備戰物聯網市場　晶片商競逐無線/網路安全設計

物聯網(IoT)將引爆新一輪晶片供應鏈商機。近來物聯網討論聲浪不絕於耳，不僅為電子科技業界帶來全新話題，亦引發許多與過去截然不同的新設計需求，特別是大規模無線連結(Connectivity)方案、高整合系統單晶片(SoC)，以及晶片級網路安全(Silicon-based Cybersecurity)機制最為關鍵，因而刺激矽智財(IP)、電子設計自動化(EDA)和IC設計業者競相展開布局，讓整個晶片供應鏈頓時熱絡起來。

其中，IP供應商正紛紛加碼拓展無線通訊IP陣容，以搶攻物聯網帶動的無線連結商機，處理器或微控制器(MCU)業者也延伸行動裝置解決方案發展策略，進一步打造更低功耗、更小尺寸低成本的物聯網裝置SoC。至於EDA廠商則傾力發展先進網路安全機制，以確保系統及晶片有足夠抵禦駭客攻擊的能力，進而提升消費者對物聯網的接受度。

物聯網熱潮興　Imagination猛攻無線IP

Imagination執行長Hossein Yassaie(圖1)表示，無線連結係物聯網應用不可或缺的重要功能，使得相關IP需求迅速增溫；看好該市場成長潛力，Imagination正大舉發展新一代藍牙(Bluetooth)和無線區域網路(Wi-Fi)矽智財，並將提供客戶完整的通訊協定軟體堆疊(Software Stack)和參考設計，期在未來5年拿下40?60%市占，搶占龍頭寶座。

圖1　Imagination執行長Hossein Yassaie(右)認為，該公司擁有CPU、RPU等IP供應能力，可協助晶片商實現更完整的物聯網解決方案。左為Imagination行銷執行副總裁Tony King-Smith

事實上，在萬物互聯的發展趨勢帶動下，無線連結技術已成為處理器廠商發動購併攻勢的重要標的，如今年上半年微芯(Microchip)、CEVA和愛特梅爾(Atmel)三家業者，就分別砸下重金各收購無線晶片商或IP業者，準備大舉進攻穿戴式電子、智慧家庭、工業自動化和智慧能源等物聯網應用市場。

在第一波無線連結方案購併潮逐漸發酵後，Yassaie預測，下一波無線IP市場商機可望來自許多中小型MCU業者，因其無法獨力買下一家無線通訊晶片公司或昂貴的設計專利，必須以IP授權形式，方能取得進軍物聯網市場的重要拼圖；此將挹注無線IP出貨成長動能，並有助相關晶片與終端產品放量，使物聯網市場加速蓬勃。

Yassaie認為，無線IP市場正值萌芽期，儘管市場仍由獨自擁有IP技術的大型晶片商主導，但在更多中小規模的晶片商加入物聯網發展行列後，第三方無線IP授權需求勢將水漲船高。該公司已在無線IP市場發展超過10年，最近5年由於物聯網飛速發展，包括行動裝置、家電和各種嵌入式設備皆須透過無線技術連上網路，可明顯感受到相關IP需求日益火熱，業績可望跟著蒸蒸日上。

以繪圖處理器(GPU)市場為例，輝達(NVIDIA)和ATI兩大獨立晶片商初期幾乎拿下100%市占率，然而，隨著行動裝置崛起，加上各種嵌入式設備擴大導入顯示器，系統內建GPU的需求勁揚，遂順勢帶動GPU IP市場發展；現階段，獨立GPU與採用第三方GPU IP的晶片出貨量已翻轉至3：7的比例。由此可見，未來無線IP亦可望依循此一脈絡，逐漸在物聯網設計領域壯大聲勢。

Imagination行銷執行副總裁Tony King-Smith補充，物聯網是由許多不同傳輸速率、距離、功耗及成本的無線通訊方案構成，因此該公司正不斷加碼投資研發藍牙4.1、ZigBee IP，並分頭強化低功耗Wi-Fi、高速Wi-Fi 802.11ac和60GHz 802.11ad技術，以及可支援數百公尺長距離傳輸的Wi-Fi 802.11ah等多元解決方案，可望全方位滿足物聯網無線通訊發展需求。

Yassaie強調，由於該公司比其他競爭對手更早投入研發無線IP，因此有信心在未來5～6年取得40～60%市占率，躍居市場龍頭。

不同於IP供應商以無線IP為切入點，EDA開發商則發揮軟實力，醞釀以Silicon-based Cybersecurity解決方案搶進物聯網市場。

物聯網資安亮紅燈　網路安全成SoC設計關鍵

圖2　明導國際總裁暨執行長Walden C. Rhines提到，該公司正積極研發車用設計工具和嵌入式軟體，卡位聯網汽車商機。

物聯網應用熱潮不斷擴大，已使相關資訊安全問題浮出檯面；對此，EDA工具商遂提出在IC設計階段利用安全防護驗證工具，確保晶片網路安全功能的設計方法，進而降低物聯網SoC遭駭客攻擊的風險。

明導國際(Mentor Graphics)總裁暨執行長Walden C. Rhines(圖2)表示，瞄準物聯網應用商機，晶片商正大舉研發內建多元IP的SoC，但愈來愈複雜的SoC架構中，每個IP皆可能成為駭客攻擊缺陷，造成資安隱憂，因此，未來EDA工具除須在先進製程模擬(Simulation)、仿真(Emulation)模型驗證扮演關鍵角色外，亦須能協助晶片商找出易受惡意攻擊的設計弱點，以落實Silicon-based Cybersecurity。

Rhines分析，Silicon-based Cybersecurity必須以EDA工具為核心，從三個設計層次(圖3)著手。首先是晶片層級的跨頻道攻擊(Side-channel Attack)防護對策，再來則是供應鏈安全管理機制，第三則是晶片內部邏輯單元的木馬偵測(Trojans Detection)，以層層把關IP和邏輯安全，並防止未經驗證及授權的晶片流入市面，讓製造商能全盤掌握設計問題，確保物聯網應用安全。

圖3　Silicon-based Cybersecurity設計概念圖

明導國際亞太區技術總監李潤華補充，以往晶片商多透過韌體或軟體執行安全防護，而系統廠則傾向直接採用第三方嵌入式軟體，不過，傳統方案僅有一道軟體防線，較適合封閉式控制或單一裝置聯網應用，若放到未來物聯網複雜環境中，勢將漏洞百出；尤其在SoC、MCU擴大導入開放式IP的趨勢下，資安問題可能從一開始就存在，將讓後端軟體防不勝防。

相較於一般嵌入式軟體供應商，EDA工具商因擁有IC設計供應鏈合作經驗，又能提供嵌入式作業系統和軟體支援，將能達成從頭到尾的軟硬體安全防護，加速物聯網應用成形。

Rhines透露，目前該公司正緊鑼密鼓展開布局，可望於2015年發布一套完整的物聯網嵌入式軟體，除協助晶片商、系統業者模擬和驗證產品的安全防護能力外，並可深入分析熱效應、射頻(RF)/電源雜訊、演算法和機構設計等參數，促進電子和機構設計更緊密融合。

Rhines認為，當業界出現新設計瓶頸時，往往為EDA市場捎來成長契機；以聯網汽車為例，車載系統導入各種聯網、感測和影像處理方案後，仍須維持高安全性、高可靠度和低功耗表現，因此車廠須採用先進模擬和仿真工具以優化系統設計，而這些新需求都可透過EDA來滿足。由此冰山一角的物聯網應用需求即可窺見，未來EDA廠商將在家庭、工業、醫療、能源及汽車等物聯網市場中，找到更多可發揮的舞台。

顯而易見，無線技術和網路安全方案皆是推進物聯網發展的要素，但更重要的是，系統成本往往才是創新應用邁向大量普及的關鍵推手。

加速物聯網創新　低成本SoC就是王道

基於快速推動物聯網商用的考量，許多晶片商正卯足勁開發新一代功能整合度更高、性價比更出色的SoC，以滿足物聯網裝置增添感測、聯網和運算功能的需求，同時兼顧較低的系統物料清單(BOM)成本。

聯發科董事長蔡明介(圖4)表示，物聯網商機可能性無所不在，科技業者應不怕失敗，不斷學習成長，無論是不是破壞式創新都要持續創新，才能發展出更高整合度、更低成本的解決方案，加速物聯網應用普及。

圖4　聯發科董事長蔡明介提到，IoT蘊藏龐大的商機，將是台商下一個布局重點。

蔡明介強調，電子科技產業從個人電腦(PC)、行動裝置一路向前邁進，低價且真正符合消費者使用需求的解決方案才是不變的王道；如今科技廠商、半導體公司面對如何跨入下一個物聯網世代的難題，同樣亦須提出低成本、使用者容易上手的軟硬體方案，方能滿足物聯網必需的大量感測器(Sensor)部署、巨量資料(Big Data)分析應用等發展需求。

事實上，隨著行動裝置市場成長開始趨緩，業界更加致力追求破壞式創新，期創造一種與過去截然不同的物聯網產品或服務。然而，蔡明介認為，物聯網係循著PC、行動裝置發展脈絡而衍生的概念，相關的感測、處理和聯網技術都已有一定基礎，重點在於迎合全新的物聯網生態環境，持續優化SoC方案成本和整體系統使用體驗，這才是實現創新的關鍵。

舉例來說，在2000年時，PC用戶不會想到智慧型手機有朝一日也能具備電腦運算的性能，隨著SoC軟硬體技術不斷改進，手機確實已達成部分PC可做到的事，並以低價化優勢快速在市場上普及。另外，一向被業界視為最複雜的火箭技術，歷經50?60年的演進，亦成功發展出體積和製造成本大幅下滑的超微衛星(Nanosat)載運火箭方案，足見各種意想不到的創新，皆環繞著降低成本這個概念。

蔡明介指出，蘋果(Apple)於2007年發表第一代iPhone，率先引爆行動裝置設計熱潮，不過，因產品定位走高端路線，所以一直要到開放式的Android作業系統出爐，讓相關晶片商和品牌廠能發展更低成本、更快上市的產品後，行動裝置市場才開始飛速茁壯。因此，面對下一個物聯網的挑戰，業界亦須聚焦低價、快速部署的發展模式，循序漸進實現技術和應用創新。

蔡明介認為，物聯網技術亦須經過不斷的嘗試，從失敗中學習進步。以聯發科為例，成立17年來從2G、3G到4G行動通訊市場一路成長茁壯，發展至今年已成為供應全球35%、七億支手機晶片(功能型加智慧型手機)的IC設計公司，但也曾經歷DVD/藍光光碟播放器、全球微波互通存取介面(WiMAX)等失敗的技術發展經驗；未來在物聯網領域，該公司還是會不斷投入資源研究各種創新技術，並從中汲取經驗，以實現最符合消費者期待的解決方案。

基於此一設計目標，聯發科近期已發布物聯網裝置開發平台LinkIt，以及一款超低功耗且低成本的SoC，協助開發者社群與設備製造商打造各式價格合宜、規格完整的穿戴式與物聯網產品。

聯發科新事業發展部總經理徐敬全強調，該公司發布的LinkIt平台具有完整開發工具、應用程式開發介面(API)，以及網路服務連接和優化等軟體解決方案，有助加快穿戴式與物聯網裝置設計時程。

無庸置疑，物聯網商機不可限量，包括IP、EDA和IC設計業者皆已聞雞起舞，積極展開圈地，可望讓整個晶片供應鏈在未來幾年颳起一陣物聯網旋風。