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Arm用多變/靈活策略簡化物聯網設計
要實現萬物聯網願景,如何加快聯網產品設計、上市時程是一大要素。為此,Arm近期宣布推出完全運算(Total Compute)方案,該方案代表矽智財設計的全新方式,並聚焦在使用案例導向的系統解決方案。
Arm資深副總裁暨車用與物聯網事業部總經理Dipti Vachani表示,未來需要的不會是更多現有的東西,而是思考方式的改變。Arm藉由矽智財、軟體乃至於工具內部以及彼此間的全面優化,從聚焦在產品演進轉移至使用案例與體驗導向的系統解決方案,以提供一個安全的基礎,並達成未來複雜運算挑戰所需的效能。
Arm資深副總裁暨車用與物聯網事業部總經理Dipti Vachani。
Vachani指出,物聯網設備的設計重點在於,如何適當的開發IP。實現更多萬物互聯的目標,並不是單純的在IP上強調更強的效能,而是不同IP之間要能夠配合、運作的更順暢,以解決各種工作附載的問題。例如CPU會搭配GPU、或CPU搭配ISP等,各種不同的IP搭配在一起處理工作負載已是常態,而這也是所謂的「完全運算」。
Vachani進一步說明,完全運算是一個整體的概念,不僅是與各種IP如何搭配、運作相關,同時還包含效能、耗電及安全性等,以及事後的驗證。對於一些物聯網設備設計/製造業者而言,要實現這樣的「完全運算」需要耗費許多時間.除了要考量各式IP間的溝通、運作外,還須加上支援的演算法、設計驗證、安全性疑慮等。
為此,Arm推出了完全運算的參考設計方案,也就是將CPU、GPU、神經處理器(NPU)、互連或系統矽智財,都優化成整合式的解決方案,且確保安全性,像是可偵測與防禦漏洞、透過透明且便於存取的安全標準進行重組等。讓產品設計人員可以直接套用,再依據需求行自行調整,做出差異化。換言之,此一完全運算方案,讓產品設計人員免去「不斷嘗試」的過程,也就是IP搭配是否順暢、能否承受工作負載、演算法是否能支援、有沒有安全疑慮等,以加速產品上市時程。
簡而言之,Arm認為,產業發展已經來到關鍵的十字路口,特別是試圖解決整合方面顯著的挑戰:個別矽智財與片斷不完整的解決方案很難優化。如果要利用龐大的未來科技機會,矽智財設計必須以使用案例、消費者體驗與生態系統的需求為核心。
因此,任何的Total Compute解決方案都將包括各式各樣的元素,它可能是虛擬實境的頭戴式裝置,或是穿戴裝置、智慧型手機或數位電視;Arm的目標是為未來的運算平台提供基礎,而有了Total Compute這個方法,將能簡化安全性,提升效能與效率。
受惠旺季備貨及5G需求帶動 晶圓代工業逐漸擺脫衰退
根據TrendForce旗下拓墣產業研究院統計,在業者庫存逐漸去化及旺季效應優於預期的助益下,預估第四季全球晶圓代工總產值將較第三季成長6%。市占率前三名分別為台積電(TSMC)的52.7%、三星(Samsung)的17.8%與格羅方德(GlobalFoundries)的8%。
觀察主要業者第四季的表現,台積電的16/12奈米與7奈米節點產能持續滿載。其中,7奈米受惠蘋果iPhone 11系列銷售優於預期、AMD維持投片量,以及聯發科的首款5G SoC等需求挹注,營收比重持續提升;成熟製程則受惠IoT晶片出貨增加,估計台積電2019年第四季營收年增8.6%。
至於三星方面,由於市場對於2020年5G手機寄予厚望,使得自有品牌高階4G 手機AP需求成長趨緩,不過高通在三星投片的5G SoC於第四季底將陸續出貨,可望填補原本手機AP下滑的狀況。另外在5G網通裝置的晶片與高解析度CIS表現不俗,估計第四季營收相較第三季持平或微幅成長,年增幅則受惠2018年同期基期較低,因此有19.3%的高成長。
格羅方德的RF IC在5G發展帶動下需求增加,並擴大通訊與車用領域之FD SOI產品,填補了先進製程需求減少,第四季營收年增率可望轉正。聯電(UMC)在5G無線裝置與嵌入式記憶體市占提升,加上手機業者對RF IC、OLED驅動IC、運算晶片市場對PMIC需求,預估第四季營收年增15.1%。中芯國際(SMIC)則受惠CIS與光學指紋辨識晶片維持成長,中國的客戶開案持續增加,而在通訊應用方面的PMIC也有穩定需求,產能利用率近滿載,預估第四季營收年成長6.8%。拓墣產業研究院指出,受節慶促銷效應帶動,業者備貨提升,第四季晶圓代工市場營收表現優於預期。
彩色電子紙邁入新紀元 元太搶灘兩應用領域
電子紙產業廠商元太科技(E Ink)繼先進彩色電子紙(Advanced Color ePaper, ACeP)後,日前新研發印刷式彩色電子紙技術(Print-Color ePaper)。該公司同時宣布將以先進彩色電子紙及印刷式彩色電子紙兩技術並行,進軍智慧教育和新零售兩大應用領域。未來將可見彩色電子書閱讀器上市,於零售場域接觸更多彩色電子紙看板,提升閱讀及資訊體驗。
先進彩色電子紙運用於零售店面。
E Ink元太科技代理董事長李政昊表示,元太科技持續精進電子紙技術,投入研發與全球專利布局,五年來年度相關研發計畫的研究經費平均占營收比重達13%,挑戰突破電子紙技術的限制。印刷式彩色電子紙及先進彩色電子紙由該公司自主研發製造,未來將攜手上下游生態圈夥伴推出彩色電子紙應用產品,期待將綠色、不傷眼的彩色電子紙觸及更多使用者,推動無紙化、永續的智慧城市發展。
先進彩色電子紙為該公司先前發表的高品質、全反射式彩色電子紙顯示器,可依不同環境光源融入各場景,透過帶色的粒子,實現全色域顯示效果。這款彩色電子紙能展現如繪畫、報紙印刷般的紙張質感;低能耗使斷電時螢幕得以持續顯示,因此適用於零售,作為彩色電子貨架標籤及促銷看板顯示商品即時價格與促銷資訊,提高零售店鋪工作效率外亦減輕人力負擔。此外,該技術亦可用於醫療照護領域的資訊看板,顯示電子健康記錄以確保資訊正確傳遞,提升醫療人員行政效率;而電子紙無刺眼的背光源,不干擾病患休養。
印刷式彩色電子紙技術於電子紙筆記本的應用。
新印刷式彩色電子紙技術為元太自行研發、製造生產的技術,運用新型彩色印刷式技術結合電子紙顯示技術,顯示反應速度快,如同黑白電子紙可長時間閱讀且不傷眼;顯示色彩柔和,較過去的玻璃彩色濾光片電子紙更輕薄,且具較好光學品質。因此適用於閱讀、教育及專業應用領域,可應用於電子閱讀器或電子紙筆記本,實踐數位化教育應用,優化教育暨學習體驗。
主攻Sub-6GHz 聯發科搶攻5G商機添利多
聯發科和高通(Qualcomm)近期紛紛發布新一代5G處理器,雙方短兵相接,競爭更趨白熱化。相較於高通新發布的Snapdragon 865和Snapdragon 765/765G兩款產品支援雙頻段(Sub-6GHz和毫米波),聯發科的天璣1000則是以Sub-6GHz為主。對此,市場分析認為,目前5G毫米波商用時程仍不普遍,多數國家以Sub-6GHz為主,聯發科此舉不僅符合市場現況,也具成本效益,有利於搶占5G商機。
聯發科無線通訊事業部總經理李宗霖日前在記者會上指出,該公司為IC設計公司,而IC設計公司的特點在於技術永遠跑在產品前面,換言之,聯發科擁有Sub-6GHz和毫米波的技術,只不過最終在產品選擇上先以Sub-6 GHz頻段為主。原因很簡單,根據GSMA協會調查顯示,全世界目前有5G商用網路的電信業者共有51個,而在這51個之中有48個業者採用Sub-6GHz頻段,3個業者是選用毫米波;且3個毫米波中又有兩個是同時運作Sub-6GHz頻段。由此可見,Sub-6GHz是目前5G商用的主要選擇。
聯發科全新5G SoC天璣1000。
對此,資策會MIC資深產業分析師兼產品經理韓文堯表示,市場普遍認為聯發科此一策略有利於搶占5G先機,因為5G投資成本相當高昂,因此當然選擇較具成本效益、商機的市場先投入。聯發科定調天璣1000主要銷售市場是海外(全球市場)而非國內,目前全球5G商用除了美國以毫米波為主之外,多是採用Sub-6GHz頻段(不論是中國、歐洲、台灣、韓國或是日本等皆是),毫米波商用仍須等上一段時間,即便日本、韓國預計於2020年開啟毫米波商用,但也是在特定地區,而非全國。
資策會MIC資深產業分析師兼產品經理韓文堯。
韓文堯進一步說明,雖說高通新推出的S865和S765系列可支援Sub-6GHz和毫米波,但就現實面而言,5G毫米波商用國家仍是少數。以中國為例,中國是聯發科和高通都十分重視的市場,然而,中國目前5G商用也是先以Sub-6GHz為主,毫米波應用至少要等到2022年,因此中國的手機業者事實上可於後兩代的產品再支援毫米波應用。換言之,在目前Sub-6GHz先行的情況下,手機製造商會思考是否真需要選擇Sub-6GHz和毫米波並行的處理器,若採用S765或S865(且865還須加掛一顆X55數據晶片),還須考量成本、功耗問題。相較之下,天璣1000不啻為一項新選擇。
此外,天璣1000還強調5G雙卡雙待的特色。對此,韓文堯指出,像是中國、印度等幅員廣大的國家,雙門號是很常見的事情,而聯發科則在天璣1000中率先添加了5G雙卡雙待的功能,這意味著聯發科在布局5G市場,不僅考量到技術規格面,也同時將實用性(消費者需求)一併考量進去,而高通的S765或S865並沒有強調有5G雙卡雙待的功能(只說支援多Sim卡)。所以,在搶占中國這個關鍵的5G市場,或是印度等新興市場,天璣1000因而多了些許優勢。
高通於近期發布新一代行動裝置平台S865和S765系列。
簡而言之,高通、聯發科布局5G策略大有不同,高通堅持走Sub-6GHz/毫米波並行的方式或許跟其是美國公司有關(因美國5G採用毫米波)。而聯發科以Sub-6GHz為主的產品策略和目前全球5G商用市場現況十分貼近,且在規格、效能表現不俗、具備成本效益,以及貼近實際應用的特性(如雙卡雙待)等特點加持下,或許會開拓不少5G新市場,讓聯發科搶占5G商機增添不少優勢。
自動駕駛即將上路 ADAS/5G V2X提升安全性
每年有120萬人死於車禍,這些致命事故90%以上源於人為錯誤(例如酒後駕車、超速、忽視交通信號、開車時傳送訊息等)。每年損失120萬人的生命,相當於每天墜毀7架乘載500名乘客的客機。
為了盡可能減少車禍事故,汽車製造商、汽車供應商、政府機關、學術單位,甚至是非汽車技術供應商,都在聯手開發先進駕駛輔助系統(ADAS)和終極的自動駕駛系統。
新汽車生態系統正在結合各種先進技術,例如:
.與無線電偵測及測距(雷達)、光偵測及測距(光達)及光學感測器(攝影機)融合的感測器。
.高速資訊系統整合了車載乙太網路、強大訊號處理、高解析度(HD)地圖繪製與高準確度的導航和人工智慧(AI)。
.汽車對汽車(V2V)、汽車對網路(V2N)、汽車對基礎設施(V2I)、汽車對行人(V2P)、汽車對公用事業(V2U)及車聯網(V2X)的通訊技術。
感測技術和人工智慧提供了最先進的360度安全可靠的自動駕駛系統願景。同樣地,無線通訊將在保持車輛、基礎設施及行人的整個生態系統同步方面扮演重要角色。這些技術透過共享並接收重要安全資訊、其他車輛和行人的移動、交通資訊及道路狀況來降低風險。該資料也有助於自動駕駛汽車和ADAS系統以最佳狀態運行。
當前和未來近期的車用無線通訊,使用了兩種現有的無線通訊技術,專用短程通訊(DSRC)和4G蜂巢式LTE。然而,這些技術的局限性會影響它們對自動駕駛和進階ADAS系統關鍵任務要求的適用性。無論是提供gigabit/s的資料速率、高速移動性支援、大規模機器通訊或是超可靠的低延遲。本文將探討新興的5G蜂巢式通訊解決方案,如何針對DSRC和4G蜂巢式LTE的局限性,提供真正實現更安全且強化的傳輸體驗承諾。
無線通訊成就自動駕駛
無線通訊技術提供三大主要優點:更安全的道路、更有效率的交通路線以及更多的車內便利性。啟用無線通訊的車輛能夠與其他汽車和/或路側基礎設施共享道路資訊和交通狀況,並更準確地預測路線上的潛在風險或延誤。
為了提供這些好處,無線通訊技術使用多種通訊方法,例如汽車對汽車(V2V)、汽車對網路(V2N)、汽車對基礎設施(V2I)、汽車對行人(V2P)、汽車對電網(V2G),以及終極的車聯網(V2X)。
汽車對汽車V2V
車輛直接互相通訊,以共享碰撞前和碰撞後的警告、接近即時的道路狀況、盲點警告及能見度加強。V2V還可以連接車隊中兩部或兩部以上的車輛,也稱為智慧車隊。
以下是一個V2V應用範例:領先的車輛通過道路上被冰覆蓋的路段,其防鎖死煞車系統(ABS)和/或電子穩定控制(ESC)系統立即運作。無線通訊會向跟隨車輛發送警告信號,讓後方駕駛可以減速或繞道,以避開這條被冰覆蓋的路段。另一種情況可能是當領先的車輛發生事故並且其安全氣囊系統被啟動。無線信號就會立即被發送到跟隨車輛,並降低其車速或準備停車以避免連環車禍。要正確適當地執行這類至關重要的V2V任務,無線通訊必須具備極低的延遲。
汽車對網路V2N
車輛與無線網路基礎設施進行通訊行為,是由基地台和遠端射頻收發模組(RRH)所構成,以共享即時交通資訊(例如施工區域警告)。V2N也使用在SOS呼叫服務(例如eCall和ERA-GLONASS)及進行遠端診斷與修復。和V2V不同,極低的延遲對V2N並非最重要,其可靠性才是關鍵。如果使用V2N的eCall或ERA-GLONASS呼叫無法連接到緊急服務(例如美國的911、歐洲的112跟韓國的119),那麼對需要幫助的人員可能會造成災難性的結果。
汽車對基礎設施V2I
車輛和路邊基礎設施元件,例如交通訊號、道路標誌、交叉路口與路燈進行通訊,以共享交通訊號變化通知、道路狀況警告、交叉路口碰撞警告及行人穿越道資訊。為了達到這類的V2I通訊無縫連接,必須支出相當的費用,在路邊基礎設施中部署相當數量的存取點。一家歐洲汽車製造商已於2016年在美國拉斯維加斯發表了第一項V2I通訊導航計劃,但更加主流的V2I部署可能還須花費不少時間。
汽車對行人V2P
車輛與行人通訊則是當通過行人穿越道或接近時發送注意警告以保護行人,在黑夜、起霧或大雨等能見度較低的情況下更需如此。行人身上的行動或穿戴裝置也可以使用在V2P通訊上。
汽車對電網V2G
車輛與電網通訊,則能夠幫助電動車或油電混合車在最具經濟效益的離峰時段進行充電,或是藉由將儲存電力釋放到電網,轉售給電力公司。
DSRC/4G V2X蜂巢式技術各擅勝場
在討論5G無線通訊在汽車連接中的優點之前,值得先回顧一下目前汽車產業使用的無線通訊技術,802.11p DSRC和基於LTE的蜂巢式V2X。兩者都可達到V2X通訊但也各有利弊,而目前它們都無法實現完整的V2X體驗。表1比較了兩種技術的優點和局限性。
DSRC是建立在IEEE 802.11p實體層標準、美國的1609車用環境無線存取(WAVE)協定及歐洲電信標準協會(ETSI)TC-ITS歐洲標準之上。802.11p DSRC的兩個主要優點是為汽車產業做好立即準備,並且具有約5毫秒(ms)的極低延遲。其基於經驗證且成熟的Wi-Fi 802.11a技術,IEEE在2010年核准了802.11p規格。許多想要部署V2X(特別是V2V和V2I)通訊的汽車製造商,現在更偏好802.11p的可用性。DSRC因為其基於ad-hoc的通訊技術,不需依賴網路基礎設施服務。
但是,802.11p需要安裝許多新的存取點(AP)和閘道器,進而增加了完全部署的時間和成本。由於它是基於免費的Wi-Fi技術,在看不到明確商業模式的情況下,很難找到願意支付部署AP費用的業者。技術演進也沒有明確的脈絡。
蜂巢式V2X(C-V2X)則是汽車產業近來採用的技術。最近的3GPP第14版定義了基於LTE技術(也稱為車輛LTE-V)的部分C-V2X規格。LTE-V支援與V2N網路的車用無線通訊,以及V2V和V2P的裝置對裝置(D2D)通訊。C-V2X的一大優點在於其使用現有的蜂巢式網路基礎設施,提供更好的安全性、更遠的通訊範圍,和從4G到5G及更高層級的技術演進脈絡。然而,當前4G LTE網路上的LTE-V,不提供滿足重要V2V通訊所需的低延遲,因為其會在30ms和100ms之間變化。如果領先的車輛發送緊急訊號,但V2V通訊未能及時通知跟隨的車輛,可能會很快形成危急狀況。
5G V2X超進化 自動駕駛系統觸手可及
國際電信聯盟無線電通訊部門(ITU-R),聯合國負責資訊和通訊技術的專門機構,確立了5G的三種主要使用情境:增強型行動Multi-Gigabit寬頻、大規模機器類型通訊,和低延遲超可靠(99.999%)通訊。
這些情境中的規格透過提供自動駕駛系統要求的峰值資料速率、延遲、頻譜效率和連接密度,為改變駕駛體驗帶來了眾多優勢。
.最高速率500km/h(310mph)下,超低延遲1ms。
.最高速率500km/h(310mph)下,20Gbps的峰值資料速率。
.多達1,000,000連接的汽車和裝置極大密度。
5G超低延遲成就自動駕駛
5G的超低延遲特性將在汽車連接中扮演重要角色。例如,在突然踩煞車的情境下,自動駕駛系統和ADAS的安全功能應立即向跟隨車輛發送即時警告,以防止連環車禍。而只有當來自領頭車的訊息能夠即時傳達到後方跟隨車輛,以便其採取規避行動時,才能做到這一點。
此外,低延遲5G還能帶來更好的事故預防功能;尤其是在非直視性(NLOS)情況下,因為基於相機、光達(LiDAR)或RADAR等目前大多數的感測器融合技術,只能偵測直視性(LOS)物體。研究顯示,大多數駕駛透過採取規避或預防行動,需要700ms才能對危險情況做出反應。憑藉其1ms的低延遲,使用5G技術的自動駕駛汽車和ADAS將可透過減少事故數量來降低風險並挽救生命。
憑藉高達20Gbps的峰值資料速率,5G將可實現自動駕駛汽車的即時影音娛樂。但更重要的是,5G快速可靠的資料連線將允許在接近即時的情況下,下載精密的3D地圖。除了感測器融合技術之外,自動駕駛汽車還非常依賴準確且極為詳盡的3D地圖導航。
然而,儲存一個州或國家等級的巨量地圖資料,對車輛本身將是一項挑戰。一項自然解決方案,是使用5G資料連接下載鄰近地區最新的3D地圖。即使是在非常擁擠的城市或稀疏的郊區,5G也被預期都能夠可靠地運作,不論地點滿足隨時保持連接的需求。不論自動駕駛汽車是在停車場怠速,或是在德國的高速公路上行駛,5G都可確保所有關鍵任務無線服務能以最高達500km/h(310mph)的速率無縫運作。
5G技術將加速導入汽車應用
過去兩年5G的汽車導航應用已經問世。特別是2018年在韓國平昌舉行的冬季奧運展示了5G的高資料速率和低延遲特性,汽車製造商讓遊客親自測試其自動駕駛SUV。使用5G技術的自駕車,成功地進行了從首爾到平昌數小時的測試駕駛,沒有任何人為因素介入。遊客也享用了一個「沉浸式廣播」的頂級資訊娛樂系統,其採用5G技術的小工具,例如相機、通訊設備和連接到奧運運動員、運動器材和運動場的感測器,讓觀看者可以在他們使用的5G測試手機上的行動應用程式體驗比賽。
全球的無線服務提供領導廠商已經在2018年底開始部署5G。日本計劃在2020年夏季奧運會上推出基於3GPP標準的5G技術。為了以極可靠的技術保護生命,汽車產業將在無線產業證明其效能及可靠性後全面採用5G通訊。與此同時,汽車製造和汽車供應領導廠商已經和主要的無線技術公司密切合作,為其汽車市場開發5G無線通訊。
為了推進汽車產業對5G無線通訊技術的採用,無線服務與汽車領導廠商成立了5GAA,其以「讓車輛間共享資訊,使交通更安全、更環保,且在我們的服務下更享受此技術」和「開發、測試與促進通訊解決方案,幫助其初始標準化並加速商業可用性和全球市場滲透,以利如自動駕駛、全方位服務存取等應用,並將這些技術融入智慧城市與智慧運輸系統,來滿足社會對行動連結與道路安全的需求」為兩大目標任務。5GAA設立了五個工作小組(WG),並採用3GPP程序來執行其任務。
WG1—確定使用案例與技術需求。其聚焦的一個主要領域是解決蜂巢式V2X通訊中的延遲問題。
WG2—WG1確定了使用案例輪廓和技術需求,本小組將定義系統架構與解決方案,例如實現蜂巢式V2X的1ms端到端延遲所需的網路架構。
WG3—接下來是評估、測試平台和導引資料,以及釐清如何測試這些架構或裝置,以確保裝置效能滿足要求的挑戰。
WG4—本小組的成員專注於定義與聯網汽車生態系統相關的標準和頻譜,以及和其他平台,例如3GPP的互通性。
WG5—一旦技術採用可行,WG5即專注在商業模式、進入市場,以及如何最大化蜂巢式V2X(V2V、V2C、V2I、V2N)的優勢,以提高安全性並提供強化的駕駛體驗。
5G將大幅強化自動駕駛系統
無線通訊技術可為自動駕駛汽車提供更高的駕駛安全性和車內便利性。儘管802.11p DSRC現在已經準備好進行部署,但在數英里長的道路上安裝眾多的存取點需要鉅額投資。另一方面,雖然主要的無線通訊公司勤勉地致力於將LTE技術帶進V2X通訊,但要讓C-V2X成為主流還需要時間。基於4G的LTE-V目前的延遲無法滿足關鍵任務V2V的要求,但可以做為低階ADAS功能的一塊踏腳石。
DSRC和4G C-V2X(LTE-V)彼此互相競爭也彼此互補,但它們都無法滿足關鍵任務自動駕駛和ADAS系統的嚴格要求。最終,5G將可提供20Gbps連接的具體優勢,以及自動駕駛汽車與ADAS所需的超高可靠性。
是德科技正參與整個5G和汽車生態系統,提供實現V2X願景所需的技術和標準,並透過自動駕駛車輛充分發揮ADAS的潛力。其測試和量測解決方案有助於加速關鍵技術的設計與製造,以使用先進的5G技術來部署自動駕駛車輛。
(本文由是德科技提供)
互聯汽車資料量指數遽增 車載乙太網路邁向10G+世代
互聯車輛的細分市場正在高速發展中,半自動駕駛汽車及自動駕駛汽車的開發與原型製作工作,都以前所未有的速度不斷發展。據分析師預測,截至2020年,路上行駛的互聯車輛數量將達到2.5億輛,而自動駕駛汽車的數量將達到1千萬輛。截至2025年,預計市場將達到420億美元的規模,屆時路上行駛的互聯汽車和自動駕駛汽車數量將達到4.7億輛以上。
不僅互聯汽車的數量持續增長,這些汽車產生、發送和接收資料也在增加。隨著自動駕駛汽車的普及,對資料密度和資料速度的需求也會相應攀升。據麥肯錫(McKinsey)公司預測,一台互聯車輛發送的資料量(以及與雲端往來的資料量)約為每小時25GB。並且,在車輛真正實現自動駕駛後,還將提升至每小時近500GB的資料(圖1)。
圖1 車輪上的大數據--互聯汽車產生資料與線上活動資料使用的對比(每小時)
5G無線網路漸趨成熟 車聯網發展挹注強心針
無處不在的智慧手機和平板電腦已經將第四代(4G)長程演進計畫(LTE)技術的能力與速度引入到車輛當中。現在,一些主要的營運商已在數不勝數的都市區域開始啟用第五代(5G)的無線網路。5G無線資料具有巨大的潛力,透過實現更快的資料速率以及安全的車對車(V2V)連接和車輛到基礎設施(V2X)之連接,可以將智慧駕駛與自主駕駛提升到更高的水準。在計畫於幾年間就實現廣泛採用的過程中,為了充分挖掘出5G的潛力,市場將要求持續不斷地開發功能強大的網路基礎設施及車載處理技術,從而在超低延遲的頻寬下確保可靠的訊號速度(圖2)。
圖2 從網域轉換到區域架構,仰賴區域電子控制單元(ECU)之間的10G+連接。
隨著資料量呈指數方式增長,汽車技術必須將速度、訊號完整性與頻寬提升到最高程度,與此同時,還要在空間受約束的應用中降低能耗,並對熱量進行管理。電子元件已經幾乎成為每種汽車系統內的一部分,從發動機控制和變速箱監控,一直到電動座椅和先進環境控制。之前簡單的連接部分現在已經演變成了更加複雜的網路,讓汽車中近乎每個系統都需要帶電工作。
高速資料傳輸的資料量,等同於一條下一代的資料高速公路,在這條高速公路上,車輛中幾乎每個部分產生的資料都會在各個系統之間流動,並且透過乙太網路流動到閘道(圖3)。
圖3 汽車乙太網路發展趨勢
高速互聯汽車的行動性已經實現了一系列形形色色的功能,包括:安全、資訊娛樂系統與先進駕駛輔助系統(ADAS)、車載通訊、雷達、攝像頭、感測器;自動化軟體、診斷與維護;以及建基於雲端的應用與推出車輛更新的機制。
有必要區分互聯車輛與自動駕駛汽車,這一點非常重要。儘管兩者共用了一些相同的技術,但是互聯車輛利用了物聯網(IoT),透過雲端將車輛連接到其他物件或其他車輛上,而自動駕駛車輛則使用資料進行獨立的決策。除此之外,由於自動駕駛車輛方面已經開展廣泛的開發工作,對增強連接的需求,意味著還需要連接器在特定的車輛中,能夠可靠地與每一台感測器往來收發高速、高頻寬、高功率的訊號。
如此一來,一級汽車製造商正在同時為兩者尋求解決方案,要求供應商在短期內實現可以透過現有基礎設施實施的解決方案,並且針對明日的需求來開發新的解決方案。
在畢馬威(KPMG)最近開展的一項研究中,對自動駕駛準備度水準最高的國家進行排名,其中美國位列第三,居於荷蘭和新加坡之後,而在透過強大的產業合作夥伴實現的技術與創新方面,美國則在名單中排名第一。
打造周密網路開發平台 加快互聯汽車發展腳步
產業的領導者已經攜手,根據IEEE 802.3CH標準來開發和拓展高速車載乙太網路應用。數十億位元汽車乙太網路工作組(NGAUTO)已經成立,將定義2.5Gbps、5Gbps和10Gbps下的具體效能特點與作業。此外,IEEE也許可802.3乙太網路工作組下的一個研究小組來研究10Gb/s以上速度的車載乙太網路。
對於10Gbps車載乙太網路平台來說,下一步的發展是實現一個完整的車輛生態系統,在軟硬體以及互連布線系統之間可完成無縫的多分區整合,還可靈活整合起區域互聯網路(LIN)、控制器區域網路(CAN)、FlexRay、低壓差分訊號(LVDS)這類車輛協定,以及其他一些原有協定。此外,還具備所需的可擴展性,便於未來升級。該平台還須整合出色的訊號完整性、網路流量優先順序劃分、系統可擴展性與安全性之類的功能特點,能夠滿足對更高的車載處理能力的要求,同時在自動駕駛車輛技術方面,協助汽車廠商來重新定義當今以及未來可以實現的目標。
穩健高速車載資料網路 奠定汽車連接開發基礎
對於汽車連接的持續發展來說,目前已經奠定了良好的基礎。無論是當今行駛在路上的互聯車輛與半自動駕駛車輛,還是在很快地將要成為道路上常見風景的自動駕駛車輛,對於實現消費者需要的無縫、互聯、功能豐富多樣的明日汽車來說,穩健的高速車載資料網路至關重要。
這類高速車載解決方案需要的是一定水準的專家經驗與工程能力,這將超出許多其他應用的要求。設計上的許多複雜方面,都來自於一種迫切的需求,那就是要在體積更小的連接器、纜線元件和模組中實現更好的效能。對於車載的設計,乙太網路的發展已經加快了速度,這是一項久經考驗的技術,具有充分的靈活性、可擴展性,專為高頻寬而設計,但前提是要有效地克服各種瓶頸。只有解決了電磁干擾(EMI)遮罩、衰減、回波損耗、模式轉換、串擾、阻抗以及會影響到訊號傳輸的其他問題後,可靠而又始終一致地來實現速度效能上的目標才會成為可能。
(本文作者Ali Javed為Molex進階工程經理,Harsh Patel為Molex訊號完整性工程主管)
專訪VESA合規計畫經理Jim Choate VESA DP 2.0 8K解析度輕鬆達標
DP 2.0可以支援8K解析度(7680×4320)、60Hz更新率、全彩4:4:4色度採樣、包括30像素位元(Bits Per Pixel, BPP);在更高解析度下提供更高的畫面更新率並支援高動態範圍(HDR)、改善對多螢幕組態的支援以及提升擴增/虛擬實境(AR/VR)顯示器的使用者體驗,支援4K與4K以上的VR解析度。
不論是採用原生DP連接器或USB Type-C連接器都能發揮DP 2.0的優點─透過DisplayPort Alt Mode傳遞DP影音訊號。VESA合規計畫經理Jim Choate表示,DP 2.0也支援前向錯誤更正(FEC)的視覺無損顯示串流壓縮(DSC)、HDR詮釋資料(metadata)傳輸與及其他進階功能。透過USB-C連接器傳輸的由DP 2.0所改善的視訊頻寬效能,可以在不犧牲顯示效能的情況下同時高速傳輸USB資料。
此外,DP 2.0新規範的資料速率附帶顯示串流資料映射協定(Data Mapping Protocol),單流傳輸與多流傳輸皆適用。這種通用的映射進一步促進了DP 2.0裝置對於多流傳輸的支援,只需透過訊號源裝置上的單個DP埠,搭配擴充塢座或菊鏈串接就能同時驅動多台螢幕。Choate指出,支援DP 2.0的產品預計在2020年上市。
DisplayPort 1.4a提供的最大鏈路頻寬為32.4Gbps,四個通道的傳輸率分別各為8.1Gbps;當採用8b/10b通道編碼時,最大負載可達25.92Gbps。Choate強調,DP 2.0將最大傳輸率提高到每個通道20Gbps,並將通道編碼將最大負載提高到77.37Gbps,提升三倍。DP 2.0的效能提升是透過運用DP Alt Mode的原生DP連接器與USB-C連接器而達成。USB-C只需單個連接器就能傳送USB資料、視訊資料及電力。
VESA合規計畫經理Jim Choate指表示,DP 2.0將最大傳輸率提高到每個通道20Gbps,並將通道編碼負載提升三倍。
專訪電信技術中心副執行長林炫佑 系統級檢測方法打造安全物聯網
財團法人電信技術中心副執行長林炫佑指出,國發會正在推動亞洲矽谷計畫,倡導物聯網應用,而強化物聯網的資訊安全,則是其中不可或缺的一環。但物聯網應用種類繁多,涉及的設備型態也十分多樣化,這使得守護物聯網資安的工作變得千頭萬緒,產業鏈的各方都必須承擔一定的責任。系統層級的資安檢測標準,則可協助設備製造商、使用者在實現安全物聯網的過程中,逐步理出頭緒,進而落實對應的防禦機制。
具體來說,要實現系統層級的物聯網安全,資安團隊必須先從威脅模型的建立著手,找出可能危害系統安全的資安威脅型態;第二步則是針對這些資安威脅型態進行系統漏洞偵測,找出防禦脆弱的環節;第三步則是針對這些環節進行滲透測試,確認是否能成功滲透。最後則是對此漏洞可能造成多大的損害進行衝擊評估。這套標準作業流程可用來評估物聯網系統的安全程度,且根據電信技術中心的經驗,目前市面上有很多物聯網設備都是有漏洞的,而且很難修補。
林炫佑分析,這些漏洞之所以難以修補,主要原因有以下幾個:一、系統過於老舊,早已有大量漏洞被發現,但原廠已停止對這些系統提供修補或維護;二、系統在設計時沒有把資安納入考量,當發現漏洞時,修補的代價太高。因此,當企業或組織在採購、招標時,就應該把資安規格寫入招標採購書內,這樣供應商才會在產品開發時,把資安納入設計考量。
財團法人電信技術中心副執行長林炫佑表示,系統層級的資安檢測標準可協助掌握物聯網系統的安全風險。
實現創新應用 英特爾積極優化資料中心工作負載
物聯網、機器學習、人工智慧等新應用的興起,驅動了許多運算與資料處理需求,為資料中心產業鏈帶來龐大新商機;資料中心對於靈活、高效運算方案需求日益增加。也因此,如何優化工作負載,遂成為資料中心解決方案供應商主要任務。
英特爾(Intel)資料中心事業群副總裁暨行銷總經理Lisa Spelman表示,目前有著三大技術趨勢不斷推動資料中心的發展,分別為雲端運算、5G/Edge擴展,以及人工智慧(AI)。首先是雲端運算,雖說此一技術是三種裡面最為成熟的,但由於新興應用愈來愈多,驅使雲架構的規模和效率須不停提升,並從本地擴展到邊緣。
英特爾資料中心事業群副總裁暨行銷總經理Lisa Spelman。
而在5G/Edge部分,5G的革命性在於可謂每個使用這、行業帶來新的體驗,企業能透過5G創造新的商機。而與5G相結合,愈來愈多的運算、數據產生和服務應用的位置出現的轉移,也就是從雲端轉向邊緣,且發展力道十分強勁。最後,人工智慧則是在以數據為中心的應用中迅速傳播,並將塑造整個產業、人類生活的未來。AI的顛覆性創新已從數據中心轉移至邊緣,可說已遍及各式雲端、邊緣架構,衍生各式創新應用,預計在未來的兩年中,將會有近75%的應用程序整合AI。
簡而言之,這三大趨勢的出現,驅使資料中心的工作負載出現了全新的變化,有了新的應用意味著數據的產生、收集、運算需求也愈來愈高;也因此,優化工作負載成了關鍵任務,如此一來才能實現更高的性能、新功能和更高的服務品質。
Spelman指出,為此,多年來英特爾的硬體一直在追求更高效的分析和機器學習演算法。借助第一代Xeon可擴展處理器,可透其整合的Intel AVX 512引擎賦予CPU更大的AI實力,進一步為深度學習訓練和推論工作帶來顯著的性能提升。至於新發布的第二代Xeon可擴展處理器,內建可使推論加速的DL Boost技術,以進一步促進深度學習效率。
據悉,英特爾新推出的Xeon可擴展處理器代號為「Cooper Lake」,將在每個插槽支援高達56個處理器核心,並在標準插槽式處理器內建AI訓練加速器,該處理器預計在2020上半年問市。Cooper Lake高核心數處理器將會沿用原先內建於Intel Xeon Platinum 9200處理器系列的功能,帶來突破性的平台效能,這些功能已經被許多要求嚴格的高效能運算系統(High Performance Computing, HPC)客戶,包括HLRN、Advania以及4Paradigm等所採用。
值得一提的是,新款Intel Xeon可擴充處理器,與標準的Intel Xeon Platinum 8200處理器相比,提供兩倍的處理器核心數(最高56核心)、更高的記憶體頻寬、以及更高的人工智慧推論(Inference)與訓練效能。透過在Intel Deep Learning Boost(Intel DL Boost)中最新加入支援的bfloat16技術,Cooper Lake將提供內建高效能人工智慧訓練加速功能的x86處理器,該產品亦與即將推出的10奈米Ice...
實現高畫質影像處理 Western Digital推出新SSD
Western Digital新推出WD Blue SN550 NVMe SSD,其速度比SATA SSD快上四倍。這款新SSD亦為主打效能的NVMe SSD,專為創作者和PC使用者設計,可更快速開機,且在讀取寫入方面效率大幅提升。
Western Digital推出新SSD供消費者彈性選擇。
Western Digital消費性SSD產品行銷總監翁祥文表示,有鑑於網路環境的升級,需要將產品於速度及耐用度上提升。因此改變元件散熱架構,以提升產品整體效能。
新產品考量目標客群需求設計,為PCIe介面的SSD,符合PCIe Gen3的規範,除改進散熱設計以最佳化讀取及寫入速度之外,亦考量到一般使用者的使用需求及成本。即便沒有安裝DRAM,產品表現仍比其他市面競爭產品加上DRAM的狀況還優良。針對值得關注的SSD散熱及降速問題,歷經攝氏55度高強度環境測試下,仍可有良好穩定的讀取及寫入速度。
Western Digital客戶業務部門副總裁兼總經理Eric Spanneut表示,新品採NVMe優先的作法大幅提升系統效能和速度,進而減少等待資料的時間。如此得以讓使用者工作更有效率。為將使用者需求轉為生產力,該公司推出本產品以解決多核心的需求。
綜觀現代創作者對資料儲存的需求強勁增長,無論是4K或8K影片檔案、大型文件尚需大量儲存空間的應用程式,作業環境皆需具可靠效能、耐寫度、高速及大容量,而NVMe介面可符合上述需求。無論工作、創作、遊戲或處理大量資料,新品速度都比SATA SSD快上四倍。隨著反應速度提升,對多工使用者和程式使用者而言,其整體電腦使反應將更快速及靈敏。
新品規格彈性落於介於PC跟企業級之間,意即不需高成本便可取得。Eric Spanneut進一步指出,對想使用NVMe產品的客戶而言,WD Blue SN550是理想選擇;對於系統建置商來說,新品將NVMe和SATA SSD系列布建更全面,提供高容量硬碟,因此建置商將有更多彈性打造符合不同客戶需求的系統。












