由於無線通訊是一切物聯網創新應用的基本元素，因此包括ARM、Marvell、高通、芯科實驗室等IP與晶片商皆藉著2015年Computex的舞台，宣布新一輪無線技術投資、標準制訂計畫，以及最新的無線SoC產品進展，搶賺物聯網第一桶金。
由於無線通訊是一切物聯網創新應用的基本元素，因此包括ARM、Marvell、高通、芯科實驗室等IP與晶片商皆藉著2015年Computex的舞台，宣布新一輪無線技術投資、標準制訂計畫，以及最新的無線SoC產品進展，搶賺物聯網第一桶金。
延續國際消費性電子展(CES)、全球行動通訊大會(MWC)的熱度，物聯網再度成為2015年台北國際電腦展(Computex)最大亮點之一。全球主要半導體矽智財(IP)供應商、通訊晶片大廠和微控制器(MCU)業者皆擴大布局無線標準技術，期順利取得進軍物聯網市場的關鍵門票。
以安謀國際(ARM)、Imagination兩家IP業者為例，近期皆不約而同發表可支援Sub-GHz、藍牙(Bluetooth)Smart等低功耗通訊標準的無線IP方案，甚至也納入或計畫支援無線區域網路(Wi-Fi)、ZigBee及新一代Thread無線技術，以滿足各種物聯網設計需求。
與此同時，高通(Qualcomm)、邁威爾(Marvell)等通訊處理器業者也紛紛加碼研發新興無線通訊標準方案陣容；至於愛特梅爾(Atmel)、芯科實驗室(Silicon Labs)及微芯(Microchip)等MCU開發商更接連購併無線RF晶片商，期以整合MCU及無線IP的系統單晶片(SoC)跨足物聯網設計戰場。
醞釀物聯網水平整合 IP商布局無線通訊核心
ARM技術營運執行副總裁Dipesh Patel表示，物聯網硬體核心要件有三，分別為無線通訊、低功耗運算和感測方案，然而這三種技術知識有一定程度差異，因而在IC設計和系統整合方面的步調也受到影響。面對此一挑戰，ARM在Computex開展前夕揭櫫一套嶄新的IP子系統方案，將運用台積電55奈米、0.9伏特(V)超低耗電(ULP)製程，整合Cortex-M3 MCU核心、Cordio無線通訊IP、Artisan實體IP和mbed作業系統，加速物聯網晶片開發流程；同時也將保留各部IP模組分開授權的彈性，讓晶片商靈活配置。
顯而易見，在物聯網驅使下，ARM已從單純的CPU核心事業，延伸觸角至無線IP和軟體應用領域，跨出水平技術整合的關鍵一步。
 |
| 圖1 ARM物聯網事業部總經理Krisztian Flautner表示，藉由提供無線IP、物聯網OS，可加速基礎設計成形。 |
ARM物聯網事業部總經理Krisztian Flautner(圖1)認為，對物聯網應用而言，半導體上游不同技術範疇的水平整合確實有其必要性，以便快速滿足每一個垂直供應鏈市場的設計需求；因此ARM透過購併Wicentric、SMD兩家藍牙IP和解決方案業者，取得無線技術能量，再與台積電深入研發獨特製程，以建構完整的物聯網晶片IP子系統。
除硬體架構外，mbed作業系統亦扮演重要角色。Flautner強調，Cortex-A處理器核心已有相當成熟且完備的Android生態系統奧援；相較之下，Cortex-M核心大部分軟體仍是各家MCU廠商獨自開發，至系統設計層面便容易引發難以互通、相容的疑慮，因此ARM自2014年以來積極發展mbed，目的就是建立Cortex-M MCU共通平台，以複製在行動市場的成功經驗，促進多元物聯網設計起飛。
在成本、體積和功耗的限制下，物聯網晶片將是集結邏輯元件、記憶體、無線及互連技術的複雜組合，能整合所有元件的軟硬體媒介重要性可見一斑。Flautner強調，IP子系統就是實現該理念的利器，未來ARM除持續引進Wi-Fi、IEEE 802.15.4等無線技術資源外，也將於今年第四季發表更完整的mbed平台，增強各種感測器融合(Sensor Fusion)、電源管理和資料安全防護等軟體機制。
 |
| 圖2 Imagination市場行銷執行副總裁Tony King-Smith認為，該公司SoC硬體虛擬化技術，可達成更嚴密的資安防護。 |
無獨有偶，Imagination也傾力拓展無線IP陣容，並提供可結合低功耗MIPS處理器核心的參考設計。Imagination市場行銷執行副總裁Tony King-Smith(圖2)表示，物聯網應用包羅萬象，雖然皆從無線通訊出發，但開發者也要考量低功耗嵌入式控制、雲端連結和多重安全域等設計，因此Imagination遂推出一系列低功耗MIPS處理器核心、Ensigma無線IP和FlowCloud雲端連線平台，全方位滿足市場需求。
King-Smith強調，Ensigma無線IP更是該公司布局焦點，近期已發布新一代Ensigma Whisper低功耗無線電處理單元(RPU)和軟體堆疊方案，可支援Wi-Fi 802.11n、藍牙Smart等多種標準，並已將Thread規範列為下一代產品新增功能目標，有助各種穿戴裝置和物聯網節點設計成形。
對晶片商來說，僅透過修改行動通訊或現有連接性IP已無法滿足穿戴裝置和其他超低功耗物聯網設備的要求。對此，King-Smith分析，新款Ensigma Whisper IP核心具備可配置性引擎，專為整合到物聯網SoC設計，未來在智慧手表、家庭自動化、醫療、汽車與工業領域的表現可期。
除IP商外，晶片廠亦開始在無線通訊領域部署重兵，正相繼投入研發無線SoC，以提供系統廠一次到位的物聯網解決方案。在此新趨勢下，晶片商的技術競賽也由邏輯處理效能之爭，延伸至無線RF設計層面。
催生物聯網必要元素 無線SoC成晶片商主戰場
 |
| 圖3 芯科實驗室微控制器及無線產品全球區域行銷總監Matt Saunders指出，IP-based網狀網路是實現大規模物聯網的關鍵。 |
芯科實驗室(Silicon Labs)微控制器及無線產品全球區域行銷總監Matt Saunders(圖3)表示，MCU整合無線通訊方案可縮短系統設計時程並降低功耗，已蔚成一股風潮，然而，相較於一般MCU的數位設計，RF類比技術複雜度倍增，因此可發現近期許多MCU廠商毫不手軟購併RF IC業者，就是為了快速補足無線技術缺塊。
舉例來說，微芯(Microchip)近期即購併台灣藍牙晶片與模組廠創傑，進一步掌握未來物聯網明星技術--藍牙4.2晶片設計專利與軟體堆疊(Software Stack)知識；此外，該公司更與IBM等科技大廠共同發起LoRa聯盟，目標係催生全新的低功耗無線通訊標準，以便解決物聯網多元應用領域的設計難題。
Saunders認為，雖然無線SoC是目前物聯網發展的解方之一，但著眼未來發展，各種無線技術皆有其合適的定位，因此晶片商不能單純從MCU整合所有通訊標準的角度出發。例如Wi-Fi適合高速的閘道器設計、藍牙Smart和Thread兩類IP-based網狀網路(Mesh Network)分別適用於智慧家庭裝置端和控制閘道器，而ZigBee則具有在工業自動化領域深厚的基礎，針對特定應用打造不同技術整合程度的無線SoC才是明確抉擇。
Saunders透露，今年底該公司將進一步發表兩系列無線SoC，其一是融合藍牙、Thread和ZigBee等2.4GHz多重通訊協定的泛用型方案；另外就是鎖定2.4GHz或Sub-GHz特定技術，以系統封裝(SiP)兼顧成本和體積的無線MCU。
無線SoC躍居業界發展主軸後，能達成更高功能整合度的先進製程便是晶片商下一個布局重點。
 |
| 圖4 邁威爾(Marvell)物聯網產品事業部資深行銷總監Kevin Tang提到，先進製程是實現高整合無線SoC的重要條件。 |
邁威爾(Marvell)物聯網產品事業部資深行銷總監Kevin Tang(圖4)強調，目前Wi-Fi、藍牙多功能整合(Combo)晶片大多還停留在40、65奈米以上製程，要整合更多通訊協定實體層(PHY)功能、RF前端元件已出現卡關的跡象；而Marvell今年就已全面導入28奈米製程，不僅在整合Wi-Fi、藍牙、Thread和ZigBee新標準應用功能上更加得心應手，亦能配合終端產品設計趨勢，搭載多重輸入多重輸出(MIMO)天線的RF前端元件。
此外，所有電子裝置皆具連線能力可進一步溝通後，用戶身分認證便成為一個很重要的議題。對此，Tang透露，Marvell近期就會推出近距離無線通訊(NFC)單晶片，將搭配旗下的無線SoC，為系統開發商提供一道通訊安全、身分認證的重要防線。
顯而易見，無線通訊設計在物聯網趨勢的催化下，已成為IP、IC設計領域的一股狂潮，不僅引發新一輪SoC技術競賽，亦驅動半導體產業加速整併，讓未來的市場競爭態勢更添詭譎氣氛。