物聯網在發展上,特別是消費性產品,為何進展如此緩慢?
物聯網在發展上,特別是消費性產品,為何進展如此緩慢?
2017.07.25 | 物聯網

我們生活的各個層面都被物聯網影響了。食有智慧農業、衣有穿戴式裝置、住有智慧家庭、行有車聯網與智慧交通、育有智慧教育、樂有智慧旅遊、生產有智慧工業、商業服務有智慧零售,以及生活環境有智慧城市,另外還有智慧健康與醫療。

但物聯網喊得商機震天,實際上卻不是如此,發展速度緩慢,因此甚至有人喊出,這根本就不是真的商機,只是個泡沫。

物聯網不是真正的商機,只是個泡沫?

記得西元2000年,網際網路業面臨極大的考驗。業者沒有具體的商業模式,只有流量與一大堆會員的網站,因為不知道怎麼賺錢,當投資人的錢燒完了之後,這些網站就進入了資本寒冬,一家家倒閉,網際網路業者由人人稱羨的工作,變成了人人喊打的標的,直到網路2.0內容分享的商業模式出現,讓商機具體化,知道如何靠廣告與平台模式賺錢,而Google與YouTube等平台甚至成為文字搜尋與影片的經常性入口。

後來進入了移動互聯網時代,透過智慧型手機的App展開新的運作,行動SOLOMO與社群網路在此時發揮了極大的優勢,網路的廣告收入大部份都到了Google和Facebook的口袋中,消費者習慣在網路上購買物品,電商大大影響到線下實體零售店的生意。在智慧型手機飽和時,大家都在想,接下來的風口在哪裡?

物聯網的各大領域之前被稱為「智慧XX」,但是都是業者自己喊著高興的,消費者並沒有感受到所謂的「智慧」。

如果沒有智慧好用的產品,消費者當然不想購買,進展也必然緩慢。在穿戴式裝置方面,智慧手錶與手環誕生之初,不少功能都與智慧型手機重複,消費者有手機後,並不願意購買功能重複的產品,智慧手錶與手環因此賣不好。

智慧醫療、智慧紡織與智慧穿戴,還未切入剛性需求

後來,智慧手錶與手環從健康促進與身體監控等手機做不好的領域切入,銷售才漸有起色,現在已經達到億級出貨量,但消費者把玩一陣子後,發現只能看簡單的數字與圖表,沒有進一步的服務,因此不再配戴。

在虛擬實境與擴增實境裝置方面,中高等級的裝置有擬真顯示能力,但卻過於笨重,而Samsung Galaxy Gear VR等簡單裝置,只能拿來玩電動玩具和看個人電影院,吸引力有限。

智慧紡織品方面,除了部分產品結合娛樂用途,如虛擬實境裝置的手套與緊身衣之外,大部分產品是給運動員或是病患使用的,價格因此高居不下。而運動產品類,如NIKE、Under Armour與Adidas等廠牌都有投入,但大部份是專業級運動員與業餘運動員才會購買。

在智慧醫療方面,透過穿戴式裝置的生理特徵量測,給健康監控與治療領域很大的想像空間,但是隱私權與相關法律(如台灣法律不允做遠距治療)的限制,卻也讓物聯網應用所需的數據蒐集遇到很大的阻礙,相關的人工智慧也因為需要大量的數據,發展不易。

在智慧零售方面,已經有些零售業者透過RFID(如西班牙的Zara)與Beacon,有不錯的進展,但因為RFID價格偏高,較低價的民生用品並未導入,因此消費者還是沒有感覺,直到無人商店Amazon Go的影片出現,消費者才發現,這種拿了就走又不用等的消費體驗是他們所想要的,智慧零售才開始被重視。

在智慧農業方面,以色列等國已經實踐得如火如荼,台灣因為老農並不愛使用,進度緩慢,直到最近新農(指新一代的年輕人)返鄉經營農業,並且積極導入,才看到曙光。其他B2B的應用如智慧教育、智慧旅遊與智慧城市等,也因為各大城市導入步調緩慢,讓消費者感受不強。

智慧家庭、自駕車與工業4.0,遭遇與系統相容性阻礙

在智慧家庭方面,之前蘋果、Google、IT聯盟與家電聯盟等各大團體與公司把焦點放在,以特殊的傳輸協定圈地,讓裝置互連成為很大的問題 ,根本沒注意到,消費者想要的是方便的使用,直到搭配Alexa人工智慧的亞馬遜Echo系列產品,才讓智慧家庭產品的語音呼叫與辨識的好用服務出現,加上Echo機器本身又夠低價,讓消費者願意買回家,Echo系列在美國已銷售近千萬台,大家才領悟到這才是消費者真正想要的,方便又好用的智慧家庭產品,Google及各大廠商也因此急起直追,推出相近設備。

車聯網因為Google的自駕車而掀起熱潮,但自駕車除了技術、還有道德與法律風險。技術風險是,為了足夠安全必須具備雷射掃描雷達(LIDAR),這台機器在Google展示車上的版本是七萬美元,占車子總成本的一半以上,Google母公司Alphabet旗下自駕車公司Waymo宣稱,他們跟飛雅特克萊斯勒(Fiat Chrysler)合作的車款上,所安裝的新設備為約七千美元,是原成本的十分之一,不過換算車子的整體成本,距離消費者可接受的購買價格還是有一大段距離。

另外還有車與基礎設施間的通訊(V2I)與車與車間的通訊(V2V),可以讓自駕車將自己的動作與視覺所見,透過附近的車輛與環境基礎設備溝通,以了解環境與周遭車輛的行進狀況,讓行車更安全,現在美國已經開始,其他各國或區域政府還在討論階段。

加上法律與道德的考量:自駕車上路,出事時是誰的責任?當發生緊急事故時,系統選擇傷害程度較少的方向,所影響的道德層面與社會成本是好的嗎?這些問題都需要一個個解決,自駕車才能成真,在全球中,美國進度最快,但各界都認為至少到2020年才會出現較為具體的且能上路的產品。

智慧工業是製造業的升級,在德國又稱為工業4.0,目前各國都有國家級的計劃,在台灣是生產力4.0,中國則是中國製造2025。因為中國的積極,大量購買與導入技術,給了台灣製造業很大的壓力,但是現在同樣面臨各家用自己的機器,不同系統的產品不相通的問題;而且各產業都有各自的生產邏輯,就算某一家成功導入,也不能套用在不同產業上,如半導體業的台積電成功經驗不能導入在紡織業。

另外,如減速器等工業機器人的關鍵技術卡在世界前五大廠商手中,造成導入工業機器人的成本很高,加上整個機器人產業都在進步中,買了大量機器人後,一年後就後悔的情形非常可能發生,這也讓很多企業裹足不前。

從上面的分析可以得出,物聯網產品的發展被法律、道德、隱私,甚至政治等大環境因素阻礙,應用與服務也還沒有成熟到讓消費者願意買單(如穿戴式裝置與醫療數據、人工智慧的良好結合),加上各家裝置彼此串連的協定還沒完備,成為物聯網進展緩慢的重要因素。

進展雖然緩慢,但由物聯網影響生活的各個層面,可看出物聯網不只是行動網路的取代者,而是影響各個層面的生活便利產業,而人工智慧與大數據發展出來服務與應用,更是其中關鍵,這也是美國IBM、微軟、Google、亞馬遜與Facebook,以及中國大陸的百度、騰訊與阿里巴巴等公司,全力衝刺這領域,主因他們都想要成為物聯網平台的主導者。

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關鍵字: #物聯網
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晶片裡的「隱形守護者」!從車用、物聯網到AI人工智慧,看上峰科技如何靠I-fuse®打開新局
晶片裡的「隱形守護者」!從車用、物聯網到AI人工智慧,看上峰科技如何靠I-fuse®打開新局

在電動車的感測系統、物聯網中的無電池標籤,以及AI伺服器的高速記憶體修復技術中,都有一個極其微小、幾乎難以用肉眼辨識的元件,默默地發揮關鍵作用。它負責確保系統功能的正確運作,並保護資料的安全性。這個不起眼卻不可或缺的元件,就是「單次可燒錄記憶體」(OTP)。

想像一下,當你坐在自動駕駛的電動車裡,這台移動的智慧裝置正以每小時100公里的速度行駛。它的感測系統、電池管理與安全控制,全仰賴晶片裡的數十億個電晶體協同運作。然而在這些肉眼不可見的微觀世界中,有一個被稱為「功能保險絲」的關鍵元件,如果它的數據在出廠後因高溫或電壓變化而悄悄「跑掉」,將可能在高速行駛下可能造成無法挽回的危險 。

當晶片製程往先進節點發展,傳統OTP技術隨製程微縮而暴露出可靠度與壽命的瓶頸。過去在成熟製程表現穩定的方案,進入7奈米或更先進的製程後,讀取壽命竟從理論上的「無限次」驟降至僅能維持數秒,突顯現有技術難以因應先進製程需求,對需要長期穩定運作的車用與工業應用而言是不可承受的風險。作為矽智財供應商的上峰科技,正是專注於這項關鍵技術的代表之一,其專利OTP技術已被應用於車用電子、物聯網裝置、AI與高可靠性工業設備等多個領域,為全球客戶提供穩定且可持續的解決方案 。「我們的目標是讓OTP在先進製程中一樣可靠,甚至比以前更好。」上峰科技創辦人暨董事長莊建祥開門見山地說。

以電遷移取代爆炸,上峰科技重寫OTP的可靠性

不同於傳統電子熔絲(eFuse)依靠高電流「爆炸式」燒斷導體,或反熔絲(Anti-fuse)以高電壓擊穿氧化層,上峰科技的I-fuse®解決方案採用低於熔斷點的熱輔助電遷移機制。簡單來說,就是用較低的電流與電壓,讓金屬原子在導線內緩慢遷移並改變阻值,而不是粗暴地炸斷它。

莊建祥解釋到,不同於eFuse的「爆炸式」斷裂,I-fuse®的方式更像是一種「緩慢推動」金屬原子的遷移,過程溫和卻能精準改變阻值。因為沒有爆炸,自然就沒有金屬碎屑或自我接回的風險,編程狀態因此能長期保持穩定;而在過程中所需的電壓與電流也遠低於傳統技術,無需高壓電路與內建電荷泵,讓系統設計更簡潔、功耗更低。

他進一步談到,I-fuse®還能在讀取過程中模擬燒錄狀態,所謂的"假燒”,產生類似靜態隨機存取記憶體(Static Random-Access Memory, SRAM)的重複讀寫測試模式,對整個OTP區塊進行全面檢測,確保每一顆出廠的OTP在進入車用或其他高安全性應用之前,都已經通過完整的可靠度驗證,以達成"零缺陷”。過去十多年,I-fuse®已在多種製程節點完成驗證,包括成熟製程與高介電常數金屬閘極(High-k Metal Gate, HKMG)節點。2023年,上峰科技也曾宣布I-fuse®成功在12奈米鰭式場效電晶體(Fin Field-Effect Transistor, FinFET)製程完成矽驗證,不僅延續低成本與設計彈性的優勢,也證明即使在先進製程下,仍能以極小面積支援業界優異的低操作電壓,且無需額外光罩與電荷泵。

不過隨著製程微縮,金屬線寬與高度同步縮小,對爆炸式燒斷的OTP而言是嚴峻挑戰,卻讓 I-fuse®的電遷移機制更得心應手,莊建祥表示當線條越細,越容易在低電壓下完成燒錄,因此上峰科技有足夠的信心能直接從12奈米跨入7奈米,並規劃向3奈米、甚至環繞式閘極(Gate-all-around, GAA)與FinFET架構前進。

計畫助攻跨入7奈米,I-fuse®應用版圖持續擴張

上峰科技聚焦標準邏輯製程,I-fuse® 助力解決晶片製程轉換關鍵挑戰。
上峰科技聚焦標準邏輯製程,I-fuse® 助力解決晶片製程轉換關鍵挑戰。
圖/ 數位時代

而這次的跨越,正是因為有經濟部產業發展署推動的「驅動國內IC設計業者先進發展補助計畫」(以下簡稱晶創IC補助計畫)協助。莊建祥坦言,對規模不大的IP業者而言,先進製程開發風險高、投入成本大,如果沒有外部資源挹注,很難同時負擔研發與驗證。「晶創IC補助計畫」不僅減輕了資金壓力,更讓上峰科技能集中火力解決7奈米製程的關鍵挑戰,包括更嚴格的設計規範與更密集的繞線限制。

「只要製程允許,我們的技術就能做。」莊建祥強調,I-fuse®採用晶圓廠提供的標準邏輯製程材料,不需改變製程或額外光罩,因此對製程轉換的適應速度遠優於其他OTP技術。「別人可能要花三、四年才能適應新的製程架構,我們幾乎可以無縫切換。」

OTP雖小但其用途極廣。在車用感測器中,它是確保不同零件出廠後能進行精準校正的關鍵;在 AI 伺服器與高速運算晶片裡,它能修補記憶體陣列中損壞的位元,延長晶片壽命;在物聯網無電池的裝置中,I-fuse®以極低讀取電壓(0.4V / 1µW)就能運作,適合能量收集環境。莊建祥更明確指出,I-fuse®未來將持續鎖定Wi-Fi裝置、微控制器單元(Microcontroller Unit, MCU)等對低功耗與高可靠性有高度需求的市場,與現有的車用與工業應用形成互補布局。

在全球晶片供應鏈中,OTP 是與輸入/輸出函式庫(I/O Library)、標準單元庫、靜態隨機存取記憶體編譯器(SRAM Compiler) 並列的「四大基礎 IP」之一,幾乎每顆晶片都需要。掌握這項技術,不僅是產品設計的靈活度,更關乎先進製程的導入速度與成本控制。上峰科技的策略是在穩固現有國際客戶基礎上,藉由「晶創IC補助計畫」加速進入7奈米,並持續向更先進節點前進。透過低功耗、高可靠性的 I-fuse®,讓臺灣有機會在先進製程OTP技術上,取得與國際一線供應商並肩甚至領先的地位。

「我們希望成為各種應用場景中,最可靠、最靈活的OTP解決方案。」 莊建祥說。從成熟製程到 7 奈米,從車用到AI與IoT,這顆小小的OTP正承載著臺灣在先進製程中的另一項關鍵優勢。

|企業小檔案|
- 企業名稱:上峰科技
- 創辦人:莊建祥
- 核心技術:專注於OTP矽智財的研發
- 資本額:新台幣2億元
- 員工數:46人

|驅動國內IC設計業者先進發展補助計畫簡介|
由國科會協調經濟部及相關部會共同合作所提出「晶片驅動臺灣產業創新方案」,目標在於藉由半導體與生成式AI的結合,帶動各行各業的創新應用,並強化臺灣半導體產業的全球競爭力與韌性。在此政策框架下,經濟部產業發展署執行「驅動國內IC設計業者先進發展補助計畫」,以實質政策補助,於113年鼓勵業者往AI、高效能運算、車用或新興應用等高值化領域之「16奈米以下先進製程」或「具國際高度信任之優勢、特殊領域」布局,以避開中國大陸在成熟製程的低價競爭,並提升我國IC設計產業價值與國際競爭力。

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