芯片商蜂擁布局　傳感/通訊/處理元件走紅IoT市場

　　MCU、RFIC與感測器為三大物聯(lián)網(wǎng)核心要件?？春肕CU成長前景，除既有廠商外，車用周邊IC設(shè)計業(yè)者也開始積極投入;無線通訊晶片相關(guān)業(yè)者則透過購并或多方合作擴大市場版圖;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)市場以感測、低功耗的智慧控制，以及多元無線的連接方式為主要發(fā)展方向。促使IC設(shè)計廠商的MCU、無線射頻積體電路(RFIC)與感測器的出貨量增長力道強勁，相關(guān)企業(yè)無不大力投入開發(fā)此三類晶片，以力求在物聯(lián)網(wǎng)市場中大賺“晶”錢。

　　物聯(lián)網(wǎng)IC在穿戴式裝置、智慧家庭、車聯(lián)網(wǎng)與自動控制等物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用推波下，微控制器(MCU)、無線通訊IC，以及感測器的需求量節(jié)節(jié)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。

　　引進機器學(xué)習(xí)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月中旬購并語音解決方案供應(yīng)商Audience后，后者為樓氏帶來三種重要技術(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(xí)(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軟體產(chǎn)品管理副總裁姜正耀說明，該公司透過購并可提供客戶一站式的解決方案，并且增強DSP技術(shù)，以豐富該公司的產(chǎn)品線。

　　樓 氏電子智慧音效部門軟體產(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麥克風(fēng)，由其中之一負責(zé)收音，另一個麥克風(fēng)則負責(zé)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(xí)則是將上述的兩項技術(shù)結(jié)合，提供許多不同的音訊樣本 給人工智慧練習(xí)，以辨別哪一些音訊是雜訊。

　　為了讓機器學(xué)習(xí)更有效率，須事先分類這些訊息是否有用。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。

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

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

　　多麥 克風(fēng)的應(yīng)用廣泛，以智慧型手機為例，每個使用者持裝置通話時的姿勢不盡相同，有些人可能倒過來拿，也有人躺在床上通話，若是使用多麥克風(fēng)的解決方案，通話 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入，以目前最流行的VR裝置來說，利用多麥克風(fēng)的解決方案，更可讓使 用者在使用裝置時，更有身歷其境的體驗。

　　無人機/穿戴式需求強勁　氣壓計后勢看俏

　　近來，智慧型手機出貨量趨緩， 取而代之的是穿戴式裝置、無人機(圖2)等應(yīng)用需求直線飆升?？春么艘悔厔?，國內(nèi)微機電(MEMS)廠商智動全球(GlobalMEMS)于2016年第 一季推出解析度達十公分等級的氣壓計(Barometer)，僅次于國際大廠八公分解析度的等級，適用于較低價/消費型的無人機。

　　圖2　無人機對于氣壓計的需求強勁。

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

　　吳 名清進一步說明，高單價的無人機內(nèi)建十軸解決方案，操控與穩(wěn)定度已臻完美;以目前而言，該公司的氣壓計會針對低價/消費型的無人機市場展開攻勢，因為此類 無人機穩(wěn)定度相對較差，稍不注意便有可能墜毀;倘若此種無人機搭載了氣壓器，一瞬間掉落好幾公尺時可以自動啟用保護裝置，讓電腦介入系統(tǒng)操控，即可讓裝置 安全降落。

　　據(jù)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的氣壓計價格較低廉，且實用性較高;因為若是應(yīng)用無人機裝置上，氣流擾動時有可能一次 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(zhàn)性的運動時，可隨時了解自身的狀態(tài)，且可計算出更完整/符合消費者的運動效果。

　　事 實上，氣壓計在新臺幣兩萬元以上的高階手機已是標準配備，但是大多數(shù)消費者對于該元件的感受不深;以東京或是紐約等一線大城為例，這些城市在行動裝置上已 可檢視3D地圖，甚至可清楚得知位處樓層，但是室內(nèi)導(dǎo)航的功能尚不顯著，即便使用者可藉由裝置中的氣壓計得知樓層，但是實質(zhì)的使用意義仍不明朗。但若是應(yīng) 用于穿戴式裝置與無人機等對于高度/氣壓需求較高的設(shè)備上，其市場商機無限光明。

　　特殊應(yīng)用需求拉抬　RFIC設(shè)計商機無限

　　圖3　立積電子系統(tǒng)/應(yīng)用工程處副總經(jīng)理鄧維康表示，透過該公司的系統(tǒng)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(yīng)用需求，例如智慧家庭與車聯(lián)網(wǎng)的倒車后視應(yīng)用需求。立積電子看準了此一波趨勢，大力研發(fā)四對一無線家居監(jiān)控技術(shù)，以及智慧上網(wǎng)遠端手機監(jiān)控系統(tǒng)，可應(yīng)用于智慧監(jiān)控、照明，以及自動控制中。

　　立積電子系統(tǒng)/應(yīng)用工程處副總經(jīng)理鄧維康(圖3)表示，透過此一系統(tǒng)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(yīng)用于智慧燈具的照明控制。

　　據(jù)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(guī)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(yīng)用于智慧家庭中，也適用于倒車后視的應(yīng)用，因為該技術(shù)可提供即時影像，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(tǒng)最大的挑戰(zhàn)，在于穿透性要強，且影像回傳須有即時性，否則汽車有安全上的疑慮。

　　王是琦說明，后視影像系統(tǒng)最大的挑戰(zhàn)，在于訊號必須能夠穿過車身的銅墻鐵壁，而不被金屬車身擋下;再加上車子影像必須要即時性，否則汽車若是撞上后方物體可能都還不知道。

　　再加上，訊號傳輸時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)的倒車后視技術(shù)透過一些特殊的演算法，可有效地除去有可能的干擾因子。

　　不過，此一技術(shù)的訊號頂多只能夠傳輸二、三百公尺遠。若是應(yīng)用于無人機上可能不太能滿足使用者想要盡可能望遠的心。王是琦對此表示，若是想要用于無人機上，可利用此一技術(shù)的簡易版本，改以簡單的類比傳輸，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，臺灣車用IC設(shè)計大廠普誠科技看好微控制器的發(fā)展前景，已展開相關(guān)產(chǎn)品布局，未來將與其現(xiàn)有的各式周邊晶片方案，如液晶面板驅(qū)動IC、馬達控制晶片等整合成一顆系統(tǒng)單晶片(SoC)，并輔以相關(guān)韌體，藉此由周邊走向系統(tǒng)核心，更加強化物聯(lián)網(wǎng)市場戰(zhàn)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。

　　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(yīng)擁有“自我思考/控制”的能力，這些設(shè)備都應(yīng)該需要微控制器的輔助。

　　事實上，普誠于車用IC領(lǐng)域已深耕多年，但是一直以來都是生產(chǎn)車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可為該公司帶來更多的價值，且可集結(jié)周邊的車用IC，整合成一個完整的系統(tǒng)單晶片。

　　李國維說明，為了因應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)的來臨，各家IC設(shè)計業(yè)者都應(yīng)該力求轉(zhuǎn)型，而微控制器將會是該公司往后轉(zhuǎn)型的主體。

　　舉例來說，以往普誠在車用晶片領(lǐng)域主推LCD、VHD以及馬達驅(qū)動技術(shù)，未來結(jié)合MCU將所有技術(shù)整合為一顆SoC，再搭配上寫入的軟體，提供客戶一個軟/硬整合的解決方案，以達到更好的產(chǎn)品價值。

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

　　李國維強調(diào)，車用MCU有安全與信任度的考量，必須符合汽車相關(guān)安全規(guī)范與法規(guī)才得以采納，所以目前仍需要時間積累客戶信任，并通過各項可靠度的認證。雖然該公司希望可以維持，甚至擴大參與車用市場應(yīng)用范圍，車用市場攸關(guān)性命，須更加嚴謹。

　　提高工業(yè)安防　ADI監(jiān)控技術(shù)更上層樓

　　隨著一般消費性物聯(lián)網(wǎng)IC設(shè)計整并潮不斷掀波，這股潮流也開始襲向工業(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。

　　舉例來說，亞德諾半導(dǎo)體(ADI)在2016年3月整并了SNAP Sensor，透過SNAP Sensor在光學(xué)技術(shù)、視覺軟體和演算法專業(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(qū)工業(yè)自動化事業(yè)部市場經(jīng)理張鵬表示，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)雖也有整并活動，但不若一般物聯(lián)網(wǎng)市場購并來得頻繁，因為大部分進行物聯(lián)網(wǎng)整并的企業(yè)，大多都只是想擴張公司規(guī)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(yīng)商。

　　以ADI購并SNAP Sensor為例，即是看好該公司適用于安防與監(jiān)控領(lǐng)域特殊的監(jiān)控技術(shù)。張鵬進一步表示，傳統(tǒng)的監(jiān)視設(shè)備都會涉及隱私問題，監(jiān)控的時候都會清楚地將人臉記錄下來。

　　SNAP Sensor監(jiān)控技術(shù)的獨到之處，可利用傳統(tǒng)的攝影設(shè)備記錄影像，再透過SNAP Sensor的特殊技術(shù)處理過后，影像只會顯現(xiàn)出人的形體，但是無法判別人臉細節(jié)，只會看到類似墨水畫的圖像出現(xiàn)。

　　這項技術(shù)相當適用于工業(yè)自動化的生產(chǎn)現(xiàn)場。張鵬說明，曾經(jīng)發(fā)生過電機/電子領(lǐng)域大廠的自動工廠中，其機械手臂造成了工人的傷亡事故。

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

　　透過SNAP Sensor的技術(shù)，系統(tǒng)可以自動偵測是否有人形，或者是移動中的物體正在接近危險區(qū)域，當人事物太過靠近危險范圍時，系統(tǒng)應(yīng)能自動發(fā)出警告，或是讓機械手臂減緩動作，甚至直接停止運作，以達到主動安全。