的市場份額,然此動能仍無法改善目前疲弱的市況,加上伺服器需求尚未明顯復甦,預期第四季整體價格將持續走弱,季跌幅約10%。 1Q20~1Q21記憶體價格走勢 以DRAM來說,市場最關注的焦點落在占消耗量大宗的行動式記憶體與伺服器記憶體領域。行動式記憶體方面,華為(Huawei)提前拉貨使三大供應商原先的庫存壓力得以迅速舒緩,而小米、OPPO、Vivo急於備料則讓相關零組件價格受到支撐,預估第四季跌幅約為0~5%。伺服器記憶體方面,目前雲端與企業用伺服器客戶庫存普遍偏高,價格仍有進一步下探空間,預估其第四季均價跌幅約15%。主流模組32GB的售價也將在年底接近上一個跌價週期的低點,來到100~110美元區間。預估第四季DRAM整體均價跌幅約為10%。 以NAND Flash來說,雖然需求面同樣受到品牌提前拉貨支撐,然而供給位元數與現有庫存皆處於高檔,導致供過於求態勢較DRAM顯著。受惠於當前中國智慧型手機品牌積極拉貨,第四季eMMC與UFS類別跌幅縮小至約3~7%;wafer端則因供給持續增加,續跌近兩成。而SSD方面,主要受到伺服器客戶拉貨動能疲弱影響,enterprise SSD均價將下跌10~15%。預估第四季NAND Flash整體均價跌幅約一成。 另外,具備指標意義的現貨市場在九月中後再度轉弱,雖然在DRAM與NAND Flash的交易內,低價位的產品供貨較少,然而中高價位的產品也未有明顯交易量,導致整體市場動能萎縮。展望2021年第一季,DRAM將受惠於備貨需求使跌幅大為收斂,而NAND Flash由於供應商眾多及供給位元仍處於高水位,價格恐進一步走弱,跌幅將擴大至15%。
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突圍技術瓶頸 Micro LED穩健邁向量產

先前筆者曾探討了顯示器技術一路從映像管(CRT)、電漿顯示面板(PDP)、液晶顯示器(LCD),進展到今天的有機發光二極體(OLED)、迷你發光二極體(Mini LED)乃至微發光二極體(Micro LED)和Micro-in-mini。從目前產業界的發展來看,手表、手機,已經被OLED的技術所占據,已擁有一定的規模經濟和成本優勢,相較於LCD又有更省電的優點,在可攜式裝置的應用領域,其餘的顯示器技術在短時間內將很難與之抗衡。而Tablet、Notebook、TV的市場價格敏感度相當相當的高,除了LCD之外,目前其他顯示技術也很難撼動、滲透。因此,Micro LED可切入的市場將聚焦在極大和極小的應用領域,意即Public Information Display(PID)和AR/VR。然而,AR/VR是一個極度系統性整合設計的應用領域,全世界目前僅有幾家大品牌廠商有此實力可以進行整合性開發,而且如此高的解析度對TFT而言是極困難的,所以將會是CMOS的天下。所以,Micro LED最早產業化的應用領域將會是PID,這是無庸置疑的,那目前的Micro LED邁向產業化的路上還有哪些技術瓶頸有待克服呢?雖然這些技術瓶頸在其他應用領域會遇到的技術障礙有其重疊之處,但是解決方案可能會因其應用領域特性的不同而有所差異。 .巨量轉移(Mass Transfer) .接合(Bonding) .維修(Repair) .紅光Micro LED發光效率 巨量轉移的技術先前已經探討過,因此本篇文章不再贅述,將會聚焦在後面三項。 三種接合各有優勢 顧名思義,Bonding就是將Micro LED的電極和電路基板電性上接合、導通。目前在半導體、LED、TFT LCD業界常見的Bonding方式有: .異方性導電膠(ACF) .錫膏回焊(Sn-paste Reflow) .共晶接合(Eutectic Bonding) 首先,以下來談ACF。如圖1所示,ACF的原理是將大小數微米(~μm)的塑膠小球表面鍍上Ni或Ni/Au,然後混入膠中,當對這個ACF加壓加熱時,塑膠球會被壓扁,上面Micro LED的電極透過塑膠小球表面的Ni或Ni/Au導通至下面的電路基板,同時,膠受熱固化,把上下電極和塑膠小球牢牢抓住、固定住,維持電性導通。因應Micro LED的特性,塑膠小球的尺寸、密度、整體厚度、黏性,都有別於以往的ACF,需要特別為了Micro LED重新開發。但是它的缺點是壓力大及價格高,針對這些需求及弱點,筆者亦有申請並獲得數個日本及美國關於ACF的專利,來解決上述問題。 圖1 Micro LED利用ACF進行接合 其次,錫膏回焊是一個很成熟的SMT技術,具體的做法是將薄鋼板依電路基板的電極相對位置挖洞,對準、覆蓋在電路基板上,將錫膏刷上去,錫膏會透過鋼板上的洞附著在電路基板的電極上,然後將電子元件或晶片置於其上,進迴焊爐,將錫膏中的溶劑加熱去除,接著Sn和上面的晶片電極與下方的電路基板電極化合形成合金。但是這個技術受限於鋼板開孔尺寸無法縮小,就算是採用噴錫的方式,依舊無法縮小到Micro LED電極尺寸的量級,僅能適用於Mini LED大小的晶片,所以,Micro-in-mini是一個可能可以適用SMT錫膏迴焊技術的解決方案。 Eutectic Bonding,也就是共晶接合,常見的共晶系統有SnCu、SnAu、SnNi等,在共晶溫度下,二種金屬會以液態的方式融合在一起,然後降溫變回固態、接合在一起。 考量到Thermal Budget的問題,目前有許多人在Micro LED的接合上採用InAu的Eutectic Bonding,如圖2所示,因為它有一個相的Eutectic...
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顯示技術新世代倒數計時 迎接Micro LED商業化時代

19世紀末Karl Ferdinand Braun用陰極射線讓真空管上的螢光粉發光,直到1940年代,CRT映像管電視才開始流行;1888年,奧地利化學家Friedrich Reinitzer發現了液晶,1960年代第一台液晶顯示器(LCD)誕生,2006年液晶電視才開始普及,成為現在顯示器的主要技術來源。每個技術的開發到其應用,其實都受到當時的環境、相關配套技術的發展成熟度、人們的生活方式等因素的影響。1962年有了第一個發光二極體(紅光),1980年代實用型OLED開始開發。而下一世代的主流顯示技術會是什麼,成為最近人們熱烈討論的話題,Micro LED會取代現有的顯示技術嗎? 應用場景決定顯示技術發展 從1980年代起,IT資訊產業,無論是軟體或硬體皆快速發展,個人電腦普及率大幅提升,LCD也讓筆記型電腦走進實用化(最早的筆電其實是PDP)這時CRT與LCD還沒有替代關係。直到顯示器從CRT過渡到LCD時,桌上型電腦用的顯示器是最先開始更換的。隨著網路的進步、人們工作形態的轉變,筆記型電腦、手機使用率與普及率大幅上升,LCD的確是一個不錯的技術應用。隨著LCD的製程技術越來越成熟,電視也就開始大量地從CRT移轉到LCD了。但在2000年代,電視市場上還有PDP電漿電視的競爭。 2000年代初期,因LCD工廠的玻璃世代線不大(5世代線,Gen 5),能做的電視尺寸也不大,影像品質不如電漿電視。但隨著全球LCD面板廠的大量投資,玻璃世代線越蓋越大(到2020年量產生產線的主流世代線為Gen 8,另外還有5條Gen 10+),上下游供應鏈亦趨成熟完整,最終電漿電視不敵LCD,在2014年全面退出市場。當時LCD與PDP對技術的競爭與進步都是持續在進行的。但若從應用面來看,LCD在個人電腦的顯示器、筆記型電腦、手機都已有很高的滲透率,且出貨量還不斷成長。對於面板廠來說,產品彼此之間的技術與製程基本上差異不大,所以LCD在各產品領域的應用及布局,對比PDP來說是要完整許多。就可攜式移動產品來說,功耗是很關鍵的指標,而以PDP的驅動顯示原理來看,應該很難應用在手機、筆電等產品。 OLED目前在手機與電視都有產品量產,這幾年也開始應用在AR/VR的產品上。但不論是手機、電視或是未來的AR/VR,都是屬於高階的產品。而除了手機外,其他的市場占有率都不高。價格高是主要的因素。但高價格的背後是在於OLED能提供給消費者超過LCD的價值有多少?如果差距不大,那價格還是普及的一個關鍵要素,因此若OLED想成為顯示主流技術,整個OLED產業鏈是否能提供足夠成本競爭力是最大關鍵。 目前全球有將近30座OLED工廠,其中只有2座Gen 8有實際在生產運作,其餘的都是Gen 6以下的世代線,生產以手機面板為主。OLED的生產線投資較高,大尺寸的OLED生產線投資更高。從機台設備、材料、相關零組件都比LCD廠高,所以OLED的產品成本自然也就不低。價格降不下來,市場上較難成為主流產品,目前使用OLED面板的智慧型手機約只占全部手機市場的35%。未來OLED的生產線要擴展也主要在Gen 6以下的投資來提高OLED手機的滲透率。 而大世代線的工廠只有韓國LGD的2座Gen 8生產大尺寸電視。OLED TV從2014年量產發展到現今的市占率不到2%,再加上LGD近期對於Gen 8+OLED產線的擴產投資暫緩及延後,可以看出對於大尺寸OLED的策略還在觀察,這樣一來設備、材料的成本難以降低,OLED的生產線的投資也就還是一直居高不下。這讓OLED產品在市場上局限於智慧手機的應用,無法擴大OLED的應用領域,將難以形成主流技術。 手機、筆記型電腦、Pad等可攜式的產品需求在於輕、薄、省電,因此OLED自發光的特性,相較於LCD只需一片玻璃,是不錯的選擇;而在大尺寸顯示器,像是在電視的應用上,除了輕薄外,暗態更暗,可視對比更高,動態影像的畫質表現都比LCD要好。但OLED在大尺寸顯示器及電視的占有率卻沒有手機市場來得高。成本、價格高固然是一個因素,但從市場消費行為的角度來看,消費者對於一個產品是屬於個人專屬的要比起多人共同使用的,更願意付出較高的價格換來更高階的產品。所以在大尺寸的應用上,OLED的滲透率就不高。Micro LED與OLED一樣,屬於自發光型態的顯示器,擁有極黑的暗態畫面、可視對比高、動態影像畫質優異等優點,在顯示器的應用上是相當不錯的技術,應用領域上從穿戴式的手表、AR/VR、手機到大尺寸的電視,以及戶外看板等,理論上應用領域比OLED更廣。但Micro LED的發展要比OLED來得晚,整體產業鏈還不夠成熟完整,與OLED產品一樣初期面臨著成本過高的問題使得市場難以打開。雖然現在Micro LED的樣品展示從小尺寸的車用螢幕、可攜式產品的應用到大尺寸的電視都有,但目前還沒真正看到商業化成為消費等級的產品出現,消費者對Micro LED的產品還不熟悉,尚未感受到Micro LED帶來的優勢與好處。第一個應用Micro LED的商業化產品就相當關鍵了。Micro LED的晶粒尺寸小,對於畫素極小、極高Pixel Per Inch(PPI)的AR/VR顯示器應用來說相當適合。然而AR/VR屬於高階且是特殊領域的應用場景,而LCD的技術成熟、產業鏈完整、價格極具優勢,Micro LED要從目前的大眾產品出發,推廣普及也會面臨挑戰。 Micro...
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