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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。  
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克服毫米波傳輸耗損 5G RF前端朝模組/IC發展

目前6GHz以下頻譜擁擠且可用的頻段相當破碎,為獲取更大頻寬,使得5G開始朝毫米波(mmWave)發展。然而,毫米波訊號具衰減快、易受阻擋且覆蓋距離短等特性,使得5G基地台與終端開發面臨技術挑戰,也進而影響天線與射頻(RF)前端的設計。 ADI通訊基礎設施業務部中國區策略市場經理解勇指出,5G大規模天線陣列技術,使之對於射頻元件的整合度、頻寬與成本具更高的要求。5G頻段包含6GHz以下的低頻頻段與高頻毫米波頻段,支援的頻段比4G LTE多且複雜,因此,若要達到5G RF性能指標要求,將為相關RF元件製程與電路設計帶來了更大的挑戰。 以往RF前端多採用離散式元件(Discrete Components),透過印刷電路板(PCB)上的RF走線(Trace)連接收發器(TRx)、功率放大器(PA)、低雜訊放大器(LNA)及濾波器(Filter)等主被動元件。不過,隨著RF元件用量的提升,Qorvo產品行銷經理陳慶鴻指出,目前4G高階手機RF元件模組化已是必然的趨勢,而5G將更進一步加速元件整合的趨勢。其中,模組的型式包括封裝、低損耗板材SMT、軟板SMT等等,但不論採用何種方式都必須解決熱集中、高功率消耗的問題。 Anokiwave亞太地區銷售總監張肇強進一步說明,5G毫米波訊號易耗損、受干擾,為降低訊號在PCB傳遞過程中耗損,須將RF元件與天線整合在一起,以縮短RF走線。此外,隨著頻率變高,天線尺寸及每個天線間的距離都會大幅縮小,難以直接將離散式元件整合在天線間,因此須將RF元件加以整合。因應此趨勢,該公司利用矽製程技術將RF元件整合成四通道的毫米波IC,再將之與天線整合成模組,以解決訊號傳輸耗損問題。 此外,張肇強也談到,基地台散熱問題對於RF元件與天線設計是一大挑戰,過往毫米波雷達與波束成形等技術主要被運用在軍事國防,尺寸與成本都並非設計上的主要考量,因此若要運用相關技術實現商用基地台,除了要克服尺寸問題,基地台散熱所帶來的龐大成本也是一大問題。而Anokiwave也嘗試從封裝來改善散熱問題,其第一代IC採用QFN封裝技術,但考量塑膠封裝散熱效果差,因此第二代產品改採晶圓級晶粒尺寸封裝(WLCSP),在改善散熱問題的同時也能進一步縮小封裝體積。
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8K液晶材料就位 穿透度提升15%效能更加倍

液晶面板無論是在大小尺寸的顯示應用上,皆是目前的主流,液晶層材料也持續推陳出新,以提升顯示效能。針對電視顯示器的8K超高解析度應用,材料供應廠商也已經針對該需求推出相對應的液晶材料,將背光穿透率提升15%之多。 台灣默克集團董事長謝志宏指出,8K對於液晶材料有更高的穿透度要求,目前該公司已與面板大廠合作,開發出8K電視顯示器專用的液晶材料,成功將穿透率再提升15%。 謝志宏進一步解釋,一般的背光源在穿透液晶層之後,往往只剩下10%亮度,因此若是液晶層的穿透度能夠提升,背光源所使用的LED數量與功耗便能降低,也進而能夠減少成本。 另一方面,謝志宏指出,不同於電視顯示器應用,行動裝置在使用時會有將螢幕橫擺、直放等由不同角度觀看的需求,對於廣視角的要求將比電視更高;因此,電視顯示器與行動裝置螢幕的液晶層材料亦有不同。然而,相同的是,無論在智慧型手機與平板電腦等小尺寸應用上,穿透率同樣是重要考量。在未來,無論是大小尺寸顯示器的液晶材料都將往更高的穿透度發展。 謝志宏以小尺寸螢幕使用的UB-FFS材料與FFS為例說明,FFS穿透度較低,目前以中階手機為主要應用市場;UB-FFS的穿透度較高、顯示效果較好,目前多運用於高階智慧型手機中。然而,儘管單就液晶材料而言UB-FFS成本較高,但由於較好的穿透度能降低背光LED等其他零組件的用量與成本,因此,UB-FFS其實能提升整體BOM Cost的競爭力。 謝志宏認為,儘管未來顯示技術將持續往MicroLED與OLED顯示器發展,然而由於TFT LCD產能穩定、成本較低,因此,在未來五年之內TFT LCD將持續為主流技術。默克也將秉持著好奇心及材料研發經驗,持續推展材料新應用,以因應5G、無人駕駛、智慧建築等未來趨勢。未來,默克也將持續研發新世代液晶材料,實現高色飽和窄邊框的精品顯示器,以呈現絕佳的視覺體驗。
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MIC:2019年AI手機滲透率超過五成

資策會MIC表示,多接取邊際網路運算(MEC)將扮演5G新應用發展的樞紐角色,其超高速、低延遲、大連結與利用網路切分等技術特色將為電信商與雲端業者帶來嶄新商機。若能在距離用戶較近的場域建置運算與儲存設備,對於支援IP監控、AR/VR、車聯網等服務將有更好表現,因而吸引通訊、資訊領域大廠投入競逐。 MIC資深產業分析師李建勳指出,5G與支援AI應用手機商機可期,初代5G智慧型手機將於2019年上半年陸續問世,預計全球各國2020年商轉5G網路後,出貨將於2021年有更顯著成長;至於支援AI應用手機在IC設計業者推波助瀾下,其中低階手機迅速上市,預計2018年支援AI應用手機出貨量將可突破5億台,2019年後滲透率將突破五成。 2017年智慧型手機搭載人工智慧引擎者為Apple iPhone 8與X系列,與華為Mate 10系列,出貨量達到8060萬台;2018年,Qualcomm、Samsung與聯發科也相繼推出人工智慧處理器,在眾多Android品牌大廠的支持下,預期出貨量將迅速攀升,預期到2019年後,人工智慧功能在智慧型手機的滲透率可突破五成,100美元以下的機種在聯發科與紫光展銳的投入下,也得以大量導入人工智慧引擎。 AI在IC設計業者的推波助瀾下,支援AI應用的中低階手機迅速上市,李建勳表示,預計2019年支援AI應用的手機出貨量可突破8億台,達8億4030萬台左右;2020年AI手機快速突破10億大關,市場滲透率超過60%,已是未來智慧型手機中普遍的功能。  
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K&S推MiniLED轉移設備 速度有望5倍提升

看好MiniLED背光未來為商機,半導體封裝設備廠商庫力索法(Kulicke&Soffa, K&S)於近日與Rohinni攜手推出MiniLED轉移設備PIXALUX。該MiniLED解決方案相較於傳統的單顆取放(Pick&Place)轉移方法相比,速度可以提升3~5倍。   Kulicke&Soffa(K&S)集團高級副總裁張贊彬說明,目前傳統的LED背光電視大約使用50顆LED,然而隨著MIniLED於背光應用的普及,LED背光數量將提升至2萬顆以上。因此,將需要更有效率的轉移方式。PIXALUX解決方案一秒能夠轉移50顆LED晶粒,轉移速度是Pick&Place方法的3~5倍,更重要的是,該解決方案能夠在轉移過程同時完成目揀(Sorting)程序,為轉移節省更多作業時間,進而降低生產成本。   Rohinni副總裁Brad Telin則指出,目前該解決方案可以做到100×100微米(Micrometer, ㎛)尺寸晶粒的轉移工作,並且良率可以達到99.9999%。在未來,也將隨著MicroLED的發展持續推進該轉移技術,期望能在縮小晶粒尺寸的同時維持其轉移良率。   Telin進一步提到,事實上目前PIXALUX設備已能夠做到50微米MicroLED晶粒的轉移,在MicroLED的技術發展中,主要的技術局限依然在於晶粒製程的技術能力,而非轉移設備。因此,只要晶粒廠商能夠量產MicroLED等級的晶粒,PIXALUX就有能力轉移。在未來3年將會是MiniLED的技術開發關鍵時期,並將由大型顯示器優先開始導入MiniLED應用,該市場也將是PIXALUX最初實現的應用範疇。
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自動化掀MEMS新浪潮 感測器整合彈性成關鍵

在工業自動化風潮的引領下,工業市場對於感測器的需求日益增高,舉凡陀螺儀、測斜儀、磁力計、麥克風以及壓力感測器等元件都開始被運用在工廠中,透過多重感測器的融合來提高工廠生產效率,加速工業自動化進程。因應此趨勢,感測器廠商也從消費性領域跨入工業應用市場,擴增工業感測器產品,以掌握下一波MEMS商機。 意法半導體(ST)MEMS感測器產品部消費性MEMS事業單位總監Simone Ferri指出,縱觀全球半導體市場,可觀察到第一波MEMS浪潮是由行動裝置應用所主導,而在消費性MEMS感測器被大量採用後,感測器在工業應用商機也逐漸浮現。他預測,智慧製造等自動化應用將掀起下一波MEMS浪潮。 Ferri表示,各應用市場對於MEMS感測器要求皆不同,以消費性產品而言,功耗、體積以及成本會是設計要點;而工業用感測器則會以耐用性及可靠度為首要考量,且為適應不同工廠環境,工業用感測器須具備更大的工作溫度範圍、振動容忍度以及良好的防塵效果。此外,功能整合的彈性也相當重要,感測器廠商須提供客製化的封裝解決方案,依照各應用需求將多重感測器、聯網功能、功率IC以及微控制器整合在同一封裝內。 為掌握下一波MEMS感測器商機,ST也從消費性領域跨足工業市場,並推出IIS3DHHC 3軸MEMS感測器。其主要應用於通訊系統天線定位機械的精密傾角計,以及各種工業平台所用的穩定器或調平器。有別於消費性感測器的LGA塑膠封裝技術,該測斜儀採CLGA陶瓷封裝技術,即便長時間運行或處於溫度變化大的環境內,也能確保測量的精準度。 談到工業感測器對於功耗的要求,Ferri指出,過去工業產品對於功耗要求較低,但隨著IIoT的發展,未來工業裝置對於功耗要求會越來越嚴格。因應此勢,IIS3DHHC整合類比數位轉換功能,以及包括FIFO資料存儲和中斷控制在內的數位電路,並簡化電源管理設計,以延長電池供電設備的運作時間。 綜合上述,Ferri強調,感測器廠商須能提供多種類感測器,以及封裝上的彈性來滿足市場的各式需求,才能在下一波MEMS感測器浪潮中保有競爭優勢。
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工研院/SEMI結合產學研 發展軟性混合電子應用

工研院與SEMI國際半導體產業協會、長庚大學、國立體育大學於6日簽約,共同開發「軟性混合電子」,並制定相關產業技術發展藍圖,以精準運動科學的智慧穿戴產品為標的,協助體育界以實際的數據分析,作為精準發掘潛力選手、提供教練調度、甚至戰術應用的依據,並鏈結國內外廠商,建立台灣在軟性混合電子產業之自主供應鏈,前進運動科技龐大市場。 工研院電光系統所所長吳志毅表示,智慧穿戴式裝置市場近年來持續成長,帶動穿戴式設備模式更加多元。軟性混合電子結合了重佈線層(RDL)技術與軟性電子基板材料,可在軟性基板材料上整合現有的半導體元件,卻又具備軟性、服貼、可拉伸的特性,能夠有效貼附於身體部位,提升整體穿戴的舒適度與生理訊號量測的精準度,未來對於運動與健身等穿戴裝置之應用有極大幫助。工研院此次在SEMICON Taiwan展出的軟性混合電子之精準運動偵測系統,利用無線傳輸技術即時將使用者身上的肌電訊號傳輸至電腦,並藉由演算法判讀其肌肉用力程度及疲勞度,結合運動訓練的知識,未來可作為運動員訓練或是教練調度選手的依據。 SEMI台灣區總裁曹世綸表示,台灣具備完整且高度垂直分工的微電子產業鏈與高度水平整合的能力,是掌握這波軟性混合電子龐大商機的關鍵優勢。透過與工研院的共同合作,SEMI-FlexTech (國際半導體產業協會策略夥伴ᅳ軟性混合電子產業聯盟),將於10月3日正式成立軟性混合電子產業委員會,期望透過結合產學研建立並強化台灣軟性混合電子產業供應鏈,以精準運動與健身領域的智慧穿戴裝置為標的,協助制訂軟性混合電子產業技術發展藍圖,共同推動國際標準,藉由SEMI-FlexTech的全球平台串聯國內外廠商,促進更多的國際交流與合作,並透過FLEX Taiwan軟性混合電子國際論壇暨展覽,強化台灣軟性混合電子技術優勢與國際能見度。 長庚大學校長包家駒表示,長庚大學甫獲2018「世界一流學科排名」的肯定,生物醫學工程(全台第三)、護理學科(全台第一)雙雙入榜世界百大的學術排名。生物醫學工程領域的研究已經成功整合物理感測的生理訊號以及生物標幟的生物訊號,並且實務應用於智慧衣、心震圖研究、超音波腦部藥物釋放系統開發等,由工學院賴朝松院長所率領的團隊,更爭取到科技部「半導體射月計畫」補助,研發帕金森氏症臨床需求之工程技術,預期可以達成大量快篩與高風險年長者的精準測量,為病程輔助判斷的數位醫學科學提供一個準確的依據。藉由此次結盟,能夠將工學院賴朝松院長所率領工學院團隊,結合長庚大學在醫學領域健康老化生活品質的提升以及老人照護成果,並整合由物理治療系主任張雅如的疲勞研究及穿戴式研發能量,期盼有效地應用於個人化精準運動的提升。 國立體育大學表示,現階段發展競技運動科學的重要課題之一,就是如何精準輔助競技訓練, 提升運動表現。然而,目前國內不但缺乏競技運動科學資料庫,對於各種數據的整合與判讀缺乏經驗,更遑論執行大數據分析預測選手表現這項重要的工作。此外,隨者感測元件產業的蓬勃發展,穿戴式科技應用在運動上的產品如雨後春筍般出現。雖然市面上所販售的商品林立,但真正經過科學方法驗證,俱有良好信、效度者卻寥寥可數。再者,由於比賽規則限制,大部分穿戴式科技產品只能在練習時使用,無法在運動員比賽的過程中做出立即回饋,提供教練調度、甚至戰術應用的依據。 綜合上述幾點,發展更服貼與舒適的感應器,並且能精準地蒐集不同運動項目中所需要的訓練內容,最後能在比賽則許可下仍可使用之智慧型裝置,紀錄下所有訓練、比賽的歷程,將資料傳輸至雲端資料庫進行分析運算、即時回饋,成為我國當前發展競技運動科學刻不容緩的課題。國立體育大學團隊期盼能藉由參與此一計畫,第一線融合教練與運動員之需求,使研發之產品更具國際競爭力。 未來四方的合作將以教練、選手之需求為主要導向,透過「精準定位潛力選手」、「精準訓練介入監控」、「精準預測準備狀態」、「精準調控競賽過程」、「精準收集運算分析」五大面向,由國立體育大學團隊選擇長跑,籃球,自行車,跆拳道為目標項目,進行短至長期的訓練介入與監控,搭配長庚大學在物理、生物智能、運動訓練上的專業知識,特別是疲勞的偵測,提供工研院進行軟性混合電子技術開發,並藉由SEMI鏈結相關的供應鏈廠商,提供運動競技上精準的推進方案,共同將相關成果應用至國內頂尖選手上,達到精準發掘潛力選手、精準監控、精準預測、即時回饋,以及精準收集運算分析之目標,在專業的運動科學的助攻下,達到事半功倍的訓練效果。長期來說,也希望將相關成果推展至紡織產業以協助智慧衣技術的發展,以協助紡織產業進攻高附加價值市場。
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提升人機互動體驗 毫米波雷達應用更多元

人機互動(Human-Machine Interface, HMI)概念帶動毫米波雷達(mmWave Radar)應用更新穎。人機互動將從過往由鍵盤、滑鼠、觸控等方式,發展至更多元與直覺的控制方法,智慧化的人機互動過程需要越來越多的感測器,而毫米波雷達可利用無線電波偵測物體的位置、方向、距離與速度,因此,英飛凌(Infineon)將毫米波雷達與智慧音箱結合,讓智慧音箱具備更多感知能力知悉外在環境,使其不僅只是執行指令,也能與使用者有更多互動,進一步提升使用者體驗。 英飛凌電源管理及多元電子事業處射頻及感測元件經理吳柏毅表示,毫米波雷達德特點包括可偵測到很細微的運動,例如心跳;不受外在惡劣環境的影響(像是霧、灰塵);也無隱私問題,因為沒有鏡頭無法拍攝圖像等,使其在車用與工業外的應用市場有著更多發展機會。舉例而言,該公司將60Ghz毫米波雷達結合智慧音箱,使智慧音箱不僅可執行使用者指令,並可透過毫米波可偵測物體位置的特性,與使用者進行互動遊戲。 目前毫米波雷達主要應用於車用和工業市場,不過由於其可偵測物體的位置、方向、距離與速度的特性,使毫米波雷達在未來可望自汽車市場延伸至工業等多元領域,其中,24GHz與60GHz雷達應用更是前景可期。英飛凌預期24GHz盲點偵測(BSD)應用將快速增長,而2021~2027年將是價格具有競爭力的BSD模組的黃金期,其他像是室內外智慧照明、安防監控與智慧家電,也都是24GHz的新興應用範圍。 例如香港科學園區已採用內建英飛凌LED驅動器、24GHz雷達與微控制器的智慧室內照明,建立智慧人流管理系統;另外,也可於智慧路燈中內建24GHz雷達感測器和數位控制器,對車流量和照明狀態進行即時監測,提升交通管理的效率和路燈預防性的維護。 至於在60GHz雷達方面,目前英飛凌也已有許多合作夥伴計畫於前瞻計畫中採用60GHz雷達晶片,共同開發用於穿戴裝置、物聯網(包含上述所提的智慧音箱),以及汽車應用中的手勢辨識。 總而言之,隨著人機互動朝更多元與更直覺的方向發展,需要更多感測器實現智慧化的人機互動。對此,英飛凌電源管理事業處大中華區射頻及感測器部門總監麥正奇表示,該公司將持續擴大投入感測器的研發,發展更多不同類型的感測器,並與區域市場的夥伴攜手合作,共同開發新興應用,打造新世代的智慧生活。
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AI帶動數據分析需求 Intel推FPGA加速卡迎戰

由於人工智慧(AI)、物聯網(IoT)等等技術的出現,全球的數據資料量正在快速增加。可程式化邏輯閘陣列(FPGA)具備低功耗、低延遲等特性,適合導入於邊緣運算應用之中。在未來,CPU、FPGA、ASIC等各種處理架構更將隨著不同應用出現而有更多整合的需求。針對以上趨勢英特爾(Intel)已推出對應解決方案,以迎接挑戰。 英特爾可程式化解決方案事業群亞太區總經理暨業務總監Ro Chawla指出,目前全球所累積的數據資料中,90%是在過去兩年內創造出來,可以想見全球數據資料量的成長速度相當驚人,該趨勢也為數據處理帶來挑戰。而FPGA的出現正是為了要解決巨量數據資料處理目前所面臨的瓶頸。 Chawla進一步指出,展望未來FPGA市場發展,整體FPGA市場預計將在2020年達到75億美元,加速器市場更有望在2021年達到200億美元。加速器市場不僅是包含FPGA,也包含了GPU與ASIC處理架構。 由於資料量的爆炸性成長,資料中心營運商需要保持大規模效能需求和營運效率之間的平衡。如富士通、戴爾 EMC等OEM廠商,亦在其伺服器系列中採用了英特爾可程式加速卡 (Programmable Acceleration Cards, PAC)。這是可程式化晶片的重要發展,旨在加速今日新型態資料中心的主流應用,憑藉出色的多功能性和速度,可支援處理從資料分析到金融服務的各項工作負載。  英特爾可程式化解決方案事業部業務經理林士元指出,目前FPGA的應用領域以數據中心為大宗,也由於大數據的重要性持續存在,因此數據中心也一直都是FPGA的重要應用領域。 除了數據中心應用之外,由於FPGA具備低功耗、低延遲等優點,也能符合邊緣運算的處理需求。以影像辨識為例,GPU雖在影像處理、訓練模形方面有極佳的表現,然而GPU的功耗較高,約可達到150W以上;相比之下,FPGA 50~60W的低功耗更適合做為邊緣運算使用。 Chawla提及,沒有任何一種處理器架構可以獨立解決所有的應用問題,因此技術趨勢將轉向異構計算架構。英特爾所推出的Open VINO架構能做到異構運算,適用於各種處理架構,未來也將會看到更多異構應用可能出現。 林士元更指出,目前英特爾已開始關注投資安防監控市場,該市場未來更有望成為FPGA成長最快的應用領域。也已經有廠商與Intel合作,開始將FPGA與加速器架構導入至人臉辨識、車牌辨識的邊緣運算應用之中。
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2018半導體資本支出破1000億美元 記憶體占53%

產業研究機構IC Insights預測,2018年半導體資本支出總額將增至1020億美元,這是史上首次資本支出上超過1000億美元,同時較2017年的933億美元成長了9%,比2016年成長了38%。 其中超過一半的資本支出預計用於記憶體—主要是DRAM和Flash,包括對現有晶圓廠產線和全新製造設備的升級。預計今年記憶體投資將占到半導體資本支出的53%。儲存設備的資本支出在六年內大幅增加,幾乎翻了一倍,從2013年的27%(147億美元)增加到2018年的產業資本支出總額的53%(540億美元),相當於2013~2018複合年成長率為30%。 在主要產品類別中,預計DRAM/SRAM的支出增幅最大,但預計Flash占今年資本支出的最大比重。預計2018年DRAM/SRAM部門的資本支出將在2017年強勁成長82%後再度出現41%的成長。預計2017年快閃記憶體的資本支出將在2017年成長91%後,2018年再成長13%。 經過兩年的資本支出大幅增加,一個迫在眉睫的主要問題是,高水平的支出是否會導致產能過剩和價格下降。記憶市場的歷史先例表明,過多的支出通常會導致產能過剩和隨後的價格疲軟。三星、SK海力士、美光、英特爾、東芝/西部數據/SanDisk和XMC/長江存儲技術都計劃在未來幾年內大幅提升3D NAND Flash容量(以及新的中國記憶體新創公司進入市場),IC Insights認為,未來3D NAND Flash市場供需過剩的風險正不斷提升當中。  
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