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實現全球互聯互通 海爾積極布局智慧家庭

資策會MIC產業分析師曾巧靈 2019年全年財報海爾智家營收創下新高,達到2,008億元人民幣,較去年同期成長9.1%。其中,國外地區營收達到933.2億元,較去年成長21.7%,占總體收入比重達46.78%。同期,海爾智家雲App月活躍用戶數成長350%,物聯網生態收入48億元人民幣,較2018年成長68%。2019年公司國內成套產品收入占比達27.5%,較2018年上升5.4%。 2020年海爾35週年年會上宣布,智慧家庭將成為海爾第六大發展策略,2020 CES海爾智慧家庭系統已嵌入40%海爾家電產品中,全球IoT用戶約達2,000萬戶,其中1,330萬為亞洲用戶、416萬美國用戶、140萬歐洲用戶、100萬澳洲用戶。2020年第一季,中國大陸因新冠肺炎疫情對國內家電消費市場產生衝擊,海爾智家營業收入431.4億元人民幣,亦較2019年同期下降11.1%,但隨市場整體銷售下滑,海爾在中國大陸市場及海外市場之市占不減反增 克服智慧家庭致命傷 海爾智家認為,目前智慧家庭市場有三大痛點,第一為智慧家電產品零碎,無整套解決方案;第二為不同產品間無法互通互聯;第三為市面上智慧家庭解決方案仍以控制為主,應用範圍有限。根據前述痛點,海爾規畫其智慧家庭產品發展的三大核心理念。 多數智慧家電產品單一分化,無法成套,消費者在市場上只能東拼西湊各種智慧單品,而相較於其他家電大廠,海爾智家已經從單純的白色家電銷售,逐漸轉型為用戶提供全屋智慧解決方案,2019年6月海爾於上海啟動「海爾智家」001號,也成為目前全國最大的智慧家庭體驗中心。 截至目前,在中國大陸市場,海爾智家已建立超過3,500家智慧家庭體驗中心銷售智慧成套家電;在歐洲、東南亞、美洲等地區,海爾智家也先後建立智慧家庭體驗中心。海爾以中高收入者為主要目標客群,提供新屋整修、全屋智慧家庭系統配置等全套解決方案。 智慧家庭已成為海爾重要發展策略市場 不同品牌產品間未必能互聯互通,無法形成統一的體驗,同時也未必與居家空間布線、設計裝修風格一致,與理想中的智慧家庭相去甚遠,因此,海爾積極透過U+智慧生活雲平台,以及參與國際標準組織制定相關互連標準,強化裝置間、品牌間的互通性。 現有智慧家庭解決方案仍以控制為主要訴求,而非主動判斷用戶使用習慣,透過智慧化為用戶創造服務價值,為此近年來,海爾分別透過獨立研發與策略聯盟的形式,大規模投資人工智慧應用於智慧家庭,期望智慧家庭體驗從「被動控制」升級成「主動回應需求」,智慧化也成為重要發展策略。 海爾發展至今,除旗下多樣化智慧家電外,已於2014年正式發表U+智慧生活戰略1.0,並建立具備開放、相容與互動的IoT智慧家庭平台「U+智慧生活雲平台(後簡稱U+平台)」,從電冰箱、洗衣機等白色家電產品,逐漸建立起全場景智慧家庭情境。 U+平台是中國大陸物聯網產業中,首個智慧家庭領域開放生態平台,目前也吸引中國大陸與國際諸多優秀合作夥伴,包括硬體製造商、生態服務商、技術合作夥伴、開發者社群等,並透過海爾旗下七大品牌聯合銷售,包括美國GE Appliance、紐西蘭Fisher & Paykel、卡薩帝、統帥、日本AQUA等品牌,將U+智慧生活雲平台擴散於全球。 至於U+平台的架構包括UHomeOS、U+互聯互通協定、U+用戶大數據、U+人工智慧、U+用戶互動、U+生態平台六大核心技術,整個平台涉及包括開放軟體開發套件(Software Development Kit, SDK)、應用程式介面(Application Programming Interface, API)標準,讓第三方品牌各產品接入,以及平台的開放,為合作者提供開發新應用、新服務的統一標準及資源。 2017年3月,海爾發表U+智慧生活3.0戰略,新增智家雲腦,更加強化U+平台智慧化、主動學習用戶偏好與生活習慣,並能主動為用戶調整生活場景中的各式終端參數設定,同時主動推薦用戶感興趣的資訊與服務,也成為後續海爾人工智慧的前身。2019年海爾公布數據顯示,U+平台註冊用戶已達4,100多萬,其中活躍用戶530萬,接入U+平台終端設備數量已超過1,600萬,其中活躍設備650萬。 前瞻科技結合軟硬體立足市場 U+平台與智家雲腦主要依存物聯網以及人工智慧兩大技術,其核心功能包含下列三項。 目前U+平台支援Wi-Fi、BLE、ZigBee、NB-IoT等,讓不同通訊技術的產品能夠快速的接入家庭網路,並連接到U+平台,配置綁定場景更便捷。海爾更於2017年6月聯合晶片商瑞昱推出U+物聯雲解決方案/U+雲芯晶片,打造硬體、軟體與服務一體化產業解決方案。 智慧家庭可結合AI及物聯網等技術,建構軟硬體及服務的解決方案 雲芯晶片的特性在於提供更低功耗的智慧家庭產品,對於全套整屋方案,雲芯晶片可以從底層提升連接的安全性,用戶採用內建雲芯晶片之產品,最快可以在10秒鐘內,快速配對聯網,同時做到全屋無縫互聯互通,並具備網路故障自診斷/自修復、自動恢復聯網。  
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通訊技術/設備維護/資安保障缺一不可 全方位實現工業聯網應用

在工業4.0概念的概念出現後,設備聯網便成為工廠的基本需求,因此通訊及網路在工業現場所扮演的角色日益重要,同時可以預期未來工業網路設備對低延遲的要求越來越高。除了聯網能力,還需搭配資料擷取與控制,達到機台設備之間的協作及溝通效果,實現工業物聯網與智慧製造的藍圖。 而智慧製造與工業4.0是未來製造業發展的終極目標,許多業者已經從機台設備、工廠基礎設施、生產管理系統等層面開始部署,加上今年受到新冠肺炎疫情影響,數位化、自動化和智慧化的應用也變得更加迫切,因此本研討會邀請產業內的廠商,分別從工業網路、工業物聯網、設備預測維護及資訊安全四個面向探討如何落實工業4.0。 PROFINET建立跨廠生態系 網路在工業4.0中扮演不可缺少的角色,甚至可說是其核心,因此通訊技術的演進便帶動工業自動化的發展。同時近日熱門的人工智慧(AI)、物聯網(IoT)議題,背後代表的便是數位化與數據化,需要即時、穩定的工業網路才能落地。西門子產品經理朱軒逸(圖1)提及,過去舊型的網路技術以RS-485/RS-232為主,現在乙太網路則成為新趨勢,在2018年出廠的元件中占58%,推估今年的占比將會達到六成以上。 圖1 西門子產品經理朱軒逸認為,現在乙太網路則成為新趨勢,在2018年出廠的元件中占58%,推估今年的占比將會達到六成以上 十年前乙太網路發展出工業級版本,常見的分別是主導美洲市場的EtherNet/IP,歐洲及大陸市場廣泛採用的PROFINET、EtherCAT、Modbus等,皆是奠基於乙太網路的技術。全球市場70%的工業乙太網路由PI、EtherCAT、ODVA三個協會主導,不同協會分別代表不同的廠商,進行不一樣的開發計畫。 以西門子為例,作為PI協會的一員,其九成以上的產品採用PROFINET。PROFINET可以做到一網到底,概念上,所有的設備到控制器、雲端皆能使用同一種通訊、相同的網路線與安裝方式即可。朱軒逸分析,目前PROFINET有幾個優勢,一是減少安裝成本,且方便診斷。PROFINET系統架構的設定簡潔,一條網路就可以架設,還能透過無線傳輸。此外,經過西門子的實驗室測試,證明PROFINET具有足夠的穩定性,相比RS-485,PROFINET具10倍以上的抗電磁相容(EMC)能力。同時易於診斷也增加PROFINET應用的方便性,若是運作時出現問題,工作人員只要打開架構中的其中一台電腦,就可以知道線對線、點對點之間的流速。如果中間有問題發生,例如線被扯斷,便能即時知道在哪個位置及發生什麼問題,立刻找出斷線的地方及有問題的機器,或者診斷出網路受到來自何處的干擾,都能迅速找到問題並解決,解決舊型網路常見的痛點。 2018年起,西門子開始研發PROFINET with TSN方案,期望建立PROFINET生態系,致力於整合新舊系統,並且同樣看好OPC UA的技術。朱軒逸表示,以後使用的乙太網路技術,不管是西門子或是任何一家廠商,都會使用PROFINET with TSN with OPC UA,代表系統中有OPC UA以後,就可以做到跨廠牌、跨通訊無縫接軌,達到直接溝通的目標。 為原有設備加入聯網功能 將聯網產品導入工廠的過程中,因應即時、低功耗等不同的使用情境,需要挑選相應的工業物聯網產品或方案。針對不同的需求,泓格科技推出從入門到進階的物聯網方案。其中IoTstar即為進階的雲端管理平台,用於設備管理。 泓格科技處長何坤鑫(圖2)說明,IoTstar以方便使用為主,搭配WISE/PMC控制器,採用邊緣運算,客戶購買後只需要透過網頁式的介面進行設定,不需要寫程式,並將資料存進標準資料庫,方便管理。泓格採用標準通訊協定如RS-485或Ethernet整合不同廠商間的感測器、流量計等設備,客戶則可以透過網頁設定控制器將資料存入雲端,或者選擇使用自家的公有雲。為了維持穩定性與降低維護成本,IoTstar可執行遠端維護,使用介面一樣是網頁,由網頁遠端連線裝置,即可更新裝置內的邏輯運算。 圖2 泓格科技處長何坤鑫表示,依照預算、使用情境及現有設備的不同考量,可選擇相應的物聯網方案,便能達到較大的應用效益 IoTstar曾應用在印度政府的水利管理系統中水閘門的控制。何坤鑫說道,當時客戶已經有現成的機櫃,且原先的PLC沒有物聯網功能,無法透過4G基地台回傳資訊至手機中。對此,泓格提供物聯網Gateway裝在超過250個機櫃中,便達到維持原運作,同時加上通訊功能的目的。 另一方面,泓格設計入門的4G通訊方案,藉由虛擬網路的方式建立通訊功能。如農業溫室無法設置網路線與機台,便使用手機基地台及4G路由器布建虛擬串口(Virtual COM),除了可遠端與RS-485通訊,其他不同廠商的設備皆可以透過標準通訊協定直接加入。軟體則放在電腦端,搭配RS-485虛擬化的COM Port,由於只需要做到遠端連線,因此軟體不需要更動即可執行遠端控制。何坤鑫認為,依照預算、使用情境及現有設備的不同考量,可選擇相應的物聯網方案,便能達到較大的應用效益。 震動感測實現設備異常預警 工業4.0與前幾代工業發展的重點,最大的差異在於透過網路來實現各方應用,範圍包含設備、製程,以及如何安全的聯網,因此系統需要整合生產人員與其他資訊,協助管理者藉由遠端控制了解生產狀況。安馳技術應用工程經理高富華(圖3)以ADI機器手臂為例說明,ADI傳統的應用市場包含了最普遍的放大器、資料轉換器、RS-232/485的通訊協定,或者CAN Bus等傳統應用。新興市場的應用則包含LiDAR、ToF,可以透過鏡頭進行物體的景深、形狀等特徵的判讀,應用上可以做機器手臂的電子圍籬,或者從感測器得知馬達現在的速度位置,其他還有EtherNET等無線通訊的產品應用。 圖3 安馳技術應用工程經理高富華說明,除了感測器,機器的預測維護需要AI演算法的協助 在機器的預測維護方面,ADI採用以MEMS為核心的感測器,有別於壓電式感測,而是透過壓變、形變產生震動數據,優點在於能夠用半導體的製程方式執行感測功能,所以在整合上更有彈性,可以把資料轉換器,甚至DSP引擎整合在裡面,做成All in One的模組。針對MEMS感測器的訊號傳輸,若要直接數位輸出,加上一個資料轉換器,即可透過SPI的通訊介面讀取及傳輸資料。 高富華進一步說明,除了感測器,機器的預測維護需要AI演算法的協助。經由感測器蒐集資料後,須要把時域上的資料轉到頻域上,並在頻域上根據不同的分量分析。以工業產品常見的馬達風扇、鼓風機、壓縮機為例,這些產品的故障原因多半以培林為主,因為培林負責移動、轉動或是線性軸承等等,整個設備重量壓在培林上,導致培林的故障率相對高。因此設備狀態監測會針對培林的內圈及外圈破損等狀況,進行基本頻率的演算分析。 工業資安不可輕忽 工業設備聯網以後,資訊安全議題隨之出現。相對IT領域對資訊安全的重視,OT方面在資安的概念起步較晚,防範攻擊的方式也與IT不同。Moxa亞太區產品行銷經理郭彥徵(圖4)以工業自動化/控制系統的安全標準,IEC-62443為主軸,說明工業資安的重要性與系統設計概念(圖5)。首先,資安有三個面向:機密性、完整性及可用性。機密性代表資料不會遭到竊取,完整性則確保資料不會被竄改,可用性則表示資料能夠即時傳輸。對IT人員而言,機密性與完整性是資安防護的兩大重點,避免金融資料、帳號等敏感資訊外流或遭到竄改。而在OT領域,可用性則是最重要的項目,需要防止因為系統遭到攻擊而影響產線運作。 圖4 Moxa亞太區產品行銷經理郭彥徵強調,建立工業資安防護的第一步,是使用經過市場檢驗的方式 圖5 IEC-62443概觀    資料來源:Moxa 建立工業資安防護的第一步,是使用經過市場檢驗的方式,郭彥徵強調。如果使用自創的方式保護系統,在沒有經過市場檢驗的情況下,有經驗的駭客便能輕易破解。在IEC-62443的規範中,從高維度到低維度,包含設備系統的選用到系統設計,都已經有完善規範,只要基於規範的內容執行,全世界的用戶都會共同測試這個系統有沒有被攻擊的可能性。另一方面,IT的領域中有ISO 27000相關的資安認證,但是其涵蓋的面向只有人員組織的規範,例如當公司受資安攻擊,需要哪些小組處理資安事件。而IEC-62443規範的制定,便是為了工業應用制定,其內容涵蓋更多系統的設計建議。 在系統設計方面,IEC-62443建議IT跟OT之間不要只放防火牆或單向閘道,雖然可以阻擋IT遇到的攻擊病毒影響OT運作,但是若是病毒直接在OT系統中擴散便難以預防。所以IEC-62443推薦使用工業DMZ架構,當病毒跟駭客攻擊系統時,會經過層層關卡,降低受資安攻擊的風險。 智慧製造落地的過程中,通訊方面在工業級乙太網路及廠商的物聯網方案下,逐漸依循標準通訊協定,走向未來跨廠牌、跨通訊溝通的目標,彈性的物聯網方案更提供使用者彈性選擇,滿足即時或低功耗等需求。設備預測維護方面,則透過震動感測分析機台狀況,避免設備臨時損壞而影響產線運作。同時資安是工業聯網時代不可忽視的議題,若是依照IEC-62443的規範進行系統設計,便能有效防範控制系統遭受攻擊。
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專訪Silicon Labs物聯網亞太區資深產品行銷經理陳雄基 Silicon Labs藍牙5.2搶攻IoT新藍海

物聯網應用對功率消耗非常敏感,藍牙5.2版本特別強化功耗表現,Silicon Labs物聯網亞太區資深產品行銷經理陳雄基指出,藍牙熱門應用中,資料傳輸應用裝置2024年出貨量達15億個,2019~2024年複合成長率達13%;定位服務應用裝置2024年出貨量達5.38億個,2019~2024年複合成長率達32%;網狀網路應用裝置2024年出貨量達8.92億個,2019~2024年複合成長率達26%。 Silicon Labs物聯網亞太區資深產品行銷經理陳雄基表示,其藍牙5.2低功耗解決方案支援多重協定連接,適用於閘道器、集線器和智慧照明 Silicon Labs的低功耗藍牙產品系列中,BGM220S尺寸僅為6x6mm SiP產品,為小型產品提供完整的藍牙連接能力;BGM220P則為PCB型號,針對無線效能優化,使其具備更佳鏈路預算以覆蓋更大範圍。BGM220S和BGM220P亦支援藍牙測向功能,可透過單個鈕扣電池提供十年的電池壽命。 Silicon Labs的晶片和模組解決方案並支援多重協定連接,陳雄基進一步說明,其適用於包括閘道器、集線器和智慧照明。針對越來越受重視的物聯網安全威脅,並於高效能低功耗藍牙系列導入Secure Vault先進安全功能套件。而運用Secure Vault技術的EFR32MG21B多重協定無線SoC於近日獲得第一個Arm PSA 2級認證,其透過通用的保證架構協助實現物聯網安全標準化,可解決安全障礙以利上市。另外,該解決方案具備低成本、低功耗和高儲存率以及更好的RF效能和安全功能,包括具備信任根(Root of Trust)的安全啟動(Secure Boot)和安全加載程序(Secure Loader)功能。
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專訪Arm儲存方案資深經理黃晏祥 Arm即時處理器布局運算型儲存

針對海量資料的產生,應用趨勢希望能在越接近數據生成的位置處越好,原因是安全性、延遲性與能源效率都能提升。運算型儲存(Computational Storage)已經崛起,成為數據儲存拼圖的關鍵之一,Arm宣布推出Cortex-R82,為第一個64位元、具備Linux作業系統能力的Cortex-R處理器,可加速企業與運算型儲存解決方案的發展與部署。 根據統計85%的硬碟控制器與固態硬碟控制器都是以Arm為基礎架構,讓處理更靠近數據,需要更高的效能。Arm儲存方案資深經理黃晏祥表示,依據作業負載的不同,Arm Cortex-R82與之前世代的Cortex-R8相比,最高可以提供兩倍的效能提升,能讓儲存應用以較低的延遲,運行如機器學習等作業負載,並可選用Arm Neon技術提供額外的加速。 Arm儲存方案資深經理黃晏祥表示,在儲存數據的位置直接進行處理,可為物聯網、機器學習與終端運算等應用,創造更多機會 儲存控制器傳統上運行裸機/RTOS作業負載以儲存及存取數據;不過,Cortex-R82選用的記憶體管理單元(MMU),可讓頻繁的作業系統在儲存控制器上直接運行。黃晏祥指出,在儲存數據的位置直接進行處理,可為物聯網、機器學習與終端運算等應用,創造更多機會。以數據庫加速加速為例,因為減少大型檔案的移動,安全性與隱私得以提升,數據可以有效率地轉檔或編碼以利串流進行影像處理,並且採用不同的位元率與解析度。 隨著儲存市場演化,合作夥伴最大的需求之一就是彈性。黃晏祥說明,Cortex-R82處理器支援最多八核的彈性架構,並可依據外部軟體需求,調整在儲存控制器上運行的作業負載類型。例如,停車場會固定使用視訊監控來辨識車牌資訊,以供後續收費使用。停車場白天會搜集車輛的車牌數據,用多核來進行密集儲存。到了晚上,這些核心會用來處理收費的數據,並依需求進行調整以執行數據分析與機器學習。由於儲存控制器為了應對不同的市場,且功能變得越來越多元,Cortex-R82的彈性架構,同時降低成本並縮短上市時間。
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工研院資通所所長闕志克:為台灣資通訊產業鋪平道路

高科技可以說是台灣這幾十年最重要的產業,工研院多年來協助國內產業發展,提供技術服務、人才,面對產業挑戰接踵而來,工研院資通所所長闕志克針對半導體新興小晶片(Chiplet)產業模式、5G開放架構、人工智慧晶片、新興應用測試技術與設備等,希望可以協助國內高科技產業面對眼前與未來的挑戰,持續忠實扮演台灣資通訊產業最佳幫手的角色。 工研院資通所所長闕志克表示,工研院希望開發的技術不是針對單 一廠商,而是能夠協助一個產業、一群廠商,幫國內高科技產業面對眼前與未來的挑戰。 Chiplet模式降低IC設計廠產業競爭門檻 傳統上IC設計就是許多矽智財(SIP)的集合,但是隨著半導體製程不斷演進,先進製程成本越來越高,導致小型IC設計公司競爭門檻不斷提高,Chiplet設計就是讓IC設計公司只專注在自己專長的部分,包括設計與生產都透過最具競爭力的方式,其他IP過去需透過授權取得,未來就直接交易裸晶,再使用系統級封裝(System in Package, SiP)技術生產出完整晶片。 在這個模式底下,IC設計公司可以節省IP授權費用,直接購買裸晶或用交易的方式取得其他功能電路,在最終晶片出貨時才需支付費用;同時專注將自己專長的小晶片電路量產,可降低製造時間、成本;事實上,相關作法在大型IC設計公司已經行之有年,但發展適合小型IC設計公司的Chiplet產業鏈(ecosystem)與商業模式(Business Model)對台灣整體IC設計產業的發展更有幫助。 Chiplet的設計模式會對現有的商業模式帶來衝擊,以IP公司為例,過去授權費是主要收入來源,而在Chiplet模式下,不僅損失授權收入,還要負擔硬體的庫存。然而,現有的半導體先進製程,對中小型IC設計公司來說負擔太高,用不起先進製程在產品競爭力上就矮人一截,帶動Chiplet產業鏈發展越來越具體。另外,每個小晶片會用自己最佳化的製程生產,不再像過去強迫使用同質製程做成SoC,透過半導體異質封裝技術進行整合,也會讓晶片成本下降,適合中小型IC設計公司投入。 Chiplet是在每一個功能電路尋求最適合的製程,所以精神是在效能與成本中取得最佳化,可能因為某些功能電路採用較差的製程,而犧牲部分晶片的效能,因此更適合中小型IC設計公司,因為領導廠商的旗艦產品也希望在效能上取得領先,而中小型IC廠的產品通常都不屬於這個類別,反而是設計、製造的彈性,且能在某些電路上享受先進製程的效能。 建構5G開放架構底層技術 5G產業化的過程帶動開放架構的發展,過去大型電信設備商硬體、軟體、服務一條龍的銷售模式,帶來一些挑戰與質變的聲音,第一個階段是希望將硬體與軟體解構,硬體希望盡量標準化,可以降低成本。接取網路(Radio Access Network, RAN)又分成無線電單元(Radio Unit, RU)、中央單元(Centralized Unit, CU)、分布單元(Distributed Unit, DU)三個部分,標準化/開放的過程中,首先受惠的就是台灣的網通與伺服器廠商。 相較於2G、3G、4G時代,國內產業對技術規格、標準的掌握度不高,但5G標準就有很大的進展,台灣大概從2014年就投入5G標準的制定工作,而且切入最底層技術難度也較高的實體層(Physical Layer)與Layer 1協定技術開發,甚至貢獻了部分研發成果到國際標準制定組織,過去這些技術台灣的掌握度都很低,此舉有助於台灣廠商在5G O-RAN發展的過程中,建立良好的競爭基礎。 而應用與市場的發展,開放架構在企業專網會更有機會,由於一般公網要求更多功能包括:移動性、覆蓋率等,專網運作範圍相對較小,而且多數用途為智慧製造,所以並不要求移動性,網路功能要求較公網低,技術挑戰也小,而企業專網要求自主性與低成本,更有意願採用開放架構。 協助晶片廠導入AI技術 而未來AI應用無所不在,不管是哪個領域都會有AI的需要,現階段不是所有晶片公司都擁有AI技術團隊,因此工研院開發了一個AI解決方案,希望能對產業有所幫助;分成三個層面,第一是AI晶片架構分析工具,適合大型IC設計公司如瑞昱、聯發科,想要自己開發AI晶片;第二類是中型的IC設計公司就與工研院合作開發AI晶片,如神盾;如果廠商只想要一個通用型的AI引擎,也可以透過軟硬體參考設計輕鬆導入。 AI底層的硬體,如何協助AI模型更有效的運作非常重要,目前多數台灣廠商的需求,不是要開發一個純AI晶片,而是希望在各自原有的技術產品上加入AI功能,尤其工具與編譯器(Compiler)這部分台灣廠商的能力都相對不足。另外,針對影像處理,希望透過算法的設計,降低運算的負擔,以車輛辨識為例,沒有必要把每個影像都當作獨立的運算單位,這樣太浪費處理器資源,可以參考前一個處理結果,只處理變化的內容,有效降低運算需求。 建立高階測試能力與設備研發實力 展望未來幾年,資通所想要發展關鍵技術的測試能力,包括新興產業的測試方法與測試設備,如5G、Micro LED與電動車電池等,這兩年台灣5G技術的發展,算是有一些成果,未來5G系統運轉,對於系統的效能測試,可以藉由先前累積的技術協助產業。另外,台灣半導體產業實力毋庸置疑,但是台灣在IC測試設備還是仰賴國外的廠商,自製設備的市占率僅約2%,要能測試晶片,設備的技術等級通常要更高階,尤其測試設備的晶片,技術等級更高。這部分的市場量不大,但是技術門檻高,市場競爭對手少,產品毛利率也高,台灣未來應該朝向高質化領域發展。 Micro LED近期成為產業熱門話題,一小片螢幕就有上百萬顆LED,如何點亮?如何進行快速的瑕疵檢測?也是未來Micro LED產業化之後一個重要的議題。最後,越來越多電動車上路,裡面的電池淘汰之後,還有很多利用價值,如何回收測試利用也是非常重要的一環。台灣多年來在晶片測試領域表現領先,但是相關設備一直未能自給自足,有能力自行生產測試設備,對於更長久的產業競爭優勢非常重要。
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工研院ICT TechDay推動未來智慧商機

AI人工智慧及5G是被預期下一個十年最重要的技術,工研院舉辦一年一度的ICT TechDay(資通訊科技日),展示超過20項最新資通訊創新技術,從AI晶片與應用、資訊安全、自駕車與無人機,到5G通訊與邊緣運算四大領域,臺灣在半導體和資通訊產業已有一定優勢,在AI人工智慧與5G物聯網催生下,業者有機會在全球供應鏈搶進核心地位,扮演下世代資訊科技重要角色。 工研院舉行2020 ICT TechDay,邀請重量級貴賓分享ICT產業趨勢。圖左至右為臺灣雲端物聯網產業協會理事長徐爵民、工研院資通所所長闕志克、電電公會理事長李詩欽 工研院資訊與通訊研究所所長闕志克表示,隨著AI人工智慧技術快速發展,AI人工智慧發展重點將從軟體走向硬體,從集中式運算走向邊緣運算(Edge Computing);工研院從晶片、架構及應用三方面著手,開發AI推論晶片(DNN Inference Chip)、AI推論架構(DNN Inference Architecture),到DNN Model與應用的AI人工智慧Total solution,為產業提供多元的AI人工智慧端到端解決方案。 工研院研發「AI深度學習演算法」,影像辨識可由類神經網路自我學成,技術精準度超過99% 闕志克認為,5G多元應用所帶動的新市場也備受關注,尤其是5G專網方面。製造業對生產可靠度需求高,精準掌握生產及設備數據,長年都有蒐集智慧發展所需的數據資訊,加上產業上中下游供應連結度強,互動性高,因此,在面對快速少量、彈性、多元製造需求下,運用5G專網發展智慧製造將是製造業者具備差異化的重要工具,也是所有應用場域中最早落實的產業。目前看到5G專網將有三種方式推動,公網、公網白牌化、專網專頻,公網白牌化採用開放架構設備,網通業者及系統整合商將有更多投入的新機會;專網專頻有機會因工廠等智慧場域已普遍採用Wi-Fi系統,可透過Wi-Fi技術升級與5G專網整合,Wi-Fi設備商及提供應用服務的系統整合業者也可望迎來另一波成長的機會。 工研院研發無人機AI美學攝影技術,透過蒐集網美照片整理出多種拍照風格,再搭配AI影像辨識,讓無人機模仿專業攝影師的拍照手法,自動取景拍出最優畫面 在AI相關解決方案部分,ICT TechDay展示「AI深度學習演算法」、「應用程式白名單」、「無人機AI美學攝影體驗」、「自駕車管理系統與運算平台」、「行動邊緣運算系統專網」等20餘項關鍵技術。例如工研院研發 AI深度學習演算法,攜手新創公司邁爾凌科技及遠東集團旗下軟體公司遠創智慧,開發國產AI車牌辨識解決方案,提供關鍵演算法、訓練器打造國產AI軟韌體訓練整合模組,搶攻新市場。
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整合感測/通訊量測體重 計重檯秤系統成就智慧養殖

因此,在民以食為天的基本民生需求下,若沒有從「食」的來源端來管控或是有一套智慧生產的方式協助的話,飲食的問題就會變成不斷上演食物供需失衡的民生問題。而透過智慧農業的切入,將可逐步改善因天候或是人為所導致的各種問題。加上政府致力於智慧農業的導入與建立,以及大量大數據資料的分析與應用,可望逐漸降低不斷從產品生產過程或民生需求所產生的問題。換言之,在智慧農業中,用來量測飼養的家禽或水禽重量的應用於智慧農業之智慧型計重檯秤系統,就有其被開發的需求。 近年全球人口越來越多,糧食的需求也慢慢增加,同時受到氣候變遷所導致的極端氣候及鄉村人口老化、少子化的影響,導致農牧業人力減少許多。因此,政府開始推動智慧農業,結合無線通訊科技進行資料的蒐集,透過資料的整合及分析,減輕農場作業負擔及降低勞動力需求,建立更有效率的農場經營。其中,關鍵元素與作法包括制定相關農業科技策略,發展農業科技技術跨域整合之創新農業技術,重視農產品衛生安全與營養需求,並運用物聯網(IoT)、雲端運算(Cloud Computing)與大數據(Big Data)等技術,進而提升產品附加價值。 文中將說明整合紅外線觸控框(IR Multitouch)介面與具備RS-232串列介面的傳統計重檯秤裝置,該裝置運用邊緣運算的概念,精準地擷取與收集禽隻的數量與正確體重。最後,再將禽隻的體重與數量結果透過NB-IoT無線通訊模組傳送至網頁上,並紀錄每天禽類體重長成的過程,以了解如何孕育出最佳飼料轉換成禽隻體重的最佳養殖環境。 解決台灣養殖體重測量痛點 製做本系統的目的,是針對國內本土環境所提出的應用。透過智慧禽舍採用的智慧型計重檯秤系統,可以針對不同生長周齡的禽隻進行適合其生長的重量擷取與分析,並將環境綜合資訊及參數收集於資料庫,進行分析與經驗數據累積,提高飼養管理效率與品質,並有效節省人力,邁向智慧化生產與管理。 台灣正在邁向智慧養殖,會使用智慧禽舍來監控家禽或水禽的生長環境與飼養過程。其中,最難收集到的數據就是家禽或水禽的成長體重,因為無法固定禽類的動作與位置,使得禽類的重量數值僅能估算或是常出現誤差值。因此本裝置利用紅外線多點觸控取代影像辨識,來計算禽類的數量,可更準確且方便的偵測禽類的數量。一般影像辨識都需要經過較繁瑣的演算法與軟體分析,技術性較高且花費時間多,還會因為光線等外在因素導致判斷錯誤。而改用紅外線觸控框介面,則可以更快速且方便的取得數量,同時搭配計重檯秤取得重量數據後,即可上傳至網路,農場主人便能隨時隨地查看禽類的生長曲線。 此外,此裝置亦內建各種禽類的成長曲線表,確認所擷取的體重是否超出標準值的上下限,進而確保系統收集到準確的禽類體重。由於不同禽隻類型的成長重量曲線不一樣,因此可以運用指撥開關來設定所飼養的是否為家禽(雞)或水禽(鴨),進而達到智慧化傳統計重檯秤的目標。 紅外線感測取得精準數據 在應用於智慧農業之智慧型計重檯秤系統設計中,使用Holtek HT66F2390微處理器為核心。其中,主要利用紅外線觸控框取得感測資料,再使用NB-IoT模組將資料存入資料庫,供網頁監看與使用。 UART串列介面 UART是一種通用非同步收發傳輸器,通常稱作UART,其為將資料由串列通訊與並列通訊間傳輸轉換。UART通常用在與其他通訊協定(如EIA RS-232)的連結上。在串列傳輸通訊協定的格式內容中,是由四種資料共11個位元所組成,共分為起始位元(Start Bit)、資料內容(Data)、奇偶同位元檢查碼(Priority Bit)、停止位元(Stop Bit)。 如圖1所示,資料透過FIFO(First Input First Output)的方式,由最低有效位元(Least Significant Bit, LSB)開始傳輸直至最高有效位元(Most Significant Bit, MSB),奇偶同位元(PB)可以選擇忽略不使用。在此系統利用計重檯秤 (DHBH-W)的UART串列介面,讀取磅秤上的重量,並以UART將資料傳輸至微處理器解析。最後,再透過NB-IoT無線通訊模組(SIM7020E),以UART做初始化,並將處理後的資料透過NB-IoT無線通訊模組上傳至MQTT伺服器。 圖1 UART資料傳輸格式示意圖 USB通訊協定/人性化介面 由於紅外線觸控框為USB HID人性化介面裝置。因此,須了解USB協定的基本原理。在USB完整的通訊協定中,包含了USB封包、傳輸類型、描述元、裝置要求、群組等USB規格書中相關的協定。唯有遵循此協定,才能執行USB周邊裝置與PC之間的資料傳輸與命令的設定。如下圖2所示,顯示了USB主機端如何與裝置執行通訊協定的傳輸格式。從圖2中,也可看出一個通訊協定所需包含的各種封包與各類型欄位。 圖2 標準USB控制型傳輸 在USB的傳輸中,因不同周邊裝置的類型與應用,訂定了四種的傳輸類型,分別是控制型傳輸(Control Transfer)、中斷型傳輸(Interrupt Transfer)、巨量傳輸(Bulk Transfer)以及等時型傳輸(Isochronous Transfer)。其中,需要特別注意的是慢速裝置僅支援控制型傳輸與中斷型傳輸而已。在USB裝置中,則針對不同裝置的應用特性,個別地執行中斷傳輸、巨量傳輸或等時傳輸。 而USB...
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搶攻IoT新藍海 Silicon Labs藍牙5.2優化上陣

根據藍牙技術聯盟(Bluetooth SIG)的2020藍牙市場報告,藍牙射頻中成長最快速的仍為Bluetooth LE,年複合成長率(CAGR)達26%。物聯網(IoT)應用日益多元廣泛,芯科科技(Silicon Labs)發表低功耗藍牙(Bluetooth Low Energy)產品系列,支援Bluetooth 5.2版本,提供包括系統單晶片(SoC)、系統級封裝(SiP)、模組和網路輔助處理器(Network Co-Processor, NCP) 等產品,並針對電源效率、成本、尺寸和簡易解決方案進行優化。 藍牙熱門應用市場成長潛力 物聯網應用對功率消耗非常敏感,藍牙5.2版本特別強化功耗表現,Silicon Labs物聯網亞太區資深產品行銷經理陳雄基指出,藍牙熱門應用中,資料傳輸應用裝置2024年出貨量達15億個,2019~2024年複合成長率達13%;定位服務應用裝置2024年出貨量達5.38億個,2019~2024年複合成長率達32%;網狀網路應用裝置2024年出貨量達8.92億個,2019~2024年複合成長率達26%。 Silicon Labs的低功耗藍牙產品系列中,BGM220S尺寸僅為6x6mm SiP產品,為小型產品提供完整的藍牙連接能力;BGM220P則為稍大的PCB型號,針對無線效能進行優化,使其具備更佳鏈路預算以覆蓋更大範圍。BGM220S和BGM220P亦支援藍牙測向功能,可透過單個鈕扣電池提供長達十年的電池壽命。 Silicon Labs BG22系列晶片效能規格 Silicon Labs的低功耗藍牙SoC和模組中,SoC具備高度客製化軟體和RF設計選項,是IoT製造商在滿足IoT產品開發高度靈活性的選擇。陳雄基表示,SiP模組適合需要最小尺寸、預先認證之低功耗藍牙產品製造商,幾乎不需RF設計或工程,而PCB模組具備SiP模組之眾多優點,同時具備成本效益。 Silicon Labs之晶片和模組解決方案並支援多重協定連接,陳雄基進一步說明,適用於包括閘道器、集線器和智慧照明。針對越來越受重視的物聯網安全威脅,並於高效能低功耗藍牙系列導入Secure Vault先進安全功能套件。而運用Secure Vault技術的EFR32MG21B多重協定無線SoC於近日獲得第一個Arm PSA 2級認證,其透過通用的保證架構協助實現物聯網安全標準化,可解決安全障礙以利上市。 EFR32MG21B多重協定無線SoC功能架構圖 Silicon Labs的低功耗藍牙解決方案,具備低成本、低功耗和高儲存率以及更好的RF效能和安全功能,包括具備信任根(Root of Trust)的安全啟動(Secure...
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運算型儲存超前部署 Arm Cortex-R82即時處理器就位

物聯網(IoT)、人工智慧(AI)與5G等應用持續發展,帶動網路資料量大幅增加,其中物聯網數據量預計在2025年將超過79ZB。針對海量資料的產生,應用趨勢希望能在越接近數據生成的位置處越好,原因是安全性、延遲性與能源效率都能提升。運算型儲存(Computational Storage)已經崛起,成為數據儲存拼圖關鍵的一部份,Arm宣布推出Cortex-R82,為第一個64位元、具備Linux作業系統能力的Cortex-R處理器,可加速次世代企業與運算型儲存解決方案的發展與部署。 運算型儲存(Computational Storage)較傳統運算模式簡化,且更有效益 根據統計85%的硬碟控制器與固態硬碟控制器都是以Arm為基礎架構,讓處理更靠近數據,需要更高的效能。Arm儲存方案資深經理黃晏祥表示,依據作業負載的不同,Arm Cortex-R82與之前世代的Cortex-R8相比,最高可以提供兩倍的效能提升,能讓儲存應用以較低的延遲,運行如機器學習等作業負載,並可選用Arm Neon技術提供額外的加速。Cortex-R82本身為64位元架構,最高可以存取1TB的DRAM,供儲存應用進行數據處理。 儲存控制器傳統上運行裸機/RTOS作業負載以儲存及存取數據;不過,Cortex-R82選用的記憶體管理單元(MMU),可讓頻繁的作業系統在儲存控制器上直接運行。黃晏祥指出,在儲存數據的位置直接進行處理,可為物聯網、機器學習與終端運算等應用,創造更多機會。以數據庫加速加速為例,因為減少大型檔案的移動,安全性與隱私得以提升,數據可以有效率地轉檔或編碼以利串流進行影像處理,並且在必要情況下採用不同的位元率與解析度。 Arm Cortex-R82處理器支援最多八核的彈性架構 隨著儲存市場演化,合作夥伴最大的需求之一就是彈性。黃晏祥說明,Cortex-R82處理器支援最多八核的彈性架構,並可依據外部軟體需求,調整在儲存控制器上運行的作業負載類型。例如,停車場會固定使用視訊監控來辨識車牌資訊,以供後續收費使用。停車場白天會搜集車輛的車牌數據,用多核來進行密集儲存。到了晚上,這些核心會用來處理收費的數據,並依需求進行調整以執行數據分析與機器學習。由於儲存控制器為了應對不同的市場,且功能變得越來越多元,Cortex-R82的彈性架構,同時降低成本並縮短上市時間。 Arm Cortex-R82可依據外部軟體需求,調整在儲存控制器上運行的作業負載類型 為了開發這些未來使用場景所需的系統單晶片,Arm的合作夥伴要能取用簡便且合乎成本效應的技術。Arm為合作夥伴研究可以降低複雜性與成本的方法,Cortex-R82利用Arm Linux與伺服器生態系,為開發人員帶來全新的軟體工具與技術,例如Docker與Kubernetes,以在儲存應用上提供加速的實作方法。同時,Cortex-R82也利用Arm在安全方面的基礎,並相容Arm TrustZone,確保儲存控制器韌體可以與Linux或其它的即時工作量間隔開來。
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聯發科/Inmarsat攜手完成5G衛星物聯網資料傳輸測試

聯發科技日前成功與國際航海衛星通訊公司(Inmarsat)合作,以窄頻物聯網(NB-IoT)晶片完成全球首次5G物聯網高軌衛星資料傳輸測試。聯發科技以先進的技術能力及超前速度布局領先其他業者,順利克服高軌衛星傳輸的訊號弱及訊號延遲的艱難挑戰,掌握傳輸時間,將可有效補足基地台覆蓋的限制,徹底發揮5G萬物互聯的特性。此舉將可望納入5G國際標準組織3GPP R17的標準之中,協助全球5G時代新技術標準化工作。 聯發科以NB-IoT晶片完成全球首次5G物聯網高軌衛星資料傳輸測試 聯發科技通訊系統設計研發本部總經理黃合淇表示,聯發科技與國際航海衛星通訊公司的合作,將加速產業在5G時代整合行動通訊和衛星網路的全球無縫覆蓋發展。聯發科技具有領先的行動通訊技術,是5G生態系的關鍵推手,也是3GPP標準的重要貢獻者,兩家公司的持續合作將有助於推動物聯網等垂直應用領域的5G創新。 國際航海衛星通訊公司產品資深總監Jonathan Beavon指出,本次成功地在Inmarsat商用的GEO衛星網路上測試聯發科技標準窄帶物聯網晶片,證明透過晶片及基地台小幅修改,便可讓移動通訊技術有效地運行於GEO同步衛星,這將為混合型全球物聯網覆蓋提供一個具有成本效益的解決方案。 聯發科技成功地透過Inmarsat 的「Alphasat L 波段衛星」,於赤道上方3萬5千公里處的地球同步軌道上(GEO)完成資料傳輸實測。這次成果將會提交至5G國際標準組織3GPP的Rel-17非地面網路(NTN)國際標準化工作中,推動5G標準體系的完善以支持更多應用場景和新型業務的發展。非地面網路是指運用衛星等非地面方式傳輸訊息,最常應用在基地台網路難以覆蓋、人跡罕至的大洋、沙漠、深山、極地等區域。 此次測試裝置搭載聯發科技基於標準NB-IoT所開發、支援衛星功能的晶片產品,與商用的同步衛星建立了雙向通訊,為衛星通訊和行動通訊網路整合奠定基礎,實現新一代5G物聯網的整合服務。 本次測試的成功顯示此項全球標準的可行性,開啟了使用單項裝置即可同時連接衛星和行動網路的市場潛力,透過衛星提供全球覆蓋的NB-IoT網路,不論身處海洋還是深山中,都可以實現物聯網連接,未來應用商機可期。 搭載聯發科技晶片的測試裝置從義大利北部往國際航海衛星通訊公司高軌同步衛星傳輸資料,並透過富奇諾太空中心(Fucino Space Center)成功收到回訊。測試用的基地台由台灣資訊工業策進會開發,以現有地面行動網路的基地台改造成適合接收衛星訊號的基地台。
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