新書宣傳
活動+
 

嵌入式應用商機無限 再造台灣電子產業高峰

嵌入式裝置設計不只需要重視效能,還要採行低功耗元件,讓節能效益更凸顯。VIA

隨著科技代工微利時代來臨,台灣電子廠商面臨營收大幅縮水的窘境,然而台灣半導體產業供應鏈完整且製造技術與支援能力堪稱優異,在全球科技業者紛紛看準嵌入式應用商機並投入龐大資源搶食市場大餅的此際,擁有堅強研發實力的台廠,應該好好把握再創產業高峰的新契機…

今(2011)年5月31日,由BDTi、IMS research、XILINX領頭成立的嵌入式視覺聯盟(Embedded Vision Alliance),集結了包括嵌入式系統處理器晶片商、影像處理業者、量測儀器廠商、半導體電子設計自動化(EDA)工具商等在內的十餘家重量級科技業者,期望協助業界廠商解決實務上的問題,尤其是把個人電腦成熟的影像處理技術順利轉移至嵌入式系統,並建立一套規範供廠商遵循。其中,創始會員之一的BDTi總裁Jeff Bier特別提到,台灣廠商在嵌入式市場佔據重要地位,台灣研發人才的實力也不容小覷,所以該聯盟成立之後,將會特別重視台灣市場。

 點擊圖片放大觀看

嵌入式系統透過整合電源管理單元與分離式電源元件,來建構完善的電力管理環境。

到底什麼是「嵌入式系統」?台灣在嵌入式技術領域,又能扮演何種關鍵角色?

根據英國電機工程師協會的定義,嵌入式系統為「控制、監視或輔助設備、機器甚至整個工廠運作的裝置」,它是一種軟體與硬體的結合,且往往基於某種特殊用途而「量身定做」,即所謂的客製化(Customize)。新興的嵌入式系統產品,諸如智慧型手機、平板裝置、GPS、Set-Top-Box、Smart TV等消費性電子,或者嵌入式伺服器(embedded server)、精簡型終端設備(thin client),乃至於車載資通訊系統、收銀系統、醫療、建築、工業、安控等應用領域,嵌入式商機可說無所不在,也漸漸改變了人類的生活。

嵌入式技術門檻偏高 高度客製化為其特色

然而,正因為嵌入式技術的應用層面極廣,客製化程度極高,尤其,現今的嵌入式系統在資訊家電的推波助瀾之下,已經逐漸擺脫過去「小巧簡單」的定義,而往「複雜多功」的方向演進,從事嵌入式產品開發的工程師,基本上需要熟悉微電腦架構,兼通軟、硬、韌體,並擁有即時性作業系統、DSP(數位訊號處理器)等背景知識,若遇上高級設計,還需要有人工智慧或感測器之類的專才,其技術門檻不可謂不高。

此外,隨著IC製程技術不斷創新,系統單晶片(SoC)已成現代電子的關鍵性組件,加上消費性電子產業的盛行,後者所需之處理器及晶片組較PC來得體積小、散熱佳、能耗低;嵌入式市場素有「一高二低」的挑戰,所謂一高二低,即指高運算效能、低成本以及低功耗,也因此需要複雜的邏輯演算法與高速資料移動需求。甚且,不同終端應用需要不同的客製整合,而個別客戶需求差異極大,如何優化系統結構以迎合終端產品需求,亦成為拓展嵌入式市場的另一大挑戰。

談到嵌入式平台的核心,昔日的嵌入式市場,多以MCU或CPU為系統設計的主角,礙於功率限制,大多以速度較慢、設計較為簡單的精簡指令集處理器(Reduced Instruction Set Computer;RISC)為主,然而現今的消費市場運算需求已超過微處理器的能力範圍,所以使用1個或數個DSP作為加速器已是普遍作法;而為了縮小製程技術與設計生產之間的差距,以及加速SoC的實現,矽智財(Silicon Intellectual Porperty;SIP)的重複使用與相互授權也成為主流趨勢。

台灣產官學齊努力 開創嵌入式軟硬體架構

高性能與低功率DSP或嵌入式處理器,雖然市場上已有許多國際大廠提出解決方案,但是台灣產官學界仍持續努力研究,並獲得豐碩的成果。舉例而言,工研院系統晶片科技中心(STC)除致力於多媒體/通訊系統平台開發外,並積極研發自有DSP核心與多核心處理器之軟硬體技術,且已有多項技術移轉與專利產出,如台灣共同異質多核心Android平台、SoC設計參考平台等。學界團隊則有台大、清華、交大、成大、中正、中山等校投入研究,舉凡無線通訊技術與晶片系統、低功率電路設計、多媒體晶片系統、嵌入式處理器與Soc設計平台等等,創新與實作並重,部分研發成果並移轉至IC設計服務公司,讓相關技術往外擴展至安全監控、無線通訊、多媒體、數位家庭與手持行動裝置等應用範疇。

目前,嵌入式技術及產品已列為國家產業發展的重點項目之一,台灣不少廠商老早成立嵌入式系統發展部門,政府相關單位更結合眾多業者成立IA與嵌入式產業聯盟,期能以團體戰的方式集結資源跨入國際市場。

Android平台帶來機會 台廠瞄準行動裝置市場

值得一提的是,在嵌入式作業系統方面,由於Google推出Android開放平台,為協助台廠趕搭此波技術潮流,資策會即積極投入嵌入式軟體關鍵技術的研發,並與嵌入式產業聯盟(TEIA)合作,利用Android平台開發相關技術與產品。以往,台灣上、中、下游電子產業鏈雖然完整,但是在手機供應鏈方面,始終難有突破(除了負責組裝的系統廠進入門檻較低),現在透過標準化的Android平台,台商可依循過去的PC產業模式切入,逐步建構出完整的Android手機供應鏈。

整體看來,台灣在嵌入式市場應是大有可為,而其中最重要的角色非系統整合商莫屬。作為嵌入式市場成長的關鍵推動者,系統整合商需進行的產品整合相當複雜,包括軟硬體等各個層面,尤其是軟體,針對未來需求的擴展,其投資規模將會越來越大,包括使用者介面、圖形介面及使用者經驗等,都是系統整合業者必須關注的重點。目前觸控、體感技術已成產業顯學,同時也是嵌入式產品的重要元素,系統整合業者務必加緊準備,並且慎選合作夥伴,方能在眾多的競爭對手中脫穎而出。