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2025年全球行動流量45%來自5G網路
根據愛立信行動趨勢報告,全球行動資料流量持續成長,到2019年底有望達到38EB/月,到2025年有望成長4倍,達到160EB/月。這是未來六年60多億人口將使用智慧手機、筆記型電腦和大量新終端消費的行動資料。
智慧手機是行動資料流量的主要產生者,繼續處於發展的中心,目前占比已超過90%,預計到2025年底將達到95%,同時45%的行動資料流量將由5G網路承載。
年度間的流量成長可能極不穩定,各國之間可能也有很大差異,具體取決於當地市場的發展動態。在美國,2018年的流量成長率略有下降,但在2019年就恢復到先前的預期成長率。在中國,2018年是創紀錄的流量成長年。印度的流量持續成長,並且仍然是智慧手機月平均用量最高的地區。縱觀全球,智慧手機行動資料流量的增加主要歸功於三個驅動因素:終端功能的改進、資料密集型內容的增加以及更實惠的流量套餐。
在印度地區,近年來,智慧手機行動資料月平均用量出現驚人的成長,為全球最高。關鍵因素是4G的快速採用,這是由於2016年新的顛覆性營運商進入了市場。行動寬頻服務價格低廉、智慧手機價格適中以及人們視訊觀看習慣的不斷變化,繼續推動該地區月用量的成長。只有4%的家庭有固定寬頻,這使智慧手機在許多情況下成為使用網路的唯一途徑。
印度總流量預計將增加兩倍,到2025年將達到22EB/月。包括兩個主要推動因素:智慧手機用戶數的快速成長和智慧手機平均用量的增加。到2025年,印度將新增5億智慧手機用戶。即使隨著時間的推移,每個現有智慧手機用戶的流量繼續顯著成長,但隨著印度更多消費者有了智慧手機,印度智慧手機平均流量的成長預計仍將放緩。此外,與其他地區相比,印度在5G推動下大規模導入的時間較晚。儘管如此,2025年,印度智慧手機平均月流量預計將增加到24GB左右。
調研:Mini LED模組成本降 2020蓄勢待發
隨著LED打件速率提升及Mini LED晶片價格下滑,同時間Open Cell面板的價格也來到新低,採用Mini LED背光的顯示器成本明顯下降。根據市場調研機構集邦科技(TrendForce)光電研究(WitsView)的新型顯示技術成本分析報告指出,65吋4K電視若採用Mini LED背光,整個顯示器模組生產成本預估較2018年下降約5~10%,對於Mini LED推廣將有助益。
TrendForce研究副理李志豪表示,Mini LED自2017下半年化身市場焦點以來,從技術浮現至進入商業化約兩年發展歷程,效率相較過去顯示技術演進過程高。由於Mini LED依然立基於LCD架構,將可推升直下式區域調光背光規格至極致,為現有技術的重要升級。同時隨TCL於2019年第四季在北美推出65吋及75吋搭載Mini LED背光電視,增加消費者於高階電視市場的選擇。
TrendForce指出,65吋4K電視若採Mini LED背光,顯示器全模組生產成本預估較2018年下降約5-10%,利於推廣Mini LED。65吋UHD 4K電視於不同技術成本表現—高階側入式背光顯示器模組生產成本約350美元;採被動式驅動的Mini LED背光(LED使用顆數約16,000顆)顯示器模組則落於650~690美元間。至於海信2019年發表的疊屏電視(Dual Cell),推算顯示器模組成本約630美元,即便生產成本仍略高,但已開始具備市場競爭力。
依據報告顯示,由於LED驅動IC用量隨背光分區數提升而同步增加,除需要用較大的驅動板外亦提高生產成本。像2019年量產的Mini LED背光電視產品多採被動式驅動(PM),但若採主動式驅動(AM)Mini LED背光顯示器,分區數越多越能顯現其優勢,除使成本更具競爭力,規格亦能媲美OLED水準。像是群創、友達、京東方以及華星光電等面板廠積極開發的主動式驅動產品,有望成為推升Mini LED背光在高階電視市占的關鍵。
垂直式磁化材料優點多 磁性記憶體儲存/性能增
磁性記憶體(MRAM)具有應用於非揮發性嵌入式記憶體的潛力。相較於傳統的磁場寫入方式之磁性記憶體而言,自旋傳輸磁性記憶體不論是在密度、容量、耗能、速度、尺寸微縮化以及製程成本上都有很大的優點。目前各研究團隊針對自旋傳輸磁性幾乎都已經進展為垂直式磁化材料為主,這種垂直式自旋傳輸磁性記憶體相較於傳統的水平式傳輸磁性材料,可改善水平式傳輸材料無法同時滿足降低元件寫入電流與提高元件的熱穩定性的難題。
以垂直式磁化材料取代水平式磁化材料被認為是解決上述問題最可行的方法。本篇文章將探討垂直式自旋傳輸翻轉的特性,並且介紹目前國際上以及本團隊關於垂直式自旋傳輸磁性記憶體與其他相關熱門磁性研究的發展現況。
STT MRAM發展潛力佳
磁性記憶體於1980年代首次被提出。1984年Honeywell以異向性磁阻(AMR)技術為基礎開發了最早期的MRAM,由於其抗輻射特性以及製作成本高昂,主要應用於軍方以及航太用途。1988年發現巨磁阻(GMR)現象後,開始吸引了許多人投入MRAM相關的研究。
而到了1995年,實驗證實穿隧式磁阻(TMR)的現象,而其後的研究證實其磁阻變化率可高達220%以上,至此確定了MRAM的發展趨勢。MRAM基本架構為1個電晶體搭配上一個稱為MTJ(Magnetic Tunnel Junction)的磁性多層膜元件,簡稱為1T-1MTJ架構。
傳統的MRAM寫入方式為利用兩條正交的導線所產生的磁場將被選取之MTJ結構磁性自由層(Free Layer)磁化向量翻轉,使得磁性自由層與被固定層(Pinned Layer)的磁化向量呈現平行(低阻態)或反平行(高阻態)而達到寫0或1。
這種寫入方式會遭遇到兩個主要的技術瓶頸,第一是只有單軸導線通過而非雙導線交叉選擇的MTJ,容易因為導線磁場干擾而造成錯誤寫入;第二是當MTJ尺寸隨著技術節點持續微縮時,磁性自由層磁化向量翻轉所需要的磁場大小或寫入導線電流會急劇升高。這樣不僅耗電,而且會使得寫入電流超過導線可容忍之範圍而產生失效。
新一代的MRAM寫入方式為利用自旋力矩傳輸(Spin-torque-transfer, STT)效應翻轉磁性自由層的磁化向量。這種寫入方式電流僅通過被選擇的記憶單元,所以不會有因導線磁場干擾,而造成寫入錯誤的問題。同時,由於磁性自由層翻轉取決於電流密度,因此隨著記憶單元持續微縮,翻轉所需要的電流不僅不會升高,反而會下降。
除此之外,STT MRAM在製程上也比傳統MRAM簡化許多,如此不僅可以減少製程費用,也可大幅提升記憶體密度。傳統MRAM的Cell Size大約在20~30F2,而STT MRAM可將Cell Size降至6F2。另外,STT翻轉寫入速度可達4ns,因此STT MRAM不論是在密度、容量、耗能、速度、尺寸微縮化以及製程成本上都有很大的優點,使得STT MRAM具有應用於非揮發性嵌入式記憶體的潛力。
追求更高儲存密度 SOT成新解方
目前STT MRAM的產品主要都是以水平式磁化材料作為MTJ結構之磁性層,例如Co、Fe、CoFe、NiFe,以及CoFeB等磁性材料。不過,這種水平式STT MRAM所遇到最大的挑戰,即為降低MTJ磁性元件寫入電流密度的同時,還需要提高元件對於熱擾動的穩定度,並且提高寫入與讀取資料的準確度。
預估在進入45奈米技術節點後水平式STT MRAM將面臨寫入電流與熱穩定性無法同時兼顧的問題,除非在磁性材料的特性上有所突破;而以垂直式磁化材料取代水平式磁化材料之STT元件被認為是解決上述問題最可行的方法。
磁性材料除了應用在磁性記憶體上,在感測器領域亦有相當的發揮空間。利用微小外在磁場即可使磁感測器靈敏做出判別的特性,做為生物感測器的主要元件再適合不過。而除了感測微小的外加場變化,磁性感測器當然也能改以較硬磁如CoFeB、CoFe等做為主要材料,涉足大場感應市場。由於可針對使用領域變化感測場的範圍及靈敏性,磁感測元件勢必大有可為。
而在已然形成的磁性記憶體市場中,下個目標除了繼續增加磁性記憶體的儲存密度,更希望改善耗電情況以及提升記憶體讀寫壽命,旋軌道轉矩型(Spin-orbit-torque RAM, SOT-RAM)這樣的磁性記憶體結構,利用自旋電子流來影響記憶層的磁矩排列,較之STT MRAM有著更節能的優勢,目前世界上各個研發團隊紛紛投入SOT的開發中,是現今磁性記憶體中炙手可熱的新星。
克服磁矩以達到小尺寸/高密度
磁紀錄依磁化狀態的不同可分為水平記錄和垂直記錄,水平記錄之記錄媒體的磁化方向是平行基板的表面,而垂直記錄之記錄媒體的磁化方向則是垂直基板的表面。水平記錄由於Pattern承受的去磁場大,因此不利於達成高的記錄密度;垂直記錄則因為磁化方向垂直於磁頭移動方向及記憶媒體表面,去磁場小,因而可以得到較高的記錄密度。
利用上下電極間的磁性多層膜,不同磁性膜層間交互作用影響之下,通過電流時因磁矩排列方式的不同而得到的磁阻值變化。為了能夠達到小尺寸高密度記憶元件的發展,垂直式磁矩排列的記憶元件將會是一個大有可為的發展方向。若要能讓垂直式磁性記憶元件發展順利,首要克服的便是其磁矩的排列方式,如何能在記錄膜層鍍製時,便讓其有整齊並且可完美控制的磁矩排列。
水平記錄膜層堆疊主要如圖1所示,底電極之上為提供各膜層良好織構(Texture)的種子層材料,接下來是固定未進行讀寫時磁矩排列方向的反鐵磁層(Anti-ferro),反鐵磁層與SAF被固定層決定了交換場的大小,當交換場越大就表示該膜層結構能承受的外界場影響越大,當記憶元件在進行讀寫之時表現也會越穩定。
圖1 水平記錄膜層堆疊示意圖
若變化不同的MTJ結構如下類型(圖2),膜層排列的方式不再因為反鐵磁層來決定,而是利用磁性層Co以及金屬層Pt交互堆疊,利用兩種材料間的交互作用力,在Co極薄的情況下可以讓磁矩完全垂直膜面排列,這就是垂直式磁性元件所設計的被固定層。
圖2 變化不同的MTJ結構示意圖
並且,利用Ru金屬層的RKKY特性,使得Ru上下的Co/Pt多層膜雖然是垂直膜面排列,但依著不同的Ru在RKKY Peak的厚度,一樣可以依需求製備出不同大小的交換場,當然,交換場越大也就表示元件對於外在環境影響下的穩定度越高。
在這樣的膜層結構下,利用MgO做為Tunneling材料,調變MgO的厚度以及製程參數,可以得到MR 40~90%;變化Free Layer的材料為CoFeB、CoFeB/Ta/CoFeB Composited結構等,可使讀寫層的翻轉更迅速,Hc能大於200Oe。不同的上下電極材料(Ta、TaN、Ru等),所影響的P-STT MTJ之PMA特性也不同,利用Modified...
物聯網時代資安第一 5G AIoT防護網大張旗鼓
數據驅動一切的未來即將到來,無所不在的資料就像生命要素的空氣一般。如何保護這些珍貴的數據資產不致外流、濫用甚至被惡意竄改,新鮮的空氣使人舒服、心曠神怡,增進身體健康;受到汙染的空氣令人不舒服、不安,嚴重更會危害身體健康,資安危害就像空氣受汙染,嚴重可能形成「國安問題」。
5G AIoT聯網全面擴展 資安威脅如影隨形
進入Internet of Everything的時代,聯網裝置數量急速成長,資策會智慧系統研究所所長馮明惠(圖1)提到,目前每個人身上可能有2~3個聯網裝置,幾年後可能成長到10~20個,所以從IT延伸過來的資安問題在OT領域也日益嚴重與突顯。2019年是全球5G元年,帶動許多新應用發展,尤其是垂直產業的行動網路應用,而要深入了解垂直產業的領域知識與需求,須透過跨領域的合作,其中資訊安全就是所有人都需要共同面對與因應的課題。
圖1 資策會智慧系統研究所所長馮明惠提到,5G垂直產業應用發展需要跨領域合作。
2020~2030年5G與IoT時代來臨,人們日常生活接觸到的許多裝置都將陸續導入聯網功能,台灣資通產業標準協會秘書長周勝鄰(圖2)以車輛為例,過去僅止於電腦的資安危害若是延伸到汽車,造成的危害嚴重性不言可喻,因此,資訊安全已從需要變成必要,資通產業標準協會發展已經投入如IP Camera、智慧路燈等的資安標準制定,希望可以為5G、物聯網的資訊安全發展盡一份心力。
圖2 台灣資通產業標準協會秘書長周勝鄰指出,物聯網時代,資訊安全已從需要變成必要。
5G資訊安全防護 建立安全框架不可免
5G是未來10年最重要的產業發展趨勢,也將帶動網路應用質與量的全面成長,台灣思科系統大中華區數據中心事業部首席技術顧問錢小山(圖3)表示,質的部分就是網路流量的成長,量的部分就是聯網裝置數量的爆發。根據統計,2022年行動用戶將成長到57億,聯網裝置總數達123億個,平均聯網速度達28.5Mbps,79%的流量來自行動影音,每個消費者每月平均流量達13.3GB。另外,M2M模組將占全球設備和連接總數的51%,達146億個,並占全球IP總流量的6%,約25.3EB,但阻斷服務攻擊(DDoS)攻擊規模與流量也將持續增加。
圖3 台灣思科系統首席技術顧問錢小山表示,5G將帶動網路應用質與量的全面成長。
面對5G時代的的聯網進展,整體網路規模將較過去倍數擴大,可能產生更多安全漏洞,因此5G標準在制定時也針對資訊安全訂出相關規範,電信技術中心副執行長林炫佑(圖4)指出,在標準層面,3GPP已經制定多項安全架構,包括:統一可擴展認證協議(Extensible Authentication Protocol, EAP)框架、改善漫遊狀況下的安全風險、強化用戶隱私、提供用戶訊息完整性保護、網路互聯安全性等。另外網路維運層面的安全與垂直應用安全也是重點,其中又以垂直應用安全的複雜與困難度最高。
圖4 電信技術中心副執行長林炫佑認為,資安事件不可避免,應該針對資安危害建立應變機制。
有鑒於網路資安很難做到百分之百,駭客永遠都在找尋新的漏洞,因此資安防護是一個永續的工作,林炫佑認為,既然資安事件不可避免,除了積極的防範之外,也應該針對資安危害建立應變機制,例如在識別接取安全管理與合規行為稽核管理階段應設立異常判斷準則;而在網路運作安全管理階段則建立偵測與隔離機制;在端點威脅偵測階段,應快速應變威脅。
面對5G垂直應用的資安威脅,林炫佑建議,透過下列四個步驟建立安全框架,威脅建模(Threat Modeling)、漏洞檢測(Vulnerability Testing)、滲透測試(Penetration Testing)、影響分析(Impact Analysis)。錢小山也表示,Manufacturer Usage Description(MUD)可以協助物聯網安全保護,確保區域內的網路訊務留在本地,協助網路營運商各自讓網路更健全,以形成良性循環讓網路運作順利。
硬體資安防護 確保系統穩定性
在5G時代被寄予厚望的專業垂直領域應用,就產業本身而言,當然希望透過聯網技術來提升產業效率,但是網路安全的挑戰又讓產業充滿疑慮,發生於2018年的台積電駭客事件震驚全球科技業,SEMI資安標準工作小組共同主席卓傳育(圖5)說,半導體製造業在此一事件的影響下,對於資安挑戰更高度關注,畢竟半導體設備一直以來以產能為優先,生產機台由於成本動輒數十億甚至上百億元,生命週期長達10~30年,通常作業系統老舊,安全防護薄弱;要透過停機進行全面性的安全更新有難度,況且進行更新也需要進行測試與驗證,可能徒增設備的不穩定性。
圖5 SEMI資安標準工作小組共同主席卓傳育說,半導體業希望透過制定產業標準,降低資訊安全危害。
對於半導體製造資訊安全的威脅與挑戰,半導體產業協會SEMI與國內業者積極合作,希望可以制定產業化標準,降低資訊安全危害,卓傳育進一步說明,半導體設備的作業系統EOS不僅是版本的選擇,周邊控制界面對最新作業系統的資源,可能才是標準落地最主要的限制;而端點及網路防護機制將顯著增加設備成本,採用解決方案等級與量化防護機制有效性將是標準可否驗證的主要挑戰。早期防護機制的建立,可以有效降低危害發生機率,透過多層次的防護,可以最小化潛在受攻擊面。
面對無形、無所不在的網路攻擊,硬體晶片供應商英飛凌(Infineon)與意法半導體(ST)專長都是透過硬體強化安全性。硬體面對網路攻擊,在某些層面的防護上更加有效,英飛凌科技數位安全解決方案事業處經理江國揚說明,隨著許多物聯網裝置被放置在暴露的網路環境中,保持裝置本身安全更為重要,即便在可信賴執行環境(Trusted Execution Environment, TEE),物聯網的攻擊還是層出不窮,晶片硬體防護相對可靠並可提供晶片主動防護、記憶體內部加密、資料獨立加密執行、隨機數學運算、內部狀態一致性檢查、電壓篡改/隔離電源軌、內部時脈產生、安全測試方法、沒有除錯探針點與測試墊等安全功能。
因應IoT安全需求,在進行各項資料傳輸與交換的過程中,採用認證金鑰確保過程的安全是常見的作法,意法半導體技術行銷經理閻欣怡(圖6)說,在身分認證時常採用非對稱式加密(Asymmetric Cryptography),而應用在資料傳輸時,則採用對稱式加密(Symmetric...
視3D感測為重點發展市場 ams積極布局
看好3D感測未來成長潛力,艾邁斯半導體(ams)除了將3D感測納入2020年重要戰略規劃外(從消費性到工業應用),也持續推出3D感測解決方案以擴大市占率;例如近期新發布的新款主動立體視覺(Active Stereo Vision, ASV)系統,便是為了加快3D感測於智慧手機、物聯網設備的導入速度而開發。
ams台灣區總經理李定翰表示,3D感測的發展十分快速,尤其是在中國,一方面是中國現今導入大量的人臉辨識應用(像是住宅門禁、機場安檢、商場等),另外一個原因則是電子支付(Electronic Payment)快速興起,而電子支付對安全的需求很高,現今的安全防護可能多為指紋辨識,但指紋辨識和3D人臉辨識兩者安全等級不同,指紋辨識的安全性大約為97%~99%,但金融業對安全性的要求多希望能達到100%,因為即便99%,也代表有1%的安全疑慮。也因此,3D人臉辨識開始受到關注,且將成為未來趨勢。
ams台灣區總經理李定翰。
也因此,ams將3D感測視為重點發展目標,除了繼續耕耘智慧手機市場外,未來也將拓展至工業領域,像是門禁系統、電子支付POS系統,以及存取控制(Access Control)等。而為加快3D感測的普及速度,ams也發布新的ASV技術產品組合,協助消費性、計算機和工業產品製造商能夠更輕鬆,以更低成本實現臉部識別和其他3D感測應用。
據悉,ams開發了一種全新的硬體和軟體解決方案,可透過ASV技術產生精確的3D深度圖,其中採用雙紅外線相機並透過微型雷射投影儀所發出光線來感應目標。新的ASV解決方案可以高正確性和高精準度產生諸如人臉之類物體的深度圖;與結構光解決方案相比,它在不影響深度圖質量和解析度的情況下更具成本效益,並支援更簡單的組裝過程。
由ams ASV技術生成的深度圖非常準確,可實現臉部識別,並成為達到支付等級品質標準的方案。此外,還可以用於其他3D感測應用,例如使用同步定位和映射(SLAM)的AR/VR、汽車系統中的駕駛員監控、智慧型工廠生產系統中的3D掃描,以及eLock和PoS收銀機系統。
李定翰指出,3D感測的應用勢將愈來愈廣泛,而為了讓終端業者更快導入3D感測應用,ams推出全新且更簡單、便宜的深度圖產生方法,以讓更多領域終端產品實現3D感測,降低業者自行尋找相機、感測器、發射器或是軟體,接著再一一組合、搭配的複雜度。
要讓3D觸力覺技術遍地開花 村田收購MIRAISENS
為因應使用者對於觸覺體驗需求的成長趨勢,村田製作所將收購提供觸力覺(Tactile Force)解決方案技術的MIRAISENS,透過本次收購,村田製作所將各種感測器及致動器培育的設計技術結合MIRAISENS觸力覺解決方案,致力提供產品服務。雙方合作預期將使3D觸力覺技術應用於更廣泛的產業領域,並且最佳化各種感知暨觸力覺體驗。
村田攜手MIRAISENS拓展3D觸力覺技術領域應用。
村田製作所代表董事會長兼社長村田恆夫預測,隨著5G等通訊技術發展,日後需接近人類實感體驗的場景將會增加。MIRAISENS的觸力覺解決方案技術,於數位化不斷發展的當今,為能夠真實傳遞觸感體驗的出色技術。很高興能結合MIRAISENS技術與該集團公司技術,攜手共創新價值。
近年來隨著不斷拓展的虛擬實境(Virtual Reality, VR)及有望於未來普及的5G發展,對於觸覺體驗的需求日漸提升,像是追求真實遊戲體驗的娛樂領域以及遠距醫療過程中需向患者提供觸覺反饋的醫療等領域。3D觸力覺技術將設備產生的各程度振動結合,組合感覺拉推、軟硬及表面接觸的力感、壓感及觸感等感覺接觸,實現逼真的感觸技術。
MIRAISENS致力開發以錯覺力感為基礎的3D觸力覺技術。錯覺力感透過皮膚刺激引起人腦進而產生智慧錯覺,由國立研究開發法人產業技術綜合研究所確立,為世上早期以腦科學為基礎的觸力覺技術。該公司觸力覺解決方案技術與傳統物理工程學基礎不同,透過使用任意振動波形於大腦中產生錯覺,使人能夠感知各種紋理及觸覺。舉例而言,可感覺VR遊戲等數字內容表達對象的柔軟度及觸感同實際觸摸。產品特性透過獨有程序及小型、低價的硬體外殼設計實現。
2022年全球電信虛擬網路市場規模上看164億美元
隨著5G在2019年4月由美國、韓國電信營運商搶先全球開台以來,各國電信營運商紛紛加速5G網路布建時程,5G Service-based Architecture的特性,不僅驅動網路功能的虛擬化、模組化,更為5G軟硬體走向解構甚至開放架構奠定良好基礎。
著眼於5G未來支撐各創新垂直應用的發展潛力,邊緣運算透過整合AI運算能力與雲端原生的彈性運算架構,也帶動電信營運商積極導入。工研院產科國際所認為,其中各類虛擬網路功能在現有4G架構中的導入,便成為銜接5G的前導基礎架構。根據國際研究機構IDC預測,受惠於虛擬化功能大幅導入4G/5G基礎網路,及全球5G基礎網路布建快速的影響,網路服務業者將積極導入網路虛擬化功能如vCPE,並將現有電信機房重構為具備運算能力的相關虛擬化網路軟體等,將帶動需求快速增加,並預期將以45.4%年複合成長率快速增加至2022年的164億美元,各類別中,Wireless Infrastructure(Core、RAN及backhaul)預期將占比最高類別,其次則為Access(CO、mobile access)。
工研院產科國際所指出,台灣廠商過去在電信設備中雖不易切入核心網路架構供應鏈,但5G架構走向開源,將開啟網通與伺服器廠商切入之契機,然相關開源組織之標準與硬體架構發展仍屬初期,建議台廠可先參與TIP等開源組織掌握規格發展趨勢,尋求虛擬化網路軟體廠商之合作,逐步建構完整之廠商生態鏈,以建構標竿開源建置案為目標,切入全球核心網路供應鏈。
堅定5G晶片SoC之路 MTK天璣800接力上市
高通(Qualcomm)5G手機旗艦晶片Snapdragon 865 12月初正式發表,並未整合數據機晶片,平台採用「拼片」設計架構,認為兩顆晶片的設計可以兼顧設計彈性並有效發揮效能。主要競爭對手聯發科(MTK)則是強調,SoC在手機系統設計擁有省電、省空間等多項優勢,除了已經發表的天璣1000,即將發表的天璣800與2020年下半年支援毫米波的產品都將採用SoC設計。
聯發科無線通訊事業部總經理李宗霖(中)對其5G平台天璣1000深具信心
聯發科在2019年第三季法說會預估2020年5G手機出貨量約1~1.4億支,而近期相關數據不斷上修,台積電最新的預測已到2~2.2億支,更分析師樂觀的喊到3億支。2019年下半年5G發展加速,更多國家發放5G執照,營運商積極導入商轉,展望2020年5G產業即將起飛,兩大晶片供應商聯發科天璣1000與高通Snapdragon 865正式翻牌,5G行動處理器啟動第一回合近身肉搏。
聯發科2019年11月底搶先發表5G旗艦級系統單晶片—天璣1000,似乎掌握市場重開機的契機。觀察聯發科與高通5G解決方案的規格,從目前已經揭露的客觀數據上,CPU多核處理器跑分值,天璣1000是13136、S865是13344,效能表現非常接近。S865使用一顆超頻2.84GHz的單核,有利於衝高跑分,但在實際應用時,有可能因為開「Turbo」導致系統耗電量大增,其實對使用者無感。GPU方面,S865所用的A650效能以曼哈頓3.0測驗為125fps,與天璣1000的120fps相較小幅勝出。
聯發科2020年5G手機晶片天璣產品線布局
目前聯發科與高通5G平台效能表現從數據上來看差距僅在伯仲之間,不過高通的旗艦平台採用應用處理器S865與數據機X55分離的設計引發高度關注,高通認為分離式的設計可以讓設計更為彈性,目前高通5G數據機有X50、X52、X55三款,應用處理器則有S865、S765/S765G,該公司也已經預告推出入門的6系列運算平台,分離式設計兩者的搭配可以更彈性,不用為了整合而牽就,造成數據機或應用處理器效能無法完全發揮的問題。
對此,聯發科無線通訊事業部總經理李宗霖認為,採用SoC的主要目的,在於達成系統產品輕薄短小、省電、散熱佳、品質高等優點。要能整合成一顆單晶片的過程中最關鍵、最困難的技術問題在於發熱問題,採外掛式的兩顆晶片模式是為了功能好的說法是說不過去的,以一般工程常理推測,溫度控制、續航提升和訊號穩定性方面,SoC都要明顯優於多晶片式設計。
而手機設計在空間與耗電上都「錙銖必較」,以成熟的4G手機設計為例,每個元件的位置與尺寸已經接近標準化,希望能盡量減少元件數量與體積,SoC的設計讓擺件比較容易,可讓出空間給電池,外觀設計也較為便利。865+X55並沒有發布體積,但與855+X50相比,天璣1000單晶片SoC設計,整個布板面積較855+X50縮小34%。
目前高通已經推出高階8系列與中階7系列解決方案,聯發科於2019年CES展期也將發表中階天璣800 SoC,接著還要同時接受市場考驗,爭取消費者的認同;同時,OPPO也於上週25日發表新款手機Reno3成為第一家導入聯發科的天璣1000系列晶片(1000L)的品牌手機,並宣布2020年上半年將推出搭載天璣1000旗艦晶片的手機,預計最快第一季於MWC展期就可以看到。李宗霖說,MTK支援毫米波的產品預計2020下半年推出,應該也是一款SoC解決方案。
加速打造邊緣智慧應用 整合/開放/多元為關鍵
邊緣運算市場需求大增 將成IoT主流架構
傳統物聯網系統架構,多半將資料直接上傳至雲端,經過運算、分析後,再下達指令給終端設備,或是將分析結果呈現在終端使用者眼前。然而,隨著物聯網應用範圍越來越大,越來越多的終端設備,造成資料快速累積,龐大的資料通通上傳至雲端,不只浪費了雲端資源,也影響資料處理效率。
舉例來說,一個偵測空氣品質的感測設備,在偵測到污染物,如二氧化碳、PM2.5等超過標準值時,會跟換氣設備連動,改善現場的空氣品質。如果這類設備的安裝數量擴增,代表雲端需處理大量資料,並進行邏輯運算,才能決定是否啟動換氣設備,這將對雲端造成負擔。
客戶當然可以藉由增加伺服器的方式,提升雲端的運算能力,但問題是當運算需求變得複雜時,雲端的運算能力必須是幾何倍數的成長,才能滿足物聯網的資料處理需求。因此,比較有效率的做法是讓邊緣端負責資料處理、設備管理、連網等基礎工作,而雲端則負責動態學習,對邊緣端的運算結果進行大數據分析,持續修正資料處理的邏輯、異常判斷、標準值等。
因此,研華推出邊緣智慧伺服器(EdgeIntelligence Servers, EIS)並受到市場的廣大迴響。且根據IDC調查報告,至2019年IoT所建立的資料,有45%的儲存、處理、分析會發生在邊緣端及其所建構的網路上,透過EIS進行初步分析工作,減少雲端運算資源運用,進而提高效率,將成為未來物聯網傳輸架構的主流。
軟硬整合實現一次到位解決方案
因應IoT邊緣運算的需求,研華EIS涵蓋軟硬整合解決方案,包括嵌入式無風扇電腦、WISE-PaaS/DeviceOn設備維運管理軟體及預整合微軟Azure雲端服務。
考量到物聯網應用的獨特性,研華在開發邊緣智慧伺服器時,以開放、多樣化為核心精神,從硬體到軟體都提供各種不同選擇,希望能滿足IoT 系統整合商的多元需求。首先從硬體端來看,EIS系列提供3種不同類型的嵌入式無風扇電腦,涵蓋不同體積大小、接口種類、及運算處理能力(即CPU),方便物聯網SI依需求做選擇。其次軟體端,EIS預載了WISE-PaaS/DeviceOn設備維運管理軟體,透過介面的簡化與優化設計,全面提升物聯網終端設備的管理效能。
WISE-PaaS/DeviceOn設備管理維運軟體套件, 提供不只針對操作系統上的管理,設備系統硬體和I/O狀態監控,和確保受管理的週邊系統能24小時正常維運,其中遠端監控及管理、軟體更新(OTA)、更資料與系統保護功能的集中式安全管理等功能降低管理維修人員的工作負擔,創造出全新的智慧化設備管理型態。
第二是WISE-Agent中介軟體,協助進行設備資料的搜集與格式整合。WISE-Agent支援各種工業通訊協定,可以將底層感測器或設備的資料,整合成MQTT標準通訊協定,傳輸到WISE-PaaS平台。WISE-Agent也提供完整開發工具,包括SDK與範例程式碼,幫助SI更快落實物聯網應用的開發。而Azure雲端服務的整合,則讓SI不必煩惱資料如何上雲的問題,可以專注在App或儀表板的開發。
另外,研華也與第三方業者合作,提供各種不同功能的軟體模組,例如:資料備份與復原,客戶可依需求直接在WISE-PaaS Marketplace線上軟體市集加購。EIS就像一隻手機,SI可以透過不同的APP去強化它的功能,進而實現IoT在邊緣端連網、進行資料管理與分析的目標。
以EIS實踐設備預防性維護 維護成本/停機風險大減
透過研華EIS可以大幅簡化SI的系統開發過程,如此一來,系統整合商只要專注在「定義數據」這件事上,將物聯網的應用和需求,融入到開發情境裡,不必處理過多物聯網系統整合的問題,平均可以縮短50%的開發時間。
某半導體業者便應用研華EIS成功地發展出「設備預防性維護」機制。該半導體業者在轉型智慧工廠過程中,發現有些製程中的關鍵資料無法被蒐集,所以導入研華EIS解決方案,透過EIS在邊緣端進行數據的整合與管理、邏輯運算和流程處理,並針對機器和設備蒐集來的運作資料進行大數據分析,以而建立模型,在機器設備已屆使用期限前預先進行維護,結果維修經費降低60%、停機時間由1~3天縮減為4~10小時,連帶讓稼動率也獲得改善,大幅提升生產的效率。
除了半導體廠之外,傳產設備藉由導入EIS,實踐預防性維護,也能創造很大的效益。舉例來說,廣泛運用在各種工業領域的空氣壓縮機,若能藉由預防性維護來避免無預警故障或耗材未即時更換,就能幫使用者降低產線停擺的風險。
空氣壓縮機是一種藉由壓縮空氣,將機械能轉換為氣體壓力能的裝置,在工業上使用十分廣泛,例如用來升降搬運、輪胎充氣、清潔除塵、噴漆塗裝、真空包裝、切割等。
東正鐵工廠是台灣首屈一指的空壓機製造商,自行研發設計並生產空壓機,行銷國內外超過半世紀。由於意識到預防性維護的重要性,東正與研華合作尋求解決方案,針對該公司所生產的空壓機(主要是復式空壓機及螺旋式空壓機等常見機型)進行空壓設備資訊收集,透過物聯網平台將資訊送至邊緣伺服器和雲端進行運算和分析,因而可得知空壓機運作狀況和零件健康情形,而能透過「雲服務」事先通知空壓機經銷商及其用戶,進行即時維護或設備保修,避免因故障停機所造成的生產停滯。
在這個應用案例中,主要監控的數據包括空壓機的溫度、壓力、空氣、油、油氣分離濾清器及傳動皮帶、軸承等空壓機關鍵零組件之健康狀況,在故障發生之前即主動通知保修人員進行耗材更換。
由於研華在資訊收集、設備管理方面皆能提供完整軟硬體解決方案和平台,東正研發團隊透過與研華攜手合作,完成空壓機預防性維護雲端管理系統之設計,不但提升空壓機產品附加價值,引領業界潮流;且空壓機用戶也可享受到物聯網所賦能之工業4.0所帶來的種種便利。
本案重點為針對該公司所生產之空壓機進行機台狀況之資料採集與分析、並進行分析結果之可視化即時呈現和歷史資料庫之建立;廠商同時希望系統能透過電子郵件及Line等方式,發送空壓機警告訊息通知用戶和相關人員,並納入倒數機制,在耗材保修期將屆或產品使用壽命到期之前主動提醒用戶。
現場需要建置邊緣運算系統進行有效率之資料蒐集、分析,並將有意義之資訊傳送至雲端平台,以方便設備製造商和代理商了解設備狀況(用戶亦可選擇資料僅限於工廠管理單位得悉,不上傳設備供應商)。
由於螺旋式空壓機屬於較高階機種,本身具有數位控制器,只需透過一條線路連結控制器和電腦並透過無線/有線網路即可進行設備資訊收集;往復式空壓機本身沒有控制器,則必須加裝外掛式資料收集模組,再傳送到電腦進行判讀。
在這個案例中,採用了研華的EIS-D210邊緣智慧伺服器。該產品體積小巧、內建英特爾(Intel)Celeron N3350中央處理器,可擺放進客戶生產的螺旋式空壓機機台內部或外部配置,並透過Wi-Fi無線網路與空壓機控制單元建立連結、取得設備運作資訊。
除了Wi-Fi模組,EIS同時提供序列埠,用戶亦可選擇以線路連接控制器完成網路連線。序列埠同時可用於連接電表,取得電壓/電流/功率(KW)/瓦時(KWH),傳送至電腦進行估算,可讓使用空壓機產品的用戶得知產品帶來的節電效果。
更重要的,每一台研華EIS-D210皆預建研華物聯網裝置管理平台WISE-PaaS/DeviceOn,不管客戶的機台設備及周邊裝置使用何種工業現場通訊語言,皆可透過WISE-PaaS/DeviceOn立即轉換為物聯網通訊格式,而能透過邊緣運算或雲端分析了解機台狀況並進行設備管理。WISE-PaaS/DeviceOn更提供各種豐富之API,可用來開發儀表板,針對資料運算分析結果進行可視化呈現,並產生客製化之訊息;強大的跨平台能力,透過雲端連結電子郵件或Line社群軟體應用程式,讓用戶走到哪兒都可輕鬆了解機台狀況,一目了然。
物聯網雖然不是新技術,卻是全新的系統架構,研華希望透過EIS邊緣智慧伺服器,協助系統整合商解決發展IoT時可能遇到的種種問題,讓SI能夠專注在自身專長領域,加速實踐物聯網邊緣智慧應用。
(本文作者為研華IoT嵌入式平台事業群產品經理)
政府補貼政策緊縮 中國新能源車產業度小月
補貼政策緊縮 新能源車市成長趨緩
隨著中國新能源車補貼和購置稅免稅的發布,激勵越來越多的車廠將新能源車作為重點發展目標。2018年新能源車在中國政府補貼政策的推動下,保持一定幅度的成長,在2018年12月的銷售量更突破20萬輛,達到22.5萬輛,使得全年累計新能源車銷售量首次突破百萬輛,達124.9萬輛新能源車銷售額,年成長62.7%。
但2019年度開始,由於中央補貼將緊縮、6月地方補貼政策退場,新能源車的銷售開始受到影響。2019年1~7月中國新能源車銷售量為70萬輛,成長近41%,但根據中國汽車工業協會公布最新資料指出,7月份(地方補貼退出後的第一個完整月份)新能源汽車銷售量僅約8萬輛,年減4.7%。這是新能源汽車市場從2017年1月以來,首次出現衰退現象,中國汽車工會協會也因此將2019年全年新能源汽車銷售量預測由原先預估的160萬輛,調降至150萬輛。
從動力源來看,2015年至2019年7月止,純電動車銷售量穩定成長,只是受到基期墊高所影響,2015年至2018年銷量呈現成長率逐步降低,其中純電動車占將近80%,主導了整個中國新能源車市場。
在油電混合車方面,中國在策略層面上雖然以純電動車為發展主力,油電混合車扮演傳統燃油車型轉換至純電動車的過渡車種,補貼金額較純電動車少。但受中國補貼政策緊縮,促使消費者受到價格吸引購買純電動車的誘因降低,加上考量到後續續航力、基礎設施等層面,近期消費者有提高購買油電混合車的意願。
主要車商持續投資新能源車
就2018年中國新能源車的銷售量來看,前10名車廠占全中國新能源車市場的75.5%,而比亞迪為銷售龍頭,在2018年銷售量將近20萬輛。緊追在後的北汽新能源2018年銷售量將近15萬輛,是中國新能源車車市中唯二突破10萬輛銷售額之廠商,值得一提的是,12月單月新能源車銷售額北汽新能源超越比亞迪。
在中國企業中,由電池起家的比亞迪最早開始投入新能源車產業。2018年比亞迪全球新能源車(純電動車+油電混合車)銷量累計4.78萬輛,超過Tesla的24.52萬輛的交車量,年成長118%。2018年比亞迪也是中國純電動車+油電混合車銷售量冠軍品牌。但至2019年5月止,比亞迪是唯一在中國銷售新能源車突破10萬輛新能源車銷售額之廠商,顯示現階段龍頭地位不變。在新能源車領域,比亞迪有著較為厚實的技術累積,是目前全球少數能同時掌握新能源車電池、電機、整車製造等核心技術的企業。
相較於比亞迪主打油電混合車種的戰略布局,具國企身份的北汽新能源,則配合中央的政策全力聚焦於純電動車的發展。2018年北汽新能源車公布純電動車總銷售量為15.8萬輛,年成長53.11%,蟬聯中國純電動車市場銷量冠軍。公司過往在智慧化與網聯化上不斷強化,並於2018年推出「達爾文系統」,全面布局整車人工智慧,涵蓋整車、三電系統、智慧駕駛、智慧網聯、平台開放與數據安全等多個領域,公司成為首個獲得北京市自動駕駛道路測試牌照的車企。
同時,北汽新能源計畫到2022年共投資100億元人民幣,建設新能源相關設施,如充電站等,完善新能源車相關服務。另外,在新能源車網絡的擴展上,北汽新能源調整新能源車型與燃油車的銷售模式,隨著新車種的推出以及相關配套設施的逐漸完善,北汽新能源有望挑戰比亞迪的市場銷量龍頭寶座。
上汽乘用車近兩年開始在新能源車市場動作頻頻,在2017年先後推出許多新能源車種,新車種的投放獲得市場不錯的反應。2017年全年銷量達到4.4萬輛,年成長121%,中國銷量排名第三;2018年新能源銷量9.2萬輛,年成長率大幅上升108%。未來預計公司合資品牌上汽大眾、上汽通用,2019年新能源車比例將大幅提升並且透過在智慧網聯領域,同時集團相關AR技術及智慧輔助駕駛等技術也將運用在新能源車內。
奇瑞汽車於2015年投入新能源車計劃,設定在2020年前銷量能達20萬輛的戰略目標。2017年奇瑞在新能源車有較高的成長,全年累計銷量為3.7萬輛,年成長率113%,超過全年3萬輛的銷量目標,主要得益於輕量化全鋁車身、電池、電驅動系統等一系列核心技術的突破。2018年新能源車累計銷售9萬輛,相較於2017新能源車3.7萬的銷售量,再成長146%。奇瑞汽車旗下主要包括奇瑞新能源和開瑞新能源兩家整車企業,其中奇瑞新能源負責乘用車,開瑞新能源從事商用車領域。
依吉利汽車公布數據顯示,2018年該公司新能源汽車總銷量為6.9萬輛。吉利汽車於2018年宣布:「未來三年,吉利將上市30款新能源產品」,並公布「藍色吉利行動」明定2020年目標「新能源車銷量佔整體銷量的90%以上,其中插電式混動與油電混動車銷量占比達到65%,純電動車銷量占比達到35%」。
2018年12月底吉利汽車旗下的浙江吉潤車與寧德時代宣布,雙方將成立合資公司,進行電芯、電池模組和電池包的研發製造、製造和銷售,以提升雙方在各自領域的核心競爭力和可持續發展能力。
政策影響力巨大 牽動新能源車市起伏
2018年新能源車累計銷售量排名第一為深圳市,銷量達8.4萬輛;上海市以8萬輛的銷量排名第二。其後為廣州、北京兩地,累計銷售均在6.2萬輛以上;鄭州、天津、柳州、南昌首次進入全中國前十名新能源車輛銷售輛,合計2018年前10城市占全中國市場54.7%。
相較2017年,2018年深圳從第三名攀升至第一名,成長幅度超過100%,主因是受到深圳當地政府針對新能源車推廣應用上的補貼政策;上海則是連續兩年保持中國第二名銷售位置;廣州市則成長將近200%至6.2萬輛,主因為受到廣州市政府針對新能源產業的大力推動以及「開四停四(燃油車進入城市行使4天後必須禁止行駛4天後才能繼續行駛)」政策所影響。
從動力類型來看,2018年中國新能源車市,廣州、北京、杭州、合肥、鄭州、天津、柳州、南昌以純電動車型為主,而深圳、上海則插電混動車型占比更多。此外,從購買者類型來看,廣州、杭州新能源車的購買者以機構為主,其他城市主要為個人消費者。
2018年的中國新能源車市場規模再創新高,總銷量突破百萬輛達到近125萬輛,目前新能源車市場的較大型企業為比亞迪、北汽兩家車廠。但2019年3月26日,中國財政部宣布新能源車補貼政策補貼減少50%及地方政府補貼政策開始取消,2021年完全退場,而接替補貼政策的是雙積分政策,整體的政策風格將由新能源車補貼獎勵式鼓勵推動,變為新能源車懲罰式的要求推動。
未來將迫使企業增加在新能源車產業的投入,提升生產技術及產品規格以防受到政策懲罰性的制裁,而這項政策預期將會在中國新能源車產業形成各家車廠的良性競爭,一致推動產業向節能減碳的方向及新能源車技術提升的發展。
資策會MIC資深產業分析師許加政












