5G
釩創科技將Apple生態圈裝置應用帶入大型建案
面對全球5G+物聯網時代的來臨,世界品牌大廠陸續推出各式的智慧生活產品及應用服務,但對於一般消費者來說如何進入智慧家庭服務並跨出實質智慧生活的第一步仍是困難重重。因此,Apple Homekit 開發權威釩創科技以豐沛的國際市場開發經驗正式提出以「智慧基礎建設」引領市場的解決方案,由其旗下的「蘋果家庭智慧電信門市」結盟台灣智慧家電領導品牌禾聯碩,及台灣智慧物聯網領域各家大廠,協同銷售搭載Apple生態圈服務之賓士汽車的中華賓士,共同於11 月8 日在台北市三創生活園區舉辦第一屆台灣蘋果智慧家庭設計師年會THDC(Taiwan Homekit Designers Conference ),當日將邀請各大建商及室內設計裝潢產業各界菁英共同參與盛會。
THDC年會舉行之目的,期望將Apple 智慧居家生態圈平台Homekit,對於智慧家庭的應用與裝置結合Apple 既有終端商品如iPhone/iPad/Mac/HomePad/Apple TV 等,以簡單且有感的智慧家庭基礎建設「輕蘋果工程」,置入全新智慧建案及室內裝潢設計產業中,從最初的規劃就將需求與應用考慮到位,從「智能燈光控制」之配置走線、「智慧電源使用管理」的拉線配裝、到「環境狀態的智能偵測」管理、「室內WiFi 聯網」的完整覆蓋、「客製化情境使用」的需求打造及保障使用者售後服務的「系統升級及維護」的雲端服務,自最根本的細節就預先導入智能居家系統,便能避免家庭環境後續添加智能設備時所造成的工程變更,提升整體建案、室內裝潢完成後裝設其它DIY設備的方便性及不動產價值,也進而讓使用者能更完整感受Apple產品及服務的完整生態圈情境,以及Apple 獨家為用戶所帶來的隱私與系統使用安全保障。
國巨購併基美 瞄準車用/5G高階市場
為擴大產品組合及開拓全球市場,國巨近日宣布以16.4億美元(約台幣500億元)收購美國被動元件大廠基美(KEMET),透過此一收購,國巨預計將穩坐全球第三大積層陶瓷電容(MLCC)廠位置,年營收可望達30億美元(約新台幣900億元),且可擁有更完整產品線,補足車用、5G等高階應用市場。
國巨於法說會上透露,購併基美之後,該公司將走進高階車用領域,車用市場門檻高有助於獲利穩定,因此看好基美會是該公司未來5~10年的成長動能。
KEMET成立於1919年,總部位於美國佛羅里達州,是高階電子組件供應商,在全球擁有23個製造工廠,共計約14,000多名員工。KEMET主要產品包括鉭電容器、陶瓷電容器、感測器以及薄膜和電解電容器等,產品可應用於多種領域,像是汽車電子、工業應用、航空、醫療、智慧手機、雲端/網路設備、5G、無線通訊等。KEMET在全球擁有1,600多個專利和商標,而國巨未來與KEMET合併之後,將可為全球客戶提供一站式的服務。
國巨指出,收購KEMET可明顯擴大該公司的產品組合,為各種應用市場提供伊站式的解決方案;同時,還可以增加該公司的業務範圍,為汽車電子、5G網路和通信、機器人、工業自動化及工業電源等應用領域提供先進的產品,並透過國巨的區域業務和銷售渠道擴展KEMET在大中華地區和東盟地區的業務。除此之外,透過購併KEMET,還可以擴大國巨在北美、歐洲和亞洲的營運規模。
國巨購併基美後將可更進一步拓展全球市場。
打造輕巧便宜5G測試設備 Antenna Coupler優化暗室系統測試
5G商轉已如火如荼進行中,加速上下游通訊廠商產品方案大舉出籠,然而在推出解決方案之前,必先通過5G生產線測試以確保訊號穩定性與完整性。以目前產線測試做法通常是一台暗室系統(Chamber)搭配量測儀器,此舉不僅占空間又會墊高測試成本,為解決此困擾,森田科技(Morita Tech)祭出專有Antenna Coupler技術優化Chamber測試設計,提供小而美的生產設備加速廠商開發進程。
Morita Tech執行長森田治表示,看好台灣在基地台與電腦技術優勢,加上中美貿易戰的影響,Morita Tech近期將擴大投入於台灣市場,期能立足台灣拓展更多國際市場商機。
Morita Tech執行長森田治表示,5G毫米波(mmWave)測試對於開發商來說是一個全新的未知領域,其頻段特性、測試設備皆與4G時期完全不同。舉例來說,4G RF測試器經由銅纜、連接器與4G機器接入測試,其測定誤差小、再現性優異;反觀5G測試經由天線與5G機器相連測試,測定誤差容易受到環境影響,且再現性差。換言之,過去4G的射頻(RF)測試僅需拉一條測試線即可,但5G毫米波採取OTA測試方式,對於天線擺放位置、數量,以及天線對天線間的距離,皆會影響測試精準度問題。
事實上,3GPP對於5G機器測試推薦幾種方法,基本上,5G測試以Horn Antenna的Far Field測試為主,各公司也以此為基礎提出測試系統的提案。以Horn Antenna Far Field為測試方法最大缺點就是從Horn Antenna到待測物之間需要數公尺的距離,導致整個測試裝置體積變得非常龐大。
森田治談到,為了解決上述問題,Morita Tech研究出一項Antenna Coupler技術,優點就是可以直接貼著機器進行測試,故Chamber設計可以縮小許多。整體而言,針對5G生產測試,該公司主要是提供一套完整的解決方案,滿足電力、雜散訊號(Spurious)、誤差向量幅度(EVM)試驗、波束成形(Beam Forming)、多輸入多輸出(MIMO)、換手(Hand Over)與協定(Protocol)等測試項目,並解決5G容易受到環境干擾產生測試誤差問題。
2020年東京奧運將開始進行5G試營運舉措,推動日本全國上下積極開通5G,預期同年三月將同步發展Sub-6GHz及28GHz的毫米波建設。為了趕上東京奧運的部署,目前已有多家電信商及通訊方案供應商與Morita Tech合作,包含NTT DoCoMo、軟銀(Softbank)、KDDI、Rakkuten、夏普(Sharp)、富士通(Fujitsu)、NEC、愛立信(Ericsson)與諾基亞(Nokia)等公司。
各國積極布局5G發展,台灣在其中也扮演關鍵角色。森田治提到,中美貿易戰的延燒也為台灣帶來新的發展的契機。如銷售至美國的小基地台必須於中國以外的國家生產,相同的中國市場偏重採用自製的產品。也基於此,看好台灣在電腦與基地台的生產優勢,加上台日長期文化交流良好的因素,Morita Tech揮軍台灣市場,目前已有幾家5G毫米波的電腦及小基地台的合作計畫,預計於2020年年中量產,期能拓展美國市場。
另一方面,於中國市場Morita Tech則是鎖定5G手機的開發製造及小基地台生產技術,期能藉用日本5G網路建設經驗,與中國電信商合力架構5G網路基地台測試系統,拓展與中國電信商的合作機會。
團結力量大 Chiplets滿足高效低成本設計
AI、自動駕駛、5G等新興應用且皆須使用高速運算、高速傳輸、低延遲、低耗能的先進功能晶片。然而,在製程微縮技術只有少數幾家晶圓代工、IC製造業者可發展的情況下,異質整合(Heterogeneous Integration Design Architecture System, HIDAS)成為IC晶片的創新動能,Chiplets便趁勢崛起,成為半導體產業熱門話題。
益華(Cadence)產品市場總監孫自君表示,人工智慧(AI)與5G快速興起,相關應用陸續浮現,成為推動半導體產業未來成長的重要動力。這些應用皆需採用高速運算、高速傳輸、低延遲、低耗能的先進功能晶片。不過,製程微縮技術變得愈來愈困難,例如為了因應各式AI應用,晶片需更高的運算效能,這使得處理器核心數量、所搭配的記憶體容量、I/O數目都急速增加,要整合的元件數量越來越多,即便是使用先進製程,要將晶片尺寸更進一步縮小仍是十分吃力。
益華產品市場總監孫自君。
孫自君進一步說明,即便成功小型化之後,仍還有許多要素須考量,例如功耗、散熱等。小型化意味著將各種元件整合在一起,進行運算時所產生的熱能要如何有效的散熱是一大關鍵,因為熱會影響元件電性能力;另外,要達到更好的運算效率,也意味著功率損耗愈多。換言之,晶片小型化要兼具效能、體積、低功耗、散熱等多種要素,要在這麼小的空間實現這麼多(或是做更多)的事情;若再從IP的角度思考,要將各式各樣的IP(如記憶體IP、微控制器IP、類比線路IP等)整合在一起,接著各種組合試算和驗證,所以,晶片微縮過程可說既精密又複雜,也使得造價變得更加昂貴。
孫自君指出,業者都是追求獲利,而如何降低成本是最基本的考量,在隨著晶片微縮變得越來越複雜、價格也越來越高,業者也會開始思考,究竟是不是所有晶片都需要小型化,畢竟不是所有公司都有能力投入,也不是所有應用都需要非常高的運算效能,也因此, IC設計業、晶圓代工、封裝業者轉向發展晶片小型化外的製程技術,Chiplets的概念及方式也因而開始受到關注。
不過,要實現Chiplets系統也非輕而易舉,畢竟還是由許多晶片組成,因此在設計上仍會有許多挑戰。益華指出,使基於Chiplets成功的其中一項關鍵是確保中介層和封裝的設計正確,這些中介層將被多個高速訊號、時鐘、數據總線和地址通道填滿,才得以使訊號和電源完整性成為正確運行的必要條件。
為此,Cadence備有Sigrity/Clarity與Voltus工具,可以協助設計人員進行系統/板級與IC本體的訊號完整性和電源完整性分析。此一工具其中一項明顯優勢是包含兼顧電源的提取和分析,這對於緊密相關且基於Chiplets的系統中獲取正確結果十分重要;因為在跨IC,封裝與PCB系統的電源信號提取和分析系統中,訊號反射、串擾和同步開關噪聲很容易受到中介層電源網路中電源和接地阻抗的影響,而利用Chiplet模組化的優勢早期介入設計並納入考慮將有助於解決潛在問題減少開發的費用與時間。
而除了Sigrity,Cadence也還具有Virtuoso System Design Platform平台,該平台從電性感知布局演進至首創電性和模擬驅動布局,以確保電路完整性及效能。此一模擬驅動布局可有效解決關鍵電路和先進節點設計上的許多電電磁(EM)和寄生問題;簡而言之,該產品可供系統工程師無縫編輯並分析複雜度高的異構系統,並讓封裝、光電、類比IC和RF IC工程師在單一平台上作業。
PCIe Gen4產品布局腳步加快 Link EQ測試至關重要
5G、AI、大數據、雲端運算等應用興起,使得資料量急速增加,因而需要更快、更高效的傳輸介面滿足資料傳輸、儲存需求。為此,PCIe陸續公布Gen4與Gen5規範,促使伺服器晶片業者紛紛投入發展,加快資料中心升級腳步;而相關的量測需求也趁勢而起,其中,隨著PCIe Gen4傳輸速率大幅增加,為補償訊號衰減,Link EQ的測試可說不可或缺。
安立知(Anritsu)業務暨技術支援部副理王榆淙表示,目前PCIe市場有兩大應用,分別為消費性和商業應用(如資料中心、企業伺服器等)。在消費性產品方面,對一般人而言,只要沒有非常大量的資料處理需求,像是遊戲、看影片、影片處理等,多數的筆記型電腦、商務電腦的性能都可以滿足消費者需求。但是,在商業應用方面卻截然不同,對PCIe Gen4/Gen5的需求可說非常迫切。
安立知業務暨技術支援部副理王榆淙。
王榆淙表進一步說明,5G、AI、雲端運算等新應用不斷出現,而這些應用產生的資料量十分龐大,且還在不停的增加,因而需要更快速的I/O輸出,使得資料中心內部的乙太網路(Ethernet)頻寬不斷提升,從原有的40G,快速攀升到100G、400G甚至800G等。也因此,現今的PCIe Gen3已逐漸無法應付這麼快速、大量的資料傳輸需求,使得資料中心業者急需往PCIe Gen4,甚至Gen5邁進,才得以因應龐大的資料傳輸、處理需求。因為資料中心無法容許資料傳輸有所延遲或是下載速度太慢,如此一來會導致許多應用窒礙難行,所以,資料中心業者想方設法強化峰值能量,以更進一步提升處理速度及擴大容量。
因此,在PCIe Gen4規範出來後,伺服器晶片商隨即啟動產品布局,測試需求也接踵而來。由於PCIe Gen4不僅可用在一般消費性電子產品中,資料中心對其更是需求殷切,而隨著傳輸速率越高,訊號衰減越大,也因此,Link EQ成為PCIe Gen4的必要測項。
王榆淙解釋,傳輸速率越高意味著從訊號發射端(Tx)到接收端(Rx)傳輸過程所產生的衰減也跟著增加,而過大的衰減會造成訊號裂化,接收端便無法進行訊號判別接收。所以,PCIe Gen4的Tx和Rx端皆使用等化器(Equalization),以補償高速訊號傳輸的衰減,同時也須進行接收端的誤碼率(BER)測試驗證。
為此,安立知也備有模組化、可升級的訊號品質分析儀「MP1900A」滿足量測需求。MP1900A可支援諸如100G/200G/400G乙太網路、PCIe 1.0至5.0、USB3.2 Gen1/2和Thunderbolt等高速介面的設計與測試。運用新開發的Variable ISI選項,可為高速的介面、背板與線纜提供更簡便且更有效率的評估測試。
王榆淙說明,資料中心升級至PCIe Gen4已是勢在必行,而PCIe Gen5更是主要目標,所以資料中心業者、伺服器晶片商都加快布局腳步,預計PCIe Gen4產品在2020會有更高能見度。至於PCIe Gen5的相容性測試計畫也正在制定中,且也有多家廠商正開發PCIe Gen5產品或解決方案。預期未來PCIe Gen4/ Gen5將共存於市場上,高階應用如伺服器、AI等會更快往Gen5發展,而流量較小、資料處理需求較低的產品會採用Gen4。
2025年物聯網模組產業規模將達3.5億
根據產業研究機構Strategy Analytics的最新研究指出,隨著5G模組於2019年開始緩慢發展,4G IoT模組的出貨量將在三年內達到頂峰,而2023年將成為關鍵轉折點,因為5G模組的數量將超過4G模組。汽車市場將是物聯網蜂巢式模組的最大消費者,並將在2025年之前明顯提高其市場比重。
Strategy Analytics表示,5G的低延遲優勢將使需要即時通訊的物聯網應用成為可能,例如卡車車隊、自動駕駛、低延遲和QoS。製造業以及醫療保健中的遠程手術等領域。當發展至獨立式(SA)5G網路架構以後,用於IoT的5G變得非常有趣。能夠根據客戶要求和eMTC提供網路切片而且NB-IoT標準也與5G NR(新無線電)一起升級到3GPP Release 16的第二階段,很明顯,在預測期內5G將能夠滿足廣泛的IoT需求。”
Strategy Analytics認為,預計中國的成長不會放緩,因為它在亞太地區處於領先地位。除了國家對包括智慧家電和高階消費電子產品在內的製造業進行投資之外,中國政府還在工業控制、能源、金融服務和醫療保健等領域促進物聯網的發展。作為官方智慧城市試點項目的一部分,還將向市政當局和經濟開發區提供資金,這些試點項目正在尋求使用物聯網應用來解決主要的城市問題,例如交通阻塞和污染。
專訪Ansys MFEBU產品管理資深總監Steve Pytel 結盟/購併操作強化模擬工具組合
Ansys MFEBU產品管理資深總監Steve Pytel(圖)表示,對產品設計者而言,在產品開發的過程中使用模擬工具,可以帶來加快開發速度、降低原型製作成本等優勢。而在智慧製造、工業4.0等概念興起後,模擬工具也開始被用在建置數位雙胞胎等工作上,成為產品生命週期管理的工具之一。這意味著模擬工具不只被運用在產品開發階段,在整個產品從布署到報廢的整個生命週期中,也扮演著一定的角色。
不過,若單就Pytel主管的產品領域--機構、流體與電子來說,模擬工具最大的價值還是在於加快設計速度跟降低原型建造成本。事實上,除了產品生命週期很短的消費性電子之外,很多原本設計週期很長的產業,例如汽車產業,現在產品開發的時程也被明顯壓縮。
而為了讓設計者有更多工具可用,進一步加快產品設計速度,Ansys在購併與策略結盟上動作頻頻。從2019年至今,已完成Helic跟Granta的購併案。Helic是一家提供電磁串音(Crosstalk)模擬與分析工具的業者,其技術對於發展5G毫米波通訊技術非常關鍵;Granta則是一家材料資料庫公司,提供與各種材料特性有關的資訊給設計者。
除了購併外,Ansys還有其他壯大生態圈的策略,例如近日該公司與Motor Design簽署合作協議,未來Ansys將成為Motor Design旗下Motor-CAD工具的經銷商。Motor-CAD是一款十分普及且簡單易用的馬達設計工具,可以用來計算馬達的電磁場、溫度與性能,再結合Ansys現有的模擬工具,可提供馬達開發者更完整的工具鏈。
Ansys MFEBU產品管理資深總監Steve Pytel認為,產品研發流程對模擬工具的依賴,將不斷提高。
Vivo與Qualcomm戰略結盟 共逐5G商機
5G進入商業化部署階段,各式5G解決方案競相出籠,2019年全球智慧手機市占率第五的Vivo,與行動通訊晶片龍頭Qualcomm結盟,積極推出5G 手機,其NEX 3 5G已在各地搶先上市,同時也持續投入技術的開發,預計2020年再推出至少5款5G手機,插旗5G商機。
Vivo 5G研發中心總監秦飛表示,為了納入更多天線,Vivo也開發出AiA(Antenna in Antenna)的專利技術。
在4G時代發展智慧手機有成的Vivo,迎接5G時代的全新發展趨勢,已於全世界各地布局9個研發中心並投入大量資源,Vivo 5G研發中心總監秦飛表示,該公司目前全球活躍用戶高達2.5億人,在5G方面有逾3000項技術貢獻,尤其在提升使用者經驗相關的技術上,如UE Power Saving、Multi-SIM、UL-MIMO、UE Mobility、UE Capability等。面對5G時代的全面聯網趨勢,Vivo提出「1+3+X」的產品策略,以手機為核心,搭配智慧眼鏡、手表與耳機,並向外聯結電視、電腦等更多裝置。
5G產業發展潛力十足,Qualcomm副總裁暨台灣與東南亞區總裁劉思泰指出,預計2035年,5G相關產品和服務帶動的產值高達12.3兆美元。Vivo與Qualcomm的5G合作自2018年開始,而Vivo全新的NEX 3 5G手機採用Qualcomm Snapdragon 885+平台,加快15%的圖像讀取速度,更大幅提高5G連接的穩定性。目前NEX 3的解決方案是由分開的Snapdragon 885+應用處理器與X50基頻晶片組成,2020年第一季,就會推出高整合度的5G SoC。
Vivo NEX 3 5G配備各項旗艦規格,10/29正式開賣,定價NT$26990,是台灣首款支援5G手機。
NEX 3規格為屏占比高達99.6%的6.89吋Super AMOLED...
布局5G商機 黃金時期稍縱即逝
2019年拉開5G時代的序幕,2020年5G預計將進入高速發展期,從技術標準、5G釋照進度、電信業者商轉、5G關鍵零組件發展、5G手機出貨趨勢等來觀察,5G雖然還沒進入一般消費者的生活,但是5G已經升級成國家競爭力戰略的一環,政府與產業都在積極布局,最激烈的角力戰其實就是現在,2020年下半年以後,許多基礎建設與方案選擇都將塵埃落定,順利卡位的廠商將享受第一波5G超額利潤紅利。
5G手機出貨量將從2020年開始起飛
鴻海董事長劉楊偉日前發表演說指出,5G是科技地位爭奪戰,也是國家競技賽,5G將重構整個產業鏈,這是新科技的影響,不能避免,製造業必須開拓新商業模式。研究機構IHS Markit研究報告指出,2035年全球5G產值達12.3兆美元,台灣可掌握的價值鏈可望達1,340億美元,創造將近51萬個就業機會。而5G行動通訊,能為台灣業者帶來600億美元產值,其中348億美元是出口。
而在技術標準部分,繼3GPP R15之後,更完整的5G規範R16,預計將於2020年初釋出,工研院產科國際所產業分析師陳梅鈴解釋,R15是初版5G標準,主要目的是提供早期5G商業部署;R16協助5G規範更為完整,並將提供給聯合國國際電信聯盟(ITU)作為IMT-2020技術候選,2020年5G技術標準將更加完備,有助於商轉推動。
釋照部分,包括韓國、美國、英國、西班牙、義大利、芬蘭、瑞士、奧地利、德國等都已經完成釋照,2020年將有更多國家進行5G釋照,並著手推動商轉,根據GSA統計,全球已有296個電信業者投入5G網路建置,2020年更多國家地區完成釋照,原先的實驗網路會轉成商業網路,對於5G基礎建設如基地台、核心網路伺服器等設備的需求將正式引爆。
研究機構Strategy Analytics估計,2019年售出的手機中只有不到1%是5G手機,但到2020年,5G手機市占率將成長至近10%。2019年韓國市場大力推動,刺激三星5G手機下半年出現強勁銷售,並透過擴大在美國等5G市場的市占,因此三星已成功在5G手機取得領先。LG、華為、OPPO、vivo和小米在2020年將急起直追,Strategy Analytics認為,包括蘋果在內的所有主要智慧手機供應商都在開發5G手機,並將在2020年推出更多設備。
在5G手機關鍵零組件基頻晶片部分,Strategy Analytics解釋,高通、海思、聯發科、三星和英特爾在2019年第二季占據全球蜂巢式基頻處理器市場的前五名。高通2019年第二季市占率約43%、海思(HiSilicon)15%、聯發科則為14%。2020年5G手機的出貨量將突破億支大關,預計引發5G手機晶片第一波卡位肉搏戰,能在這波需求取得良好市場位置,也等於拿下未來2~3的產業商機。
相容性大突破 USB4傳輸速度更快更穩
讓我們回到1996年,當時發布的USB 1.0只有兩種傳輸速率:12Mbps與1.5Mbps;接著,來到2000年,近代最普遍的傳輸規格USB 2.0問世,傳輸速率提高至480Mbps,同時支援向下兼容(Backwards Compatibility)。在2006年,當時硬碟傳輸速率超過100MB/s,遠超過USB 2.0的傳輸限制,於此同時,網路技術快速發展,帶動數位內容產業,應用急遽擴增,於是,協會於2008年發布USB 3.0規格,也就是後來的USB 3.1 Gen1,傳輸速率可達5Gbps,仍支援向下兼容USB 2.0。
時代和科技持續地前進,4K/8K高畫質影片為人們帶來前所未有的觀影體驗,更大容量的傳輸與儲存需求不容忽視。USB 3.1 Gen2規格再次提高傳輸速度至10Gbps。2017年9月推出的USB 3.2規格,定義同時使用USB Type-C的兩對高速訊號對,資料傳輸的速度再次由一對訊號線的10Gbps翻倍為兩對訊號線的20Gbps;由於同時使用兩對訊號線進行傳輸,因此唯有USB Type-C介面可支援20Gbps的傳輸速率規格。透過USB Type-C的訊號腳位定義(圖1),可幫助我們更容易理解上述USB的規格與相容性。
圖1 USB Type-C介面之訊號腳位定義
USB Type-C介面共有24根腳位,為了完美解決方向性的限制,此24根腳位設計成左上與右下對稱,其中USB 2.0使用中間D+/D-訊號,而前面提到的高速訊號對,則是圖1中的高速通道1與高速通道2。在USB 3.2規格問世之前,只使用其中一組通道進行USB資料傳輸;而在USB 3.2世代,我們同時運用高速通道1與高速通道2,使資料傳輸速率可達到20Gbps。
USB-IF協會於2019年9月釋出最新的USB4規格書,本文將針對USB4之規格和USB4定義的初衷進行介紹。讓我們以這段來自USB4規格書的引述揭開序幕:
.透過USB Type-C介面,提供影像、資料與電源的傳輸。
.新的規格能向下兼容於既有的USB及Thunderbolt產品。
.定義介面的相容性,以符合使用者以往慣有的使用經驗與預期。
.對於頻寬、電源與其他性能有關參數的控制,提供主控端更高的彈性。
USB4基於Type-C介面設計
透過以上描述,可清楚了解USB4是基於USB Type-C介面而設計,除了原本可向下兼容於USB 3.2與USB 2.0之外,USB4並將原本USB...