物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)創(chuàng )潛力股促進(jìn)MCU、無(wú)線(xiàn)IC和感測器出貨猛漲

　　物聯(lián)網(wǎng)邁向多元無(wú)線(xiàn)接取、低功耗智慧控制/感測設計的趨勢日益明朗，將促進(jìn)MCU、無(wú)線(xiàn)通訊IC和感測器出貨量涌現一波接一波漲勢;半導體廠(chǎng)商亦看好這三類(lèi)晶片將成為物聯(lián)網(wǎng)的明星方案，競相啟動(dòng)新技術(shù)投資及產(chǎn)品開(kāi)發(fā)計畫(huà)。

　　物聯(lián)網(wǎng)IC潛力股“漲”聲不斷。在穿戴裝置、車(chē)聯(lián)網(wǎng)、工控自動(dòng)化和智慧家庭等物聯(lián)網(wǎng)應用需求帶動(dòng)下，32位元微控制器(MCU)、低功耗無(wú)線(xiàn)通訊IC，以及微機電系統(MEMS)感測器的出貨量正持續翻漲，相關(guān)晶片業(yè)者皆可望雨露均霑。

　　尤其今年開(kāi)年以來(lái)，各個(gè)物聯(lián)網(wǎng)應用山頭皆有極具代表性品牌大廠(chǎng)全力相挺，如蘋(píng)果(Apple)力拱智慧手表--Apple Watch、Google/Nest強攻智慧家庭，而特斯拉(Tesla)、奧迪(Audi)和Volvo則快馬加鞭布局車(chē)聯(lián)網(wǎng)系統，甚至是下世代的無(wú)人駕駛車(chē)，更讓晶片開(kāi)發(fā)商們吃下定心丸，更加義無(wú)反顧投資研發(fā)新產(chǎn)品線(xiàn)，或發(fā)動(dòng)購并攻勢以快速補強專(zhuān)利和欠缺的技術(shù)拼圖。

　　其中，MEMS感測器搭上行動(dòng)/穿戴裝置，以及各式支援智慧感測功能的物聯(lián)網(wǎng)設備熱潮，2014-2015年的出貨量已顯著(zhù)彈升。未來(lái)5年內，行動(dòng)及物聯(lián)網(wǎng)裝置規模將上看三百億部，且內建多軸動(dòng)作感測器、麥克風(fēng)、壓力計和溫/濕度等感測器的數量亦可望翻倍，將逐年為MEMS市場(chǎng)挹注巨大成長(cháng)動(dòng)能，讓MEMS晶片商出貨及營(yíng)收成長(cháng)一飛沖天。

　　物聯(lián)網(wǎng)甘霖降不停 MEMS感測器出貨連年旺

　　圖1 臺灣博世執行董事暨香港博世總經(jīng)理Bernd Barkey強調，未來(lái)，MEMS感測器類(lèi)型和出貨量將顯著(zhù)增加。

　　臺灣博世(Bosch)執行董事暨香港博世總經(jīng)理白邦德(Bernd Barkey)(圖1)表示，智慧家庭、安防監控、智慧照明，以及汽車(chē)的先進(jìn)駕駛輔助系統(ADAS)和無(wú)人駕駛車(chē)皆帶來(lái)相當廣泛的感測器需求;MEMS感測器業(yè)者正沿用在行動(dòng)、穿戴裝置市場(chǎng)的成功路徑，以加速度計、磁力計和陀螺儀等慣性感測器，以及壓力與溫/濕度等感測器大舉在上述應用領(lǐng)域開(kāi)疆辟土。

　　白邦德進(jìn)一步解釋?zhuān)缤謾C和智慧手表一般，聯(lián)網(wǎng)汽車(chē)和家庭能源管理系統皆須利用感測器采集使用者或環(huán)境資訊，才能透過(guò)后端的嵌入式處理和無(wú)線(xiàn)通訊技術(shù)，將這些數據化為可運算，且有參考及決策價(jià)值的資料。因此物聯(lián)網(wǎng)應用滲透得愈快，也意味著(zhù)更龐大可期的MEMS感測器需求;以Bosch Sensortec為例，2014年在車(chē)用感測器市場(chǎng)的出貨量已翻倍，此一巨幅成長(cháng)走勢將延續至2015年，再攀上另一個(gè)高峰。

　　至于行動(dòng)/穿戴裝置、智慧家電等ICT產(chǎn)品對MEMS感測器的導入需求更是顯著(zhù);尤其自2014年以來(lái)，業(yè)界從對Apple Watch將上市的預期心理，到產(chǎn)品正式出爐那一刻，將智慧手表市場(chǎng)帶至最高潮，皆為MEMS感測器應用創(chuàng )造新契機。

　　Bosch Sensortec臺灣暨東南亞區總經(jīng)理黃維祥補充，臺灣系全球ICT產(chǎn)品制造重鎮，對于系統關(guān)鍵零組件往往有春江水暖鴨先知的掌握度，而2014年，Bosch Sensortec在臺灣的MEMS感測器出貨量，繳出成長(cháng)100%以上的成績(jì)單，產(chǎn)品規格則明顯朝三軸、六軸，甚至九軸發(fā)展，因此更能突顯市場(chǎng)火熱的態(tài)勢。今年各種ICT設備引進(jìn)智慧感測設計的風(fēng)潮更盛、對元件功耗和性能要求更嚴格，預料MEMS感測器在2015年仍將有雙位數成長(cháng)率，且在電路設計和封裝形式方面將呈現全新風(fēng)貌。

　　黃維祥強調，因應穿戴裝置小體積、長(cháng)效待機的設計趨勢，多軸MEMS感測器須進(jìn)一步與MCU結合，以減輕系統主處理器運算負擔，同時(shí)縮減PCB占位空間;因此，今年3月該公司已發(fā)表三軸、六軸感測器內建Cortex-M系列核心的方案，搶占技術(shù)演進(jìn)浪頭。

　　下一階段，行動(dòng)/穿戴裝置將鎖定生物及環(huán)境感測設計，觸發(fā)光學(xué)式生物感測模組及環(huán)境感測器方案需求。

　　黃維祥透露，看好環(huán)境感測市場(chǎng)潛力，該公司已在臺設立先進(jìn)MEMS封裝中心，并成功打造壓力計、溫/濕度和氣體感測器整合型模組，將大幅縮減系統布局空間。此外，上述感測器封裝皆有一共通點(diǎn)--須開(kāi)孔;換句話(huà)說(shuō)，諸如MEMS麥克風(fēng)或其他類(lèi)型的環(huán)境感測器也有機會(huì )如法炮制，讓系統廠(chǎng)能兼顧產(chǎn)品尺寸和功能性。

　　無(wú)獨有偶，芯科實(shí)驗室(Silicon Labs)亦針對穿戴裝置、健身追蹤器、醫療設備、聯(lián)網(wǎng)家電和工業(yè)自動(dòng)化等領(lǐng)域，強打光學(xué)和環(huán)境感測器。在光學(xué)感測器方面，該公司已提供用于檢測紅外線(xiàn)(IR)、環(huán)境光線(xiàn)和紫外線(xiàn)(UV)強度的產(chǎn)品，并結合軟體開(kāi)發(fā)工具和硬體參考設計，達成心率、紫外線(xiàn)指數、相對濕/溫度檢測功能;下一步更將朝血壓、血氧等生物征象監測功能邁進(jìn)。

　　運籌敦宏/訊芯三方合璧 Dialog納入光感測戰力

　　無(wú)庸置疑，穿戴裝置因貼身使用，幾乎已成生物感測應用的最佳載具，因此包括聯(lián)發(fā)科、意法半導體(ST)、奧地利微電子(ams)等重量級晶片廠(chǎng)，以及華星、神念等臺灣新秀IC設計業(yè)者，皆計畫(huà)搶進(jìn)光學(xué)感測器市場(chǎng)，并正積極部署產(chǎn)品大軍。 不過(guò)，隨著(zhù)感測元件增加，系統功耗問(wèn)題將日益突顯，導致感測器與電源管理晶片(PMIC)的設計更加緊密;看準此一趨勢，行動(dòng)裝置PMIC大廠(chǎng)--戴樂(lè )格半導體(Dialog)也啟動(dòng)與臺灣光學(xué)感測器廠(chǎng)--敦宏，以及系統封裝(SiP)技術(shù)供應商--訊芯的三方合資大計，以一舉掌握生物感測關(guān)鍵技術(shù)。

　　據悉，Dialog將藉此機會(huì )取得敦宏40%股權，而訊芯亦將取得15%股權，三家公司將共同開(kāi)發(fā)高精準度感測、高效率電源管理和高整合度SiP模組方案，用以開(kāi)拓物聯(lián)網(wǎng)智慧感測市場(chǎng)。

　　圖2 戴樂(lè )格半導體企業(yè)發(fā)展及策略資深副總裁Mark Tyndall認為，相較于中國大陸廠(chǎng)商，臺灣IC業(yè)者具有更強的設計能力，故選擇與后者合作。

　　戴樂(lè )格企業(yè)發(fā)展及策略資深副總裁Mark Tyndall(圖2)表示，現下穿戴裝置、物聯(lián)網(wǎng)設計最大挑戰在于發(fā)散又復雜的無(wú)線(xiàn)通訊/感測器方案、緊縮的PCB空間，以及相較于手機再降十倍的系統功耗要求?；谶@些考量，Dialog從智慧型手機、平板電腦的PMIC市場(chǎng)發(fā)跡，一路補強音訊編解碼器(Audio Codec)、藍牙低功耗(BLE)及近期成功引進(jìn)的光學(xué)感測器和SiP技術(shù)，未來(lái)將能提供Wearable-on-Chip的全新概念產(chǎn)品，幫助系統廠(chǎng)一次搞定關(guān)鍵設計。

　　敦宏科技總經(jīng)理黎世宏表示，感測器技術(shù)愈來(lái)愈成熟，但要走到系統級解決方案還有很長(cháng)一段路，其中的癥結不外乎軟硬體整合及周邊電源管理;隨著(zhù)Dialog、訊芯和敦宏三方合璧，下一代光學(xué)感測模組將除能集結環(huán)境光源/距離感測器、色彩和手勢分析等技術(shù)，還可運用SiP增加MCU即時(shí)處理、PMIC和BLE/Wi-Fi連線(xiàn)功能，形成智慧感測統包方案。

　　Tyndall透露，Dialog已與聯(lián)發(fā)科、高通(Qualcomm)等處理器大廠(chǎng)建立合作關(guān)系，擁有感測器、SiP技術(shù)能量后，將能以更高層級的系統解決方案，進(jìn)一步拓展與OEM廠(chǎng)商的合作管道，挹注營(yíng)收成長(cháng)動(dòng)能。

　　多協(xié)定/低功耗需求拉動(dòng) 無(wú)線(xiàn)SoC設計商機大豐收

　　圖3 芯科實(shí)驗室物聯(lián)網(wǎng)解決方案資深行銷(xiāo)總監Greg Hodgson提到，Thread技術(shù)可支援IP網(wǎng)狀網(wǎng)路，未來(lái)在智慧家庭的發(fā)展備受期待。

　　除感測器外，無(wú)線(xiàn)通訊亦是成就物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)，特別是多協(xié)定/多頻段、同步支援網(wǎng)狀網(wǎng)路和點(diǎn)對點(diǎn)連線(xiàn)的無(wú)線(xiàn)SoC，更將成為物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)今年最大亮點(diǎn)之一，為相關(guān)晶片商捎來(lái)商機。

　　芯科實(shí)驗室(Silicon Labs)物聯(lián)網(wǎng)解決方案資深行銷(xiāo)總監Greg Hodgson(圖3)表示，無(wú)線(xiàn)SoC導入需求源自超低功耗、多重標準互通與系統簡(jiǎn)化設計，今年初，許多MCU業(yè)者、無(wú)線(xiàn)通訊晶片商皆發(fā)布可支援Wi-Fi、藍牙、ZigBee、Thread或融合上述協(xié)定的SoC，就是相中市場(chǎng)對整合型方案的殷切期盼。

　　Hodgson進(jìn)一步指出，在物聯(lián)網(wǎng)當中，家庭聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)是成長(cháng)快速且技術(shù)覆蓋最多元的區塊?；旧?，智慧家庭須有一種以上的裝置(可能有數百個(gè)裝置節點(diǎn))連結在一起并連上網(wǎng)路，使屋主能以這種方式控管和監控環(huán)境，包括氣溫、耗能、資料存取、照明、保全和居家照護等，落實(shí)這些應用的共通之處是整合為無(wú)線(xiàn)聯(lián)網(wǎng)生態(tài)系統。

　　現階段，長(cháng)程演進(jìn)計畫(huà)(LTE)Cat. 1/0、Wi-Fi、Bluetooth Smart、ZigBee和Thread無(wú)線(xiàn)標準，皆是構筑物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境的潛力技術(shù)。在未來(lái)10年內，已開(kāi)發(fā)國家的家庭平均將擁有二十到五十個(gè)聯(lián)網(wǎng)裝置，這意味著(zhù)家庭聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)正在大幅成長(cháng)及多元技術(shù)融合的開(kāi)端，2015年將是至為關(guān)鍵的一年。

　　Hodgson指出，為支援多重協(xié)定和無(wú)線(xiàn)射頻頻段，Silicon Labs已發(fā)表系列無(wú)線(xiàn)SoC，打頭陣的是Bluetooth Smart SoC，下一步將朝Wi-Fi、網(wǎng)狀網(wǎng)路協(xié)定(ZigBee和IP型Thread)，可支援sub-GHz頻段專(zhuān)用協(xié)定或整合型設計邁進(jìn);為此，該公司亦加入為ARM mbed物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)發(fā)平臺成員，以強化MCU和多重協(xié)定軟體堆疊的軟硬整合能力。他更斷言，不久的將來(lái)，大部分聯(lián)網(wǎng)裝置都將以高度整合的多協(xié)定、多頻段SoC為核心。

　　由于物聯(lián)網(wǎng)系統內建無(wú)線(xiàn)、感測元件與日俱增，因此嵌入式處理器效能亦須與時(shí)俱進(jìn);瞄準此一需求，意法半導體、恩智浦(NXP)、瑞薩電子(Renesas Electronics)和德州儀器(TI)等MCU供應商，正不斷導入更高性能的Cortex-M4/M7核心，以及40、28奈米先進(jìn)制程。

　　低功耗/高性能優(yōu)勢顯著(zhù) ST MCU馳騁穿戴式市場(chǎng)

　　鎖定穿戴裝置應用，意法半導體32位元MCU家族再添生力軍。意法半導體日前祭出最新的MCU--STM32L4，可用于兼顧超低功耗與高性能的穿戴式應用，以及下一代節能型消費性電子產(chǎn)品、工業(yè)、醫學(xué)和量測設備等領(lǐng)域，以滿(mǎn)足物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)日益成長(cháng)的需求。

　　意法半導體大中華與南亞區微控制器行銷(xiāo)和應用總監James Wiart(圖4右)表示，未來(lái)穿戴式裝置發(fā)展的重要趨勢將邁向微型化、低功耗，以及高效能的客制化應用;而將體積輕小又同時(shí)具備快速處理能力的微控制器，置入不同的穿戴式裝置，可為智慧手表、心率監控器(Heart Rate Monitor)、活動(dòng)追蹤器等特定市場(chǎng)提供更多所需的效能。

　　圖4 左起為意法半導體大中華暨南亞區產(chǎn)品行銷(xiāo)經(jīng)理楊正廉、意法半導體微控制器、記憶體及安全微控制器事業(yè)群行銷(xiāo)經(jīng)理Jean-Julien Pegoud，以及意法半導體大中華與南亞區微控制器行銷(xiāo)和應用總監James Wiart。

　　然而，隨著(zhù)耗電問(wèn)題成為穿戴式技術(shù)發(fā)展的重要挑戰之一，意法半導體大中華暨南亞區產(chǎn)品行銷(xiāo)經(jīng)理楊正廉(圖4左)也指出，消費性裝置若須過(guò)于頻繁充電，將會(huì )喪失使用者的信任;有鑒于此，該公司致力發(fā)展更低功耗的MCU，以滿(mǎn)足各種智慧周邊設備的設計需求，并壯大市占率。

　　意法半導體微控制器、記憶體及安全微控制器事業(yè)群行銷(xiāo)經(jīng)理Jean-Julien Pegoud(圖4中)強調，低功耗MCU會(huì )隨著(zhù)應用領(lǐng)域及使用方式的差異而有所不同;對此，該公司新款MCU特別增添能依照不同處理需求動(dòng)態(tài)電壓調節功能，還能透過(guò)七個(gè)子模式選項的電源管理模式，如睡眠、待機及最低功耗僅30耐安培(nA)的關(guān)機模式，達成最佳化電源管理。

　　至于運算性能方面，Wiart說(shuō)明，穿戴裝置主要靠MCU驅動(dòng)各部功能;著(zhù)眼于各種智慧元件供電量需求攀升，為同時(shí)實(shí)現MCU低功耗與性能最大化，意法半導體還開(kāi)發(fā)智慧架構與通訊周邊設備，以讓該產(chǎn)品在不同運作狀態(tài)下皆不會(huì )犧牲性能。例如，該產(chǎn)品的內部智慧操作可支援兩種不同取樣速率;其中，低速取樣功耗僅為數10微安培，能限制最大電流;而另一種高速取樣速率則可使處理器快速返回超低功耗模式。

　　不僅穿戴裝置引發(fā)諸多MCU功能新需求，汽車(chē)近來(lái)轉向聯(lián)網(wǎng)、智慧化亦牽動(dòng)MCU設計巨幅轉變。

　　28奈米設計一馬當先 瑞薩搶當車(chē)聯(lián)網(wǎng)MCU一哥

　　瑞薩電子全球業(yè)務(wù)暨行銷(xiāo)單位執行副總裁Manabu Kawashima表示，物聯(lián)網(wǎng)可區分消費性、工業(yè)和車(chē)用多個(gè)領(lǐng)域，其中尤以車(chē)用市場(chǎng)對MCU即時(shí)控制效能、功耗、穩定性和可靠度要求最為嚴格，因此多數晶片商不敢貿然推進(jìn)制程節點(diǎn)，以避免產(chǎn)品不符車(chē)規的風(fēng)險，但無(wú)疑也限制了MCU性能和整合度擴展。

　　為克服此一桎梏，瑞薩已率先采用獨家28奈米嵌入式快閃記憶體(eFlash)制程技術(shù)--MONOS(Metal Oxide Nitride Oxide Silicon)，開(kāi)發(fā)次世代車(chē)用MCU，以不斷滿(mǎn)足車(chē)廠(chǎng)和一級(Tier 1)供應商對MCU升級的需求。Kawashima透露，相較于消費性電子方案，車(chē)用MCU制程演進(jìn)速度較慢，現階段大多仍停留在90奈米以上節點(diǎn);然而，在先進(jìn)駕駛輔助系統(ADAS)迅速發(fā)展下，基于成熟制程的MCU在效能、記憶體容量方面都出現不足情形，因此跨越制程門(mén)檻同時(shí)又能保有可靠度，將成為車(chē)用MCU供應商未來(lái)的決勝焦點(diǎn)。

　　車(chē)用MCU首重可靠度，隨著(zhù)晶片節點(diǎn)微縮，電路設計也更加復雜，晶片運作失效的風(fēng)險也跟著(zhù)擴大。對此，Kawashima強調，瑞薩透過(guò)與全球主要車(chē)廠(chǎng)長(cháng)期合作的經(jīng)驗，搭配專(zhuān)利MONOS制程架構，新一代28奈米MCU已通過(guò)車(chē)廠(chǎng)對可用性、高速及低功率的嚴格規范，將突破現行90奈米MCU的效能和記憶體容量壁壘，協(xié)助系統業(yè)者開(kāi)發(fā)更先進(jìn)的ADAS系統。

　　據悉，瑞薩已盤(pán)據車(chē)用MCU市占龍頭多年，在2014-2015接連發(fā)布40、28奈米先進(jìn)制程MCU后，更可望進(jìn)一步拓展市占版圖，Kawashima認為，搭上ADAS、無(wú)人駕駛車(chē)發(fā)展風(fēng)潮，2015-2016年，該公司車(chē)用MCU將有雙位數的出貨成長(cháng)率。

　　綜上所述，MCU、無(wú)線(xiàn)通訊和感測器已成為物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)眾所矚目的“三寶”，未來(lái)10年在出貨量、產(chǎn)值方面均相當令人期待;不僅如此，這三類(lèi)IC方案的技術(shù)日新月異，變化程度將超越過(guò)去幾10年的總和，將有助相關(guān)晶片供應商脫離價(jià)格競爭的泥淖，并引來(lái)更多新設計與技術(shù)導入契機。