萬(wàn)物互聯(lián)時(shí)代高速信號完整性不可或缺

自從新冠疫情橫掃全球以來(lái)，到如今這兩年當中，對于每個(gè)人的生活和工作型態(tài)，都經(jīng)歷了一場(chǎng)重大的轉折。而其中，最顯著(zhù)的變革便是快速走向「數字轉型」，而這數字化的趨勢，正加速影響全球經(jīng)濟的所有層面，而這也成為實(shí)現『萬(wàn)物相連，無(wú)遠弗屆』美好愿景的關(guān)鍵要素。

回顧這過(guò)去將近兩年的時(shí)間當中，快速、可靠的網(wǎng)絡(luò )鏈接，已經(jīng)成為數字轉型的重要命脈，加上5G的快速布建后所展現出的強大應用潛力，也加速推動(dòng)各行各業(yè)的數字轉型。其中，網(wǎng)絡(luò )的現代化、全新使用案例，以及新興的商業(yè)模式，加上6G的演進(jìn)，正成為今天與未來(lái)的通信產(chǎn)業(yè)三大發(fā)展主軸。以網(wǎng)絡(luò )發(fā)展的現代化來(lái)看，為了滿(mǎn)足消費者和企業(yè)對于網(wǎng)絡(luò )鏈接、高速帶寬和更低延遲的需求，新型態(tài)的網(wǎng)絡(luò )將會(huì )以軟件為核心，透過(guò)虛擬或和自主管理的方式，以更低的成本來(lái)提供更大規模與更多樣化能力的網(wǎng)絡(luò )鏈接。對于行動(dòng)網(wǎng)絡(luò )業(yè)者來(lái)說(shuō)，消費性的無(wú)線(xiàn)通信，仍將會(huì )占年營(yíng)收的超過(guò)七成以上。然而，未來(lái)隨著(zhù)垂直市場(chǎng)和工業(yè)應用的新發(fā)展，以及新興商業(yè)模式產(chǎn)生，預期將會(huì )帶來(lái)全新的成長(cháng)動(dòng)能。

通信關(guān)鍵轉折點(diǎn)
根據Ericsson的預估，到了2026年，5G用戶(hù)數將增加到30億人以上。同時(shí)許多市場(chǎng)專(zhuān)家也預測，屆時(shí)有超過(guò)五成的行動(dòng)數據會(huì )透過(guò)5G網(wǎng)絡(luò )來(lái)傳輸，這也預計將會(huì )推動(dòng)市場(chǎng)的快速成長(cháng)。在行動(dòng)云端游戲方面，將以41％的年復合成長(cháng)率成長(cháng)。

而在新的工業(yè)使用案例上，預期到了2028年，市場(chǎng)規模將達到1兆美元。其他應用包括了可促進(jìn)自駕車(chē)市場(chǎng)的連網(wǎng)交通運輸、低軌道（LEO）衛星，以及關(guān)鍵型IoT應用等，都將在5G的驅動(dòng)下，持續大步邁進(jìn)，進(jìn)而創(chuàng )造出利潤豐厚的全新市場(chǎng)。

到了2031年，6G網(wǎng)絡(luò )將會(huì )透過(guò)應用、運算和通信，將實(shí)體、數字和用戶(hù)進(jìn)一步整合，形成萬(wàn)物連網(wǎng)（Internet of Everything）。也因此，6G必須具備更高的精密度，以便偵測并消除威脅，同時(shí)還必須增強威脅防御能力以及企業(yè)的復原力。

數字轉型下的新常態(tài)
縱觀(guān)形塑萬(wàn)物連網(wǎng)的各項技術(shù)，快速穩定的網(wǎng)絡(luò )鏈接只是起步。根據彭博（Bloomberg）、麥肯錫（McKinsey）和其他市場(chǎng)調查機構的研究顯示出一個(gè)事實(shí)，大多數企業(yè)都認為疫情將數字轉型的速度加速了3到7年，而平均轉型速度也大約加速了5.3年。為了克服轉型加速的挑戰，企業(yè)除了必須完善網(wǎng)絡(luò )鏈接，還需要厘清業(yè)務(wù)策略，以方便更完整地滿(mǎn)足客戶(hù)需求。

是德科技認為，在推展客戶(hù)導向式策略時(shí)，必須清楚定義客群、了解客戶(hù)未被滿(mǎn)足的需求，以及哪些產(chǎn)品，和可以為客戶(hù)所提供的真正價(jià)值。接下來(lái)，就是選擇最適合的數字平臺、架構及技術(shù)，來(lái)發(fā)展新的使用案例及商業(yè)模式。這波數字轉型的浪潮帶動(dòng)了萬(wàn)物連網(wǎng)、高效運算及傳輸等未來(lái)技術(shù)趨勢的演進(jìn)，對此，是德科技也將「啟動(dòng)萬(wàn)物連網(wǎng)大趨勢」、「駕馭數位轉型大浪潮」、「建構安全防護網(wǎng)」等科技趨勢列為觀(guān)察重點(diǎn)。

只不過(guò)，數字架構仍有些新挑戰必須先行克服。例如，使用者對于帶寬的需求有增無(wú)減，包括動(dòng)態(tài)交互式體驗、遠距醫療等，越來(lái)越多的裝置都開(kāi)始傳送并接收更豐富的數據，而物連網(wǎng)裝置和機器對機器的通信加速成長(cháng)，也成為了重要的驅動(dòng)主因。面對這些加速驅動(dòng)未來(lái)發(fā)展的技術(shù)，市場(chǎng)也對于高速數據傳輸以及諸如量子運算等高效運算著(zhù)手進(jìn)行準備。


高速數字傳輸的挑戰
現今的信號完整性測試工程師，往往面臨著(zhù)實(shí)現高數據速率、成本最小化，以及如何跨越模擬和測量鴻溝間的嚴峻挑戰。
隨著(zhù)5G的積極部署、以及AI的大量導入，從自駕車(chē)應用乃至于未來(lái)的元宇宙，這些應用都即將啟動(dòng)數據的高速傳輸，以及信息共享之爆炸式成長(cháng)。物聯(lián)網(wǎng)設備和云端運算服務(wù)的普及，導致數字設備所需要處理的數據流量呈現爆炸式的成長(cháng)，因而需要快速的串行設備接口。數字設備使用的PCIe和USB接口處理的數據量越來(lái)越大，因此產(chǎn)生的新一代PCI Express Rev 4.0標準，達到了16 GT/s的更高速度。而USB3.1 Gen 2也支持10 Gbit/s和USB3.1 Type-C，還兼容了同樣支持20 Gbit/s的Thunderbolt。

而從云端基礎設施到終端接取裝置，這些高速數字接口不論是在運算、傳輸、儲存或顯示等技術(shù)，都正加速進(jìn)行世代交替，并快步邁向伺服端的400G與800G、Gen 5以及消費端的4.0世代。而同時(shí)，硅光子及量子科技也都取得了重要的進(jìn)展。這些先進(jìn)技術(shù)都將加速未來(lái)科技生活之便利，但同時(shí)也帶來(lái)設計、驗證及互操作性的高度挑戰。

事實(shí)上，高速數字接口是所有電子產(chǎn)品設計的核心。不斷提高的數據速率，和不斷增加的高整合密度，已經(jīng)為IC、電路板和系統級的設計帶來(lái)了新的挑戰。信號完整性是一項關(guān)鍵要求，并且在鄰近空間所存在的無(wú)線(xiàn)信號、其他高速接口和電源線(xiàn)路上的干擾源也必須同時(shí)被考慮。為了有效地捕捉最壞情況下的信號，就需要更高采集率和更強大的觸發(fā)能力。


高速信號完整性
現今的信號完整性測試工程師，往往面臨著(zhù)實(shí)現高數據速率、成本最小化，以及如何跨越模擬和測量鴻溝間的嚴峻挑戰。隨著(zhù)工程技術(shù)的演進(jìn)，電子產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)，往往結合各種外在的變化，導致信號完整度的測試難度，比起以往單純的設備與環(huán)境更加大幅提升，特別是針對更為高速的信號傳輸。信號完整性主要目的是在檢測連結的線(xiàn)路中，能夠維持信號的完整傳遞而不受其他信號干擾。信號完整性的檢測結果，通常會(huì )因以下各種原因，導致影響了測試信號的質(zhì)量。

●測試點(diǎn)位。
●受測物焊接角度。
●信號走線(xiàn)的長(cháng)短。
●周遭組件的干擾。
●橋接的信號板。
●測試方法。


結語(yǔ)
數字轉型的加速，以及高速連結的趨勢，已經(jīng)不可轉變。及早掌握產(chǎn)業(yè)脈動(dòng)，對于滿(mǎn)足客戶(hù)需求、提高競爭優(yōu)勢，并成功實(shí)現業(yè)務(wù)目標，至關(guān)重要。展望未來(lái)，這個(gè)緊密相連的世界，需要以加嶄新的思維去面對，并從現在就開(kāi)始，就為這些未來(lái)技術(shù)趨勢做好準備。