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壓電元件2024年產業規模將達485億美元
產業研究機構Yole Développement(Yole)研究指出,到2024年,感測器、致動器和換能器的壓電市場規模預計將達到485億美元,從2018~2024年,塊狀矽結構(Bulk)和薄膜技術的相關元件年複合成長率為12.6%。Yole認為,薄膜壓電設備正在推動市場成長,儘管市場比重仍然有利於塊狀矽結構元件(Bulk-based Devices),而塊狀矽結構元件仍然是壓電市場中的一項強大技術。
在塊狀矽和薄膜設備市場中,RF濾波器分別以SAW和BAW領先。Broadcom和Qorvo是RF濾波器領域的主要薄膜廠商。頻率越來越高的5G將推動市場發展。壓電材料可以實現電子世界和機械世界之間的連結,致動器和感測器功能可以直接與電子晶片整合。
專門針對薄膜技術,多家MEMS代工廠已在其製造廠內化了薄膜壓電製程。 AlN需要壓電層沉積方面的知識,而PZT是一種用於整合在半導體晶圓廠中的特殊材料。就沉積而言,兩種技術在競爭:Sol-Gel和PVD(濺鍍或脈衝雷射沉積-PLD)。Sol-Gel具有更好的薄膜性能,良好的均勻性和更高的擊穿電壓。但是,在考慮量產時,產能成為主要考慮因素,這就是Sol-Gel表現出局限性的地方。關於MEMS IDM和代工廠的製程選擇,Fujifilm Dimatix和Robert Bosch選擇了濺鍍,而Epson和Rohm Semiconductor將採用Sol-Gel技術。
為IoT安全把關 台灣物聯網資安聯合檢測中心正式成立
隨著物聯網垂直應用逐漸成熟發展、而隨之而來的資安威脅也成為企業須重視的關鍵。為此,財團法人電信技術中心(TTC)與桃園市政府合作、偕同優力(UL)、中華資安等國內外合作夥伴,於虎頭山創新園區成立物聯網資安聯合檢測中心,提供一站式資安檢測服務,引領台灣物聯網軟實力接軌國際資安標準。此外,TTC繼去年四月推出的物聯網資訊分享及分析中心(IoT-ISAC)平台後,今日也宣布對一般民眾免費開放,冀望透過國內首座物聯網資安情資資料庫,提供多元內容,提升全民資安防護意識與警覺性;並提供企業線上資安檢測服務,全方位為台灣物聯網資安把關。
物聯網的蓬勃發展,也將帶來「萬物皆可駭」的資安隱憂,一般民眾及中小企業所使用的物聯網設備,如Wi-Fi、網路攝影機、印表機、投影機、醫療設備、農業器具等,皆可能遭受駭客攻擊。相關攻擊除影響設備正常操作、財物損失及個人隱私外洩外,也可能淪為駭客工具導致更嚴重攻擊事件。此外,物聯網垂直應用也造成各領域也面臨資安威脅。以醫療領域為例,美國緊急醫療研究機構(Emergency Care Research Institute, ECRI) 2019年報告指出,駭客攻擊是10大醫療科技危害之首,駭客可藉由遠端滲透醫療系統或裝置,造成醫療設備效能降低、竊取個人及醫療資訊等。
有鑑於此,TTC攜手國內外資安專家與資源,共同成立物聯網資安聯合檢測中心,提升國內智慧產業資安能量。TTC自107年起執行國家發展委員會『亞洲.矽谷-強化物聯網資安防護裝備』計畫,第一期完成物聯網系統層級資安防護評估機制的建立,包含智慧家庭及智慧交通領域,也成立物聯網資訊分享及分析中心;第二期延續並擴增第一期成果,與桃園市政府經發局合作,偕同國際認證機構UL、中華資安及虎頭山創新園區-資安物聯網中心營運團隊(大同世界科技股份有限公司及互聯安睿資通股份有限公司),聯合於虎頭山創新園區成立物聯網資安聯合檢測中心,冀望整合多方能量,共同強化智慧產業資安防護能力,提升台灣物聯網產業的國際競爭力。
圖 財團法人電信技術中心與桃園市政府、UL、中華資安等產官機構,共同設立物聯網資安聯合檢測中心
看好台灣企業發展IoT潛力,國際安全科學領導機構UL本次也參與第二期計畫,在物聯網資安聯合檢測中心導入UL IoT安全評等 (IoT Security Rating),以國際上的IoT資安設計準則為基,融合產業標準共識,提供連網產品的資訊安全評估,並透由安全評等,在產品上標示所獲得的分級標誌,協助廠商展示產品的資安能力,亦幫助消費者在選購時能有所依據;更冀望國內物聯網廠商能經由公正第三方的國際驗證,取得國際市場的信賴。
物聯網資安聯合檢測中心提供一站式檢測服務,以物聯網系統端、網、雲等全面性的物聯網資安防護評估流程,提供消費者安全基準(Security Baseline)參考,有助廠商生產符合國際資安要求的產品,搶攻國際市場。目前已完成五本物聯網系統層級資安評估指引,應用範圍包含智慧家庭、智慧交通、智慧醫療及智慧農業等領域,導入實際場域進行測試後,發現多項物聯網裝置存在資安漏洞,並揭露於CVE(Common Vulnerabilities and Exposures)平台且取得編號,有效提出預警,及早發現潛在威脅。
此外,為提升民眾的資安防護意識,物聯網資訊分享及分析中心也已設置學習專區,免費開放給一般民眾使用,讓全民能夠即時獲得國內外最新物聯網相關資安情資。IoT-ISAC平台首創物聯網資安情資資料庫,將所蒐集到的IoT設備IP位置,藉由地理位置資料庫進行交叉比對與分析,透過視覺化的呈現,使民眾對台灣聯網設備的數量及類型等分布狀況有全面性的概觀,進而提升民眾資安防護警覺性,逐步實踐『資安即國安』目標。未來企業會員也可透過IoT-ISAC平台,主動上傳物聯網裝置清單,檢測是否有存在既有資安弱點情資,達到早期預警目的,降低物聯網設備受駭客攻擊風險機率。IoT-ISAC平台目前有30餘家企業會員,歡迎更多的企業及政府組織加入,共同維護台灣物聯網資訊安全。
電信業大膽投入IoT市場 遠傳跨足能源/醫療領域
綜觀物聯網(IoT)市場,70%的應用與需求聚焦在LPWA網路,台電與政府逐步推動智慧電表、瓦斯表、智慧路燈等設置,搭上智慧城市發展與傳統電信服務萎縮的趨勢,部分電信公司將通訊服務結合IoT技術,提供智慧生活相關服務。其中遠傳電信除了與市政府合作智慧城市的規劃,集團內部同時踏入新能源與智慧醫療兩大市場,將服務領域拓展至軟體與硬體設備皆研發的完整樣態。
模擬圖-台灣中油智慧綠能加油站。
設電動車充電站 結合智慧管理系統
看準電動車數量增加,連帶充電需求提升,2019年1月遠傳與中油合作,聯合同集團的太陽能公司,在嘉義的中油據點設立第一個綠能充電示範站,棚頂放置太陽能板並導入能源的智慧管理系統,協助業者隨時掌握電量狀況。接著遠傳在同年10月推出自製的電動車充電槍,搭配軟體的電能監控技術,未來可能與台電溝通送電狀況,並將充電設備推向商辦或賣場等場地設置。遠傳轉型辦公室資深經理張文津表示,終端設備自製能確保品質且方便管理。
遠傳自製電動車充電槍。
推偏鄉視訊看診 販售IoT血糖/血壓機
另一方面,遠傳已取得醫療器材的販售資格,在智慧醫療產業同樣以軟硬體結合的形式提供服務。針對台灣醫療資源不足的偏鄉地區,遠傳與亞東醫院、花蓮慈濟及高醫附設醫院三個醫學中心合作,為協助偏鄉衛生所進行遠距看診。在醫療資源較少的偏鄉地區,多由家醫科醫生在該區衛生所巡迴看診,但缺少專科醫生的角色,因此視訊醫療即是在衛生所醫生看診期間,由合作醫院的專科(如眼科、骨科等等)醫師支援現場的家醫科醫生,為民眾診斷病情。
此外,未來視訊看診也適用於高齡族群,醫生可藉由視訊,輔以血糖及血壓機測量數據,判斷患者身體無異常後回傳電子處方箋,患者即可免去花費大量時間出門排隊看診的情況。在測量數據的層面,遠傳已經推出與手機APP連動的IoT血糖及血壓機,機器本身內建SIM卡,患者只需要定時測量,每一則測量數據都會即時上雲端,方便數據紀錄。
半導體設備/材料需求維持高檔 武漢肺炎將成短期變數
由於2019上半年全球半導體元件的庫存水位普遍偏高,直到下半年才調整至穩定狀態,因此2019年全球主要半導體廠的設備投資,大多集中在下半年,特別是在2019年11月與12月,更呈現大爆發狀態。也因為市場需求強拉尾盤,使得2019年全球半導體設備市場的表現不若預期悲觀,僅比2018年衰退8%。
全球最大半導體設備業者美商應材近日發表2020年第一財季的財報,截至2020年1月26日為止的第一季,公司營收41.6億美元,較2019年同期成長11%;每股盈餘亦達0.96美元,較去年同期成長20%,營運表現十分強勁。展望第二季,應材預估營收應落在43.4億美元上下,每股盈餘則可望達到0.98~1.10美元之間。
事實上,不僅應材在2019年底表現亮眼,整個半導體設備產業都在2019年最後兩個月強拉尾盤。除了一掃上半年的陰霾外,也使半導體設備市場的全年產值僅比2018年衰退8%,優於原先預期。
圖 全球半導體設備與材料市場規模
國際半導體產業協會(SEMI)產業研究總監曾瑞榆表示,對半導體設備產業而言,2019年可說是倒吃甘蔗的一年。在2019上半年,由於半導體元件庫存水位偏高,加上中美貿易戰的因素,使得半導體業者在設備投資上都相對保守。但到了下半年,特別是在11月跟12月,在台積電衝刺先進邏輯製程,以及英特爾(Intel)緊急擴增資本支出,以緩解CPU缺貨狀況的帶動下,全球半導體設備的單月出貨金額重新回到20億美元以上。
另一方面,記憶體庫存調整也已接近尾聲,目前NAND Flash業者已重啟設備投資計畫,預料DRAM業者的設備需求也會很快追上。
在邏輯製程需求持續維持高檔,加上記憶體設備需求回穩的情況下,整體來說,2020年全球半導體設備產業將有很不錯的表現,市場規模可望成長8%。
不過,目前仍在發展中的武漢肺炎疫情,可能會對半導體設備市場的短期表現造成衝擊。可以預期的是,中國武漢新芯、長江存儲與武漢弘芯由於位處重災區湖北省,因此短期內機台移入/裝機的作業程序勢必會受到延誤。其他電子零組件供應商及系統組裝廠的復工情況,也會受到疫情影響,使得產業鏈的運作出現問題。
但如果參考過去SARS時期的經驗,在疫情告一段落後,這些遞延的需求會很快回籠。故曾瑞榆認為,2020年半導體設備市場的狀況不必過度悲觀,很可能呈現先蹲後跳的局面。
2025年全球折疊螢幕智慧手機出貨量將達1億部
根據產業研究機構Strategy Analytics的研究指出,全球折疊螢幕智慧手機的出貨量將從2019年的不足100萬部成長到2025年的1億部。三星、華為等廠商帶領此一市場。高定價、顯示器低良率和耐用性不佳,限制了折疊市場的發展,但長期而言這些問題勢將解決。
Strategy Analytics預測,全球折疊螢幕智慧手機的出貨量將從2019年的不足100萬部成長到2025年的1億部。折疊螢幕產品將是高階智慧手機市場未來十年成長最快的部分。折疊螢幕手機將大螢幕融入小型設計。消費者可以在大型顯示器上瀏覽視訊等內容,然後將設備整齊地折疊在口袋或袋子中。
Strategy Analytics補充說,三星在2019年是全球排名第一的折疊螢幕智慧手機供應商,其次是華為。三星是美國等西方地區的佼佼者,而華為則專注於中國的本土市場。摩托羅拉和TCL等競爭對手品牌將在2020年推出自己的新產品,並希望搶占一部分折疊螢幕手機市場。到2025年,包括蘋果在內,每個主要手機品牌大廠都應該擁有折疊螢幕手機產品。
就目前而言,折疊螢幕產業有許多障礙需要克服,包括非常高的價格、可撓式顯示器的低產量以及鉸鍊或螢幕使用耐久性的問題。但是,折疊螢幕產品的技術問題並非無法解決,希望在未來幾年內這些問題都可以獲得解決。
NEDO偕松下改善鈣鈦礦材料 太陽能電池轉換效率再突破
松下(Panasonic)公司透過與日本新能源產業技術綜合開發機構(NEDO)進行的開發專案,採用玻璃基板的輕型技術以及噴墨式列印的大面積塗覆方式,達到目前全球鈣鈦礦太陽能電池元件16.09%的高能量轉換效率,其有效面積為802cm2:長30cm×寬30cm×2mm厚。
雙方於本次專案改善鈣鈦礦太陽能電池材料。
鈣鈦礦太陽能電池具有結構優勢,因其包含發電層於其中的厚度僅為多晶矽太陽能電池的百分之一,因此該元件重量較輕;其輕巧的特性使安裝方式變得多元,如透過使用透明導電電極安裝於立面及窗戶上,可以使淨零能耗建築(ZEB)更加普及。此外,由於該技術使每一層結構皆可直接塗覆於基板上,因此相校傳統的加工技術,其生產成本便能降低。
至於該專案於製程中採用的噴墨式大面積塗覆方式可降低模組製造成本;且由於模組特性為大面積、輕巧及具高轉換效率,可以使立面等難安裝傳統太陽能板的位置上實現高效太陽能發電。
NEDO目前正著手進行「技術開發以降低高效能和高可靠性太陽能發電的發電成本」專案,以促使太陽能發電得以普及,因此得以使松下開發採用玻璃基板的輕型技術及大面積噴墨塗覆技術,包含將油墨生產以及調整用於鈣鈦礦太陽能電池模組的基板,以實現目前世界最高的16.09%能量轉換效率。
該模組特性為大面積、輕巧及具高轉換效率,因此可於立面等傳統太陽能板較難安裝的位置安裝。
透過改善鈣鈦礦層材料,松下欲使該材質的太陽能電池可以與多晶矽太陽能電池的高效率並駕其軀,並於新市場中建立實際應用的技術—透過聚焦於精準、均勻塗覆於材料中的噴墨塗覆方式,將技術應用於太陽能電池的每層架構,含玻璃基板上的鈣鈦礦層,並實現大面積模組高能量轉換效率。
綜觀以上,透過本次專案成就大面積鈣鈦礦元件的低成本及更輕的重量,NEDO偕同松下計畫開闢從未安裝及採用太陽能電池的新市場。隨著鈣鈦礦太陽能電池相關的材料研發,雙方目標是最終達到與晶矽太陽能電池一樣高的效率,並將生產成本降低至15日元/瓦。
疫情釀成退展潮 MWC 2020宣布取消
MWC 2020即將在2月24於西班牙巴塞隆納開展,卻因武漢肺炎疫情延燒,導致LG、NTT Docomo、Sony、聯發科、亞馬遜、vivo、愛立信、英特爾、AT&T等多家廠商為了確保參展夥伴的安全,陸續宣布取消參展。面對大量廠商決定退展,主辦單位GSMA經過內部召開會議後,稍早正式宣布將停辦本次展會。
由於全球武漢肺炎疫情升溫趨勢居高不下,根據GSMA官網釋出的最新訊息顯示,顧慮活動當地西班牙巴塞隆那及主辦單位的安全及健康環境等因素,並且包含參展商因需參加活動而旅行及其相關情勢所可能導致疫情更加擴散,GSMA因此宣布停辦本次MWC。
MWC 2019。圖片來源:MWC Barcelona Fecebook
武漢肺炎疫情持續告急,近日單日死亡率及感染人數屢創新高,本次MWC亦於近日密切更新官方相關訊息,其中根據2月9日釋出的中文官方公告,主辦單位便已因此採取相關積極措施,包括限制來自中國湖北省者禁止參展、規定有中國旅遊史的參與者需提供相關文件證明自身健康;並規畫於展場內設置體溫監測裝置,同時確保所有與會者必須主動聲明無與感染者有過接觸等等。
隨著展會相關廠商LG為本次MWC首度鳴槍宣布取消參展後,愛立信、聯發科、英特爾等大廠亦紛紛於近日宣布取消參展,早已為本次MWC是否能如其舉行萌生眾多變數。雖然針對相關環境健康疑慮,主辦單位已積極加強場地及相關展會將使用的設備消毒、宣導「不握手」原則,且當地西班牙衛生部長及公衛委員更一再保證針對本次疫情,該國醫療系統及相關應對措施已作好充分準備,但即便如此,最終還是未能抵擋疫情攻勢,宣布取消本次展會。
終端裝置AI推論需求可期 Arm再推兩款IP方案
隨著物聯網與AI的進展,以及5G的推出,未來AI應用需求不只會出現在雲端跟邊緣,許多小型且成本敏感的終端裝置,也將具備愈來愈強大的智慧功能。有鑑於此,安謀(ARM)近日推出針對微控制器(MCU)這類晶片所設計的新款CPU核心Cortex-M55與適合MCU搭載的神經網路加速器(NPU) Ethos-U55。
安謀應用工程總監徐達勇表示,新增的Cortex-M55為該公司歷來AI效能最強大的Cortex-M處理器,同時也是第一個基於Armv8.1-M架構、並內建Arm Helium向量技術的核心。雖然該核心的純CPU運算效能低於先前推出的Cortex-M7核心,但其DSP與ML效能大幅強化。與前世代的Cortex-M處理器相比,Cortex-M55的ML效能最高可提升15倍,而DSP效能也可提升五倍,且具備更佳的效能比。
此外,客戶也可以使用客製化指令延伸理器的能力,對特定工作負載進行最佳化。這也是 Cortex-M 處理器的全新功能。
針對需求更高的ML應用,客戶則可將Cortex-M55與Ethos-U55搭配使用。Ethos-USS是安謀的第一個微神經處理器(microNPU)。兩者結合後,與現有的Cortex-M處理器相比,ML效能可以大幅提升480倍。
Ethos-U55具有高度的可配置性,同時也是專門設計用來加速空間受限的嵌入式與物聯網裝置的ML推理能力。它先進的壓縮技術可以節省電力,並顯著縮小ML模型尺寸,以便運作之前只能在較大型系統上執行的神經網路運算。
安謀台灣總裁曾志光則從生態系統發展的角度指出,協助開發人員快速完成產品設計,對帶動AI革命是十分重要的。因此,Arm除了推出新的IP,在開發工具、配套方案等生態系建構方面,也做出了許多努力。舉例來說,Arm提供的軟體開發工具已可完整地支援Cortex-M55與 Ethos-U55。如此一來,針對傳統、DSP與ML等工作負載,開發者將可採用一致的開發流程;從 TensorFlow Lite Micro開始,針對先進機器學習框架做特定的整合與最佳化,確保開發人員無縫的體驗,並透過任何Cortex-M與Ethos-U55的組態配置,獲取最高效能。
全新的Cortex-M CPU與Ethos microNPU,凸顯Arm致力於協助半導體設計人員與裝置製造商,利用Arm架構在即便是最小的端點裝置上,都能快速地進行創新,並為物聯網點燃全新一波的創造力與創新性。此一技術正獲得生態系統合作夥伴與業界的廣泛支持,其中包括亞馬遜(Amazon)、Alif半導體(Alif Semiconductor)、恒玄科技(Bestechnic)、賽普拉斯(Cypress)、杜比(Dolby)、Google、恩智浦半導體(NXP)、三星電子(Samsung Electronics)、意法半導體(STMicroelectronics)等。
強化行動裝置應用 UFS 3.1支援快速寫入/低耗能
2018年起,UFS逐漸導入行動裝置,而JEDEC固態技術協會接續2018年推出的JESD220E UFS 3.0,於今年1月30日發表JESD220E UFS 3.1標準,同時推出搭配使用的JESD220-3(UFS的HPB擴充)。UFS的新功能專為需要高性能與低功耗的移動式裝置和電腦系統設計,希望能順利取代UFS 2.0與eMMC介面在智慧手機上的主流地位。
2018年起,UFS逐漸導入行動裝置。
JESD220E UFS 3.1傳輸速率與UFS 3.0 相同,同樣繼續支援HS-G4標準,單通道頻寬為11.6Gbps,最大速度達23.2Gbps,此外有三個重要的新突破:
· 加快寫入(Write Booster):透過SLC非揮發性記憶體,增強寫入速度
· 深度睡眠 (DeepSleep):新的UFS低耗能狀態,與其他功能共用UFS穩壓器
· 性能受限通知(Performance Throttling Notification):允許UFS裝置在溫度過高儲存性能受限時通知主機
JESD220-3擴大使用HPB(Host Performance Booster),協助系統的DRAM存取UFS裝置的記憶體位址。針對密度較大的UFS裝置,DRAM系統提供空間更大且更快速的存取,藉此提升裝置的性能。
2024年先進封裝產業規模將達440億美元
先進封裝製程是當今所有半導體製造技術的核心。對所有半導體公司而言,先進封裝技術在由 5G、人工智慧和物聯網等大趨勢直接影響的產業發展方面具有戰略意義,並能確保其業務的發展。產業研究機構Yole Développement(Yole)表示,2024年先進封裝市場規模為440億美元,2018~2024年的年複合成長率為7.9%。
2018~2024年主要先進封裝製程成長趨勢 資料來源:Yole Développement(12/2020)
面對不斷變化的目標及大趨勢的影響,半導體廠商正在調整各自戰略。而半導體供應鏈及其背後的先進封裝產業也在經歷著不同層次的變革。部分廠商已經成功涉足新的商業領域,顯著影響IC產業鏈,而其他廠商則未成功。不同的廠商有不同的驅動因素轉型或拓展新業務—例如谷歌、微軟、Facebook和阿里巴巴這些軟體公司正在設計自己的處理器,以便在組裝層面獲得系統級整合/定制和供應鏈控制。
最大的變化是代工廠涉足先進封裝業務。儘管他們是該領域的新進者,但帶來的影響是顯著的:台積電在扇出型和3D先進封裝平台方面領先,提供各種產品,如InFO(及其變種)、CoWoS、WoW、3D SoIC 等。對於台積電來說,先進封裝已經成為一項成熟的業務,預計2019年其先進封裝業務的營收將達30億美元,在OSATs中排名第四。
聯電是2.5D封裝矽轉接板的主要供應商。聯電最近與Xperi合作,為各種半導體元件優化並商業化ZiBond和DBI技術。武漢新芯為影像感測器和高性能應用提供3D IC TSV封裝方案。整體而言,這些廠商有助於將封裝從基板轉移到矽平臺。其實,不止代工廠進入先進封裝領域,IC基板和PCB製造商,如SEMCO、Unimicron、AT&S和Shinko,透過板級扇出封裝和有機基板中的嵌入式晶片涉足先進封裝領域。這些公司正在瓜分OSAT的市場,特別是先進封裝業務。












