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定時/同步傳輸一次到位 5G-TSN開創IIoT新時代
IEEE 802.1工作組主席Glenn Parsons表示,只有標準化的無線技術才能實現關鍵物聯網(Critical IoT)應用。5G做為工業通訊的單一無線技術,適用於所有聯網標準,包含802.15.4、WirlessHART、ISA100.11與Wi-Fi的聚合,其本身可提供工業應用場景降低布線/開發成本與靈活性。
另一方面,TSN技術本身可提供安全可靠地傳輸數據、保證數據傳輸的低延遲、聚合不同的網路節省運營成本、簡單的系統配置和操作和開放的生態系統,兼具高流量融合(High Traffic Mix)、確定性(Deterministic)、低延遲、安全、可靠與高吞吐量等效能,在傳統昂貴、分散、不可互操作和分段的通訊基礎架構中,可說是帶來一束曙光,點燃工業物聯網端到雲的互連互通願景。
u-blox蜂巢式產品中心5G技術主管暨英國UK5G諮詢委員會委員陸曉指出,3GPP工作小組在TSN和5G網路結合上提出了幾個方案。TSN主要是通過802.11AS/gPTP協定來實現同步,例如針對單一時域,5G系統和TSN的協同則需要通過解讀gPTP協定來實現協同工作。UPF(User Plane Function)引入並做為5G系統和TSN的橋樑。在5G系統另一端,在UE端和End Station終端分別引入新的介體來解讀並傳輸時域和同步訊號。
Parsons談到,5G-TSN的整合是工業物聯網系統中非常重要的組成。3GPP R16提供了整合5G-TSN的工具,像是5G需要支援TSN的控制器協作(802.1Qcc)、時間同步(Time Synchronization)(802.1AS)、TSN限制延遲(Bounded Latency)(如802.1Qbv)與TSN可靠性(802.1CB)要求等面向。
隨著R16最終版本底定在即,R17具體標準制定方向會在2019年年底在3GPP全會上確認,屆時也會落實TSN在R17的制定方向。從現有的產業討論方向來看,主要方向以優化TSN為首要,例如減少訊號跳動(Jitter)、延遲、增強同步性,以及擴展TSN應用場景等重點。
工業4.0無線端對端通訊要求相對於傳統無線通訊要求要高得多,對於不同的應用場景、網路的服務品質機制(Quality of Service, QoS)、可靠性與安全性要求皆大不相同。舉例來說,控制級通訊對於即時性(Real-time)要求達毫秒等級低延遲、可靠性則必須達99.9999%的水準,不僅如此,抗干擾性和安全性的要求等級也相對較高。雖然新設備的引入會增加投資成本,但從長遠來看,5G技術的引入將簡化工廠布局和靈活度,為工業製造業帶來新的應用場景和商業模式,從而加速工業領域的數位化進程。
2019年全球MPU衰退4%達773億美元
由於智慧手機出貨量疲軟,數據中心伺服器庫存過剩以及全球市場需求不振,微處理器市場在2010年至2018年之間連續九年創下銷售新高的紀錄,預計今年年底將終止,全球MPU營收下降4%,至約773億美元。根據產業研究機構IC Insights對MPU的展望,到2020年,微處理器銷售額預計將出現小幅反彈,成長2.7%至793億美元,然後在2021年將達到約823億美元的新高。
與2019年1月預測相比,IC Insights當時預測2019年微處理器銷售成長3.9%,隨後2020年微幅衰退0.1%。現在,預計MPU總營收在2018~2023年之間的年複合成長率(CAGR)為2.7%,在預測的最後一年達到917億美元。預期微處理器總出貨量將以1.0%的年複合成長率成長,到2023年將達到24億顆。
IC Insights認為,2019年微處理器銷售額約29%來自手機應用處理器(222億美元),而平板電腦中類似行動MPU占3%(25億美元)。預計2019年MPU總收入的近52%來自NB和桌上型PC精簡型電腦(Thin Client)、Internet/雲端運算系統、伺服器、大型主機和超級電腦中使用的中央微處理器(398億美元)。
加速物聯網/智慧製造創新 ST MPU搶攻高運算效能市場
物聯網時代來臨,新興應用不斷發展,許多整合性應用需求更高的運算能力,包括工業、消費性、醫療保健、智慧家庭等,需要更高的處理與運算能力,意法半導體(STMicroelectronics, ST)以多年積累之Arm Cortex 研發經驗擴大STM32 MCU的功能,推出該公司首款多核微處理器(Microprocessor, MPU)具備運算和圖形處理的能力,且兼具高效即時控制和高功能整合度。
ST微控制器部門STM32微處理器產品行銷經理Sylvain Raynaud表示,微處理器整合Arm Cortex-A和Cortex-M,彈性的架構可以兼顧運算效能與省電。
STM32MP1系列微處理器產品基於ST構建的STM32系列生態系統,包括開發工具和技術支援。該公司微控制器部門STM32微處理器產品行銷經理Sylvain Raynaud表示,STM32系列可解決客戶對即時任務和功耗限制的要求,OpenSTLinux以市場上主流的開源Linux發行版發行,將STM32系列從即時任務和功耗限制為主的應用擴大到更廣泛的市場。在MPU和軟體的支援下,ST的解決方案,滿足許多工業和專業應用的供貨需求。
該微處理器整合Arm Cortex-A和Cortex-M兩顆不同核心,Raynaud說明,此彈性的運算架構可以兼顧運算效能與省電。例如,透過暫停Cortex-A7執行指令,只讓Cortex-M4運作,功耗通常可降低至25%。再從這種模式進入待機狀態,功耗可降至1/2500,並且同時支援1到3秒內恢復執行Linux,具體恢復速度取決於實際應用。STM32MP1嵌入了3D圖形處理器(Graphics Processor Unit, GPU),以支援人機介面(Human Machine Interface, HMI)顯示器;外部記憶體則支援各種DDR SDRAM和快閃記憶體。
STM32MP1系列微處理器整合兩顆主頻650MHz的Arm Cortex-A7應用處理器和一顆頻率達209MHz的Arm Cortex-M4微控制器。為防止MPU系統出現性能瓶頸和頻寬問題,STM32MP1支援多種DDR SDRAM記憶體,包括DDR3、DDR3L、LPDDR2、533MHz的32/16位元LPDDR3。此外,STM32MP1亦支援各種快閃記憶體:eMMC、SD卡、SLC NAND、SPI NAND和Quad-SPI NOR。
而在軟體開發部分,ST發布了一款主流開源Linux發行版OpenSTLinux Distribution。OpenSTLinux已通過了...
英特爾收購Smart Edge平台 積極布局5G邊緣運算
在退出手機基頻晶片業務之後,英特爾(Intel)積極發展5G網路基礎設施業務。為了強化5G邊緣運算優勢,英特爾近日宣布收購IT基礎設施和服務提供商Pivot Technology Solutions旗下的Smart Edge平台業務。Smart Edge是多接取邊緣運算(MEC)的雲原生(Cloud Native)平台,具備可延展與安全性,英特爾希望藉由收購Smart Edge,可使企業和通訊服務供應商能讓企業內部或邊緣網路用戶更接近雲服務。
英特爾網路運算部門總經理Dan Rodriguez表示,這項交易將會強化該公司後續進軍5G的轉型能力,並提升該公司在邊緣運算領域的市場競爭優勢;而與Smart Edge團隊進行整合之後,未來該公司將持續加速邊緣運算市場發展,為客戶打造更優良的方案。
據悉,Smart Edge平台可結合Intel技術,例如高性能的Intel Xeon可擴展處理器、Intel Optane記憶體、Intel FPGA和其他加速器等;另外,Smart Edge的軟體還可與Intel的開放邊緣網路服務軟體(OpenNESS)互補。
對於企業和服務提供商而言,Smart Edge帶來了新的機會和收入來源,同時降低了智慧邊緣方案的成本。例如,零售商可以藉此部署個性化的店內消費體驗;或是工廠可以在邊緣設備結合5G、數據分析和人工智慧(AI)提高營運效率。Pivot首席執行長Kevin Shank指出,將該公司的技術與市場服務結合英特爾的先進方案,將可望推動Smart Edge平台於市場上的普及速度;未來也期待與英特爾合作開發更多新的邊緣運算方案。
英特爾全力發展5G基礎設施業務。
5G頻譜釋照箭在弦上 專網拼產業易筋轉骨
5G網路商轉成為2019年下半年到2020年全球最主要的科技活動之一,在這段時間內,全球大部分工業化國家都致力推動5G頻譜拍賣/分配,並促成5G電信服務的開台,如美國、韓國、英國、瑞典等,因應這波潮流,台灣將第一階段5G頻譜釋照提前於2019年12月10日登場。包括引起電信業與製造業爭議的專用網路、專用頻段政策走向,也將塵埃落定。
台灣5G頻譜3GHz~6GHz頻段規劃 資料來源:交通部 郵電司(09/2019)
台灣5G第一波商用頻譜係跟隨各國的趨勢,在106年到107年間由行政院科技會報辦公室邀集交通部、經濟部及通訊傳播委員會等單位,多次召開相關研商會議並達成共識後,由交通部陳報行政院相關規劃建議書,再由行政院正式公告修正一覽表,以開放使用。負責無線電頻率應用規劃的交通部郵電司長王廷俊指出,12月台灣第一階段的5G頻譜,採兩階段競價方式,第一階段以多回合競價決定得標頻寬數量,第二階段再進行位置競價,決定實際得標頻率位置。頻段為國際主流的3300~3570MHz,共270MHz的頻段,還有4G時代尚未標出的1775~1785MHz及1870~1880MHz頻段。高頻毫米波頻段則是27~29.5GHz,共2500MHz。
台灣5G頻譜6GHz~46GHz頻段規劃 資料來源:交通部 郵電司(09/2019)
第一波釋照三年後,預計2023年進行第二波釋照,目前規畫包括:低頻的617~652MHz、663~698MHz頻段,共70MHz;中頻的2300~2400MHz、4400~5000MHz,共700MHz,另外還規畫毫米波的37~43GHz為創新實驗頻段。總計於主流的6GHz以下頻段兩階段釋照超過1GHz頻譜,加上高頻毫米波,若技術獲得突破,37~43GHz應該也會釋出成為商用頻段。
5G的另外一個重點就是產業應用,各國5G頻譜應用畫分「專網」也成潮流,在郵電司的規劃中,無線電頻譜的利用分成免執照使用頻譜、專用電信頻譜、商用電信頻譜三類。而根據3GPP R16之定義,非公眾網路(Non-Public Networks, NPN)可透過獨立組網、託管及切片等方式部署於企業當中,透過網路部署之機制確保用戶設備(User Equipment, UE)接取之授權性。非公眾網路係僅用於諸如企業等私有實體(Private Entity),並可利用虛擬及物理元素以各種配置進行部署。
在所有部署方案當中,未經授權之UE(係與企業無關之UE)將無法接取此非公眾網路;同時企業的UE亦不允許連接未被授權之接取點。5G系統應支援提供特定地理範圍涵蓋的非公眾網路,比較接近傳統規劃中應用於警政、航空與水、電、瓦斯的專用電信頻譜。造成爭議的是政府在產業專用頻段中,使用競標釋照還是申請指配的專網專頻方式,以日本、德國、香港、英國等企業專網已經上路的國家為例,全都採用申請指配的方式。
原本可以成為電信業者5G營收成長重心的企業專網,若政府將頻道規劃以專網專頻方式推動,將大幅壓抑電信業者的營收前景,因此大力反對,認為所有商用頻段都是電信業者花費鉅資競標而來,政府將企業應用以專頻方式指配給產業應用,不僅讓電信商跑了5G會下金蛋的雞,也是一種不公平的競爭。
產業與電信業在5G專網發展上相左的立場,說穿了癥結應在「主導性」上,分析兩者之間的差異,若政府將企業專網頻段開放競標,讓電信業者經營,對於使用相關頻段的垂直產業而言,服務費、商業模式甚至營運資料都須依賴電信商的網路與軟硬體系統,尤其對於大型製造業需要透過5G進行智慧化升級的廠商來說,等於被掐住咽喉;另外,若政府畫分專頻開放產業申請,對垂直產業來說最直接的好處是頻譜使用成本可以大幅降低,機敏的營運數據掌握在自己手上,但電信業者在這樣的模式下,角色被壓縮,下金蛋的母雞馬上褪色而且下不了蛋。
對於目前依舊僵持不下的爭議,郵電司委託研究單位進行深入研究,王廷俊表示,依據國際案例,5G垂直場域(Localized 5G)定義應為限定在特定場域中使用;僅能提供場域內無線通訊使用,並不得作為跨場域間訊號之串聯。廠區與廠區之間不得利用企業專網進行訊號傳送,僅能以固網有線等其他網路方式傳輸資料。日前有媒體爆料政府計畫在3.7GHz頻段規劃100MHz的企業專用頻段,儘管沒有獲得證實,卻也著實觸動各方敏感神經。
對於政府、產業、電信商各方均應審慎考量,例如對於政府:5G專網攸關台灣科技產業與製造業的升級,務必要著眼於產業競爭力提升的前提,跟隨國際潮流,勿再次以政治凌駕專業判斷,或者為平衡各方利益而創造出全球獨有的模式;對產業而言:5G的低延遲與高可靠度技術,將是提升產業競爭力的利器,掌握5G技術內涵並找出自身需求,讓5G協助改善體質與經營效率;對於電信商:5G專網無論怎麼規劃,電信商的角色與經驗都非常重要,持續深入了解個別專業領域需求,並發展出市場需要的商業模式,才是5G產業應用雙贏之道。
2019年全球智慧手機再現衰退 2020年恢復成長
智慧手機市場逐漸飽和,近年成長性受限,加上2019年全球智慧型手機出貨遭遇外界環境影響,根據資策會MIC研究指出,今年智慧手機市場三大挑戰包括:美對中懲罰性關稅、華為禁令、5G大浪將至,預估出貨量年衰退4.7%,從2018年的14.719億支,衰退至14.031億支。
預期2020年5G將帶動成長,隨中國等市場5G商用,有利當地品牌手機出貨,同時晶片廠商中高階5G SoC方案出爐,會促使5G手機價格下滑至285美元左右,驅動用戶換機,2020年5G議題仍持續延燒,除R16標準將完成外,後續R17標準將朝如5G工廠、5G醫院等應用需求功能強化。但美中貿易戰仍為最大不確定因素,MIC認為,2020年智慧手機出貨量將成長至14.587億支,雖然恢復成長,但出貨量仍未回到2018年的水準,直到2021年才會回升到15億支,再憑藉5G的驅動,2023年成長至15.288億支。
中美貿易戰導致華為受到美國禁令無法繼續使用Android的GMS(Google Mobile Services),未來可能在手機上搭載自家鴻蒙作業系統,此一發展也將對未來全球智慧型手機作業系統的市占率產生影響,MIC預測,若華為啟用鴻蒙預期2023年該作業系統市占率將達9.6%左右。
ASML再獲23台訂單 EUV走入晶片製程腳步加快
為實現更高效、更低功耗的晶片,以滿足人工智慧(AI)、自動駕駛、車聯網、5G等創新應用,半導體產業對極紫外光(EUV)設備需求持續加。半導體微影技術廠商艾司摩爾(ASML)近日便表示,該公司不僅於2019年第三季完成7台EUV系統出貨,且又再度接到23台EUV系統訂單,不僅創下單季最高訂單金額紀錄,也意味著邏輯和記憶體晶片客戶均積極將EUV系統導入晶片量產。
ASML除了第三季再獲23台EUV設備訂單外,該公司2019年第三季的財報也十分亮眼。根據ASML財報顯示,該公司第三季銷售淨額(Net Sales)為30億歐元,淨收入(Net Income)為6.27億歐元,毛利率(Gross Margin)為43.7%。預估2019年第四季銷售淨額約落在39億歐元左右,毛利率約為48~49%。
ASML總裁暨執行長Peter Wennink表示,該公司第三季的銷售額和毛利率符合財測。由於5G和人工智慧等終端市場技術和應用需要使用到先進製程晶片,因此,在年底之前,我們預期邏輯晶片客戶的需求將持續強勁。
ASML總裁暨執行長Peter Wennink
Wennink進一步指出,該公司在EUV方面有穩定的進展,已看到客戶推出第一個由EUV製造的晶片,並被應用在終端裝置中;也看到EUV在產品新聞稿被提及。該公司在第三季完成7台EUV系統出貨,其中3台是NXE:3400C;同時,該公司也再度接到23台EUV系統訂單,不僅創下單季最高訂單金額紀錄,也證實邏輯和記憶體晶片客戶均積極將EUV系統導入晶片量產。總結來說,ASML對於2019年的整體營收目標維持不變,2019對於ASML來說仍是成長的一年。
據悉,ASML的EUV系統現在可用於7nm生產,滿足客戶對可用性、產量和大量生產的需求。截至2019第二季季末,半導體界已經有51個EUV系統被建置(包含NXE:33xx、NXE:3400B),而該公司在2019年的銷售目標為30台EUV。
加快自動駕駛發展 Arm等大廠宣布成立AVCC組織
為了盡早實現自動駕駛願景,打造更安全的交通運輸環境,Arm、豐田(Toyota)、博世(Bosch)等大廠宣布共組自駕車輛運算協會(Autonomous Vehicle Computing Consortium, AVCC)。此一組織由一群聚焦在依所需規模,加速實現更安全、更負擔得起的自駕車輛的業界領導企業組成,目前會員除了上述所提的廠商外,還包含通用汽車(General Motors)、Denso、德國馬牌(Continental)、恩智浦半導體(NXP)與NVIDIA等。
Arm資深副總裁暨車用與物聯網事業部總經理Dipti Vachani表示,要實現全自動駕駛,並達到大量部署規模和生產,同時又要確保其安全性,需要史無前例的業界協同合作,換言之,實現自駕車輛不是單一一家公司可以辦到的事,需要整個業界層級的協同合作。為此,AVCC集合了來自整個汽車產業環境的領先企業,共同處理複雜且基本的技術和運算上的挑戰,以加速邁向真正自駕的目標。
AVCC瞭解部署自駕車輛必須克服的技術複雜性與障礙,未來的目標是共同努力推出一個概念的運算平台,以面對這些挑戰。這個組織集結了相當獨特的專業知識與共同的目標,而其第一個目標就是定義一個參考的架構與平台,以便在車輛部署實際上與經濟性的限制下,達成自駕車效能的目標。此一運算平台設計用意就是要讓今日的原型機系統,進化成可依所需規模進行部署,並針對自動駕駛系統中每一個組成元件,開發軟體API的需求。
AVCC會員企業也十分瞭解自駕車輛部署需要克服的技術複雜性與障礙,因此,他們計劃共同合作,以促成可應對這些挑戰的解決方案,並打造一個由業界專家組成的生態系統,以聚焦可滿足這些目標的創新。各個工作團體將分享彼此的想法、研究共同的技術挑戰、促成跨界的協同合作,並以讓產業共榮共贏的前提,藉由定義、教育與文件發表等方式,協助汽車業共同實現自動駕駛願景。
總結來說,AVCC承諾透過業界層級的協同合作,實現完全自動駕駛的車輛,並將著手開發一個系統架構的整套推薦以及一個運算平台,以促進自駕車輛的部署。同時,也呼籲所有利害相關團體以及全球汽車生態系統的成員,共同迎打造產業未來的挑戰,一步一腳印地尋求逐步突破,同時與科技界共享每一個重要的進展。
AVCC將會共同研發自動駕駛運算平台。
台灣晶片廠導入區塊鏈技術 開創物聯網應用新局
資策會宣布推出「微控制器IoT上鏈管理技術」解決方案,將和兩家台灣晶片大廠實證合作,以期達到低算力、高頻量、跨鏈資料識別之效益,大幅降低區塊鏈+物聯網的整合門檻,以物聯網晶片擷取資訊上鏈並因此強化信賴機制,未來可望進一步應用在健康醫療、交通物流、零售等更廣泛的應用領域。
資策會數位服務創新研究所(服創所)主任何偉光表示,區塊鏈物聯網深具應用發展潛力,但也存在許多瓶頸,例如萬物上鏈將使得物聯網裝置運算需求過高、難以承受大量IoT裝置數據傳輸需求,還有IoT介面格式不相容導致跨系統資料交換不易等,都是亟須克服的難題。
因此,「微控制器IoT上鏈管理技術」解決方案包含三項關鍵技術:IoT裝置端的Porting kit上鏈技術(區塊鏈化),結合IDEAS Chain平台佈建裝置上鏈,並以多階層資料授權管理智能合約,綜合達到低算力、高頻量、跨鏈資料識別的效益。
資策會將和台灣兩家晶片大廠進行實證合作,以關鍵技術協助台灣IC業者整合自家單晶片產品,運用分散式稽核技術搭配Cortex-M等級晶片,達到產品出廠即上鏈的功能;再結合資服業者分散式代理人引擎(Dapp),將大量高頻的IoT數據切片壓縮分層上鏈;再輔以分散式身分識別(DID)為基礎的交易網路框架,來發展多階層資料授權管理智能合約。
整體而言,「微控制器IoT上鏈管理技術」解決方案可望補足台灣物聯網IC業者區塊鏈化的技術門檻,驅動服務模組化創新設計,為產業生態系營造更有利的發展環境,爭取切入物聯網新應用領域。
先前區塊鏈技術因虛擬貨幣聲名大噪,但其實區塊鏈除金融外,也可應用在醫療病歷、生產履歷、智能合約等領域。以健康照護區塊鏈帳本為例,健保資料、就醫資訊以及具備物聯網功能的體重計、血壓計、智慧手環等裝置數值均上鏈後,便能有效紀錄並永久驗證資料,創造更具信任的流程,當跨院轉診時,這些個人健康資訊能提供給醫師或藥師診斷,甚至可提供給保險公司驗證並直接進行核保。
區塊鏈的技術特色是分散式帳本、去中心化、防止資料竄改等,因此當區塊鏈遇上物聯網,以擷取自機器的數據進入區塊鏈,便不需要擔心人為輸入的造假疑慮,更能從源頭強化信賴機制。
資策會將於10月16日至18日台北國際電子產業科技展期間,在南港展覽館1館展出「微控制器IoT上鏈管理技術」解決方案,期望進一步促成區塊鏈與物聯網的技術整合,擴大未來應用商機。
加大5G發展力道 Qorvo收購Cavendish Kinetics
布局5G市場,Qorvo日前宣布收購高性能RF MEMS天線調諧(Antenna Tuning)應用技術供應商Cavendish Kinetics。在收購之後,Cavendish Kinetics團隊將繼續推動RF MEMS技術應用於Qorvo的全部產品線,並將該技術加速應用至行動設備以及其他市場,且可大規模量產。自2015年以來,Qorvo一直是Cavendish Kinetics主要戰略投資者,而未來在2020財年第二季度營收電話會議上,Qorvo將提供有關Cavendish Kinetics收購交易的更多細節。
Qorvo行動產品總裁Eric Creviston表示,Cavendish Kinetics 的加入讓該公司能夠在天線調諧領域確保市場競爭優勢。目前多家智慧手機供應商皆採用Cavendish Kinetics的RF MEMS技術以降低損耗並提高線性度,未來Qorvo也會在Cavendish Kinetics已有市場基礎上繼續拓展RF MEMS應用領域,像是用於基礎設施或是國防等。
RF MEMS技術主要應用於通訊元件上,其具備小體積、低功耗/成本,以及高整合度等優勢,且應用領域愈來愈廣泛,除了個人消費性電子產品,如智慧手機、行動裝置、PDA等,也可應用於軍事領域,像是作戰指揮、戰場通訊、微型衛星通訊系統和作戰雷達等。
總結來說,RF MEMS主要用於低、中和高頻段調諧智慧手機的主集天線(Main Antenna)和分集天線(Diversity Antenna),進一步帶來更強的訊號和更高的資料速率。RF MEMS具有傑出的品質因子(Q-factor)、改進的線性度和極低的插入損耗,因此能最大幅度地提高了性能,在提升4G和5G系統性能上具備了巨大的發展潛力。
Qorvo積極布局5G市場。












