芯片商蜂擁布局　傳感/通訊/處理元件走紅IoT市場(chǎng)

　　MCU、RFIC與感測器為三大物聯(lián)網(wǎng)核心要件?？春肕CU成長(cháng)前景，除既有廠(chǎng)商外，車(chē)用周邊IC設計業(yè)者也開(kāi)始積極投入;無(wú)線(xiàn)通訊晶片相關(guān)業(yè)者則透過(guò)購并或多方合作擴大市場(chǎng)版圖;而感測器需求快速攀升，也吸引新創(chuàng )公司競相投入。

　　物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)以感測、低功耗的智慧控制，以及多元無(wú)線(xiàn)的連接方式為主要發(fā)展方向。促使IC設計廠(chǎng)商的MCU、無(wú)線(xiàn)射頻積體電路(RFIC)與感測器的出貨量增長(cháng)力道強勁，相關(guān)企業(yè)無(wú)不大力投入開(kāi)發(fā)此三類(lèi)晶片，以力求在物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)中大賺“晶”錢(qián)。

　　物聯(lián)網(wǎng)IC在穿戴式裝置、智慧家庭、車(chē)聯(lián)網(wǎng)與自動(dòng)控制等物聯(lián)網(wǎng)應用推波下，微控制器(MCU)、無(wú)線(xiàn)通訊IC，以及感測器的需求量節節攀升，相關(guān)晶片業(yè)者皆大舉投入研發(fā)，企盼在物聯(lián)網(wǎng)中分得一杯羹。

　　引進(jìn)機器學(xué)習技術(shù)　樓氏增強麥克風(fēng)降噪功能

　　物 連網(wǎng)的概念掀起一股企業(yè)整并潮，因購并常常能激蕩出更好的產(chǎn)品;以樓氏電子(Knowles Corporation)為例，該公司于2015年7月中旬購并語(yǔ)音解決方案供應商Audience后，后者為樓氏帶來(lái)三種重要技術(shù)，分別是波束成型 (Beam-forming, BF)、盲源訊號分離(Blind-source Separation, BSS)以及機器學(xué)習(Machine Learning)，讓樓氏可以推出更完整的降噪處理方案。

　　圖1　樓氏電子智慧音效部門(mén)軟體產(chǎn)品管理副總裁姜正耀說(shuō)明，該公司透過(guò)購并可提供客戶(hù)一站式的解決方案，并且增強DSP技術(shù)，以豐富該公司的產(chǎn)品線(xiàn)。

　　樓 氏電子智慧音效部門(mén)軟體產(chǎn)品管理副總裁姜正耀(圖1)表示，波束成型模式是利用兩個(gè)麥克風(fēng)，由其中之一負責收音，另一個(gè)麥克風(fēng)則負責抑制外部多余的噪音; 盲源訊號分離則使用多顆麥克風(fēng)，無(wú)論該訊號是否有用，都全部將其收錄至裝置中再一并處理訊號。機器學(xué)習則是將上述的兩項技術(shù)結合，提供許多不同的音訊樣本 給人工智慧練習，以辨別哪一些音訊是雜訊。

　　為了讓機器學(xué)習更有效率，須事先分類(lèi)這些訊息是否有用。整并了Audience之后，該公司的技術(shù)可以將環(huán)境中的聲音全部整合處理，辨別哪一些訊號是需要的、哪一些音訊可以匹配在一起，而后再將這些訊號做波束成型處理。

　　無(wú)論是波束成型、盲源訊號分離還是機器學(xué)習，都需要多麥克風(fēng)解決方案。姜正耀說(shuō)明，因為單一個(gè)麥克風(fēng)無(wú)法讓裝置做出很好的語(yǔ)音處理;以目前的高端智慧型手機為例，大部分都擁有三個(gè)以上的麥克風(fēng)，甚至有些行動(dòng)裝置內建了五個(gè)麥克風(fēng)。

　　姜 正耀強調，以目前裝置的應用方式而言，多麥克風(fēng)絕對是未來(lái)趨勢。兩個(gè)麥克風(fēng)的應用，在較為安靜的場(chǎng)所比較合適;但若是多了車(chē)聲、小孩哭聲、風(fēng)噪等因素，會(huì ) 造成收音品質(zhì)較差，而三個(gè)或是多個(gè)麥克風(fēng)的解決方案，則可以將不必要的雜音聲壓制住，雖然無(wú)法完全消除，但是表現已算可圈可點(diǎn)。

　　多麥 克風(fēng)的應用廣泛，以智慧型手機為例，每個(gè)使用者持裝置通話(huà)時(shí)的姿勢不盡相同，有些人可能倒過(guò)來(lái)拿，也有人躺在床上通話(huà)，若是使用多麥克風(fēng)的解決方案，通話(huà) 品質(zhì)也能提升;再者，多麥克風(fēng)在嘈雜的錄制環(huán)境中也可以輕松辨別音源是左還是右聲道進(jìn)入，以目前最流行的VR裝置來(lái)說(shuō)，利用多麥克風(fēng)的解決方案，更可讓使 用者在使用裝置時(shí)，更有身歷其境的體驗。

　　無(wú)人機/穿戴式需求強勁　氣壓計后勢看俏

　　近來(lái)，智慧型手機出貨量趨緩， 取而代之的是穿戴式裝置、無(wú)人機(圖2)等應用需求直線(xiàn)飆升?？春么艘悔厔?，國內微機電(MEMS)廠(chǎng)商智動(dòng)全球(GlobalMEMS)于2016年第 一季推出解析度達十公分等級的氣壓計(Barometer)，僅次于國際大廠(chǎng)八公分解析度的等級，適用于較低價(jià)/消費型的無(wú)人機。

　　圖2　無(wú)人機對于氣壓計的需求強勁。

　　GlobalMEMS執行長(cháng)吳名清表示，除了智慧型手機外，氣壓計應用于無(wú)人機的需求相當強勁，尤其是較低階/消費型的無(wú)人機，以往大部分只有搭載全球定位系統(GPS)，只能有平面定位功能，有可能造成無(wú)人機飛達某一高度時(shí)會(huì )難以控制或上下飄移。

　　吳 名清進(jìn)一步說(shuō)明，高單價(jià)的無(wú)人機內建十軸解決方案，操控與穩定度已臻完美;以目前而言，該公司的氣壓計會(huì )針對低價(jià)/消費型的無(wú)人機市場(chǎng)展開(kāi)攻勢，因為此類(lèi) 無(wú)人機穩定度相對較差，稍不注意便有可能墜毀;倘若此種無(wú)人機搭載了氣壓器，一瞬間掉落好幾公尺時(shí)可以自動(dòng)啟用保護裝置，讓電腦介入系統操控，即可讓裝置 安全降落。

　　據了解，該公司所推出的氣壓計以矽材(Silicon)為基底，雖然不若感測器國外大廠(chǎng)以石英(Crystal)為基材的 氣壓計，最細微可達到解析度一公分的境界，但是GlobalMEMS的氣壓計價(jià)格較低廉，且實(shí)用性較高;因為若是應用無(wú)人機裝置上，氣流擾動(dòng)時(shí)有可能一次 產(chǎn)生一公尺以上的變化。

　　另一方面，吳名清也認為，穿戴式裝置對于氣壓計的需求也相當高。此類(lèi)裝置以往只有計步器的功效，若是加入了氣壓計的功能，可讓使用者在爬山或是做其他更具挑戰性的運動(dòng)時(shí)，可隨時(shí)了解自身的狀態(tài)，且可計算出更完整/符合消費者的運動(dòng)效果。

　　事 實(shí)上，氣壓計在新臺幣兩萬(wàn)元以上的高階手機已是標準配備，但是大多數消費者對于該元件的感受不深;以東京或是紐約等一線(xiàn)大城為例，這些城市在行動(dòng)裝置上已 可檢視3D地圖，甚至可清楚得知位處樓層，但是室內導航的功能尚不顯著(zhù)，即便使用者可藉由裝置中的氣壓計得知樓層，但是實(shí)質(zhì)的使用意義仍不明朗。但若是應 用于穿戴式裝置與無(wú)人機等對于高度/氣壓需求較高的設備上，其市場(chǎng)商機無(wú)限光明。

　　特殊應用需求拉抬　RFIC設計商機無(wú)限

　　圖3　立積電子系統/應用工程處副總經(jīng)理鄧維康表示，透過(guò)該公司的系統平臺，智慧型手機可輕松遠端控制家中的電子產(chǎn)品。

　　物聯(lián)網(wǎng)的興起，連帶地掀起一波波的特殊應用需求，例如智慧家庭與車(chē)聯(lián)網(wǎng)的倒車(chē)后視應用需求。立積電子看準了此一波趨勢，大力研發(fā)四對一無(wú)線(xiàn)家居監控技術(shù)，以及智慧上網(wǎng)遠端手機監控系統，可應用于智慧監控、照明，以及自動(dòng)控制中。

　　立積電子系統/應用工程處副總經(jīng)理鄧維康(圖3)表示，透過(guò)此一系統平臺，智慧型手機可輕松遠端控制家中的電子產(chǎn)品，或者是家中有什么突發(fā)狀況可以直接回報給手機;此一平臺也可應用于智慧燈具的照明控制。

　　據了解，此一平臺為立積電子的自有技術(shù)方案，而非Wi-Fi與藍牙等標準化的規格技術(shù)。立積電子總經(jīng)理王是琦(圖4)對此表示，此一方案不只可以應用于智慧家庭中，也適用于倒車(chē)后視的應用，因為該技術(shù)可提供即時(shí)影像，且抗干擾的能力高。

　　圖4　立積電子總經(jīng)理王是琦認為，后視影像系統最大的挑戰，在于穿透性要強，且影像回傳須有即時(shí)性，否則汽車(chē)有安全上的疑慮。

　　王是琦說(shuō)明，后視影像系統最大的挑戰，在于訊號必須能夠穿過(guò)車(chē)身的銅墻鐵壁，而不被金屬車(chē)身?yè)跸?再加上車(chē)子影像必須要即時(shí)性，否則汽車(chē)若是撞上后方物體可能都還不知道。

　　再加上，訊號傳輸時(shí)最害怕的即是馬達與引擎等零件的干擾，該公司自行研發(fā)的倒車(chē)后視技術(shù)透過(guò)一些特殊的演算法，可有效地除去有可能的干擾因子。

　　不過(guò)，此一技術(shù)的訊號頂多只能夠傳輸二、三百公尺遠。若是應用于無(wú)人機上可能不太能滿(mǎn)足使用者想要盡可能望遠的心。王是琦對此表示，若是想要用于無(wú)人機上，可利用此一技術(shù)的簡(jiǎn)易版本，改以簡(jiǎn)單的類(lèi)比傳輸，雖然抗干擾能力較差，但是影像傳輸距離最多可達兩公里遠。

　　劍指IoT核心領(lǐng)域　普誠揮軍MCU事業(yè)

　　另一方面，臺灣車(chē)用IC設計大廠(chǎng)普誠科技看好微控制器的發(fā)展前景，已展開(kāi)相關(guān)產(chǎn)品布局，未來(lái)將與其現有的各式周邊晶片方案，如液晶面板驅動(dòng)IC、馬達控制晶片等整合成一顆系統單晶片(SoC)，并輔以相關(guān)韌體，藉此由周邊走向系統核心，更加強化物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)戰力。

　　圖5　普誠科技副總經(jīng)理李國維表示，該公司看好微控制器的發(fā)展前景，進(jìn)而投入相關(guān)研發(fā)，希望可以藉此更加深入物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)。

　　普誠科技副總經(jīng)理李國維(圖5)表示，物聯(lián)網(wǎng)下所有裝置都應擁有“自我思考/控制”的能力，這些設備都應該需要微控制器的輔助。

　　事實(shí)上，普誠于車(chē)用IC領(lǐng)域已深耕多年，但是一直以來(lái)都是生產(chǎn)車(chē)用周邊的電子零件居多，未參與核心領(lǐng)域。普誠認為，投入研發(fā)MCU可為該公司帶來(lái)更多的價(jià)值，且可集結周邊的車(chē)用IC，整合成一個(gè)完整的系統單晶片。

　　李國維說(shuō)明，為了因應物聯(lián)網(wǎng)的來(lái)臨，各家IC設計業(yè)者都應該力求轉型，而微控制器將會(huì )是該公司往后轉型的主體。

　　舉例來(lái)說(shuō)，以往普誠在車(chē)用晶片領(lǐng)域主推LCD、VHD以及馬達驅動(dòng)技術(shù)，未來(lái)結合MCU將所有技術(shù)整合為一顆SoC，再搭配上寫(xiě)入的軟體，提供客戶(hù)一個(gè)軟/硬整合的解決方案，以達到更好的產(chǎn)品價(jià)值。

　　但李國維也指出，普誠雖已在車(chē)用周邊IC深耕多年，也得到許多汽車(chē)大廠(chǎng)的采用與認證，但是以往的周邊零件較沒(méi)有安全性的顧慮，譬如顯示器驅動(dòng)IC，該公司新研發(fā)的MCU要如何得到車(chē)廠(chǎng)再次信任是相當大的挑戰。

　　李國維強調，車(chē)用MCU有安全與信任度的考量，必須符合汽車(chē)相關(guān)安全規范與法規才得以采納，所以目前仍需要時(shí)間積累客戶(hù)信任，并通過(guò)各項可靠度的認證。雖然該公司希望可以維持，甚至擴大參與車(chē)用市場(chǎng)應用范圍，車(chē)用市場(chǎng)攸關(guān)性命，須更加嚴謹。

　　提高工業(yè)安防　ADI監控技術(shù)更上層樓

　　隨著(zhù)一般消費性物聯(lián)網(wǎng)IC設計整并潮不斷掀波，這股潮流也開(kāi)始襲向工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)(IIoT)中。有別于一般消費性物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的整并方式，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的整并大多以補強自身產(chǎn)品/技術(shù)陣容為主。

　　舉例來(lái)說(shuō)，亞德諾半導體(ADI)在2016年3月整并了SNAP Sensor，透過(guò)SNAP Sensor在光學(xué)技術(shù)、視覺(jué)軟體和演算法專(zhuān)業(yè)，強化亞德諾在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的布局，以及提升該公司在感測和訊號處理領(lǐng)域的優(yōu)勢(圖6)。

　　圖6　透過(guò)整并SNAP Sensor，亞德諾強化了其在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的布局。

　　ADI亞洲區工業(yè)自動(dòng)化事業(yè)部市場(chǎng)經(jīng)理張鵬表示，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)雖也有整并活動(dòng)，但不若一般物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)購并來(lái)得頻繁，因為大部分進(jìn)行物聯(lián)網(wǎng)整并的企業(yè)，大多都只是想擴張公司規模;而工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的整并方式，則大多想購入擁有獨特技術(shù)的供應商。

　　以ADI購并SNAP Sensor為例，即是看好該公司適用于安防與監控領(lǐng)域特殊的監控技術(shù)。張鵬進(jìn)一步表示，傳統的監視設備都會(huì )涉及隱私問(wèn)題，監控的時(shí)候都會(huì )清楚地將人臉記錄下來(lái)。

　　SNAP Sensor監控技術(shù)的獨到之處，可利用傳統的攝影設備記錄影像，再透過(guò)SNAP Sensor的特殊技術(shù)處理過(guò)后，影像只會(huì )顯現出人的形體，但是無(wú)法判別人臉細節，只會(huì )看到類(lèi)似墨水畫(huà)的圖像出現。

　　這項技術(shù)相當適用于工業(yè)自動(dòng)化的生產(chǎn)現場(chǎng)。張鵬說(shuō)明，曾經(jīng)發(fā)生過(guò)電機/電子領(lǐng)域大廠(chǎng)的自動(dòng)工廠(chǎng)中，其機械手臂造成了工人的傷亡事故。

　　一般來(lái)說(shuō)機械手臂在運作時(shí)會(huì )嚴格要求人員不能接近施作范圍，但是這都屬于較為被動(dòng)的防護方式，人員若是稍不注意走進(jìn)了危險范圍極有可能產(chǎn)生傷亡。

　　透過(guò)SNAP Sensor的技術(shù)，系統可以自動(dòng)偵測是否有人形，或者是移動(dòng)中的物體正在接近危險區域，當人事物太過(guò)靠近危險范圍時(shí)，系統應能自動(dòng)發(fā)出警告，或是讓機械手臂減緩動(dòng)作，甚至直接停止運作，以達到主動(dòng)安全。