共創智慧生活 意法半導體推一站購足物聯網方案
- 賴品如
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隨著硬體裝置的推陳出新、網際網路的普及，物聯網應用再也不是天邊一朵雲，而是真實發生在你我身邊的日常。為活絡市場發展，全球知名半導體供應商 – 意法半導體 – 針對智慧生活等物聯網應用情境推出系列解決方案。
「我們將專注於智慧車與物聯網應用。」意法半導體亞太區副總裁暨台灣區總經理Giuseppe Izzo說明，在智慧汽車方面，意法半導體將致力於提供更安全、環保且易於(指跟駕駛人與其他智慧裝置)連結的解決方案，例如汽車專用IC、離散功率元件、類比IC、功率轉換器等等，至於在物聯網應用方面，則專注於智慧家庭、智慧城市、智慧工業與智慧產品等領域，推出數位ASIC、影像、溫度、壓力等MEMS感測器等產品。
除了完整的產品線，意法半導體還投入大量的資金與資源優化研發能量，以及提供彈性的製程服務。在研發能量這一塊，意法半導體除在世界各地設立先進研發中心、截至2016年底取得16,000個專利，更聘雇了超過7,500名研發人力負責產品設計等工作；至於在彈性製程服務方面，意法半導體除擁有自己的晶圓加工廠，同時，也擁有矽裸晶組裝與結合塑膠或陶瓷封裝的後端工廠。
「亞太地區的營收佔整體的58%，其次是歐洲的27%與美國的15%。」對此，Giuseppe Izzo表示，意法半導體十分重視台灣等亞洲地區的客戶，將偕同合作夥伴一起提供符合客戶需求的系列解決方案。
以NFC/RFID為基礎的智慧生活來臨
科技的推陳出新，網際網路等基礎資訊系統架構的日趨成熟，不但改變了消費者行為，無形中，也加速了智慧家庭、智慧交通、智慧建築、智慧生活與智慧城市等物聯網服務的誕生。
看好上述市場，包括IDC、Gartner、麥肯錫(McKinsey Global Institute)等研究機構先後表示看好物聯網市場發展。如IDC預測2017年全球IoT市場規模將超過9千億美元，3年後，市場規模更將翻倍成長達1.46兆美元，全球IoT裝置將達到300億台。
而Gartner則預估連網裝置將於2020年超過260億個，後續衍生的商機將高達上兆美元。麥肯錫全球研究院也預測，到了2025年，物聯網相關應用服務最高可為全球經濟創造11兆美元(約合361兆台幣)的產值。IHS更指出，截至2020年，NFC智慧型手機銷量將達到22億台，其次，包括PC與週邊、網路設備、智慧家庭、車載裝置、健康醫療、智慧電表與工業自動化等智慧裝置(設備)都將內建NFC標籤。
不僅積極開發與設計各種新的產品服務，亦偕同策略合作夥伴向市場展示意法半導體所能提供的各種創新應用服務，例如意法半導體自2011年開始在台舉辦研討會向市場介紹以NFC為基礎的創新物聯網應用服務等。
「RFID是唯一可以傳遞資料和能量的無線技術，因此，不但應用範圍很廣，可能的應用型態也很多元。」意法半導體產品行銷經理黃鐙誼表示，RFID是一種短距離高頻無線通訊技術，可以能讓電子裝置之間進行非接觸式的點對點資料傳輸與資料交換。
若是以頻段作為劃分依據，可將RFID簡單區分成LF (低頻，用在動物識別與工廠資料蒐集)、HF (高頻，通常設計成卡片類，如MIFARE，ISO/IEC 14443規範，運用在悠遊卡等商品，也是NFC應用的頻段)、UHF (超高頻，搭配主動式標籤，應用在國防領域)與超寬頻 (UWB，搭配半主動或主動式標籤)段的微波。速度分別是從低速、中速、到高速，傳輸距離則是從10公分到最高200公尺都有。
「在RFID的眾多頻段中，又以HF的天線與晶片價格最具競爭力，NFC便是以HF為基礎的衍生技術，專攻行動裝置市場。」黃鐙誼解釋，NFC採用HF(高頻，13.56MHz)的頻帶，讓兩種裝置能夠在20公分的距離內，以106Kbps、212Kbps、424Kbps等3種傳輸速度模式來進行資訊互通，主要的交易模式有三，分別是卡片模擬模式(類似取代悠遊卡)、讀取器模式(可主動讀取其他裝置所提供的資訊)、點對點模式(可做為裝置之間的資料傳輸)。
黃鐙誼說明，相較於WiFi與Bluetooth等傳輸技術，NFC因為可以同時傳遞資料與能量，因此，十分適合用作物聯網應用；其次，每一次的資料傳輸／掃描都會產生一個獨特的編碼(UID)，不會因為UID重複而產生任何衝突／問題；最後，同時也是最重要的，由於NFC走的是近距離傳輸，因此，在安全面向的表現極為卓越。
值得特別注意的是，由於NFC論壇針對NFC Type2、Type4與Type5制定了對應的設備與服務互通規範，因此，只要是走同一格式的服務，資料都將無縫讀寫與傳輸。
換句話說，要實現萬物聯網的境界，NFC/RFID扮演著極關鍵的角色，因此，意法半導體積極推動、加速NFC相關應用：除是NFC論壇的主要會員，也針對NFC推出相關產品與解決方案。
另外，Apple也在2016年加入NFC論壇成為主要會員，未來的iOS勢必能夠支持NFC論壇相容的NFC標籤，ST25DV是唯一能夠支持長距離NFC Type5(ISO 15693) 含I2C介面的動態NFC標籤 ，這對於未來的智慧產品(特別是醫療產品和智慧家庭相關產品)將助益甚多。
「我們的目標是提供客戶一站購足服務。」黃鐙誼表示，NFC/RFID技術的核心技術包括標籤(Tag)與感應器(Reader)，因此，意法半導體推出ST25系列NFC標籤與內建STM32微控制器的系列NFC感應器等產品。
在標籤方面，意法半導體推出的ST25 IC採用的是NFC Forum Type 4 Tag RF介面和內置NFC資料交換格式(NFC data exchange format；NDEF) 資訊支援功能，因此，在儲存範圍、資料保留期限、重複書寫次數與資料保護能力等面向的表現極為卓越，已獲得消費電子、電腦週邊、家電、工業自動化和健康保健產品等領域的採用。
意法半導體的ST25 NFC標籤的資料保留期限長達200年，是工業標準的20倍；擦寫次數長達100萬次，是工業標準的10倍；工作溫度範圍從零下40°C到85°C，確保標籤可以在最惡劣的工作條件下保持完美的讀寫性能和耐用性。
更重要的是，ST25的資料保護功能是採用128位元密碼保護系統，配合20位元的讀寫存取控制(read/write access control)計數器，能大幅降低標籤被複製或資料被篡改的風險。
截至今日，意法半導體的ST25系列標籤已被廣泛的應用在訂製卡(Subscriber Card)、電子票券(E-Ticketing)、遊戲(Gaming)、電子名片(E-Business Card)、無線配對設備(Wireless Pairing)、網頁連結(Website Link)、品牌保護(Brand Protection)與追蹤(Traceability)等多個領域。
此外，為確保智慧型手機可以跟平板等消費性電子設備、家電與工業設備的無縫界接與整合，意法半導體推出支援工業標準I2C介面、微控制器的數位輸出機制、相容於RFID與NFC的無線介面、內建能量收集功能與電子抹除式可複寫唯讀記憶體(EEPROM)等更容易設計的動態NFC標籤 – M24SR(短距傳輸、支援NFC Type 4)、M24LR(長距傳輸、相容於NFC Type5)與ST25DV(長距傳輸、支援NFC Type 5)系列標籤，加速NFC應用的普及以及物聯網服務的擴散。
「儘管NFC已是新智慧型手機和平板電腦的常見配備，但在其他類型的電子電器產品上則比較少見，」黃鐙誼指出，透過NFC標籤、動態NFC標籤、感應器與EMVCO感應器，各式電子裝置與設備將能以更簡便快速的方式連接至物聯網，進而改變消費者與互聯裝置之間的互動方式，也因如此，意法半導體將持續不斷的透過自行研發、收購與策略聯盟等方式推出及強化產品系列和解決方案，加速智慧生活的到來、物聯網應用的普及。
值得特別注意的是，為了發揮M24LR與M24SR等動態NFC標籤的最大功效，意法半導體資深技術行銷工程師吳祥民建議開發人員在設計產品時，盡可能將動態NFC標籤設計在離天線越近越好的位置(幾毫米的距離)，理由在於，額外的線路意味著開發人員必須重新調校天線。
「為了加快產品研發腳步，我們有提供免費的天線調校工具 – eDesignSuite，協助開發人員因應最終的電路板設計調校天線的精準度。」吳祥民表示，除了提供調校工具，意法半導體亦針對NFC讀取器(CR95HF)天線調校推出對應的展示板(Demo Kit)，讓開發人員清楚掌握如何一步接一步的調校天線效能。
以超高頻RFID打造智慧應用服務
富華國際實業有限公司透過意法半導體的超高頻感應產品打造智慧停車應用。富華國際實業業務部經理田璧娟指出，以意法半導體產品為基礎而生的SRF – D190超高頻RFID感應器系列產品的應用範疇極多元，包括智慧停車管理、智慧人員進出管理、智慧倉儲管理、智慧物流管理、智慧圖書管理，以及智慧資產管理等。
以智慧停車服務為例，透過SRF – D190系列讀取器與系統的整合取代現行一般的停車收費管理機制，不但可以大幅節省列印繳費停車單的成本，還可以有效避免因人工抄寫而出現的資料錯誤等問題發生；在智慧人員進出管理應用上，因可以在同一時間讀取多張人員識別證進而節省人員進出感應的時間
至於在智慧圖書應用方面，則可透過在書籍上安裝標籤的方式，加快書籍盤點、尋找書籍的速度以降低人力成本，此外，也可用作防盜偵測，降低書籍遭竊的狀況發生；最後，在智慧資產管理這個領域，則可透過SRF – D190系列讀取器精準辨識個別資產、即時掌握資產狀況，以及提升盤點效率等等。
除了智慧停車、智慧圖書管理與智慧資產管理，富華國際實業積極整合長距離RFID reader與POS系統以主動提供產品行銷與客戶服務，未來，將透過異業聯盟等方式推動、擴展該服務的應用範疇。
加速穿戴式裝置與物聯網設備普及的三大秘訣
提到物聯網應用，不少人會直接連想到各式各樣的終端裝置與設備，例如平板、智慧眼鏡、智慧汽車等等，以及智慧工業與智慧生活與城市等應用，但是，不管是哪一種應用服務，要處理的事情都是一樣的，包括效能(低功率但高效能)、安全(可擴展的安全方案)、感應與啟動(支援全頻段感測器與啟動裝置)、連結(從10公分到10公里的連結距離)、訊號處理與保護(從奈米到幾千安培的訊號處理)、電機控制(功率轉換監控機制)，以及能量與能源管理(從奈米到幾兆瓦特的功率管理)。
意法半導體技術行銷經理陳建成指出，有鑑於穿戴式裝置與物聯網設備要面臨的問題相去不遠，意法半導體積極從硬體建構模塊(Hardware Building Block)、預先整合的軟體解決方案(Pre-integrated Software Solution)，以及開發暨塑型工具(Development & Prototyping Tools)等三個面向著手，協助企業客戶以STM32打造物聯網服務。
首先，以硬體建構模組為例，意法半導體是以感應器與致動器、微控制器、連結方案、能源管理、類比產品、安全方案與馬達驅動器等產品服務加速企業近型產品設計與開發腳步。例如，在微控制器這一塊，意法半導體因應不同的市場需求(區隔)推出STM32家族系列產品(超過10個系列總計40個以上的產品線)。
至於在預先整合的軟體方案方面，意法半導體提供預先整合好且簡易應用服務給客戶，以及針對雲端、穿戴式裝置、物聯網、智慧家庭與智慧建築等熱門領域推出易於使用的軟體建構模塊；最後，在加速開發方面，意法半導體是透過建構開放式開發環境與提供STM32全方位功能擴充板，讓開發人員可以在開發過程中輕鬆增加感測器、通訊介面、電源管理、動作控制與訊號轉換功能，大幅提升產品開發腳步。
「除了建構開放式開發環境與提供相關元件，意法半導體也十分重視與第三方夥伴的合作關係。」陳建成表示，在物聯網世界，單打獨鬥是行不通的，唯有相互合作、發揮1+1大於2的綜效，方能極早推出極具市場競爭力的物聯網產品服務。
「目前，在『高性能(High-Performance)』、『主流(Mainstream)』與『超低功耗(Ultra-Low-Power)』等三個領域，都有對應的產品提供客戶、合作夥伴進行高附加價值產品的開發。」意法半導體亞太區技術行銷專案經理王柏雄表示，在高性能這個領域，意法半導體提供的微控制器產品包括STM32F2/F4/F7/H7；在主流產品，則是以STM32F0/F1/F3為主；而在超低功耗這個領域，就以 STM32L0/L1/L4等微控制器產品為主。
王柏雄表示，「意法半導體的STM32系列產品在處理效能、架構、智財與完整生態系統等四個領域的表現極為卓越，是企業客戶、夥伴開發智慧裝置等物聯網應用服務時，不可或缺的關鍵元件。」
展望未來，意法半導體將會持續不斷的透過自行研發、收購、策略聯盟等方式，提升NFC產品的普及化，加快智慧汽車與物聯網應用的擴展速度。
