Sensor Fusion 能源採集 IPv6 物聯網

兼顧聯網/功耗/安全 半導體科技實現智慧互連

2014-05-12
半導體科技將成為物聯網的主要推手。物聯網必須引進大量軟硬體新科技才能實現,其中,尤以聯網、電源管理和資訊安全相關晶片技術最為重要,相關半導體業者正積極投入發展,將促進物聯網應用環境益趨成熟。
目前整個電子科技產業已廣泛認可物聯網(IoT)將是影響未來人類歷史的一件大事。物聯網的力量在於透過使用大量的應用軟體和硬體設備,實現網路資源利用率最大化,而這些設備將包括但不限於市場上銷售的各種無線產品和行動設備(圖1)。

圖1 物聯網將為人類生活帶來新一波重大變革。

勾勒智慧化生活 物聯網商機無限

從很多設計層面可發現,物聯網硬體設備須與應用軟體對應,因而引發新一輪創新發明浪潮,任何人和企業都可利用現有網路基礎設施開發業務,並加快科技人性化的發展,以及提高嵌入式設備智慧化程度和能源利用效率,構想全新的應用商機。

隨著智慧型手機和平板裝置的廣泛應用,每個人在物聯網中所扮演的角色正在被邊緣化,人們身邊的電子裝置變得愈來愈聰明,且智慧讓它們具有環境感測能力並能與手機互相通訊,同時還可藉由智慧節能技術,達成優異的能源效率和成本效益。顯而易見,透過物聯網的建置,不管使用者在哪裡,網路都隨處存在,在未來幾年,網路的擴張更將持續拉動經濟成長。

目前,物聯網發展正處於快速起飛階段,因為無線網路無所不在,智慧型手機也隨處可見,再加上家庭寬頻技術不斷翻新,且壽命長達多年的硬幣電池、能源採集(Energy Harvesting)、低成本/低功耗的嵌入式處理器、感測器資料融合演算法(Sensor Fusion)、IPv6應用和雲端運算等技術日益成熟,更讓每個人都成為網路的一部分。

現有網路基礎設施簡化很多應用開發難題,避免創新者為是否須建設或重建基礎設施分神,可集中全部精力解決今天社會面臨最嚴峻的挑戰,包括社會老年化、人口膨脹和城鎮化等社會問題。雖然有這些堅實的基礎,但很多問題太過複雜,僅依靠網路技術是無法解決的,因此推廣物聯網應用將是重要環節。

目前利用物聯網技術解決社會問題的例子非常多,如遠端心臟監控、微型胰島素注射泵和進階青光眼檢測等,有助改善高齡化的社會問題。這些創新技術也帶動感測器、傳輸介面晶片、低功耗32位元微控制器(MCU)和先進的電源監控晶片等需求。

世界人口城鎮化同樣帶來眾多發展機會。在一個智慧城市裡,每個路燈都能根據環境光自動調節亮度,雖然每一支燈節省的電能微不足道,但將全城或全國節省的電能加在一起,將是相當可觀的數字。不僅如此,物聯網中的聯網智慧感測器系統還可收集個人資訊,根據每個人不同的需求訂制服務,滿足市場對支援個性化設置的全球化產品的期望。

物聯網注重互通性/資料安全

這些諸多智慧世界的構想須來自不同領域的參與者相互合作,例如技術供應商、設備廠商、基礎設施營運業者、標準化組織、地方政府和國家政府;而且,物聯網雖然令人期待,提供很多應用發展機會,但進一步的成長還須建立生態系統並解決關鍵問題,如資料安全和設備互通性。

資料安全就是只有可信任物件才能查看資料,如個人醫療資料、銀行資訊和數位家庭鑰匙等。物聯網的未來依賴人們相信資訊是安全的,且只有授權物件才能查看。同樣,物聯網還需要設備互通性和入網控制,確保不同廠商的設備能無縫互通,只有目標設備才准許加入網路。

半導體廠須具備五大元素

基於上述物聯網需求,成功的半導體廠須滿足下列五大標準:

產品陣容豐富
  擁有可涵蓋物聯網所有目標應用的產品技術組合,包括環境感測器、動作感測器、聲音感測器;分析資料和做出決策的低功耗32位元微控制器;廣泛的應用知識和強大的閘道軟體生態系統;固網和無線通訊聯網技術;高效率的功率轉換和監控技術;充分利用自有產品技術組合開發的系統解決方案和為OEM廠商提供複雜系統晶片的研發能力。
擁有軟硬體IP整合能力
  完全了解從感測器至雲端運算整個價值鏈,並能在標準或訂制產品內整合軟硬體IP。例如意法半導體採用最先進半導體製程,並在產品內整合專有軟體堆疊和全客製化的客戶軟體。
產業經驗深厚
  身為一個理想的半導體合作夥伴,應擁有協力廠商能證明的成功紀錄,有些產品有助降低物聯網挑戰,但有些產品則使設計更複雜,需規模更大的基建項目,只有企業、政府和研究機構多方合作才能兌現物聯網的好處。
熟悉數位安全技術
  半導體廠須擁有最先進的數位安全專業知識,包括提供高安全性的微控制器和應用處理器,進而提升付費電視、銀行和行動支付等應用的資訊安全。
掌握先進製程
  能使用並控制先進半導體製程,除透過自有晶圓生產線外,也須與晶圓代工廠深入合作。

物聯網是企業和組織充分利用網路基礎設施和技術解決重大社會挑戰的絕佳機會;而半導體業者必須持續提升各種物聯網關鍵技術能量,包括在感測器、嵌入式處理器和功率半導體方面,同時也須強化資料安全防護機制和生態系統的合作。

(本文作者為意法半導體執行副總裁暨大中華與南亞區總裁)

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