萬(wàn)物連網(wǎng)時(shí)代來(lái)臨 高速信號(hào)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(dāng)中，對(duì)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(zhuǎn)折。而其中，最顯著的變革便是快速走向「數(shù)字轉(zhuǎn)型」，而這數(shù)字化的趨勢(shì)，正加速影響全球經(jīng)濟(jì)的所有層面，而這也成為實(shí)現(xiàn)『萬(wàn)物相連，無(wú)遠(yuǎn)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(dāng)中，快速、可靠的網(wǎng)絡(luò)鏈接，已經(jīng)成為數(shù)字轉(zhuǎn)型的重要命脈，加上5G的快速布建后所展現(xiàn)出的強(qiáng)大應(yīng)用潛力，也加速推動(dòng)各行各業(yè)的數(shù)字轉(zhuǎn)型。其中，網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)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)的通訊產(chǎn)業(yè)三大發(fā)展主軸。以網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的現(xiàn)代化來(lái)看，為了滿足消費(fèi)者和企業(yè)對(duì)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(guī)模與更多樣化能力的網(wǎng)絡(luò)鏈接。對(duì)于行動(dòng)網(wǎng)絡(luò)業(yè)者來(lái)說(shuō)，消費(fèi)性的無(wú)線通信，仍將會(huì)占年?duì)I收的超過(guò)七成以上。然而，未來(lái)隨著垂直市場(chǎng)和工業(yè)應(yīng)用的新發(fā)展，以及新興商業(yè)模式產(chǎn)生，預(yù)期將會(huì)帶來(lái)全新的成長(zhǎng)動(dòng)能。


通訊關(guān)鍵轉(zhuǎn)折點(diǎn)
根據(jù)Ericsson的預(yù)估，到了2026年，5G用戶數(shù)將增加到30億人以上。同時(shí)許多市場(chǎng)專家也預(yù)測(cè)，屆時(shí)有超過(guò)五成的行動(dòng)數(shù)據(jù)會(huì)透過(guò)5G網(wǎng)絡(luò)來(lái)傳輸，這也預(yù)計(jì)將會(huì)推動(dòng)市場(chǎng)的快速成長(zhǎng)。在行動(dòng)云端游戲方面，將以41％的年復(fù)合成長(zhǎng)率成長(zhǎng)。
而在新的工業(yè)使用案例上，預(yù)期到了2028年，市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到1兆美元。其他應(yīng)用包括了可促進(jìn)自駕車市場(chǎng)的連網(wǎng)交通運(yùn)輸、低軌道（LEO）衛(wèi)星，以及關(guān)鍵型IoT應(yīng)用等，都將在5G的驅(qū)動(dòng)下，持續(xù)大步邁進(jìn)，進(jìn)而創(chuàng)造出利潤(rùn)豐厚的全新市場(chǎng)。
到了2031年，6G網(wǎng)絡(luò)將會(huì)透過(guò)應(yīng)用、運(yùn)算和通訊，將實(shí)體、數(shù)字和用戶進(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(cè)并消除威脅，同時(shí)還必須增強(qiáng)威脅防御能力以及企業(yè)的復(fù)原力。


數(shù)字轉(zhuǎn)型下的新常態(tài)
縱觀形塑萬(wàn)物連網(wǎng)的各項(xiàng)技術(shù)，快速穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)鏈接只是起步。根據(jù)彭博（Bloomberg）、麥肯錫（McKinsey）和其他市場(chǎng)調(diào)查機(jī)構(gòu)的研究顯示出一個(gè)事實(shí)，大多數(shù)企業(yè)都認(rèn)為疫情將數(shù)字轉(zhuǎn)型的速度加速了3到7年，而平均轉(zhuǎn)型速度也大約加速了5.3年。為了克服轉(zhuǎn)型加速的挑戰(zhàn)，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，以方便更完整地滿足客戶需求。

是德科技認(rèn)為，在推展客戶導(dǎo)向式策略時(shí)，必須清楚定義客群、了解客戶未被滿足的需求，以及哪些產(chǎn)品，和可以為客戶所提供的真正價(jià)值。接下來(lái)，就是選擇最適合的數(shù)字平臺(tái)、架構(gòu)及技術(shù)，來(lái)發(fā)展新的使用案例及商業(yè)模式。這波數(shù)字轉(zhuǎn)型的浪潮帶動(dòng)了萬(wàn)物連網(wǎng)、高效運(yùn)算及傳輸?shù)任磥?lái)技術(shù)趨勢(shì)的演進(jìn)，對(duì)此，是德科技也將「啟動(dòng)萬(wàn)物連網(wǎng)大趨勢(shì)」、「駕馭數(shù)位轉(zhuǎn)型大浪潮」、「建構(gòu)安全防護(hù)網(wǎng)」等科技趨勢(shì)列為觀察重點(diǎn)。

只不過(guò)，數(shù)字架構(gòu)仍有些新挑戰(zhàn)必須先行克服。例如，使用者對(duì)于帶寬的需求有增無(wú)減，包括動(dòng)態(tài)交互式體驗(yàn)、遠(yuǎn)距醫(yī)療等，越來(lái)越多的裝置都開(kāi)始傳送并接收更豐富的數(shù)據(jù)，而物連網(wǎng)裝置和機(jī)器對(duì)機(jī)器的通訊加速成長(zhǎng)，也成為了重要的驅(qū)動(dòng)主因。面對(duì)這些加速驅(qū)動(dòng)未來(lái)發(fā)展的技術(shù)，市場(chǎng)也對(duì)于高速數(shù)據(jù)傳輸以及諸如量子運(yùn)算等高效運(yùn)算著手進(jìn)行準(zhǔn)備。


高速數(shù)字傳輸?shù)奶魬?zhàn)
現(xiàn)今的訊號(hào)完整性測(cè)試工程師，往往面臨著實(shí)現(xiàn)高數(shù)據(jù)速率、成本最小化，以及如何跨越模擬和測(cè)量鴻溝間的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。
隨著5G的積極部署、以及AI的大量導(dǎo)入，從自駕車應(yīng)用乃至于未來(lái)的元宇宙，這些應(yīng)用都即將啟動(dòng)數(shù)據(jù)的高速傳輸，以及信息共享之爆炸式成長(zhǎng)。物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和云端運(yùn)算服務(wù)的普及，導(dǎo)致數(shù)字設(shè)備所需要處理的數(shù)據(jù)流量呈現(xiàn)爆炸式的成長(zhǎng)，因而需要快速的串行設(shè)備接口。數(shù)字設(shè)備使用的PCIe和USB接口處理的數(shù)據(jù)量越來(lái)越大，因此產(chǎn)生的新一代PCI Express Rev 4.0標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)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(chǔ)設(shè)施到終端接取裝置，這些高速數(shù)字接口不論是在運(yùn)算、傳輸、儲(chǔ)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(fèi)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(shè)計(jì)、驗(yàn)證及互操作性的高度挑戰(zhàn)。

事實(shí)上，高速數(shù)字接口是所有電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)的核心。不斷提高的數(shù)據(jù)速率，和不斷增加的高整合密度，已經(jīng)為IC、電路板和系統(tǒng)級(jí)的設(shè)計(jì)帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)。信號(hào)完整性是一項(xiàng)關(guān)鍵要求，并且在鄰近空間所存在的無(wú)線信號(hào)、其他高速接口和電源線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訊號(hào)，就需要更高采集率和更強(qiáng)大的觸發(fā)能力。


高速信號(hào)完整性
現(xiàn)今的信號(hào)完整性測(cè)試工程師，往往面臨著實(shí)現(xiàn)高數(shù)據(jù)速率、成本最小化，以及如何跨越模擬和測(cè)量鴻溝間的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。隨著工程技術(shù)的演進(jìn)，電子產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)，往往結(jié)合各種外在的變化，導(dǎo)致訊號(hào)完整度的測(cè)試難度，比起以往單純的設(shè)備與環(huán)境更加大幅提升，特別是針對(duì)更為高速的訊號(hào)傳輸。訊號(hào)完整性主要目的是在檢測(cè)連結(jié)的線路中，能夠維持信號(hào)的完整傳遞而不受其他訊號(hào)干擾。信號(hào)完整性的檢測(cè)結(jié)果，通常會(huì)因以下各種原因，導(dǎo)致影響了測(cè)試信號(hào)的質(zhì)量。

●測(cè)試點(diǎn)位。
●受測(cè)物焊接角度。
●信號(hào)走線的長(zhǎng)短。
●周遭組件的干擾。
●橋接的訊號(hào)板。
●測(cè)試方法。

結(jié)語(yǔ)
數(shù)字轉(zhuǎn)型的加速，以及高速連結(jié)的趨勢(shì)，已經(jīng)不可轉(zhuǎn)變。及早掌握產(chǎn)業(yè)脈動(dòng)，對(duì)于滿足客戶需求、提高競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，并成功實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)目標(biāo)，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(duì)，并從現(xiàn)在就開(kāi)始，就為這些未來(lái)技術(shù)趨勢(shì)做好準(zhǔn)備。