雖然再生能源設備的成本已不再像過去那麼高不可攀，但企業若要建置再生能源容量。資金投入規模仍十分可觀。如何讓金融業者願意共襄盛舉，提供資金挹注，將是台灣再生能源發展過程中，一個很重要的課題。 隨著國際趨勢從節能減碳走向淨零碳排，供應鏈業者對再生能源的需求變得更加迫切。這不僅促使能源產業的綠色轉型腳步加快，許多原本只是能源使用者的廠商，也必須扮演更多元的角色。 然而，即便能源科技在最近幾年突飛猛進，許多新技術或技術應用概念如雨後春筍般出現，對能源使用者而言，投資再生能源還是要面臨一個很實際的問題：錢從哪裡來？ 以半導體跟電子製造相關行業為例，不管是晶圓代工、封裝測試、面板製造或終端產品組裝，都是做產品出身的，對於擴產、蓋廠房這類跟本業有關的事情，大家心裡都有個底，但若是要投資風力、太陽能或儲能系統，等於是跨入電力這個全然陌生的領域，不只要學的事情多如牛毛，如何籌措資金，更是一大問題。 綠色金融挹注　再生能源欣欣向榮 靠著推動公民電廠計畫，在台灣再生能源產業闖出一片天的陽光伏特家創辦人馮嘯儒就說，一個再生能源投資案要成功，除了要有解決技術跟工程問題的能力外，更重要的是財務工程的能力。再生能源的建置成本高，回收期又長，如果沒有完善的財務規劃能力，很難走得長遠。 以公民電廠為例來說，這個概念一開始的宗旨，是要把太陽能發電系統的建置成本分散給社會上的廣大投資者，讓更多人能參與太陽能發電建設。但既然是從投資的角度出發，就必然要具有提供投資者獲利回報的能力。如何確保參與公民電廠的投資人能夠獲利，就不只是技術跟工程問題，同時也是財務規劃的問題。 而談到財務工程，銀行的重要性是不言可喻的。永豐銀行總經理莊銘福表示，金融服務是促成產業向前邁進的東風，但東風要吹起來，是需要時間醞釀的。永豐從2013年進入綠色金融這個領域，當時大家都很糾結，因為銀行的傳統授信評估不適合應用在再生能源專案上，銀行若要承作相關融資業務，評估的工具跟項目都要徹底調整。 這八年多來，永豐對再生能源專案融資的評估項目，一直在精進跟完善，例如一個太陽能案場的融資案，銀行要先檢視EPC的過往開發紀錄、專案使用的設備品牌，甚至是案場的防震、防災設計，都要斤斤計較。而且，每一個案場都是獨一無二的，要關注的重點不盡相同。銀行必須在這些細節上投入大量精力，才能做出正確的評估。 而為了掌握這些細節，永豐除了自行摸索，也花了很多時間跟專家學習與再生能源有關的技術細節，才建立起相對完備的再生能源融資授信評估機制，讓綠色金融的業務規模得以起飛。 從2017年起算，銀行對太陽能專案的授信餘額，只占銀行對法人授信餘額的0.28%；到2021年底，預估將達到2.8%；到2025年，則可達到6.8%。這個占比已經是非常高的數字，因為台灣的銀行對包含半導體在內的整個電子產業鏈，授信餘額占比也不到10%。 儲能風險因子有待全面釐清　大規模布建還需醞釀 在銀行的綠色金融服務挹注下，太陽能等再生能源發電量占比將越來越高。那麼，與再生能源相輔相成的儲能系統，是否也能受到綠色金融的嘉惠，進而蓬勃發展呢？ 馮嘯儒認為，從陽光伏特家的立場，在公民電廠上軌道之後，發展公民儲能是很自然的結果，公司也在密切觀察，評估推出公民儲能的時機。但現階段儲能系統有一個很現實的問題，就是它的財務模型中還有很多參數不是很明確。唯有儲能技術的商業模式確立、各種風險因子獲得釐清，讓財務模型更清楚之後，才是推出公民儲能的適當時機。 事實上，也因為大型儲能是相對新的應用，在技術還沒有完全成熟的情況下，近年來儲能系統發生火災等安全事故的案例，其實相當頻繁。也因為風險係數高，儲能專案要從金融機構取得啟動資金，或是跟保險公司談到漂亮的保險費率，是相對困難的事情。 UL副總裁暨台灣總經理陳宗弘表示，隨著鋰電池儲能設備在全球快速發展，安全事故接踵而來，取得安全認證成為產品被國際接受的首要門檻。回顧全球發生的大型儲能設備災害，如韓國至今就累積超過30起儲能系統事故，其他如美國、歐洲、澳洲，甚至台灣都發生過儲能事故，因此如何提升儲能安全是各國共同面臨的燃眉之急。 電池是電化學產品，由於其特性，不論有沒有在使用，本身都有能量儲存，除非很長一段時間沒有使用，也因此倘若使用不當，很容易因電壓、電流或是溫度過高而造成起火爆炸的風險。另，即使是設計良好的電池，放在有缺陷的系統或充電器中也會發生故障，所以除了電池本身，也必須從整體系統考量各個關鍵性零件和電池之間運作協調的安全。 藉由安全評估將儲能系統的風險壓到最低，除了可以避免災害外，也跟融資、保險等財務環節息息相關。據保險公司Marsh最新調查指出，儲能系統的防火功能已成為保險公司評估受理的重要條件，具國際級安全認證的儲能系統不僅能彰顯企業資產的安全性，同時也為雙方提供更完善的保障。 對儲能設備製造商而言，取得保險公司高度信任的國際安全機構認證，將創造財務融資的雙贏局面。不但業者本身，採購與使用電池儲能產品的企業用戶，都更有可能獲得銀行、保險業者在資金和融資上的協助。 善用金融服務方可為用電轉型推一把 投入再生能源建置，已經是製造業者滿足ESG要求的必要投資項目。如何為這些投資計畫找到資金來源，將是大多數企業都必須思考的課題。台灣的金融業有很高的意願為這些再生能源投資計畫提供融資，但就如同一般的企業融資，金融業者對專案項目內隱含的種種風險因子，都會用十分謹慎的態度進行評估。 因此，企業在制定相關投資計畫時，千萬不可以用滿足客戶或法規要求即可的心態來進行規劃。做好風險控管，不只是讓自己的綠能資產更安全，同時也可以讓投資計畫更容易籌措資金，早日達成企業用電轉型的目標。

ESG浪潮讓再生能源成為搶手資源，但要在地狹人稠的台灣大規模建置再生能源發電容量，是相當艱鉅的挑戰。如何把空間利用到極致，不只考驗科技業者的創意，政府法規的配合也至為關鍵。 在RE100倡議成為風潮之後，企業導入再生能源就已經成為趨勢；淨零碳排與碳稅機制上路，更讓風力、太陽能等再生能源，成為當前最搶手的綠電資源。但與傳統發電方法相比，目前主流的再生能源發電方式，除了要看天吃飯外，需要大量土地布建，也是一大問題。 尤其是對地狹人稠的台灣來說，要找到足夠的土地來安裝再生能源發電設備，滿足企業對綠電的需求，是極大的挑戰。由於綠電供應量不足，目前全台灣領有再生能源憑證的綠電，有高達95%都被台積電買走了。但即便台積電已幾乎買光台灣所有可以買到的綠電，考慮到未來先進製程需消耗更多電力，以及產能擴張的需求，綠電的供給量還是遠遠低於台積電的需求。 台灣綠電供給嚴重不足，是一個客觀事實。要創造更大的綠電供給量，只能從提高土地的複合利用率來著手。這是台灣在發展再生能源時，所面臨的獨特挑戰。也因為如此，政府一直將農電共生、漁電共生等手法，列為主要的政策執行方向。 提高土地複合利用率為主要政策方向 行政院副院長沈榮津日前在Energy Taiwan 2021期間舉辦的太陽光電高峰論壇中指出，能源轉型是政府的重大政策。2050年淨零碳排這個極具挑戰性的宏大目標，更使能源轉型成為必然要執行，而且不能失敗的政策。為了實現2025年離岸風電5.5GW、太陽光電20GW的目標，行政團隊抱持著使命必達態度，一方面持續聆聽產業界的聲音跟回饋，同時也非常積極地幫業界解決問題，以便能順利達成政策目標。 舉例來說，太陽光電業者一直反映土地不足的問題，希望能藉由推動漁電共生、不利耕作農地再生等政策，釋放更多土地來建設太陽能電場。行政團隊聽到了這個呼聲，也認為漁電共生、不利耕作農地的再利用，是要在地狹人稠的台灣推動地面型太陽能電場的關鍵。 因此，行政團隊除了全面盤點所有可能釋出的土地，進行社會環境檢核，一方面尋找其中生態影響最小的適合地點，同時也會積極進行社會溝通，還有跨部會的法令協調，務必將太陽光電的建設阻力降到最低。 根據行政團隊的規劃，目前已經完成建置的太陽光電容量約為7.7GW，接下來的速度會加快，明後兩年將各釋出2.5GW容量，然後2024年與2025年再各釋出3GW，最後達成20GW的政策目標。相對的，土地釋出的速度也會加快。去年政府已經釋出4702公頃，今年至目前已釋出4080公頃，到年底前還會再額外釋出2000公頃魚塭用地。但這樣還是不夠的，接下來政府還會再釋出5000公頃魚塭用地，擴大推動漁電共生。也唯有釋出這些土地，才能讓太陽光電業者完成容量建置目標。 科技創新讓太陽能布建更具靈活性 除了釋放出更多可以布建太陽光電設備的土地外，如何藉由科技創新，讓太陽能模組可以布建在原本不適合布建的位置，也是一種提高太陽能發電量的方法。 友達光電能源事業總部副總經理林恬宇表示，傳統的太陽能模組是獨立設備，如果要在屋頂上架設，必須進行二次施工，其成本是相當高昂的。如果能畢其功於一役，在建築物興建時，就使用本身就具備發電能力的材料，對於降低太陽能模組布建的成本，將帶來莫大幫助。 基於這個思路，友達與建材廠商合作開發出SunSteel光電浪板(圖1上)，希望讓企業與家戶都能充分並輕鬆地利用閒置空間，參與太陽能發電。以SunSteel光電浪板為例，業者可一次性地完成光電系統架設，避免過往需先蓋浪板再建光電設備的繁複作法，由於省去傳統工法的金屬支架，整體重量可減輕達25%，不僅提升安裝時效，亦可降低碳足跡。 也因為SunSteel本身就是浪板材料，這款產品不只可以運用在屋頂，也可以當作建築物的外牆材料。當然，因為日照角度的關係，這種布建方式的發電效率會比較低。但如果要盡可能擴大太陽能接收量，這種作法是可以考慮的。 除了太陽能浪板外，友達今年也開發出具備輕量與可撓特性的太陽能模組SunCurva(圖1下)。SunCurva的重量比傳統太陽能模組減少50％，而且可以撓曲，特別適用於車頂、車棚或有弧度的建築屋頂與牆面。林恬宇透露，目前友達正在與電動巴士業者合作，預期在2022年推出使用SunCurva車頂的電動巴士概念車，藉此驗證太陽能車頂究竟能發揮多大效益。 雖然SunCurva車頂的發電量肯定無法用來驅動電動巴士，但用來驅動巴士內外需要用電的子系統，例如車內照明、車燈、報站系統等，肯定是足夠的。如果這些週邊子系統能改用太陽能產生的電力，可減輕電動巴士電池組的負擔，對延長巴士的續航里程，可帶來一定的幫助。 潛在資源一個都不放過　微水力/地熱進入商用階段 地狹人稠是台灣發展再生能源的一大阻礙，但台灣的自然環境也不是全然不利於發展再生能源。由於台灣位於板塊交界處，島上高山遍布，蘊藏大量水力，而且還有豐富的地熱資源可供利用。因此，在台灣發展再生能源，除了風力、太陽能之外，水力跟地熱的開發也是重點。 不過，這兩種可再生能源的發展，在技術上有比較多限制，直到近一兩年才開始有比較明顯的突破。傳統水力發電已經是十分成熟的技術，但如果要建置大型水力發電廠，必須攔河築壩，對生態環境帶來極大衝擊。因此，水力雖然是再生能源，但到底環不環保，在學界頗有爭議。 不用興築水壩也能發電的微水力發電技術，在這個背景下異軍突起，成為再生能源領域的後起之秀。恆水創電看好微水力發電在台灣的應用前景，自比利時新創公司Turbulent Hydro授權引進垂直渦流水輪機組，並針對台灣的自然條件進行進一步改造，使其更適合運用在台灣。 恆水創電專案工程師溫柏庭指出，微水力最大的特性是只需要一點點高低落差，就能產生電力。以該公司目前所發展出的機組，只要有1.5公尺以上的落差，就能裝機發電，而且因為機組占用空間很小，土木工程的作業量也少，使得微水力可以快速部署(圖2)。 恆水創電已經在台灣勘查出12個具有潛力的場域，大多是現有的灌溉溝渠或水利設施。若能將這12個潛力場域全數開發完成，總發電量將超過4MW。而且，在勘察潛力場域的同時，恆水創電亦已在兩個場域分別布建100KW與200KW機組。這是Turbulent Hydro目前最大的機組，而且也是機組設計完成後，首次實際布建的紀錄。這兩個案場將成為Turbulent Hydro的全球示範場域。 溫柏庭透露，其實台灣適合設置微水力機組的場域遠不只12個。但因為要在河川、溝渠等地點設置機組，需要取得中央、地方的水利單位許可，涉及複雜的溝通作業，所以現階段公司將穩紮穩打，把示範場域做好，證明微水力機組的價值，後面的溝通才會順利。只要能取得許可，微水力機組要平行展開，是相當容易的。 台灣的地熱發電，也在2021年11月進入新的里程碑。在廢棄近30年後，宜蘭清水地熱發電廠經過整修，並針對地熱井結垢阻塞、管線鏽蝕等問題引入新的技術，重新加入發電的行列。目前清水地熱發電廠的裝置容量為4.2MW，每小時發電量可供1萬戶家庭使用。未來第二期新井鑽鑿後，裝置容量預計將從4.2MW提升到9.5MW。 地熱發電是目前人類已掌握的再生能源技術中，唯一不受天候因素影響的發電方式，但因為需要從地底數百到上千公尺深處取得溫泉水，而溫泉水又通常富含礦物質或帶有弱酸性，故管線腐蝕、水垢堵塞等管線相關問題，一直是地熱發電所必須面對的挑戰。如今在新技術的協助下，清水地熱電廠重新上線，台灣的地熱發電能否蓬勃發展，就看復活後的清水地熱電廠表現如何了。 科技創新是台灣再生能源發展的出路 在ESG浪潮下，台灣科技產業行走全球，不只要有穩定的電力，更要有充沛的綠電。但再生能源通常得占用大片土地，使得地狹人稠的台灣，在推動能源轉型的過程中，注定要比地廣人稀的歐美國家更辛苦。畢竟，台灣的人口密度在世界上名列前茅，別的國家要找到數百公頃的土地興建大規模地面型太陽能電廠，或是在人跡罕至的地方設立陸上風機，都不是難事。但在台灣，這種條件的案場，基本上是不存在的。 也因為如此，藉由科技創新實現立體化、複合化的空間利用，就是台灣發展再生能源必然要走的路。雖然難度更高，但也因為台灣有這樣的條件限制，反而更能培養出創新的再生能源技術。

台灣在LED與LCD產業同時占有舉足輕重的地位，然而技術與應用的成熟讓兩者在近年的市場發展同時遭逢困境，MicroLED顯示器由形成個別畫素的微型LED陣列組成，使用氮化鎵(GaN)LED技術，具高亮度、高動態範圍、廣色域、快速更新率、廣視角和低功耗等特點，也可發展折疊式面板，被看好是下世代顯示器明日之星，連Apple都積極投入技術開發，因而引發各界矚目。 MicroLED被看好成為兩個成熟且高度競爭產業的救贖，台灣的LCD與LED產業同時擁有研發能量與完整產業鏈。過去幾年，晶粒微小化、小間距排列與巨量轉移等技術挑戰持續有進展，2020年MicroLED從特殊商用產品踏出商品化的關鍵腳步，未來幾年持續為大量消費性應用發展暖身，接下來的三~五年將是台灣產業是否能搶占灘頭堡的關鍵。 巨量轉移流派眾多各自登山 傳統的LED技術與應用已進入成熟期，將晶粒微小化成MiniLED或MicroLED開創產品全新的應用，清大材料科學工程系教授陳學仕(圖1)表示，一般而言MicroLED的定義在於晶粒尺寸小於50μm或不使用基板，製程上則與傳統LED幾乎一致，難度在於晶粒微小化之後發光效率如何維持，巨量轉移的便利性與修復技術，模組化的良率與成本如何降低等。 MicroLED轉移近年來一直是技術發展的重點之一，業界投入許多資源，陳學仕指出，目前巨量轉移技術還是有多個流派，如壓印式轉移、磁力轉移、靜電力轉移、滾印轉移等多種技術，屬於百家爭鳴的狀況，每個技術原則上都可行，卻也都存在明顯的缺陷，其中關鍵的技術良率與成本還是未臻理想，等於個個有機會，但人人沒把握。 另外，檢測技術的發展也差不多，陳學仕舉例，中國廈門大學與台灣交大的研究團隊合力研發了一種攝影機型顯微成像系統進行MicroLED測試使用，該系統結合了電腦、電流、數位攝影機、電流供應棒與顯微鏡搭配支援軟體，能夠捕捉並分析顯微鏡影像，測量MicroLED晶片的亮度。美國新創公司Tesoro提出製程檢測方案，結合了非接觸型EL測試與波束定位(BAR)的轉移方法，能夠只將好的MicroLED晶片高速轉移到目標基板上。 日本設備廠Toray則推出MicroLED檢修解決方案，以光線自動檢測工具進行零接觸檢測，檢測完以後使用其雷射修剪工具，根據檢測結果剔除MicroLED晶片不良品。整體而言，陳學仕認為，MicroLED的檢測技術發展不會出現跳躍式的技術改善，而是線性的進步，所以預計還需要幾年時間發展。 量子點協助跨越巨量轉移瓶頸 在LED晶粒長晶完成後通常要將晶粒從晶圓基板取下，再將LED轉移到電路板或TFT基板上，既然在轉移的過程中出現技術瓶頸，目前也有廠商提出不轉移的做法，直接將晶圓片上長出的晶粒做成LED面板，並使用螢光粉轉換出其他顏色，或者減少轉移次數，即是只移轉同樣顏色的晶粒，比如移轉藍色的晶粒再透過轉換螢光粉轉換出紅色與綠色，如此可以減少兩次移轉成本並達成良率提升的綜效。 也有一些作法是透過量子點(Quantum Dots, QDs)以類似彩色濾光片的方式，進行LED晶粒的顏色轉換。陳學仕說明，量子點是一種奈米晶體，並可以用尺寸來控制能隙，其顏色是決定於能隙，所以只要控制尺寸的均勻性就可以控制色純度，其中控制尺寸是材料合成中最重要的一個階段，典型的量子點結構如圖2所示。 量子點可以協助各種顯示技術提升色彩展現能力，近年LCD TV加上量子點就變成QLED電視，OLED電視也透過量子點變成QD-OLED電視，都可以有效提升色彩展現能力，尤其在大尺寸面板上，色彩的豐富度直接影響顯示的細膩程度。而MiniLED或MicroLED顯示器，則是透過量子點協助色轉換，不需要使用RGB三色的晶粒進行多次巨量轉移，可以有效降低成本。陳學仕認為，未來各種技術顯示技術，量子點的利用是產品成敗的關鍵之一。 巨量修復又快又好才可勝出 巨量修復(Mass Repairment)是MicroLED另一個關鍵的技術，MicroLED貼裝後，回焊(Reflow)以前階段的不良重工，視覺系統檢驗出回焊以前的不良晶粒，精密Pick & Place可以移除個別有問題的晶粒，移除不良晶粒後，在PAD上點膠小量錫膏，可調整晶粒單位的Pick & Place將良品晶粒貼裝在正確位置。 由於MicroLED晶粒體積小，如何在挑出缺陷晶粒之後有效維修並替換，也成了一項艱巨任務。MicroLED顯示器廠商目前使用的修復方案包括紫外線照射維修技術、雷射光融斷維修技術、選擇性拾取維修技術、選擇性雷射光維修技術及備援電路設計方案等。另外，巨量修復可以說是巨量轉移的升級版，不只是能夠大面積地撿取LED晶粒，更要做到大面積指定位置撿取LED晶粒，並替換大量好的晶粒技術。

MiniLED已經成功商品化，代表顯示器的技術進展到新的階段。LED晶片的尺寸縮小，朝著Micrometer的等級前進，而MicroLED仍需要突破巨量轉移等技術瓶頸，盡可能縮短生產時間、提升良率，進一步降低成本並確保產品的品質與使用壽命，同時找到具有發展優勢的應用藍海，就能邁向商品化的目標。由於MicroLED晶片尺寸小，製程設備與技術都需要升級，才能滿足高精度及高均勻度的標準，但是整個生產流程優化的速度不一，導致目前的良率仍不夠高，且檢測耗時又容易產生誤差，導致生產成本居高不下。 應用方面，公共環境及個人應用的顯示器數量不斷增加，因此應用場景從觀看距離及室/內外兩個層面，可以細分出多元的市場，因此MicroLED可以藉由拓展新的市場應用，邁向規模經濟，進而同時透過日漸成熟的技術及規模化商機降低成本，強化普及應用的動能。 技術瓶頸仍待克服 現階段MicroLED仍處於克服技術瓶頸的階段，距離商品化有一段漫漫長路。Trendforce研究經理楊富寶(圖1)指出，MicroLED面臨技術與成本的挑戰，因為晶片尺寸縮小，從製程、巨量轉移等方面，精度的要求更為嚴苛，廠商需要投入更多的資金與時間，更新設備及技術。然而MicroLED整體製程的提升，仰賴每個生產環節升級設備與技術，但是實際上各個生產環節的優化速度不一，例如背板技術符合要求，但是可能晶片良率還不符合標準，因此需要每個生產流程都升級到可以順利生產MicroLED顯示器的程度，才能解決技術瓶頸。 細究MicroLED晶片的生產過程，良率與檢測是兩個重要但不容易克服的挑戰。過去傳統LED晶片的良率很高，但是MicroLED的晶片需要達到較高的均勻度，老舊設備難以達成目標，導致低良率且高成本的現況。此外，LED晶片需要通過光致發光測試(Photoluminescence, PL)及電致發光測試(Electroluminescence, EL)來減少外觀及訊號瑕疵，但是現有的檢測技術測試MicroLED的時候容易產生誤差，而且檢測要花很久的時間，時間成本高，因此品質維護不易。工研院電子與光電系統研究所所長吳志毅(圖2)解釋，技術成熟度與成本高度相關，業界雖然認同MicroLED顯示器的表現明顯優於OLED及LCD，但是成本太高，需要發展更成熟的技術，MicroLED產品的價格才有機會降低，進而邁向普及。 多元應用現商機 優顯科技執行長陳顯德(圖3)說明，生產一個晶圓的成本是固定的，所以縮小晶圓上的LED晶片尺寸，就可以在晶圓上放更多晶片，理論上每個晶片的成本就會降低。但是當LED晶片的尺寸小於100μm，就需要開發新的技術，導致成本增加。因此原有的LED技術可以達到的最小尺寸就是MiniLED，但是MiniLED尺寸小，應用在顯示器產品上時，需要搭配額外的周邊技術，包含製程、驅動等，所以即便占總成本六到七成的晶片成本下降，周邊技術的成本仍需要花費幾年時間，待技術成熟後才有機會降低總成本。 另一方面顯示器的應用仍有多元的發展空間，因此規模經濟是技術能力之外，另一個降低MicroLED成本的角度。顯示器的觀賞距離遠近、戶外大型看板、商場內、會議室、客廳等等，都存在不同的顯示器應用空間，技術應用可能從現有的傳統LED，升級到MiniLED，接下來則會有部分的應用過渡到MicroLED，部分則持續沿用MiniLED技術。例如智慧型手機或手表，使用者的觀看距離近，且產品本身的體積很小，所以一定要採用MicroLED。而大樓外牆的看板不一定需要使用小尺寸的LED晶片，但是注重亮度，才能確保在遠距離且戶外的觀看情境下，清楚顯示內容。 隨著資訊時代來臨，需要傳遞與接受的資訊爆炸性成長，顯示器的數量變多，過去的顯示器應用場景大多粗略分為商用及家用，現在則可以區分得更為細緻，而能找到MicroLED獨具優勢的一片藍海。例如台北地下街的廣告燈箱，可以歸類在室內且近距離觀看的應用場景，如果固定的海報燈箱改成使用MicroLED顯示器，除了畫面變得更精緻、對比更鮮明，還能依照不同時段經過的客群調整廣告內容，就能提高廣告牆面的廣告效益。 車用顯示也是MicroLED的應用機會之一，吳志毅提及，MicroLED顯示器對比度及亮度高，除了適用於大型看板，車用螢幕也能採用，協助駕駛在日光充足的時候，也能清楚看到螢幕內容。同時汽車的成本空間較大，因此有機會成為率先導入MicroLED的應用。工研院也投入研發MicroLED的AR/VR眼鏡等小尺寸、高解析度的應用，用藍光LED轉換出紅、藍、綠三色，試圖找到具有開創性的應用方向。 拓展市場差異化商機 楊富寶分析，從品牌廠的策略與動態，可以推測市場對MicroLED應用的期待。例如三星(Samsung)從電視著手，推出高價的MicroLED電視。接下來可以觀察在大型廠商推出高階產品後，產品的價格下降的時間點，就代表技術有所突破，因而能降低生產成本。不同的區域市場關注的應用也不同，歐美市場較為熱衷AR/VR相關應用，蘋果(Apple)、Google、Facebook等廠商就是其中的重要角色。中國市場則關注電視及手表等產品，積極發展採用新興顯示技術的電視與穿戴裝置。 回顧2021年MiniLED及MicroLED的趨勢，大致可以總結MiniLED進入到新的階段，成功商品化，而MicroLED則較為停滯，需要拓展新的應用藍海，才能增加廠商研發的意願，以及未來走向量產的動能。現階段MicroLED仍有許多技術瓶頸，加上產量少，導致成本高昂，只能用在少數的高階產品中，距離商用化仍有一段漫漫長路。2020~2021年，MicroLED相較MiniLED受惠於疫情帶動的電子設備需求，有意願投入開發MicroLED的廠商受到疫情衝擊，可以投入研發的資源減少，放緩研發MicroLED的腳步，決策也變得較為保守。 吳志毅認為，MiniLED可說是發展MicroLED練功的過程，雖然目前MicroLED因為成本因素，應用集中在高價的大型室內看板，與MiniLED的消費電子應用市場不同，但是技術發展高度相關。一旦顯示器廠商有能力大規模量產MiniLED產品，小尺寸LED晶片的技術成熟，就代表MicroLED的技術也有所突破，因此也可以從MiniLED的發展趨勢觀察MicroLED的技術進展。雖然MiniLED及MicroLED的技術進展關聯緊密，但是應用方面，MiniLED的應用不一定會全面過渡到MicroLED。陳顯德表示，一方面是MiniLED相較MicroLED具有明顯的成本優勢，加上不同的顯示器應用場景，依照觀賞距離、室/內外的差異，可以細分成多元的市場，應用的需求也不同。因此MicroLED需要積極拓展新的應用場域，才有機會在這一波的顯示器技術革新中脫穎而出，成功商品化。

新興顯示器市場中， MiniLED / MicroLED已受到業界多年的關注。隨著蘋果(Apple)宣布在iPad Pro中導入MiniLED，市場上對MiniLED及MicroLED 的討論熱度掀起新的高潮， 也確立了MiniLED商品化的方向跟機會。同時受到疫情影響，遠距活動頻繁帶動消費電子的市場需求，品牌商趁勢積極推出MiniLED產品，期望透過新興規格取得競爭優勢。 MiniLED商用化的方向越來越明確，品牌廠跟模組廠都樂觀其成，TrendForce研究副理陳恕勛(圖1)指出，因為傳統LED已經應用多年，產品銷售缺乏新的亮點，因此MiniLED成為近期品牌廠的競爭重點， 希望規格更新能促使消費者購買產品。現階段MiniLED背光及直顯兩方面的應用， 發展不同的方向。背光的技術門檻相對較低，模組廠使用現有的設備及技術即可生產MiniLED的相關產品，促使顯示器規格得以無痛升級，也能炒熱市場關注度。 觀察2021年MiniLED的商用化進程， 已有大型品牌廠率先採用新技術，增加供應鏈廠商投入開發MiniLED的意願。然而MiniLED背光的應用領域尚未完全定型， 須要考量在現有的電視、筆電等市場中，在成本跟供應鏈整合方面的優勢所在，須要善用分區顯示等優勢，試圖找到比OLED、QLED更有優勢的切入角度。 疫情加速規格更新 2020年起，全球受到疫情影響，上班、上課等活動都轉移到線上進行，長期在家促使消費者更有意願升級居家環境中的電子設備，而品牌廠嗅到疫情帶來的消費動能，紛紛加速採用MiniLED等技術，期望增加使用者的換機意願。聚積科技技術市場部經理蔡宗達(圖2)認為，頻繁的遠距活動使得消費者有意願升級居家環境的電子設備，尤其設計專業人士可能就會傾向購買採用新規格的MiniLED產品。MiniLED背光提升顯示技術價值的新規格，技術門檻與設備更新的成本也較MicroLED低，所以採用MiniLED背光技術的顯示器售價， 不會與市場上現有產品差距過多。以台幣4 萬元的筆電為例，採用MiniLED背光及整合其他新功能的產品，價格大約提升兩到三成，還在消費電子的價格範圍內。 然而目前市場上MiniLED背光的應用範圍多在高階產品，只有設計師、醫療顯示或電競等具有專業需求的使用者才會購買， MiniLED技術需要下放到商務型產品中才有機會走向普及。推動普及的關鍵在於成本與消費者體驗，當生產成本下降，終端產品的售價才能符合多數商務型產品的範圍。另一方面，消費電子市場需要透過實體通路的產品展示，讓消費者體驗採用MiniLED背光技術後的使用差異，進而增加升級電子設備規格的意願。 台廠不可輕忽對手 供應鏈方面，陳恕勛提及，台廠在MiniLED技術的起步早且供應鏈完整，包含上游晶片跟下游模組。由於技術成熟、產能充足，台廠接到訂單後，可以一條龍完成產品，所以受到品牌廠青睞。但台廠同時面對到中國供應鏈的競爭壓力，蔡宗達補充，就技術而言， 台灣供應鏈已經具備發展MiniLED應用的能力，但是部分廠商初期較為保守，對於新應用持觀望態度。直到蘋果採用MiniLED，加上台廠的訂單大多來自美系品牌，因而增加廠商投入MiniLED的意願。另一方面，中國供應鏈也已經投入MiniLED的開發，雖然技術的成熟度尚不如台廠，但如果能突破技術瓶頸，中國的生產規模可能會對台灣供應鏈帶來威脅，對此台廠仍須保有憂患意識，盡可能維持技術優勢。 普及須降低成本/收斂規格 整體而言，成本瘦身與規格收斂是決定MiniLED普及步調的兩大重點。MiniLED背光的市場機會跟優勢，在於跟傳統LED 及OLED相比，對比度與亮度方面都有亮眼表現，只要能找到明確的定位，就有機會發展出新的市場。例如MiniLED應用在iPad之前，用在平板的方向還不明確，現階段則受到蘋果帶動，業界投入MiniLED開發的意願提升，也逐步拓展新應用的可能性。 2021年是MiniLED元年，過去MiniLED應用尚未量產， 而除了蘋果， 三星(Samsung)也在電視產品中採用MiniLED。當品牌廠整合供應鏈並落實量產的方向， 完成前期的統整工作， 就能帶起市場對MiniLED的信心。在大廠率先量產應用MiniLED之後，接下來MiniLED的商品化進展，則可以觀察後續大型品牌廠在未來產品線採用的意願，以及市場上其他品牌廠接棒的情況。大約需要三到五年的時間，才能明確知道同一類型應用的普及程度，以及除了龍頭品牌採用MiniLED，後續還有沒有品牌廠商持續投入，例如電視在三星之後， 小米、LG、華為等品牌開始生產MiniLED電視，且歐美品牌廠可能會接下第三棒。除了電視，筆電廠商也積極在高階產品中採用MiniLED技術。不過哪些MiniLED的規格及產品將會成為主流，或者中小型廠商會在哪些產品應用MiniLED技術，都還有待觀察。在MiniLED應用終於成功走向量產後，品牌廠需要找到可掌握的供應鏈，並確立規格與產品差異化的方向，才能在新興顯示器激烈的市場競爭中保有優勢。

隨著全球暖化日益嚴重與節能減碳呼聲高漲之際，人們也從開發新能源以及提高能源使用效率方面來著手因應，相關之節能法規也應運而生，例如能源之星認證項目、歐盟節能化設計指令，制定各式產品能源效率標準，表1為歐盟委員會所制定在不同輸出功率與方式之空載功率損耗規範。電子設備製造商發展的節能產品，必須遵循國際認證標準，促使電子產品朝向更節能的方向發展，如此也是提高能源利用效率的有效途徑。 對於電子產品電源設計的要求，除了滿足符合各個額定負載效率標準之外，空載與待機功耗也顯得益發重要，因為許多的用電設備大部分時間都工作在極輕載或待機狀態，例如：電視、個人電腦及螢幕等應用，若是每一個電子裝置的待機功率可以省下0.1~0.5W，這些閒置裝置就可以省下相當於數十個發電廠的每年發電量。 本文將探討如何降低切換式電源(Switching Mode Power Supply)的待機功耗，最後並舉一實際設計案例解說。 如何降低待機功耗 所謂待機功耗是指電子裝置在關閉時或處於待機模式時消耗的電能，或是處於最低功率模式下所使用的功率。一般電子裝置的輔助電源最常用的是返馳式拓樸架構，如何降低電子裝置的待機功耗，最有效的方式就是減少其在待機時的導通與切換損失。 在導通損失方面： 1.適當設計輸入端的共模電感的線徑與匝數，在抑制共模雜訊時，可以同時兼顧到將共模電感的導通損失降到最低。 2.選擇適當熱敏電阻的阻值，以避免其內阻的導通損耗。 3.於設計規格中的啟動時間之內，選擇合適的啟動電阻值，或者是選用內建啟動單元的IC。 4.有些控制器雖然在待機時降低切換頻率，來減少切換損耗，但是變壓器線組的導通損耗仍然不可忽視，線圈的圈數與線徑之適當選擇，對於線圈的線阻損失可以有效降低。 5.一次側Vcc輔助繞組的圈數與線路，適當地設計於各種負載條件之下，除了提供穩定正常工作的Vcc，並且能夠將Vcc輔助繞組線路的導通損耗降至最低，若是Vcc不足時，IC會進入反覆啟動狀態，頻繁的需要高壓給Vcc電容充電，造成啟動電路損耗。 6.其次，二次側回授控制線路TL431周遭的電阻，適當地設計在使整個控制線路正常工作之下，將偏壓與分壓線路的電流損失降低，並且選擇高CTR的光耦合器。 7.選擇低耗電TL431其typical IKA為50uA如表2(a)所示，與一般TL431其typical IAK為0.4mA如表2(b)所示，兩者的耗電就差了8倍，藉由使用低耗電之TL431，將圖1之R23電阻放大可以減少二次側TL431損耗。 8.在切換損失方面，RCD在緩衝(Snubber)電路中，可以使用齊納二極體來取代RC。 9.變壓器的層間雜散電容會造成額外的切換損失，可以在層與層之間加絕緣膠帶來降低層間的電容效應。 10.減少一次側回授訊號腳位的並聯電容值。 11.選擇使用雜散電容與Qg較小的MOSFET。 12.加大輸出電容以增加維持時間，拉大叢發模式(Burst Mode)的週期時間，以減少叢發的切換次數，以上所建議的方法總結於圖1所示。 除了外部零件值的調整之外，在控制器本身方面，對於降低輕載功耗，常見的方法為降低切換頻率、關斷時間調制(Off Time Modulation)，以及叢發模式。另外，盡量選擇靜態電流較小的IC，因為這對於大多數時間處於休眠模式或低功耗模式的應用尤其重要。 電源設計範例解說 本文以一個120W電視電源演示板為設計範例解說，電路板之主要控制IC為IDP2308，此IC為一結合PFC與LLC的整合式數位控制器，具有內建的啟動單元 (600V Start Up Cell)，當Vcc電壓建立到一定的準位後，此一啟動單元會關斷啟動迴路，避免啟動電阻的導通損耗，此外，啟動單元迴路兼具X-cap放電功能，以省掉外接型IC的功率損耗，如圖2所示。 另外，在輕或空載時，控制器會進入叢發模式，以降低切換損失，由於IDP2308是數位IC，具有提供使用者彈性設計的便利性，使用者可以經由參數的調整來優化整體電路的行為，達到所需要符合的規範，演示板線路如圖3所示；演示板規格如下表3所示： 如圖4所示，以下詳細解說IDP2308在叢發模式時的動作行為，當進入待機模式時，主要監控HBFB腳位的電壓準位，來決定叢發模式的運作，當HBFB的電壓上升至Vburst_on，IC會被喚醒而啟動叢發的切換，在LLC完成一個完整的叢發切換，IC就會停止切換然後進入睡眠模式以節省功率損耗。影響待機功耗的主要參數列於表4，其中有叢發模式中的啟動頻率、切換頻率、結束頻率、PFC Bulk電壓以及軟啟動與軟結束的階數多寡。 使用者可以自行調整在LLC之叢發模式中的三個部份： 1.設定較高的啟動切換頻率，預設值為200KHz，軟啟動設定為4階，每32us降一階，目的是減少每一叢發模式控制的啟動突衝電流，降低功率損耗，同時可以抑制異音雜訊。 2.其次設定一較低的切換頻率，預設值為130KHz，以達到最低待機功率與維持二次側輸出電壓的穩定。 3.最後再採用較高的結束切換頻率，預設值為200KHz，軟結束設定為4階，每32us升一階，用於達到抑制異音雜訊。在PFC方面，可以經由參數設定降低PFC bulk的工作電壓準位，來減少切換損耗。 除了參數的設定之外，外部零件值的調整，例如：LLC變壓器的主感Lp、LLC Bootstrap電容及諧振電容的材料，也會對異音與待機功耗有所影響。 經由以上的參數設定與外部零件調整，可以降低叢發模式時LLC的諧振電流，如圖5所示，最後的實驗結果，除了能夠符合小於0.3W待機功耗規範，並且達到極低異音的要求標準，以及維持系統輸出電壓穩定的設計目標。 數位控制器提高操作效率 本文介紹了電子設備電源的待機功耗及其規範，詳細剖析建議的解決設計方案，並且探討實際設計案例，除了一般使用者常用的對策，例如外部零件的調整與選用等方式之外，藉由數位控制器的參數設定調整也是解決之道之一。 一個好的電源設計，除了提供基本電子設備正常的運作之外，也可以減少系統的功率損耗，提高整體操作效率，另外，透過採用合適的數位控制器來做設計，進而減少外部元件的使用數量，節省整體系統的物料成本。 (本文作者為台灣英飛凌科技首席工程師)

雖然支付處理、業務流程與合作和大數據分析等各種服務都仰賴雲端運算技術，但晶片設計產業卻較慢才開始採用這項技術。至今，在雲端中實現晶片設計的優勢仍未明朗。 現今半導體產業，面臨嚴格的品質要求、苛刻的上市時程以及高昂的成本等諸多挑戰；因此，應用創新的、雲端導向電子設計自動化(EDA)正是半導體產業亟需的解決方案，它能夠幫助半導體產業跨越這些挑戰並蓬勃發展。隨著摩爾定律(Moore's law)的優勢開始衰退，這篇文章中將仔細探討在公共雲端進行半導體設計及驗證，如何能成為創新的推手。EDA躍上雲端顯然不僅是一個趨勢；對於半導體產業運算需求在短期內大幅增加，並且設計和驗證週期持續縮短的產業來說，開闢了一條持續前進的道路。 晶片設計者登上雲端 即使在幾年前，人們對於雲端在矽晶圓開發中所扮演的角色，仍是憂喜參半，畢竟摩爾定律主導了這個產業50多年的發展和創新。然而，正如科技諮詢顧問公司埃森哲(Accenture)在其《藉由即時服務模式推動半導體增長》(Driving Semiconductor Growth Through As-a-Service Models)報告中指出，摩爾定律的步伐正在減緩，反之卻要面對晶片開發成本飆升、競爭來自非傳統領域，但客戶卻要求指數級成長的能力和功能來支持物聯網(IoT)、人工智慧(AI)以及即將來臨的量子運算等新應用。 無庸置疑地，運算能力已成為半導體公司能否完成設計、更快將產品推向市場的關鍵。因此，公司為能取得設計及驗證系統單晶片(SoC)所需的資源，雲端運算成為一個可行的選擇。其中，關鍵性的IC設計及驗證流程，現在已可在雲端中使用。2020年底，埃森哲發表一份報告，《半導體產業的雲端勢在必行》(The cloud imperative for the semiconductor industry)，認為雲端是加快未來創新步伐的關鍵，並且具有安全性增強和自動化功能的完善雲端解決方案，其可提供的好處，已經超越本地系統(On-site System)。 晶片設計雲端化 接下來可以詳細分析，是哪些關鍵市場因素，驅使更多晶片設計者移轉到雲端；而基於雲端的解決方案，又如何能成為創新的推手。 更快獲得結果 隨著晶片變得越來越複雜、體積越來越大，面對日益增加的上市時間壓力，晶片設計和驗證資源遭遇瓶頸。與此同時，工程師的工作量也持續增加。工程師需要處理的事情增加，可用資源卻減少。與在本地資料中心進行EDA解決方案相比，雲端技術的利用開闢了更多的運算資源，可以加速基礎晶片設計和驗證過程。另一個好處是增加彈性，促使晶片設計能夠根據需求，迅速地擴大或縮小規模。 以元件庫特徵化(Library Characterization)為例，這是一項高度平行化的任務，需要大量運算資源。元件庫特徵化的資源規畫極為困難。例如，在雲端運算前，晶片設計公司需要先針對這些工作負載量，在自有的高效能資料中心投入許多資源。然而，根據需求模式，這些系統不是被過度使用，就是未被充分利用；或是也可能需要先對工作負載量進行排序，進而導致延遲。相反地，雲端運算可以在需要時，按照需求量，盡可能獲取最多的運算資源，將元件庫特徵化等任務的周轉時間(Turnaround Time, TAT)從數週縮短到數天。廠商如亞馬遜網路服務(AWS)的客戶已經能夠將他們的元件庫特徵化工作負載量擴增到120,000多個平行作業，部分原因是AWS和新思科技之間具有合作關係。 時程短、資源耗費大的任務，非常適合遷移到雲端。無需自行支出繁重的成本來建置基礎設施，設計人員就可以靈活地利用運算資源。若有需要，在數據可分區的前提下，也可以將運算密集型任務分解成更小的任務，並利用雲端的大規模、分散式的處理和儲存空間，來解決每個小任務。除此之外，在分散處理時，時序分析(Timing Analysis)、物理驗證和功能驗證之類的工作流程，也得以完善地擴充。例如透過形式驗證，可以將設計本地化，並對獨立的部分執行驗證。 提高產品品質 為了保持先進節點設計、具有多個功率域(Power-domains)的低功耗設計以及突破光罩限制設計的高品質結果(QoR)，在設計流程的所有階段，驗證工作的量都呈爆炸性成長。在現實世界中，內部運算資源並非無上限，設計師被要求完成不可能的任務：在上市時間和結果品質之間取得平衡。雲端憑藉近乎無限的資源，提供了執行大規模模擬、時序簽核(Timing Signoff)和物理驗證任務的能力；而這些任務可能會導致本地運算資源的短缺，或甚至整個系統的崩壞。 更低的成本 以最快的時間，將品質最好的產品推向市場，始終是設計者的目標；但盡可能以最低的成本生產晶片也同樣重要。傳統的晶片設計公司，可以使用現有的資料中心來進行EDA解決方案。即便如此，為了管理成本，他們可能仍會選擇混合的工作流程，在運算需求突增的期間，利用雲端資源來補足本地資源的短缺。而小型新創公司可能會發現，私有資料中心的成本太高，不切實際。在這些情況下，雲端可以在需要時，提供最新的運算和儲存資源，並具有高度的靈活性，即用即付(Pay-as-you-go)。 雲端的彈性也有助於降低結果成本。各家雲端的價格確實有所不同，因為一些雲端供應商允許運算服務的競標，費率受需求影響。隨著雲端供應商開發成本更低的運算資源，例如利用過剩容量的現貨實例，也許能提供更低的價格。設計公司應該把握時機，善用這些EDA解決方案。 高安全性/系統正常運行時間 半導體產業對遷移到雲端的猶豫，與對安全性和系統正常運行時間(System Uptime)的擔憂有關，這是可以理解的。採用現代雲端安全性技術、雲端原生流程(Cloud-native Processes)及技術，有助於確保在安全、受監控的雲端基礎架構上執行EDA工作。為此，EDA供應商與雲端安全供應商密切合作，調整技術，以保護EDA工作並防止資料洩漏。應用高強度的身分和存取管理，可以確保在EDA工具當中，有效管理使用者的存取權限。 雲端供應商通常在責任共擔模式(Shared Responsibility Model)下營運。其中雲端供應商承擔雲端本身，即資料中心的安全責任，而他們的客戶(如EDA公司)則承擔雲端內部的安全性。EDA產業應該要充分了解這個模式的含義。雲端供應商是否在其基礎架構和應用程式中，從頭開始建構安全性，並確保操作的安全性？EDA供應商是否使用適用於雲端環境的加密處理以及最新的監控和故障排除工具？ 至於系統正常運行時間，雲端供應商正在構建大量閒置的資源，以確保其運算資源的高可用性(High Availability)和彈性(Resiliency)；例如透過高可用性集群(High...

隨著網路通訊科技進展，讓人們能透過手機的通訊軟體與親朋好友即時聯繫，包括傳送文字、表情符號、貼圖、圖片及影片等訊息。目前通訊軟體沒有傳送氣味的功能，因此本文的構想便結合通訊軟體與發散氣味之產生器，使得通訊軟體具有「氣味信差」的創新分享功能。為了實現此氣味傳遞的創新分享功能，使用者必須搭配一個筆者設計之氣味產生器，其中氣味產生器使用盛群(Holtek)微控制器HT32F0006為主控中心，透過LINE BOT結合聯網功能，以及控制氣味產生器產生三種不同氣味，同時機殼上會產生不同色彩的燈光，而且也會播放一段音樂。「氣味信差」系統可以做到分享人們所喜愛的氣味給家人、朋友，例如玫瑰精油、薰衣草與薄荷等氣味可以帶給人們不同的感受；該產生器在離線模式下也可以獨立當氣味機使用。 訊息導入氣味傳送　活化溝通內涵 由於資訊科技不斷地進步，不只可以讓人們透過通訊軟體傳送文字或圖片即時聯繫，更可以透過傳送貼圖或表情符號的方式來表達自己的想法和感受，讓彼此之間的互動變得有趣、關係更加密切。但現有的通訊軟體並沒有傳送氣味的功能，而本文構思為使用通訊軟體即時分享氣味給家人、好友，達到氣味信差的概念。 目前通訊軟體僅能傳送單一圖片、文字、音樂，市面上也還無法做到傳送氣味，本專題發揮創意，希望為現有通訊軟體加值，新增一個傳送氣味的全新功能，作品以LINE為例，受限於通訊軟體的封閉性，無法直接修改原軟體功能，因此利用LINE軟體的LINE BOT聊天機器人機制，搭配所設計與製作的氣味機，達成使用通訊軟體分享氣味之目的，系統架構與使用情境如圖1所示。使用者A於LINE BOT介面輸入「欲傳送氣味對應的特殊文字」訊息，LINE BOT會將訊息傳送至本文設計的後台網頁；氣味機B內建Wi-Fi連線功能，會接收此氣味對應資料；氣味機B產生相對的氣味，以此間接方式達到信差功能，反向傳送，其程序完全相同。另外，氣味機產生三種單一氣味外，也可進行混合香味，同時也有音樂與燈光效果，達到創新分享的功能。 氣味信差系統運作三原理解析 本「氣味信差」系統包括三大部分：一，產生氣味的氣味機；二，LINE軟體的LINE BOT聊天機器人機制；三，配合LINE BOT傳訊的伺服器端資料庫與網頁。使用者使用LINE BOT傳送氣味(例如薰衣草)訊息，LINE BOT會將此資料透過後台網頁以Wi-Fi連線方式傳送到氣味機模組上，其中微控制器控制中心透過UART連結並控制Wi-Fi模組。微控制器接收氣味(例如薰衣草)訊息，板子上的GPIO接腳就會輸出高電位，控制繼電器來驅動氣壓幫浦產生訊息對應的香氣(例如薰衣草)，以及播出相應的音樂與燈光，達到嗅覺、聽覺以及視覺一體的美好感受。 氣味機整合軟/硬/韌體架構控制音訊播放 硬體架構 氣味產生器之硬體架構如圖2所示，當微控制器透過Wi-Fi模組接收到網頁傳遞的控制訊息時，就會利用GPIO接腳控制繼電器來控制氣壓幫浦的開關。同時也會透過UART通訊方式發送指令給NMOS模組、RGB LED模組。RGB LED模組可以依指令產生燈光、NMOS驅動模組可以依指令控制電磁閥開關，讓氣壓幫浦打出的氣體可以通過電磁閥流向擴香機噴頭，最後產生氣味散發出去。而HT82V73A會透過DAC將人們所使用的音檔的音頻放大轉換成音樂播放出來。 軟體流程 軟體控制流程如圖3所示，使用者在LINE BOT輸入訊息，LINE BOT會將接收到的訊息傳送至所建立的資料庫，並將訊息放於網頁上。在Wi-Fi模組端便等待網頁傳送過來之訊息，當Wi-Fi模組接收到訊息時，就會發送指令給微控制器，微控制器會去判斷指令是哪一種氣味，最後氣味機會發出相應的氣味，流程如圖4所示。 韌體流程 氣味機之韌體控制流程如圖5所示，當微控制器主控板接收到指令時，微控制器主控板會同時控制GPIO、NMOS模組、RGB模組。GPIO主要控制繼電器來驅動氣壓幫浦，NMOS模組是驅動電磁閥，而RGB模組會因不同氣味產生不同的燈光效果。 氣味機在離線模式之運作流程如圖6所示，微控制器主控板向8 Key觸控模組發送讀取觸摸按鍵訊息的指令，並等待8 Key觸控模組回傳指令。如果微控制器主控板接收到指令，就會去分析指令為何，並依指令控制繼電器、NMOS驅動模組以及RGB LED模組來產生相應的氣味，其中觸摸Key1產生薰衣草氣味並發出綠光及播放音樂A，觸摸Key2產生玫瑰氣味發出紅光及播放音樂B，觸摸Key3則產生薄荷氣味發出藍光及播放音樂C。 前述音樂播放控制如圖6所示，當微控制器主控板接收到音樂播放指令時，音檔音頻訊號透過微控制器主控板的DAC功能將音頻訊號放大，最後播放出音樂(圖7)。 氣味機原型系統實現與功能測試 依前述軟硬體規畫與設計完成「氣味信差」系統原型，其硬體作品氣味機整體系統運作依圖1使用情境進行功能測試。本文中的系統原型可配合氣味機產生3種氣味進行氣味傳送功能，其中於LINE BOT對話介面點選或傳送指定文字氣味訊息，例如薄荷，LINE BOT就會回傳已傳送的氣味訊息至資料庫。而資料庫端就會將相應的氣味種類、數量及時間建立在資料表上，再由後台網頁去更新資料表上最新的一筆資料。經由系統整合測試，驗證使用者雙方都有本文之氣味之產生器，當好友雙方使用LINE通訊軟體交流的同時，可以新增本作品創意之氣味傳送功能。 訊息傳遞藉氣味輔以聲光效果增進日常生活情趣 透過本文製作的氣味機可以讓不同的使用者，即使身在遠方，也可以使用LINE通訊軟體分享自己所喜愛的氣味給身邊的家人、朋友，讓對方感受到本文所表達的意境，不同的氣味也可以帶給人不同的心境與意義。氣味產生的同時搭配聲光效果，製造不同的情境及氛圍，不只可讓人們增進彼此之間的感情，而且也讓通訊生活變的更有趣、更有創意。 (本文作者余兆棠/劉大琦為南臺科技大學教授；彭森田/蔡明峻/岳皓予/李宜鴻為南臺科技大學學生)

電池供電類設備存在已久，然而自手機問世以來，由可充電電池供電的設備數量在過去二十年呈現出指數級成長。截至2018年，多種不同型號的手機、平板電腦、筆記型電腦和許多其他小型電器都在使用鋰電池。 對於所有可攜式設備而言，因為多數採用鋰電池供電，功耗成為產品開發的重要考量因素。硬體開發人員越來越注重在增加功能、減小尺寸、降低成本的同時，實現低功耗方案。軟體發展人員也以舊演算法為切入點，針對作業系統領域(即透過能量監測調度)和新興領域(例如機器學習)，研發新的功率監測方法，力求降低功耗。功率是指暫態消耗的能量。如公式所示，在電學中，功率等於暫態電壓與電流之積。功率單位為瓦特(W)，表示「焦耳每秒」。 P = V×I 能量等於功率與時間的乘積，電路消耗能量，電池則儲存能量。功率管理通常是指管理暫態電流和電壓，以滿足功率傳輸能力和負載條件。能量監測通常會提供有關能耗的資訊，進而協助開發人員進行電池管理和整體功率基準測試。透過專門設計的軟體(可根據特定負荷採取相應操作)監視能量時，即開始了主動能量管理。 主動能量管理可以基於預定義的設置自動進行，也可以在軟體啟動時手動進行，其作用是為用戶提供特定的建議。例如，大多數筆記型電腦在使用電池而不是交流電源運行時，處理器效能會自動降低，並且改用低功耗、低效能的整合圖形處理器，而不使用專用處理器。可以關閉筆記型電腦的一些周邊，以延長電池供電時間，而使用者也可能收到降低螢幕亮度或調暗鍵盤背光的通知。大多數智慧手機都提供各種節能選項，當電池電量降至特定水準時，主動能量管理便會提出使用節能選項的建議，包括關閉一些現有的網際網路連線、降低螢幕亮度等。 但類似情況並不限於電池供電設備。伺服器會仔細監測功耗和負荷水準，以確定是否可以完全停止或暫停某些服務。在虛擬伺服器中，可根據電流總用量和基於統計資訊預測的用量增加和縮減應用。對於這類伺服器，可以使用虛擬機器管理程式完全關閉某些虛擬機器。進行除錯時，也可以使用主動能量管理。能量監測可提供非常有效的資訊，用以確定整個系統或部分系統是否在界定範圍內運行。 用於測量直流功率和能量的電路 如前文所述，電功率是電壓與電流的乘積。要精確測量功率，需要對電壓和電流進行精準測量。在一定時段內測量功率並將結果累加，即得到能量。功耗在大多數情況下都不是恆定值，因此，必須使用一個選定測量頻寬，在此範圍內量測電壓和電流。直流電壓測量電路的一個典型範例是圖1左側所示的簡單分壓器和圖1右側所示的緩衝分壓器。這兩個電路都可以透過適當的校準提供高精度測量結果，儘管帶緩衝的分壓器比不帶緩衝的分壓器價格昂貴，但前者通常功耗更低，尤其適合測量極低的直流訊號。 雖然借助霍爾效應也可以測量電流(包括直流電流)，但本文側重於使用分流電阻測量直流電流，因為後者更常用而且費用更低。分流電阻是一個低阻值電阻，與電路串聯。電流流經分流電阻時，分流電阻兩端會產生一個小的壓差。該壓差與電流成正比，如公式所示，並且通常使用運算放大器進行放大。 VDROP=RSHUNT×I 由於分流電阻與電路的其餘部分串聯，因此可以連接在任意一側：上橋臂(分流電阻的一個端子直接連接匯流排電壓)，或者下橋臂(分流電阻的一個端子接地)，如圖2。在這兩種情況下，分流電阻都會出現一個小的壓差，電路的總電壓會降低。但是，分流電阻的連接位置會受到一些影響。 如果分流電阻放在下橋臂(圖2右側)，其兩端的電壓將直接接地。由於分流電阻通常很小，其兩端的壓差也很小，因此電流測量電路使用便宜的低壓運算放大器即可非常方便地放大壓差。這對於縮減成本很有幫助。但下橋臂分流有一個明顯的不足，即整個電路不再直接接地，而是連接高於接地端電壓的位置。分流電阻兩端的壓差通常以毫伏計。 如果將分流電阻連接在上橋臂(圖2左側)，則電路直接接地，可消除地彈反射效應。如果要對電路進行精確測量或必須提供精確的輸出，則應選用此連接方法。此方法的唯一缺點是需要使用電壓更高的差分運算放大器電路，並且視運算放大器的頻寬而定，費用也可能會增加。 儘管電壓、電流甚至功率本身都可以透過類比電路輕鬆測量，而且成本很低，但能量測量卻需要使用更複雜的電路來實現。然而，傳統的能量測量方法是使用類比電路測量電壓和電流，然後使用類比數位轉換器(ADC)將類比訊號轉換為數位訊號，將資料輸出到微控制器。微控制器的作用是對訊號隨時間累加的功率進行採樣，進而實現能量測量，測量能量的典型電路如圖3所示。在測量電路中增加微控制器既有優點也有缺點。一方面，在演算法計算、監視不同行為和進行更詳細的報告方面具有很大的靈活性，例如每小時、每天等。此外，微控制器的作用不僅限於能量測量，還可以觸發事件、運行自訂狀態機或滿足工程師的任何需求。而如果系統原本就需要使用微控制器，則成本和物料清單(BOM)的增加並不是問題。另一方面，使用微控制器監測能量的缺點則是測量系統的總功耗、繁複的程式開發工作和開銷成本都會增加，而且視精度要求而定，有時可能還需要外部ADC。 多年來，隨著業界對直流能量監測功能的需求不斷成長，多種面向此類應用的積體電路相繼問世。例如Microchip的PAC1934。此類積體電路只需使用分流電阻作為外部元件，即可同時採樣4個通道，基本電路圖如圖4所示。電路中整合了運算放大器、ADC、算數運算邏輯、記憶體和用於連接系統的標準介面(通常為I2C或SPI)。與傳統方法相比，使用積體電路的優勢在成本方面尤為明顯，因為在一個積體電路中整合了能量測量所需的一切，使BOM和PCB尺寸顯著降低。 主動能量監測的優勢 憑藉適合大多數應用的靈活配置，專用積體電路能夠以極低的功耗在長時段內累加功率。通常功率取樣速率最低為每秒8次採樣，最高可達1 KSPS。例如，PAC1934以8 SPS運行時，可以累加超過36小時的功率，並且電流小於16μA，同時4個通道全部有效且以16位元的解析度運行，無需軟體干預。此方法允許取樣速率動態變化，進而可以擴大應用範圍。例如在標準筆記型電腦中使用積體電路監測電源軌。當筆記型電腦處於運行和活動狀態時，能夠以1024 SPS的取樣速率進行監測，而當筆記型電腦處於暫停狀態(Suspended State)時，監測速度可能降到8 SPS，因為在暫停狀態下，功耗不會有太大的波動。此外，降低取樣速率可以減少能量監測的功耗，而不會影響效能。 主動能量監測最常見的一個應用是電池電量計量。專用積體電路可監測電池的電壓和電流，隨時得知電池電量。更先進的電池電量計還可以檢測到電池遇到了特定問題，例如電量計可以追蹤電池的電壓與電量的關係，如果二者之間不再有對應關係，則代表電池的總容量因老化或其他因素而縮減。主動能量監測也是標準電池管理系統(BMS)的核心。BMS是多節電池組所使用的電路，負責對電池組進行安全充電和放電，並主動測量其電壓和電流，確保每節電池的參數都相同。BMS的功能還包括檢測故障電池，或在電壓過高或過低時斷開電池組。主動能量監測的另一個常見應用是與智慧手機和平板電腦上的作業系統以及筆記型電腦、電腦和伺服器上的Linux或Microsoft Windows搭配使用。對於智慧手機和平板電腦，作業系統透過各種方法監測不同服務和應用程式所消耗的電量。在早期階段，系統不直接測量能量，而是使用表格資料獲取各個工作點的功耗，基於CPU、GPU和螢幕使用情況估算能量。估算出的能耗資料以統計資料的形式報告，便於使用者決定如何進一步操作設備。自Windows 8起，Microsoft在筆記型電腦和個人電腦中導入了能量估計引擎(Energy Estimation Engine, E3)。E3早期階段的工作原理與智慧手機中的估算演算法類似，能夠根據各種資源的使用情況(處理器、圖形、磁片、記憶體、網路和顯示器等)來估算每項任務的功耗，進而實現功耗追蹤。E3還導入了能量計量介面(EMI)，系統製造商可以透過該介面為系統添加實際可用的能量測量感測器，並進行相應聲明。如果加入了此類感測器，E3會利用這些感測器準確地測量功率和能量，而不是只進行估算。某些筆記型電腦製造商已在其產品中實現了這些功能。此外，過去還存在一些其他的方法，例如Sony在Vaio筆記型電腦中實現的能量監測，但沒有支援這些方法的作業系統，只有專用應用程式才能存取相關資料。Linux尚未提供與Microsoft E3相當的工具，但據報導稱，廠商已著手進行相關工作。工業I/O子系統支援在作業系統中加入各種感測器，為使用者空間的應用程式提供非常簡單且功能強大的介面(基於檔的介面)。然而，在本文撰寫之時，工業I/O子系統仍是核心的擴展，而不是默認Linux架構的組成部分。Linux還支援能量監測調度和智慧功率分配，這是一種用於嵌入式Linux領域的演算法，可協助系統決定如何調度不同的任務，同時考量散熱問題(能耗導致CPU/GPU發熱)。 能量測量積體電路的另一個值得關注的應用，是對USB功率和能量以及在伺服器應用程式中的使用情況進行監測，如本文第一部分所述。由於伺服器採用不間斷運行的設計，因此監測能耗有很多好處，例如可透過主動服務控制提高總體電源效率，能滿足越來越高的能效標準，允許系統管理員在伺服器的某些部分出現功耗異常(表示未來可能發生故障)時執行預測性維護。 透過IC整合能量監測功能 就能量監測的需求以及系統需要執行的其他功能而論，某些方法可能比其他方法更適用。如果嵌入式系統是根據自身用途專門構建，並且需要瞭解自身功耗或估算能耗，則傳統方法更適用。建議在微控制器中加入內部ADC，以便大幅縮減能量監測功能的成本。採用這種方法，只需要使用進行電壓和電流檢測的外部類比電路。如果需要非常高的測量精度而不計BOM成本和功耗，則傳統方法比積體電路更適用。 但在很多情況下，更適合採用積體電路方法。例如，如果想要在作業系統中整合能量測量，就適合採用積體電路方法，因為整合解決方案就是為解決這一問題而構建，透過適當的驅動程式，系統能自動識別出能量測量並知道如何操作。能量測量積體電路通常可以測量多個通道(進而監測多條匯流排)，因此，在需要監測大量匯流排時，整合解決方案具備明顯優勢。此外，同一條通信匯流排上可以使用多個積體電路(例如I2C或SPI)。另一個更適合採用整合解決方案的情形是，在系統處於功耗極低的睡眠模式或完全關閉的情況下，在較長的一段時間內測量能量。整合的能量監測晶片僅消耗極少的功率，並能在特定時段內自行累加能量，無需任何系統干預，而這正是實現整合解決方案的基礎。 對於有較高尺寸要求的高度整合化和密集型PCB，例如手機、平板電腦或筆記型電腦的主機板，與等效的分離元件相比，積體電路占用的空間顯然更小。例如，在晶圓級晶片封裝(WLCSP)尺寸的晶片(大小為2.225×2.17mm)中，包含一個能同時監測四個通道的能量測量積體電路。 (本文作者任職於Microchip)

電子紙顯示器以雙穩態與反射式的技術特性，讓顯示螢幕具有類紙質感的閱讀體驗、無背光源，對雙眼友善、陽光下可視、超低耗電與持續顯示零耗電等特性。基於與一般紙質紙張相似的顯示特性，與自發光型的顯示技術相比，長時間使用電子紙閱讀雙眼相對不會感到痠澀，故成為適合數位閱讀的顯示螢幕，眾多廠商推出採用電子紙的電子書閱讀器，也讓大眾留下電子紙等於電子書閱讀器的深刻印象。 然而隨著物聯網與智慧城市等趨勢發展，在教育、交通、物流、零售、工廠、醫療照護、商務與生活等場景均加速落實數位轉型，各個場域將裝載數以億計的聯網裝置。面對低碳時代來臨，對於裝置的電源使用效率要求更為嚴苛，人類不再只追求科技智慧與聯網發展，而是避免高耗能、高排碳持續造成更嚴重的溫室效應，因此，能減少耗電降低碳排，有助環境永續發展的技術將是未來科技關鍵發展趨勢。而電子紙發揮超低耗電與持續顯示不耗電的特性，成為適用於物聯網與智慧城市的顯示介面，同時可取代一次性用紙的技術與產品定位，有助於降低自然資源的消耗。 基於電子紙的顯示特性，電子紙應用領域已從既有的電子書閱讀器印象，延伸至零售、交通與物流等多元場域。例如零售場域的電子貨架標籤，取代傳統紙張標籤；電子紙廣告看板取代傳統印刷海報；智慧交通領域的智慧電子紙公車站牌，因電子紙強光下可視的特性，是絕佳的戶外顯示器，同時基於電子紙低耗電的特性，結合太陽能供電與蓄電系統即可運作，無需額外接配市電，實現電子紙具備的永續發展價值。 雖然電子紙應用領域持續拓展，但電子紙在顯示色彩的表現，自第一台採用電子紙顯示器的電子書閱讀器於2004年問市後的十數年間，電子紙色彩顯示仍以黑色與白色為主流。2013年，廠商如元太科技推出E Ink Spectra三色電子紙，運用三種顏色的電子墨水粒子，讓電子紙可顯示黑、白、紅，或是黑、白、黃等三色，藉此開拓電子紙於零售場域使用的電子貨架標籤應用。 電子紙從黑/白發展至三個顏色，廠商仍持續投入彩色電子紙之開發，2016年首款全彩電子紙顯示技術(Advanced Color ePaper, ACeP)問世，運用青色、洋紅、黃色、白色等四種色粒子，透過電壓控制、動態地進行顆粒組合和混色，實現全色域的彩色電子紙技術。E Ink Gallery具有全彩顯示效果、以及雙穩態與反射式的技術特性，可讓電子紙應用開拓更廣泛的市場，例如全彩電子看板。 不僅如此，著眼於電子紙的電子貨架標籤與電子廣告看板於零售領域需求持續成長，2021年4月推出的E Ink Spectra 3100四色電子紙，運用黑/白/紅/黃等四種鮮豔與飽和的色彩，滿足零售業者色彩行銷之需求。而在此產品上市後，廠商仍協同晶片設計的生態圈夥伴共同研發適合四色，乃至八色的電子紙顯示器使用的驅動晶片，藉此協助零售系統商可更快的開發出採用四色電子紙的電子貨架標籤與電子紙廣告看板。 四色電子墨水系統 電子墨水薄膜(Film)透過電場來控制微膠囊或微杯內帶色粒子的跑動，呈現出雙眼看到的各種圖面、文字或顏色(圖1)。電子紙的驅動相同與LCD液晶螢幕的部分是，電子紙一樣需要薄膜電晶體(TFT)來驅動每個畫素，在電子紙顯示器中，一面的電極是由薄膜電晶體所控制，稱為畫素電極，連接到TFT的源極(Source)，另一面則是所有畫素共用的共電極，利用兩端的電壓差異來控制電場，使每個畫素可以獨立的顯示不同顏色/灰階。電子紙需要時序控制晶片、TFT驅動晶片，及提供TFT驅動電壓的電源整合型晶片(圖2)。 電子紙的驅動與LCD液晶螢幕的差異則是，由於電子墨水薄膜的反應速度不及液晶螢幕，所以需要提高驅動電壓，以及需要使用電壓寛度調變。要驅動帶色粒子到固定的位置，顯示特定的顏色，這需要設計特定的電壓寛度的組合，也就是要達成一次顯示畫面的電壓組合為電子紙的驅動波型。 另一不同於LCD液晶螢幕的是電子紙的雙穩態性，由於驅動一次之後，若顯示畫面不需要改變，這時搭配電子紙的雙穩態性，薄膜電晶體不需要再次掃描及驅動，所以在電子紙的使用的輸入介面上，顯示是以單張圖像(Image)資料格式為基礎，而不是液晶螢幕的影像(Video)。基於這些不同之處，所以在電子紙的驅動晶片和時序控制晶片都需要特別的設計(圖3)。 兼顧清晰/省電的應用需求 不同的電子紙應用，依照顯示器使用的場域不同，而產生不同的需求。電子書筆記本需要的是高對比/多灰階顯示，快速的手寫反應速度；在電子標籤則是需要多色，省電及低成本的設計。中小型電子標籤所使用的電子紙顯示器，目前絕大多數使用低成本的整合型晶片。整合型晶片指的是將時序控制及產生高壓電源的功能都整合進TFT驅動晶片裡。開發電子標籤系統，僅需前端使用低成本的微控制器(MCU)，經由標準的串行外設介面(SPI)來控制電子紙整合型晶片的顯示資料及指令即可達成。 在電子標籤的應用下，新的材料及晶片的開發收集了使用者的各項反應，以下為市場需求的整理。 1.需要更多色彩、顯示更多內容、解析度提高。這也是四色電子紙具有巿場潛力的原因。 2.更省電、環境友善、符合ESG(Environment, Social, Governance)永續性的要求。在巿場上目標標籤壽命由5年提升到10年。 3.畫面顯示過程優化，由於電子紙顯示器材料的特性，在一張畫面更新的過程中需要數秒的時間，客戶希望在視覺上可以縮短更新的時間，並且利用畫面更新的過程成為電子標籤吸睛的優勢。 4.增強資料存取安全性，防止標籤的顏色及內容被竄改。 為滿足上述的使用情境與使用者需求，產品如Spectra 3100整合型晶片(圖4)在設計上開發了相對應的功能。 優化顏色及清晰度 新的材料使用了更多顏色的粒子，對應到驅動晶片上則需要更多的驅動電壓位準，提供TFT的源極端產生不同的電壓，形成不同電場使電子紙顯示畫面。而由於顯示的每英寸像素提高，造成TFT中鄰近像素間平行電場產生，帶動了彩色粒子水平的位移現象，進而產生電場干擾。這個問題可於晶片設計中加入配合電子紙特性的影像演算法得以改善，無論是細小的字體或貨架標籤的條碼都可以清晰的顯示。 新功能搭配省電設計 若在四色的電子紙顯示技術平台中搭配空間混色的影像處理，該顯示器雖然有能力顯示部分的色彩，但也因空間混色機制會讓畫面中相對純色的畫面資料複雜度提高，造成相對較高的功耗。在Spectra 3100整合型晶片中導入了特殊抖色的影像演算法來降低TFT源極的變化次數，並搭配電子紙驅動波形動態控制幀率的功能，在保留原本的光學效果下仍得到省電的效果(圖5)。 特殊的顯示模式增進吸睛效果 此整合型晶片將原本換圖顯示過程較長的特性，轉化為類動畫的互動效果，成為吸睛的廣告，突破單向溝通的價格標籤應用。這項功能的實現，是結合了影像處理及驅動波型的客製化處理，兩者搭配起來使更新過程更加流暢，在電子標籤的應用中達到加強互動，吸引消費者目光，傳遞更多促銷資訊，促使消費者提升消費意願(Willingness To Pay, WTP)，同時增加了標籤的終端應用價值。 強化傳輸安全 最後，是資料傳輸安全性的提升，此整合型晶片系列中加入了自定義的特殊資料編碼格式，顯示任何圖片需搭配轉圖中介軟體(Middleware)，再配合驅動波型加密功能，可防止顯示資料被竄改，確保使用電子紙貨架標籤上的價格顯示之安全性(圖6)。 拓展零售顯示商機 全球零售商近年來加速數位轉型的趨勢，電子紙標籤能為零售業者提升營運效率、減少錯誤與降低成本，2020年更因COVID-19疫情加速線上線下全通路(Omni Channel)零售整合，電子貨架標籤自動價格更新系統能協助解決店內人力短缺、客戶要求提升、貨架缺貨與線上訂單增加等問題，加上疫情影響零售商的現金流量，也讓商家更重視商品促銷廣告投放的精準度，使用彩色電子紙貨架標籤提供多元、即時的產品資訊與廣告效益愈來愈受到實體零售商的青睞。在強勁需求推動之下，全球市場使用電子貨架標籤的店舖更加普遍、新興市場亦加快導入電子紙貨架標籤解決方案，全球市場供需狀況可望持續成長。 電子紙標籤除了為零售業者提升營運效率、減少錯誤與降低成本外，在降低環境資源消耗方面亦有貢獻。智慧零售商業模式中常因時間、庫存變化、消費者族群不同、與線上行銷搭配等等的不同因素產生促銷策略與活動，而傳統紙質標籤因應各式促銷活動頻繁更新商品價格，造成一次性使用紙張的大量消耗而造成資源浪費。以電子紙大量取代傳統紙質貨架標籤，成為電子貨架標籤的顯示螢幕，使零售業者的數位轉型成為環保低耗能、無紙化、美觀且有助於營運效率提升。加上電子紙具有斷電後可長時間顯示的特性，在無電力時仍可維持畫面顯示，所以非常省電，廣泛並長期使用有助達成「減碳增綠」及循環利用的目的，可減緩溫室氣體所帶來的全球氣候變異衝擊。 而根據統計，電子紙貨架標籤於全球貨架標籤市場滲透率不及5%，未來市場成長性仍大，預期未來幾年都將保持20~30%的成長幅度，以更多的電子紙貨架標籤取代傳統紙標，可減少紙張使用，有助環境永續發展。基於電子紙的省電、持續顯示不耗電等特性，有機會成為適用於物聯網的顯示器選擇。

場次：展望全球與台灣通訊產業發展契機 講者：通訊與智慧聯網系統研究部經理葉恆芬 2020年雖有新型冠狀病毒肺炎(COVID-19)疫情肆虐，全球電信業者5G布建步伐大致上未受干擾，除了歐洲部分國家在5G頻譜釋出與網路布建受到影響之外，如中國大陸反而在新基建政策助力之下，加速5G電信基礎建設；根據GSMA統計，累計到2020年9月，全球共有129個國家、397個營運商，對5G進行投資。有44個國家/地區的101個營運商已經啟動至少一項或多項符合3GPP定義的5G服務。預估到年底可望有176個營運商將啟動至少一項或多項符合3GPP定義的5G服務。觀察美國主要電信營運商亦增加網路設備建設支出，帶動全球電信基礎設備市場逆風成長，2020年全球5G行動基礎設備市場規模預估為157億美元，較2019年成長83.5%。 回顧2020年，美中貿易紛爭加速國際在通訊產業關鍵議題之布局腳步，包含美國成立開放網路政策聯盟，計畫投入10億美元鼓勵業者投入開放網路技術研發；在低軌衛星通訊方面，3GPP則開始討論R17中NTN(非陸域網路)工作項目，低軌衛星產業為美國等國家政策鼓勵推動方向，關鍵低軌衛星計畫營運業者已進入初期測試。同時中國大陸亦規畫於「十四五規劃」投入10兆人民幣拚第三代半導體自主，為6G技術奠基。在6G的發展方面，ITU亦啟動針對6G相關之研究工作，預計於2023年完成6G技術願景，接續針對6G效能指標的討論也指日可待。 展望2021年通訊產業發展，工研院觀察分析，低軌衛星可望進入密集發射期，為地面通訊設備與相關零組件帶來商機。而5G落地後對光通訊產業將帶來的光收發模組及資料中心網路交換器的市場機會。在開放網路方面，在電信營運商陸續導入開放架構的測試與大規模導入後，開放架構產業鏈間的競合態勢也更加清楚，為我國設備業者帶來機遇。此外，遠端存取與雲端運算存取也已是疫情過後的全球商業新常態，帶動零信任網路、SASE(網路邊緣安全存取服務)架構等新舊網路安全技術的需求躍升。上述相關產業創新動向將驅動2021年全球及我國通訊產業的再次躍進。 場次：探索後疫時代5G電信服務需求樣貌轉變與商機 講者：通訊與智慧聯網系統研究部產業分析師 陳梅鈴 根據Ericsson調查，新型冠狀病毒肺炎(COVID-19)疫情期間社會利用5G協助醫療人員進行遠端監控、設備操控等案例影響下，有一半的民眾更加堅信5G可以提供比4G更高的網路容量和傳輸速度，用戶對於5G網路的依賴度也將提高。例如：南韓電信業者LG U+的5G用戶中約有1/6每天都在瀏覽VR內容，預期5G將促成更多應用服務的普及，加速全球5G用戶成長，2020年達到1.9億，2025年達到28億。 工研院觀察分析，目前全球5G服務發展以北美、亞太、歐洲為主，北美市場以部署5G毫米波網路為主，目前覆蓋率和網路效能仍待加強，應用服務鎖定企業、FWA和熱點為主；亞太市場以中頻3.5GHz網路為主，目前3.5GHz產業鏈發展成熟，故電信業者著重於應用服務的布局，主打AR/VR、高畫質影音和遊戲等；歐洲市場也以中頻3.5GHz網路為主，但因為美中貿易紛爭的影響，導致5G建置成本較過去4G高，使得5G網路部署速度較慢，目前應用服務以工業4.0和區域網路發展較快。 工研院預估，2020年全球5G行動基礎設備市場規模為157億美元，較2019年成長83.5%，其中主要成長動力來自於中國大陸5G新基建，其次則為南韓、日本、臺灣、美國等其他國家的5G網路建設。2021年預估在中國大陸、南韓、日本、臺灣、澳洲、美國、歐洲國家的5G網路持續擴增下，全球5G行動基礎設備市場規模將達到214億美元，年成長率為35.7%。 場次：5G落地下，光通訊市場發展趨勢與機會 講者：工研院產科國際所通訊與智慧聯網系統研究部產業分析師 楊玉奇 5G落地帶動基站光收發模組和資料中心網路交換器升級市場需求，光纖材料翻新衍生新興感測應用，DWDM-PON為次世代技術發展主軸。 隨著FTTH部署趨於飽和與整體經濟景氣波動，全球光通訊產業發展逐步趨緩，所幸在2020年全球5G應用強勁需求以及雲端運算應用的帶動下，沉寂許久的光通訊產業再次見到成長的契機。 5G落地後對光通訊產業將帶來的市場機會，主要來自於光收發模組的增加和資料中心網路交換器的升級。由於5G架構下為滿足高頻特性，需要增設相較於4G多出3至4倍的基地台和小型基地台，才能確保訊號覆蓋範圍完整。另一方面，已見到Google、Amazon、Facebook、Microsoft等大型網路公司，陸續為其資料中心導入400G光通訊模組和進行400G數據交換機的升級。因此，工研院預估，在每個5G基地台約對應7個光收發模組的預估需求，以及資料中心大廠的汰舊換新趨勢下，可望為光通訊產業帶來市場成長機會。 此外，光纖材料的突破引領特殊光纖的研發，防潮防濕能力較傳統光纖提升千倍以上，搭配新一代光纖光柵(FBG)技術衍生新興感測應用，亦是光通訊產業值得關注的市場機會。光纖感測體積小、重量輕、不受電磁干擾、耐候性高、不用電、傳輸距離長、訊號保真度高等優點，已被用於鐵道、列車、水壩、住宅、邊坡、風力發電機的預防性維護，荷蘭與香港都已有實測成果。 工研院觀察，在光通訊產業迎合5G發展下，以DWDM-PON(高密度分波多工被動光纖網路)結合毫米波無線傳輸，建構整合光纖與無線的全雙工超高頻通訊網路架構，應用於傳輸高速與高容量資訊，將是後續光通訊技術的發展主軸。 場次：5G通訊半導體發展趨勢與產品革新 講者：工研院產科國際所半導體製程研究部產業分析師 劉美君 2020年在終端的趨勢發展上，工研院觀察，最重要的議題是5G結合AI人工智慧機能及相關應用的擴大化，而這也對終端產品帶來新的可能性。特別是隨著5G技術在硬體建設逐漸完備，高速且低延遲的通訊品質將協助串連更多的IoT裝置，並且實現行動通訊以外的創新應用。 5G機能將擴大行動裝置對儲存容量的需求，這意味著大量資料傳輸將使儲存容量自2019年的512 GB ，至2021年將達到1 terabyte，資料傳輸速度也上看20 Gbps。因此擴大化的頻寬預計將串連更多的IoT裝置，結合感測器、AI人工智慧的機能，讓新應用得以實現。 因此，對於Fabless業者而言，尋求可靠的晶圓代工伙伴，將是確保晶片產品信賴性的保證。在晶片製程技術上的挑戰為製程微縮，這將能有效協助晶片有限的空間內提升運算速度。從5G處理器晶片代工關係來觀察，可發現因製程微縮需求不斷擴張，使得戰線從7nm延伸至5nm。 隨著5G技術在硬體建設逐漸完備，高速且低延遲的通訊品質將協助串連更多的IoT裝置，5G將影響許多其他應用產品以及服務提供。並且實現行動通訊以外的創新應用。下階段5G的進展將無可避免的是，隨著裝置數量的增加，5G使用600MHz以上的寬頻帶將擴展到毫米波頻率來解決對更大量裝置部屬的需求，特別是支援高頻毫米波的基頻處理器和RF射頻零組件的低成本化。工研院觀察指出，未來5G相關半導體市場規模最大者為基頻、應用產品核心處理器，以及射頻晶片的發展，而這也是目前臺灣半導體業者在2021年致力提升研發與量產性的課題。 場次：風起雲湧，看全球5G開放架構產業生態鏈競合及版圖變遷 講者：工研院產科國際所通訊與智慧聯網系統研究部 魏伊伶 2020年在5G基礎建置上，受到疫情影響全球經濟表現，使得歐美地區電信營運商陸續延緩5G建置計畫，加上中美貿易戰的持續衝突，使得歐洲等國今年更積極採取去華為化的動作。在上述事件影響下，使得全球電信營運商面臨華為設備汰換及經濟成長遲緩的挑戰，紛紛積極思考以開放架構進行5G行動網路建置的可能性。 日本樂天電信在成功以軟硬解構架構建置4G網路後，更決定其5G行動網路將採取開放式架構Open RAN來進行建置，除了與NEC合作研發符合O-RAN標準的5G RU設備外，更進一步以NEC的5G Core核網平台為基礎，開發為樂天專屬的RCP (Rakuten Communication Platform)，更於2020年9月宣布與Telefonica合作，未來將合併採購Open RAN設備。 此外，美國新興電信營運商DISH也宣布以Open RAN開放架構建置其5G行動網路，包含採用Mavenir與Altiostar的Open RAN軟體，以及Fujitsu的5G RU設備，並使用Nokia的5G核網等，都讓5G開放架構在2020年成為通訊產業關注的一大發展趨勢。 在電信營運商陸續導入開放架構的測試與大規模導入後，開放架構產業鏈間的競合態勢也更加清楚，如Open RAN軟體業者積極拓展其合作夥伴生態圈，從硬體設備、專網業者，都成為軟體業者積極合作對象。此外傳統網通廠商如Ericsson、Nokia甚至Fujitsu、NEC也透過不同的形式進行布局。 根據國際研究機構預估，全球開放vRAN軟體產值2020年約為2億美元，並預估將以33%~178%以上年成長率成長為2024年的21億美金，顯示未來開放架構的成長力道強勁且值得期待。而網通業者挾帶其核網既有優勢，新興開放架構業者又如何在強化開放的優勢下，與既有核網網通業者進行合作，都將成為開放架構生態鏈下競合態勢的關注重點。我國硬體廠商在開放架構商機下，應先與國際開放架構SI或軟體廠商進構合作關係，發展符合電信等級之硬體設備，並參與TIP、O-RAN等國際組織掌握標準與開放專案發展方向與重要技術。 場次：打造韌性網路，展望後疫時代通訊網路安全發展趨勢 講者：工研院產科國際所通訊研究部研究經理 徐富桂 2024年至少有40％的企業將採用SASE應用策略、也將帶動網路安全設備及SD-WAN設備的高度成長，預計在2024年將達222.3億美元。預估臺灣網路安全產業則將從2020的156億成長到2024年的205億新台幣。 遠端存取與雲端運算存取，已是疫情過後的全球商業新常態。以往的網路安全是基於公司防火牆防護下的工作區域邊界安全，在新常態下將是任何時間、任何地點、任何網路媒介下都可以有一個安全的網路存取保護，以保護公司的重要數據資料與員工、客戶的隱私。網路安全領域的新常態將是什麼？VPN、零信任網路、SASE(網路邊緣安全存取服務)架構等新舊網路安全技術將帶來網路安全趨勢的改變也迎來新的商機。 零信任網路架構(ZTNA; Zero Trust...

美光科技(Micron)與塔塔通訊(Tata Communications)日前宣布將聯手推出支援全球蜂巢式連線的解決方案，進一步簡化和加速物聯網(IoT)裝置的大規模部署。解決方案將由全新的虛擬SIM卡驅動，該虛擬SIM卡是全球首款雲端嵌入式SIM卡(eSIM)，將為傳統實體SIM卡提供更靈活且可擴充的替代方案。美光的 Authenta 金鑰管理服務(KMS)是首創專為邊緣裝置打造的矽層級安全即服務平台(Security-as-a-Service Platform)，也將為雲端eSIM增添助力。 憑藉此項技術，塔塔通訊MOVE全球IoT解決方案將提供一個無所不在的端到端解決方案；塔塔通訊與全球 600 多家電信營運商的合作關係，也將助其在 200 個國家和地區以零接觸方式將連網IoT裝置連入雲端服務。該解決方案將在不斷擴展的IoT服務生態系統中釋放創新力量，預計在 2026 年，該生態系統的營收將成長近兩倍達到 4,660 億美元(ABI Research 2020 年第 2 季度全球IoT市場追蹤調查)。美光及塔塔通訊也將在稍晚會舉行的美光/塔塔IoT安全性線上研討會展示這項將於 2021 年正式推出的解決方案。 塔塔通訊策略長 Tri Pham 表示，人們今天面臨的商業環境是一個未知領域，它迫使企業保持敏捷，並採用零接觸、數位優先的技術和應用。IoT解決方案不僅能夠協助企業提高效率和生產力，也將帶來新的機遇和創新，使企業的成長水準能再創新高。然而，資安、無縫整合、可靠而強大的連線性以及全球覆蓋範圍仍然是阻礙全球企業採用IoT的主要障礙。透過與美光攜手重構邊緣連線性和安全性，該公司將建立一種新的模式，加速和簡化IoT部署。

意法半導體(ST)推出其最新Bluetooth LE系統晶片(SoC) BlueNRG-LP，該晶片充分利用了最新藍牙規範的延長通訊距離、提升傳輸量、加強安全性、節省電能等新特性。優化的超低功耗射頻模組在接收模式下作業電流僅為3.4mA，發射模式電流僅4.3mA，睡眠模式功耗低於500nA，可以將大多數應用所需電池容量減少一半，延長電池續航時間。 意法半導體的第三代Bluetooth系統晶片BlueNRG-LP是第一個支援同時連接多達128個節點的Bluetooth LE 5.2認證系統晶片，可以讓使用者無縫、低延遲監控大量的與設備連線，例如，透過時尚直觀的手機應用程式控制各種設備。 最高可設為+8dBm的射頻輸出功率，配合高達-104dBm的接收靈敏度，現在BlueNRG-LP 射頻系統晶片讓beacon、智慧燈具、遊戲機、大樓自動化、工業製造和追蹤應用本身就可以覆蓋更大的通訊範圍，如果從資源豐富的BlueNRG軟硬體生態系統中選擇正式認證的Bluetooth LE Mesh軟體解決方案，無縫添加到系統中，通訊距離可以無限延長。 此外，BlueNRG-LP支援藍牙遠端模式，採用前向糾錯(Forward Error Connection，FEC)編碼實體層(Code PHY)將無線通訊距離延長到數百公尺，並提升了連線的可靠性；採用GATT(通用屬性)緩存技術快速有效地與裝置連線。 BlueNRG-LP 預裝意法半導體之通過Core Specification 5.2認證並與其超低功耗架構精確配對的第三代低功耗藍牙協定堆疊，該協定堆疊提供可免費使用之獨立於編譯器的可程式庫，得到多個整合式開發環境(IDE)的支援，具有少量程式碼、模組化、低延遲、互作和終生無線升級的優勢，支援更長的廣播和掃描資料包、高工作週期的無連接廣播、更長的資料包長度和2Mbit/s傳輸量等藍牙功能。

瑞薩電子(Renesas)日前宣布啟動其線上市集(online Market Place)，提供一站式解決方案的來源，有助於為未來的行動化資訊市場，加速技術創新。開發人員可以直接從該市集，下載針對瑞薩的R-Car汽車系統單晶片(SoC)設計的各種解決方案。開發人員還可以將Market Place用作入口網站，以從R-Car 聯盟積極合作夥伴，取得參考評估軟體，或者直接聯繫積極合作夥伴公司，讓其提供及時支援，以滿足該客戶的需求。 開發人員透過市集，可以快速並輕易取得R-Car評估軟體、文件(例如硬體手冊、技術更新、應用筆記)以及基本軟體(例如Linux和Android的開發板支援套裝軟體，又稱BSP)。該市集致力於提高行動化資訊系統的開發效率，可直接使用R-Car入門者套件，加速開發和啟動評估專案的時間。以前要取得這些寶貴資源，開發人員必須簽署軟體評估授權合約，這是一項耗時的過程。使用新的市集，開發人員在建立帳戶後，透過點閱授權便可立即取得必要的軟體和相關資料。該市集還提供了高親和力的技術影片，其中提供有關R-Car產品的用法和功能的更多詳細資訊。 瑞薩汽車數位產品市場部副總裁Naoki Yoshida表示，在當今瞬息萬變的商業環境中，客戶需要快速取得解決方案和相關資訊，才能在新的常規下著手開發。市集的發布讓開發人員可以立即下載所需的解決方案，包括合作夥伴公司的評估軟體，這將大幅加快客戶行動化資訊的開發。

意法半導體(ST)推出搭載運算速度破紀錄之嵌入快閃記憶體的STM32微控制器(MCU)，讓重視成本的新產品也具有圖形化使用者介面、 AI和先進資安保護等高階功能。 新STM32H7 MCU具備Arm Cortex-M7核心，主頻550 MHz，是深度嵌入式應用市場上核心速度較快之晶片上整合快閃記憶體的MCU。這些單核心微控制器配備高達1MB的快閃記憶體，為注重成本的應用產品帶來更高的性能和經濟性。 新產品可以執行存放在外部記憶體內的程式碼，同時性能和安全保護功能不受任何影響。在可變記憶體控制器(Flexible Memory Controller，FMC)和八線SPI記憶體介面等功能的輔助下，無論是執行晶片上記憶體或是外部記憶體的程式碼，基本性能測試均取得2778CoreMark和1177 DMIPS的成績，讓設計人員能夠解決應用所需之更大儲存容量的挑戰，例如，需要大容量影像緩衝區的高解析度全彩色圖形和影片，打造出具更先進使用者體驗、臨場感更強的新產品。 TouchGFX圖形化使用者介面開發框架STM32Cube擴充包(X-CUBE-TOUCHGFX)和TouchGFX Designer 程式設計工具進一步輔助全彩色圖形化使用者介面的研發，這兩款工具皆可免費使用。 利用STM32Cube生態系統和STM32Cube.AI(X-CUBE-AI)，可以將神經網路導入微控制器，利用並行鏡頭介面和電腦視覺技術，開發AI技術賦能的先進功能。透過將STM32H7與一個或多個感測器連線，可以為STM32的產品帶來諸如狀態監測和其他機器學習技術等附加價值。 作為STM32Trust安全框架的元件，資安保護功能增加了對即時解密(OTFDEC)和安全韌體安裝(SFI)的支援。OTFDEC功能可讓晶片執行外部記憶體內的加密程式碼，而SFI安全功能還能讓OEM廠商可以在任何地方訂購標準產品，現場寫入加密程式碼，這兩種解決方案可有效地保護快閃記憶體中的OEM智慧財產權。直接可用的安全功能包括支援安全啟動、對稱加密(透過硬體或軟體庫)和加密金鑰配置，還提供非對稱加密(透過軟體庫)。密碼加密演算法處理採用硬體亂數產生器、AES-128、AES-192和AES-256加密演算法硬體加速器，以及支援GCM和CCM、Triple DES和雜湊(MD5，SHA-1和SHA-2)的演算法。