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燈泡充電願景成真 Wi-Charge紅外線無線充電獻計
隨著無線充電技術演進,其在行動裝置市場的滲透率也不斷提升。除了目前主流的電磁感應技術外,磁共振、射頻(RF)以及光能量等無線充電技術,因能支援更遠的充電距離,應用潛力可期,也吸引廠商投入開發。日前,以色列新創公司Wi-Charge即在美洲世界行動通訊大會(Mobile World Congress Americas, MWCA)展示其紅外線無線充電技術發展成果,並宣布將該技術導入照明系統中,實現用燈具充電的願景。
Wi-Charge在MWCA表示,將與瑞士照明公司Monolicht合作,將紅外線發射器導入Monolicht的照明面板中,作為紅外線無線充電的供電解決方案;另外,在接收端方面,該公司也與智慧中控系統公司ZKTeco USA一同在MWCA展示出最新的智慧門鎖解決方案。將紅外線無線充電的接收器內嵌在智慧門鎖中,取代過往透過電池的供電方式,提升應用靈活性與便利性。不過,由於目前紅外線充電技術的供電功率有限,也導致智慧門鎖的功能擴充受到限制。
Wi-Charge自2012年成立以來,致力開發紅外線無線充電技術,該技術運作方式是將發射器連接至標準電源,而發射器會利用聚焦紅外線光束傳輸能量給附近的接收器,並透過接收器內的微型太陽能電池(Photovoltaic Cell)將紅外線轉換成電力,來為裝置供電。使用者可將接收器直接內嵌在裝置中,或者透過裝置既有的充電埠外接接收器。目前該技術已通過美國食品藥物監督管理局(FDA)認證,預計在2019年推出首款產品。
據悉,Wi-Charge紅外線無線充電技術,可同時為距離發射器10公尺內最多3個裝置供電,傳輸功率最高可達3瓦。此外,該產品具備擴充性,使用者可組合多個發射器來提升覆蓋範圍。不過,接收器須在發射器的可視範圍內,一但傳輸路徑遭遮蔽傳輸就會中斷,待路徑暢通後,充電系統會自動恢復供電。
Wi-Charge市場總監Yuval Boger表示,紅外線無線充電技術,可省去頻繁更換電池的麻煩,不只是智慧門鎖,監視器、感測器等智慧家庭裝置也都將受惠於此項技術。而該公司也正在與多家廠商討論合作事宜,希望能將這項技術導入更多應用中。Boger相信,無線充電技術的滲透率將會不斷提升,幾年後不支援長距離無線充電的裝置,可能就如不支援Wi-Fi技術的筆記型電腦一樣少之又少。
加快大數據創新設計 是德發表新一代Infiniium UXR系列示波器
大數據時代到來,使用者對更快、更大量資料的需求持續攀升,驅使數位傳輸速度也隨之提升;為加速實現高速數位、光學研究、寬頻無線等領域的創新設計,是德科技(Keysight Technologies)宣布推出新一代Keysight Infiniium UXR系列示波器,並將該系列產品由原來的80GHz~110GHz頻寬,擴展到13GHz~110 GHz全系列。
是德科技大中華區數位和光測試業務與市場經理杜吉偉表示,大數據時代到來,現今幾乎人手一支智慧型手機,每天都有大量的圖片和影像在傳輸;傳輸介面的規格也不斷演進,像是USB 3.1、Thunderbolt 3、PCIe 4.0等新標準都陸續出爐,持續提升數據的傳輸和吞吐量。此一趨勢也對量測儀器產生新的要求,量測儀器的誤差值需更小,也就是儀器的本底雜訊和固有抖動要再進一步降低,如此一來才能夠有足夠的空間容納訊號幅度相位和頻率的變化,以利設計人員開發產品。
據悉,新推出的Keysight Infiniium UXR系列產品具備10位元垂直解析度和更高的訊號完整性,以實現更佳的有效位元數(ENOB),進而帶來更快的相符性測試;而13至33 GHz機型提供每通道128 GSa/s的取樣率,而40至110GHz機型提供每通道256 GSa/s的取樣率,可精確重建高速訊號。
此外,新產品具備多達4個全頻寬通道、通道間的固有抖動小於35 fs(rms),以提供準確的時序和時脈偏差量測;還可選配的完整工廠級自我校驗模組,可確保持續的量測準確度,同時減少讓設備停止運轉的需求。
值得一提的是,該系列示波器採用是德科技第二代磷化銦(InP)製程的晶片組,可實現更寬的頻寬和更低的雜訊底線。杜吉偉指出,一般矽鍺(SiGe)技術當頻率越高時,電壓會越小,訊噪比也為因而較差;而磷化銦的工作電壓超過5V,在高頻的表現較佳,因此採用磷化銦製程可實現更寬的頻寬和更低的本底雜訊。
透明顯示器應用多 AMOLED透明度拔得頭籌
隨著多元應用場域的出現,透明顯示器的需求亦隨之提高。有鑑於此趨勢,工研院近日展示了最新的AMOLED透明顯示器研發成果。並進一步結合觸控與人工智慧(AI)功能,未來將能夠在博物館、商場、水族館、車站等等展示應用中大顯身手。
由工研院研發的AMOLED透明顯示器的穿透率已達71%,工研院電子與光電系統研究所經理陳恒殷表示,目前不僅是OLED技術能做到透明顯示,LED顯示器與LCD也能做到。然而,目前LCD透明顯示的穿透度大約只有10%,因此必須搭配強勁的背光才能正常顯示;LED顯示器則同樣能做到70%以上的穿透度,然而若要提高透明LED顯示器的穿透度,則必須拉開每個像素點的間距,進而犧牲顯示解析度。因此,對於戶外廣告看板應用而言,LED透明顯示器將有其施展身手的空間。但是在室內觀看距離較近、需要較為精緻畫質的室內顯示器應用,目前則是AMOLED技術最為適合。
工研院近日便展出了「動態虛實互動水族窗」,結合目前全球最高穿透率達70%的高透明AMOLED觸控顯示、「動態物件辨識」與「指向互動技術」,參觀者只要點向魚缸內有興趣的魚種,系統即可透過參觀者注視的方向和手勢做出判斷,在透明的水族箱上提供對應的互動資訊。
藉由透明顯示櫥窗展示實體,並於櫥窗上依照消費者的需求提供互動式資訊的方式,創造使用者直覺化的資訊體驗,未來可廣泛的應用於商場與展場,同步的展示商品並精準的提供相關資訊;博物館內可同步介紹展示品的相關內容;交通運輸方面可同時提供駕駛與乘客交通狀況相關資訊等。
陳恒殷進一步說明,在未來將會使AMOLED透明顯示器往軟性邁進,並將進一步結合觸控功能,以符合更多應用場域的需求。值得一提的是,觸控功能通常必須外掛於顯示器之外,該觸控導入方式將會有害於穿透度。因此,陳恒殷也提到,往下一階段技術開發的路上,必須要把71%穿透度維持住是最重要的任務,也是未來的挑戰所在。
工研院電光系統所所長吳志毅表示,顯示器在未來將融入更多生活場景,扮演人機互動上重要的角色成為我們日常中無所不在的生活介面,並以摺疊、透明、捲曲、任意拉伸等方式,結合AI、視覺、語音辨識等功能,創造多元的終端應用。
2018年MEMS感測器/致動器產業規模達127億美元
根據市調機構IC Insights的預測,使用微機電系統(MEMS)技術製造的產品預計將占2018年93億美元半導體感測器市場的73%,以及預計今年將在全球出貨的241億顆感測器數量中的47%。MEMS製造感測器(包括加速度計、陀螺儀、壓力感測器和麥克風晶片)的營收預計將在2018年成長10%至68億美元,而2017年將近61億美元,2016年則是52億美元。預計MEMS感測器出貨量將在2018年成長約11%,達到111億顆。
預計2018年採用MEMS製程的致動器產生額外的59億美元的銷售額,這些致動器使用其微機電系統感測器進行平移和啟動操作-例如在印表機中分配墨水或在醫院為病人投藥。MEMS製造的感測器和致動器的總銷售額預計在2018年成長10%,達到127億美元,較2017年成長近18%,2016年成長15%。
在五年預測期內預計的最大變化之一將是MEMS製造設備的平均銷售價格穩定性更高,並且平均銷售價格下降幅度明顯低於過去10年。預計2017~2022年間MEMS感測器和致動器的平均售價將以-2.0%的年複合成長率下降。
滿足短小精悍需求 PMIC朝高整合/高效/高靈活發展
消費電子產品紛紛採用更高效能的應用處理器和SoC,不僅運算能力越來越高且體積也越來越小,而消費者也希望電子產品能具備更長的工作時間;為此,電源管理晶片(Power Management IC, PMIC)設計開始朝向高整合、高效率以及高靈活度發展。
Maxim資深市場經理Roger Yeung表示,越來越多消費電子產品採用高效能處理器來滿足虛擬實境(VR)、擴增實境(AR)、電競、深度/機器學習等應用需求,對提升電源效率和減小外形尺寸的需求也日益增高。因此,PMIC在設計上,不僅具備高整合、高效率及高靈活特性,還要穩定性高(Robustness)、低功耗、易於設計,以及低成本。
Yeung進一步解釋,現今市面上的電子產品體積越來越小,因此,PMIC在設計上的首要考量,便是如何實現高整合性,以縮小整體尺寸,降低消費性電子設備的電路板空間和元件成本。同時消費者又希望電子產品使用壽命能越久越好,也因此,如何達到高效但又低功耗、Low iq以維持Always on的狀態,是PMIC第二個設計關鍵。
而對於電子產品製造商來說,除了要打造高效、小體積、壽命長的產品滿足消費者需求之外,如何降低整體開發成本並加快上市時程,也是產品設計時的關鍵。因此,PMIC不僅要有高整合度、高效率,同時還須具備高靈活度的特點。
Yeung指出,一般要實現高整合度,代表整個IC會有許多組的Channel,而要控制每一組Channel的時序,基本做法都會加掛一顆微控制器(MCU),但這樣也使設計和操作更複雜;也因此,該公司便使用供電順序管理器(FPS)代替MCU,進行時序控制;如此一來,除了降低操作複雜度之外,且由於控制主要是由FPS負責,不太須要再加掛MCU,也因而降低設計難度,加快Time to Market的時間。
Yeung說明,總而言之,電子產品持續朝高運算、小體積、低功耗發展,PMIC也因此須具備更高的整合度、更高效能和高靈活性,而PMIC供應商也致力發展新一代解決方案,像是Maxim近期便推出新一代高效能PMIC「MAX77714」和「MAX77752」,可用於AR/VR、電競、無人機、機器學習等領域,滿足市場需求。
傳輸需求日漸提升 光纖車內應用即將引爆
各類交通載具上的資訊娛樂系統傳輸資料皆逐漸提升,因此近來民航客機、火車等較為大型的交通工具皆開始導入光纖,用以滿足乘客的高畫質影音需求。在未來,光纖網路也將逐漸導入至客運巴士中,各類車內的光通訊商機即將引爆。
安立知(Anritsu)業務暨技術支援部門專案經理杜建一指出,由於交通工具上資訊娛樂系統產生的資料量以及對畫質的要求越來越高,因此有許多廠商已經開始將民航客機、火車等大眾運輸交通工具上的傳輸介面光纖化。在未來,客運巴士中所使用的傳輸介面將是下一波導入的應用領域。
由於自用車體積小,車內資訊傳輸距離不會太長,故較難展現光纖傳輸速度快、資料量大的優勢。因此,目前的應用多是以大型的交通載具為主。更由於光纖系統在車內傳輸的應用普及率較低,若要導入自用車的價格恐將過高。然而,光纖通訊不但具備傳輸速度快的優勢,光纜的重量與成本也皆優於銅線,因此未來電動車依然有望成為光纖通訊的重要應用領域。
不僅是光纜的重量與成本優勢將成為導入電動車通訊介面的重要推力。杜建一也提到,在現今電信機房之中,換用光纜之後的電費開銷將是使用銅纜的十分之一。可以想見,光纜的節能特性也將成為電動車導入的一大誘因。
杜建一說明,近年來由於車聯網趨勢興起,許多在以往只會運用在手機設備、電信機房的通訊技術皆漸漸導入汽車應用之中,光通訊技術便是其中一例。更由於近年來車內的資料傳輸量逐漸增加,因此,對於提供量測解決方案的廠商而言,部門之前的分工已難如以往清楚分割;時至今日,車內引擎量測、電子系統量測,也同樣有許多監測訊號、感測器訊號、管理訊號必須回傳。正因如此,需要整合各類通訊模組在其中,該趨勢也大幅提升了量測儀器的挑戰。
培育數位化人才 西門子/北市技職教育體系擴大合作
台北市自2013年起領先全國,辦理海外技職教育見學團,並與德商西門子(Siemens)公司合作,連續六年為北市技職教育體系的學生提供柏林、紐倫堡教學技術中心及西門子自動化工廠的見學機會,藉由海外見學機會,提供學生專業技術學習及多元文化認識,促進技職教育向上提升。近日,西門子與北市府教育局共同簽署技職產學合作計畫備忘錄,西門子將提供更多資源,讓北市的技職教育體系能有更多機會學習德國技職教育在學校與企業間培育學生的過程,及企業對人才及素養的重視,並透過技職教育向海外先進國家學習與借鏡的經驗,放眼國際與世界技職教育接軌。
台北市自107學年度起辦理數位職人培育試辦計畫,採用德商西門子自動化教育合作方案SCE(Siemens Automation Cooperates with Education),導入西門子機電技術一體化國際認證教學模式SMSCP(Siemens Mechatronic Systems Certificate Program)為主,針對臺北市技職學生做國際化數位製造的職人培訓,課程結束即安排至西門子合作的相關企業見習,將理論與產業實務結合從做中學習。透過此試辦計畫,預期能有效為臺灣目前對縮短學用落差的重視,協助技職學校建構國際化教材,並紮實累積自動化領域的實務經驗,不僅對學校未來在數位製造課程的規劃和執行有相當大的助益,更強化臺灣工業數位人才技術實力和競爭力。
西門子台灣總裁暨執行長艾偉表示,升級產業以永續國家競爭力是各國發展首要策略,其中創新技術至為重要,但培育專業人才亦是關鍵。西門子相當重視人才培育,長期與全球各國政府教育機構產學緊密合作,增進技術知識與產業無縫接軌。台灣西門子十分榮幸能與北市府合作數位職人培育試辦計畫,攜手強化產學鏈結,提高臺灣技職人才的國際就業力。北市教育局長曾燦金則認為,專業與技能相輔相成,需要大量資源與時間的付出,未來工業4.0專業人才培育是相當急迫的,感佩台灣西門子積極投入資源,與本市一同進行技職人才扎根培育,希冀產學合作方案能為台灣培育出更多優秀技職人才。
先進製程發展熱潮延燒 新材料開發挑戰接踵而來
為滿足在產量、可靠度及性能方面等要求,先進製程對特用化學及新材料需求大增,對此,英特格(Entegris)副技術長Montray表示,像是在薄膜沉積(Deposition)、過濾器(Filter)和運送晶圓的晶圓傳送盒(Front Opening Unified Pod, FOUP)設計、要求都有所改變,促使半導體材料商的開發挑戰也日漸增加。
Montray指出,過往28奈米以上的製程,在進行薄膜沉積時,多使用液體化學材料;然而,隨著製程走到10奈米以下(如7、5、3奈米),不僅所使用的材料越來越稀有,也從原本的液體化學材料轉變成固體化學材料。也因此,對於材料商而言,要如何將固體化學材料氣化,並且在晶片上呈現均勻的薄膜層,而不是厚薄不平均導致晶圓良率降低,是一大挑戰。
另一方面,10奈米以下的先進製程對於雜質過濾的要求也越來越高,晶圓廠必須導入效能更強的過濾、淨化產品,才能確保半導體晶圓不受汙染,提升生產良率,也因此,過濾器的純淨度勢必得再度提升。
Montray說明,從28奈米走到7奈米,產品的金屬雜質要求須下降100倍,汙染粒子的體積也必須要縮小4倍,而隨著製程走到10奈米以下,對於潔淨度要求只會愈來愈嚴格,例如28奈米晶圓可能可以有10個污染粒子,但7奈米晶圓上只能有1個。也就是說,為因應先進製程,過濾器必須更乾淨,這也意味著材料商必須花費更多的時間設計產品,確保更高的潔淨度。
除此之外,晶圓運送盒也因先進製程而產生新的需求。Montray解釋,當晶圓擺放至晶圓運送盒當中時,不代表馬上就會運送,可能會經過一段時間待所有準備就緒後才開始運送(約2~3小時)。也因此,在這段期間內,要如何確保盒內環境對晶圓不會有所影響,便是研發晶圓運送盒時須考量的關鍵。
Montray指出,特別是採用先進製程的晶圓,其薄膜層非常薄,對氧氣十分敏感,很容易被氧化,也因此,晶圓運送盒的設計重點便在於如何實現更嚴格的「汙染控制」,也就是要有更緊密的密合度、更高的排氣、充氣效果,使晶圓在運送過程中不至於產生損壞。
總而言之,半導體持續朝向先進製程發展,連帶使得新材料開發的挑戰逐漸增加,也因此,英特格不斷提升其技術能力與業務版圖,像是在台灣技術中心引進KLA SP3晶圓檢測系統,讓該公司在台灣的晶圓檢測能力擴展至19奈米,得以自行產出晶圓缺陷的數據,以引導新產品開發及改善產品性能。
SiC/GaN電源模組封裝材料2023年產業規模達19億美元
碳化矽(SiC)和氮化鎵(GaN)正在推動新的電源封裝解決方案發展,市場研究組織Yole Développement表示,SiC技術逐步成為滿足工業要求的重要解決方案,市場估計2017年至2023年的複合年成長率(CAGR)達到29%。電源模組封裝材料產業在2017~2023年的CAGR為8.2%,產業規模將從12億美元成長到19億美元。
除半導體產業外,EV/HEV產業對高功率密度和機電整合的需求也以專用封裝解決方案推動了許多電力電子創新。在不斷創新的過程中,有兩個主要技術趨勢,用於混合動力汽車的超模壓雙側冷卻模組和用於電動車的帶有針翅式底板的單側冷卻模組。
事實上,2017年是IGBT功率模組市場令人印象深刻的一年,2018年又更上一層樓,上半年成長超過20%。主要原因是EV/HEV產業的推動,特別是在中國。因此,整個電源模組市場預計在2023年將超過55億美元。
固態電池導入電動車再等5年 模組化儀器為量測對策
車輛電動化已成必然趨勢,為求更高續航力與行車安全,固態電池的研發已成大勢。然而,在固態電池大舉導入之前,其電池在短時間內依然是主流。在此階段,模組化量測儀器將能符合現階段相關製造廠商之需求。
國家儀器(NI)技術行銷經理吳維翰指出,自電動車發展初期至今,皆是以使用鋰電池為主;儘管鋰電池技術成熟並具備足夠蓄電量,然而由於其內含電解液的材料特性,當遇到車禍時,電解液燃燒將會釋放大量有毒物質,因此有非常高的安全風險。
有鑑於此,固態電池由於其體積小、較安全、充電量大的特性,可能成為未來趨勢。預計在未來3~5年將會出現顯著的進展。儘管目前固態電池的製程還未穩定,尚未進入量產階段,固態電池檢測規範亦尚未落地。
吳維翰指出,鋰電池的價格將隨著採用率提高而逐漸下降,到了2025年時,鋰電池的價格預計將達到2010年價格的十分之一。因此,在固態電池成熟並量產之後,成本也將逐漸降低,進而帶動在電動車領域的滲透率。
然而,在固態電池電池正式量產之前,相關供應商依然必須滿足目前的鋰電池量測要求,然而面對3~5年後即將面臨的固態電池大趨勢,也必須要開始布局。吳維翰認為,電池的測試項目不外乎結構相關測試(高溫、低溫、震動等測試項目)與電氣相關測試(高速充放電等測試項目),因此,在此新技術研發階段,便相當適合導入模組化量測儀器。模組化儀器之優點在於能靈活應變不斷變動的測是規範,並能依照不同國家的法規要求調整。












