2008年4月23日 星期三

富士新型電荷耦合元件結構分析


   數位相機（DSC）是目前成長速度最快的消費性電子產品之一，幾年前，數位相機就已經超過傳統的膠捲相機，有很多製造商目前已經完全停止生產膠捲相機。2004年數位相機的銷售量為7700萬台，而在2005年，更達到約1億台（資料來源：Future Image）。當然，照相手機（銷售量5億台）囊括了這個數字的一部分，不過那也可以說是另一個不同的市場。
   
數位相機根據影像感測器的不同可分為兩種成像技術，分別為電荷耦合元件（CCD）和互補性金屬氧化半導體（CMOS）影像感測器。CMOS技術目前佔據著低階應用市場，CCD仍然把持著高階應用市場，但並未沒有完全佔領該市場，如佳能（Canon）就有幾款採用CMOS影像感測器的高階機型，包括EOS 5D等，採用1280萬畫素全幅（24×36 mm）CMOS影像感測器。未來針對此種感測器預計也將會有許多分析報告相繼問世。
   
《圖一　畫素陣列的一個角，圖中可以看到畫素呈對角排列》
   
超級CCD與CCD

關鍵字 : CCD,Chipworks,影像感測

DLP投影技術探微


   DLP（Digital Light Processing；數位光源處理）是由德州儀器（Texas Instruments；TI）以其研發的數位微鏡裝置（Digital Micromirror Device；DMD），所創造的一種全數位反射式投影技術。這是德州儀器的Larry Hornbeck博士於1987年所發明。
   
DLP晶片是先進的光開關，其含有約200萬個規則排列並相互鉸接的微型鏡片。數以萬計的鏡片組成一數位微顯鏡系統，每個微顯鏡的大小僅相當於頭髮絲的五分之一。
   
關於數位微鏡系統（DMD）
   
製造
   
DMD是Digital Micromirror Device的縮寫，即數位微鏡裝置。它是一種整合的微機電上層結構電路單元（MEMS superstructure cell），利用CMOS SRAM記憶晶胞所製成。DMD上層結構的製造是從完整CMOS記憶體電路開始，再透過光罩層的使用，製造出鋁金屬層和硬化光阻層（hardened photoresist）交替的上層結構，鋁金屬層包括位址電極（address electrode）、絞鏈（hinge）、軛（yoke）和反射鏡，硬化光阻層則做為犧牲層（sacrificial layer），用來形成兩個空氣間隙（air gaps）。鋁金屬會經過濺鍍沉積（sputter-deposited）以及等離子蝕刻（plasma-etched）處理，犧牲層則會經過等離子去灰（plasma-ashed）處理，以便製造出層間的空氣間隙。

關鍵字 : DLP,TI,德州儀器,德儀

多層電路板的EMI模擬對策技巧


   隨著各種電子產品高性能化與環境問題表面化，印刷電路板產生的放射噪訊（Noise）問題已經無法再逃避漠視，目前EMI（Electro Magnetic Interference）噪訊對策，大多仰賴設計者長年累積的經驗，或是利用模擬分析軟體針對框體結構、電子元件，配合國內外要求條件與規範進行分析。
   
電磁波分析軟體遲遲無法進入實際應用階段，主要原因是放射噪訊現象要求極高的分析技巧，而且基板模式非常繁瑣複雜，許多未知領域還有待突破，有鑑於此本文針對多層電路基板的共振現象，探討放射噪訊的模擬分析技巧。
   
一般所謂分析技巧是以「噪訊驅動源」、「結合路徑」與「天線係數」三者相乘的結果表示，有關「噪訊驅動源」首先分析印刷電路基板內的波形信號，依此計算各頻率的噪訊衰減量；有關「天線係數」則先確認模擬分析是否能夠使理論計算式重現，依此應用到實際電路基板。
   
理論背景
   
印刷電路板產生的放射噪訊，一般認為所有的放射噪訊起因於信號驅動源亦即LSI元件，它的能量使得某種天線結構因高頻性結合激振，進而發生不必要的電磁放射，也就是說放射噪訊如(圖一)所示，是由噪訊驅動源、結合路徑與天線係數三種要素相乘的結果所構成。

關鍵字 : EMI,電磁干擾,電路板

寬頻網路技術的現況評析


   這幾年，寬頻網路業者可說是慘澹經營啊！雖然，可以匯聚語音、視訊和資料的「三合一（triple play）」寬頻網路仍然是目前最熱門的技術，但是，何時能真正從中獲利，業者迄今都沒有把握。不過，可喜的是，現在的消費者已經比以前更樂意使用「高畫質數位電視（HDTV）」和「數位視訊錄影機（DVR）」的技術了，他們也要求更多的多媒體內容之選擇。
   
目前有一些電信公司和「多重服務營運業者（MSO；multiple-service operator）」已經在提供「三合一」的服務。但是，消費者的需求也在改變中。尤其，他們要求更大的頻寬來傳收視訊。現在的用戶會使用DVR來一邊看節目，一邊錄影（甚至錄取一個以上的節目）。當他們要收看和錄取具有HDTV品質的節目時，「最後一英里」的老問題又浮現了。這是10年前傳輸資料時就遇到的問題，也是寬頻網路業者一直想要克服的問題。雖然，纜線、DSL、光纖網路都能提供很大的頻寬，但是，它們的價格都不便宜，而且，它們的佈建裝設也不簡單。
   
下一代的寬頻閘道器能支援許多種服務，從即時互動的電視傳播到多人操作的電玩。這個挑戰和機會涵蓋了許多種不同的產業，這包括：半導體設計和製造商、通信設備商、STB業者、網路服務營運商，這些業者都是直接面對這個市場的。下一代的寬頻技術將會使這個市場規模更加擴大，家庭網路、全新的消費性電子產品，以及節目內容（content）都將包含在此市場中。也許未來人們會很驚訝地發現：半導體公司也提供節目內容，或者家電業者也投資視訊廣播和多媒體應用的事業。

研發與創新為台灣資訊產業向上提升的關鍵


   隨著產業體質與實力的提昇，加以國際大廠委外策略的持續，台灣資訊產業在2005年有相當突出的表現。根據資策會MIC的調查顯示，2005年我國資訊硬體產業總產值突破770億美元，較2004成長約11％。在廠商不斷透過創新設計提昇產品附加價值、強化全球運籌及布局能力，以及建立虛擬垂直整合團隊的驅動下，預期2008全球產值規模可望突破1000億美元，再創產業的新里程碑。
   
不過資訊產業產值雖然持續提昇，但就國家發展而言，資訊產業的成功，引發了資源分配不均的疑慮及雞蛋放在同一籃子的風險，而這的確有討論的空間。但若進一步檢視台灣資訊產業的前景，事實上並沒有想像中的順遂，其中最大的挑戰來自於結構的失衡。以2001年為例，由於資訊硬體產業佔台灣整體資訊產業產值八成以上的比重，是以當2001年台灣資訊硬體產業負成長9.2％時，即便新興的資訊家電產業有成長40％的突出表現，但因其佔整體產業比重僅達3％，故整體產值仍受拖累。
   
若再進一步看，台灣資訊硬體產業係以桌上型電腦、筆記型電腦與主機板這些產品為主，三者合計約佔硬體產業的60％，因此當上述產業逐步外移，即嚴重影響硬體產業的成長，也連帶衝擊了台灣整體資訊產業的產值，當然也造成就業機會減少及經濟和社會面的衝擊。

我們都需要「百元電腦」


   目前電子市場又興起一波號稱是革命性的風潮，即所謂「低價電腦」，準備以一、兩百美元就買得的電腦，打開龐大的低收入世界市場。這是平價PC市場已呈現飽和後的新出路，當然，精明的商人絕不會做賠錢的事，這樣的低價電腦其實他們早已有能力做，只是利潤太低，不到最後關頭是誰也不願站出來打壞市場的行情。
   
要買便宜的電子產品，除了二手貨外，買水貨或自行組裝都是可行的方法，因為一個產品的價格中，通路與行銷就佔掉一大半的成本。就產品的本身，尤其是PC，其實軟、硬體的架構早已被Intel加微軟給定死了，他們要維持市場一哥的地位，靠得就是一個版本。一個版本不斷地提升性能與功能，並從規格層面綁死設備廠商，讓大家都不得不跟進，不需新功能的消費者也只能百般不願地用更高或低不下來的價格去購買新機。
   
且來看看由MIT尼葛洛龐帝主導推動的「一個兒童一台電腦（One Laptap Per Child，簡稱OLPC）」計畫中的百元電腦。他所展示的原型機基本上就是一台具體而微的筆記型電腦，主處理器採AMD 500MHz的Geode GX2 CPU，搭配128MB DRAM及512MB NANA flash，而不使用價高、佔空間的硬碟；為降低佔最大成本的螢幕，採用7.5吋TFT LCD螢幕，單色模式可達1110x830解析度，彩色模式可達640x480解析度；此外具有3個USB2.0介面，也具備無線上網功能（802.11b/g）。

新用量主義下的「奢樂」與「儉育」


   桌上型運算（Desktop）的式微，其實早在1999年就已顯露，1999年工作站（Workstation）市場開始衰退，在此之前工作站至少都有9％～11％的年成長率。
   
工作站行情不再，隔年2000年個人電腦（Personal Computer）也出現十多年來的首次衰退，自從IBM個人電腦於1981年問世以來，僅有1985年一年出現微幅衰退外，每年的PC都是呈成長態勢。雖然隔（2001）年PC的出貨呈現反彈成長，但眾人心知肚明：桌上型運算的風光已難再。
   
雖然有人責怪這是CPU業者過度偏執發展，使PC運算力過剩，才會導致需求衰退，但其實答案應是相反，不斷高度成長的價格效能比才是PC產業十多年來的常勝關鍵，由於PC組件的用量大，使PC組件商擁有比其他硬體組件商更高的獲利，進而使PC組件商投入更大資源、心力以精進研發，之後再度運用高用量的量價均攤而使價格效能比不斷提升，提升後也逐漸取代、淘汰非PC陣營的相近性組件，使PC組件的適用範疇擴大，用量再增加。今日PC組件不僅適用於PC，就連工作站、伺服器、精簡型電腦、機上盒等也都大幅採行PC的標準化組件。

面板業垂直整合只在半山腰


   台灣的TFT-LCD產業發展至今，顯然已經有不錯的成果，友達合併廣輝之後，已經是與韓國面板廠商平起平坐的面板廠商。面板產業除了水平合作的策略行為之外，垂直整合一直是面板產業長期的努力目標。
   
面板垂直整合的問題在此刻愈加重要,其原因在於：
   
第一，新世代面板廠的折舊費用比重下降、零組件成本提高，往上游垂直整合誘因大。新世代面板廠儘管投資金額龐大，但其生產效率卻是大幅提昇，單位面板的生產結構中，廠房機器設備的折舊費用比重下降，生產面板的零組件材料成本提中提高，廠商因而有更大的誘因去往上游做垂直整合。
   
第二，因應液晶循環，擁有下游品牌的面板廠商獲利穩定。面板產業的液晶循環現象造成廠商的獲利波動起伏甚鉅，擁有下游產品品牌的廠商可以有較穩定的出貨數量，較容易掌握庫存狀況與穩定獲利。
   
若從面板產業的產業關聯來看，可以區分為上游零組件：包括有液晶材料、玻璃基板、偏光板、彩色濾光片、驅動IC與背光模組等等；中游則是面板生產廠商；下游為系統應用，以筆記型電腦面板、液晶監視器、液晶電視與手機用面板為最大宗。

外商研發中心與台灣科技業的研發組合


   研發價值鏈已經有隨著科技製造的外移，而呈現東亞化的趨勢；中國大陸與印度是最受青睞的對象。且研發移轉的內涵不單只是技術移轉，還牽涉新技術及新市場洞察力的搜尋、研發外包、跨國協同研發設計、研發流程模組化等因素。面對這樣的研發國際化變遷，台灣該如何務實以對？
   
在目前台灣科技業之研發組合中，有相當大比重仍屬於「配合跨國企業ODM之研發需求」，很少從事「前瞻技術與創新」和「技術深耕與差異化」。有一些相關跡象可以觀察到，包括：
   

(1)資訊產業越來越強調協同研發設計，部分品牌大廠甚至成為「中空型企業」，而台灣廠商著重於「為訂單而設計」（Design to Order）式的研發。
(2)部分ODM廠商為不同客戶建立多個對應研發團隊，彼此分立，資源便難發揮綜效。
(3)研發多集中於品牌/標準大廠所設定的技術軌跡，使研發活動呈現依賴現象。
(4)台灣長期存在「創新矛盾」，一方面美國專利表現優異，另一方面技術貿易逆差持續擴大。

台灣產業受限於在國際價值鏈上的地位，因此較專注於漸進式研發和滿足訂單式的研發，使得高科技產業的研發創新投資組合縱深不足，不僅限制了對外科技合作的層次，長期下來也對台灣發展不利。

生物照明系統


   有一句成語形容蒐集螢火蟲與映照雪地來照明的故事，講的不但是刻苦勵學，也充分點出了照明對於人類的重要性；古人在物質缺乏的年代，可以靠著螢火蟲發的光與雪地映照的月光來讀書，對現在的人來說實在很難想像。若沒有一百多年前的愛迪生發明鎢絲燈泡，人類的文明是不是也將因此發展緩慢或停滯不前呢？
   
不過抓螢火蟲來當做照明光源的向學故事，卻也讓人忍不住思考：近來全球環保意識抬頭，能源的節約成為此一世紀最重要的課題之一，未來若有人能研究出一種不消耗能源的照明技術，就像發亮的螢火蟲一樣，勢必會是比燈泡、比熱門的LED更加偉大的發明。
   
事實上，人類大部分的智慧其實都是從大自然學習得來，目前應用最廣泛的螢光燈管就是模仿螢火蟲發光的原理而來。螢火蟲發光原理是因為在其發光器的部位，有一種含磷的發光質與一種催化酵素。螢火蟲在發光器上會有一些氣孔，由氣孔引入空氣後，發光質就會透過酵素的催化與氧進行氧化作用，然後發出亮光。
   
螢火蟲的發光器是由發光細胞、反射層細胞、神經與表皮等所組成。如果將發光器的構造比喻成汽車的車燈，發光細胞就有如車燈的燈泡，而反射層細胞就有如車燈的燈罩，會將發光細胞所發出的光集中反射出去。所以雖然只是小小的光芒，在黑暗中卻讓人覺得特別明亮。
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