2008年5月4日 星期日

綠色法規上路 IC產業面臨的測試驗證挑戰


   就2003年歐盟所公佈的 RoHS（Restriction of Hazardous Substance；有害物質管制指令）與 WEEE（Waste Electrical and Electronic Equipment；廢電子電機設備管制指令）而言，雖然有效區域僅限於歐盟的會員國，然而這一項對環境責任的宣示，確實對全球的電子電機產業投下了一枚未爆彈。
   
究其原因，在於其所揭示的層級，已經從國家的環境責任議題，提昇至民生經濟的層面，並從原本被動的環境改善治標政策（針對空氣、水、土壤的污染控制），轉變成為主動出擊的治本方案（管制污染源的需求而達到減少污染產生的目的）。目前除了歐盟以外，其他的大經濟體如大陸、日本與美國各州，也陸續制定相關法令，因其多數與歐盟指令類似或是直接引用歐盟條文，因此本文將針對RoHS法令對IC產業的影響進行解讀。
   
環保法規對於半導體的測試要求
   
翻閱RoHS指令，不難發現其本身內文相當簡短，對部分要求尚未清楚定義，也因此造成半導體業者符合上的困擾，尤其在均質物質（Homogenous materials）定義與物質拆解要求上。原本在2003年公佈的RoHS指令本文中，僅宣示了管制物質的項目與豁免的範圍，卻沒有公佈物質的存在濃度要求與檢測方式。經過兩年的討論，歐盟終於在2005年8月18日的附件中，定出六項有害物質的限用濃度（註1）（比筆者了解的預定期晚了一年）；然而在本文中，卻未針對何謂「均質物質」給予清楚的定義，這對物質的使用量與添加卻有著絕對的影響。日前，歐盟才終於在所公佈的常見問題回答文件中（註2），出現了針對「均質」的定義解釋。參照 RoHS 常見問題中對均質物質的解釋，卻又造成大多數業者被內文中的「機械性的拆解」的含糊定義混淆了焦點。

關鍵字 : RoHS,UL

Condition Green


   小時候常常坐爸爸的野狼機車出去玩，因為個子小坐在後座反而危險，於是父親總是將我放在他前面，等於是坐在油箱的位置，這樣一來不僅方便讓手短腳短的我可以握緊機車的把手，也方便父親照顧我。記得每次在啟動之前，爸爸的左腳總是一直踩，一直到機車的兩顆圓形大儀表上，亮出一顆綠色的燈為止，後來才知道那叫做「Condition Green」，在舊式的摩托車上，她代表空檔，要再度啟動前總是要將檔位排到空檔，而那個綠燈的意義就是──狀況正常，一切就緒。
   
就像是交通號誌的紅綠燈，綠燈也被用來表示安全、可通行的意思；國內的經濟景氣狀況也用顏色燈號來表示，藍色代表衰退、綠色代表穩定成長、紅色代表過熱，綠色同樣代表穩定；對於環境的描述也一樣，綠色是環境保護的代表色，這樣的認知就像小朋友認識阿拉伯數字一樣。本期封面故事探討的主題是「IC綠了 地球笑了」，這當中的因果關係當然是因為現在的高科技產品為我們的環境帶來太多負擔，所以將IC變得更環保，去除其中所含的有害物質，我們的環境、我們的地球就會如釋重負的笑了。
   
環保浪潮最近幾年方興未艾，一波接著一波，各類型媒體對相關問題的討論沒有少過，有一個媒體刊載過這樣的統計數據：製造一塊半導體晶片，所產生的廢料是產品重量的10萬倍；一台筆記型電腦所產生的廢料，是她本身重量的4000倍；生產1公升佛羅里達橘子汁，需要用2公升汽油，和1000公升的水；生產1噸紙，要用掉98噸的其他資源。看來有點駭人聽聞、有點危言聳聽。不過事實上，我們對於資源的浪費與環境的破壞確實已經到達「Condition Red」的境界了。

揮霍


   淡水的黃昏，像一張靜謐的明信片，在平淡中滲著一絲生活的煙火滋味。我貪看雲朵的變化，在無限展延的天空中，自在塑形。傍晚的天空總有歸鳥兩三飛越，輕輕裁過左上角天際，然後離開，不留痕跡。
   
一種漫不經心的都市截角。
   
走在淡水海邊，一切都舒服且自在。離開喧囂台北，單獨赴一場海的約會。我把手插在口袋裡行走，嘴裡哼著歌。然後，一個灑滿涼意的夜晚，就這麼在淡水河邊的徒步區裡度過。巷口的酸梅湯，熟悉的塑膠杯，親切的老闆娘，給我一陣酸中帶甜的清涼。街旁的小攤子裡，不會忘記叫個幾碗阿給、肉圓、麵線、魚丸湯；與川流的人群擦肩而過，我的手上，少不了蝦捲、鐵蛋、魚酥和冰棒。
   
邊吃著手上的美食，我望向大海，怎麼突然發現，熟悉的海岸線已經漸漸失去了最初的模樣？是時光的沖刷，還是其他？和人群擦肩，和時光擦肩，我思考著，該怎樣才能讓眼前所擁有的這一切美好，不再像是倉皇襲來的夜色一般，一下子就暗了。人們總是形容，在口袋中有著太多的年輕。因此，經常就這麼漫不經心地放任生命耗費於無形。

嵌入式系統程式設計重要抉擇


   
   
今日的嵌入式多媒體應用方案包括更多與系統控制（ MCU的典型角色），和信號處理 （通常是DSP的職責）之間的交互關係。如今也有內嵌式嵌入式媒體處理器可以處理MCU和DSP的作業，而過去非常熟悉MCU應用模型的C語言程式設計師也正在轉換到新的領域，程式碼和資料流的智慧管理能夠使系統性能大幅改善。對MCU程式設計者而言，可以採取「放手（hands-off）」的方法和使用簡單的指令與快取來管理資料流具有很大的吸引力。不過我們仍舊需要考量媒體處理器的高性能直接記憶體存取（direct memory access；DMA）能力。
   
(圖一)表示在典型的多媒體應用中，選擇快取取憶體或DMA所必須作的一些取捨。本文的目的在突顯並分析了解出這些衝突點，進而能對系統開發作更佳的調適。
   
《圖一　嵌入式媒體處理器的概覽》
   
＜圖註:圖1:嵌入式媒體處理器的概覽該圖表示L1記憶體與更大的外部記憶體之間的多重路徑。由外部儲存的程式碼與資料可以在L1中被快取到，或者區塊可被移至L1記憶體，當做是一種經由DMA控制器的獨立背景處理。傳送接收大型資料緩衝器的周邊可直接對它們進行直接記憶體存取（DMA）給外部記憶體，而不用涉及到處理流程中的L1記憶體。＞

關鍵字 : DMA,ADI,亞德諾,亞德諾半導體,微處理器

利用DSP控制器實作馬達向量控制功能


   儘管感應馬達在過去數十年來逐漸被採用磁場導向控制（ Field-Oriented Control；，FOC）技術的馬達所取代，但目前仍有數量眾多的感應馬達用於各種場合，因為它們仍是未來幾年內全球大規模節省能源消耗的絕佳目標。設備製造商只要採用磁場導向控制技術，就能讓應用系統改用較小的馬達。
   
磁場導向控制
   
磁場導向控制技術的運算量遠超過傳統純量技術，這是馬達控制設計工程師改用該技術時首先要考慮的設計衝擊。雖然磁場導向控制演算法的運算需求已超過傳統微控制器能力範圍，然DSP應付它們卻綽綽有餘。
   
DSP能大幅提高感應馬達的效率，使其從微控制器馬達常見的40％%增加至90％%。這種智慧型馬達還能改善功率因數，不但對電力公司是重大利多，也能讓設計工程師安心使用額定馬力較小的馬達，不必像現在一樣為了彌補低效率而採用超過實際所需的馬達。
   
不久之前，DSP的直接控制能力仍不如微控制器，磁場導向控制技術也因此無法被廣泛採用。但廠商近幾年已開始為DSP增加許多週邊功能，同時調整其架構以支援磁場導向控制演算法的特定需求，這些措施讓DSP效能變得更強大。

關鍵字 : 微處理器

FPGA設計優勢概論


   在現今的市場上，要讓產品迅速上市的壓力愈來愈大，但產品的生命週期卻不斷地在縮短。過去一直穩定地處於十二至十八個月的產品設計週期已不復存在，如今常見的是，產品每六個月便會更新。更短的產品生命週期為OEM廠商在更迅速及有效地把新設計推出市場方面，帶來更大的壓力。有研究指出，產品若延遲四周推出，便會失去大約14％的市場占有率。
   
曾經被認為是實現系統設計的最具成本效率之ASIC元件，雖然受益於摩爾定律（Moore’s Law），但也同時受限於此一定律。半導體製程的尺寸不斷地縮小，使得供應商可以在設計中加入比以前還要多的功能，這是好的一面。然而，與製造這些更小巧製程相關的成本和時間卻呈指數級成長。更低的單位成本已由更高的非重複性工程（NRE）成本和更長的設計週期所抵消。第一次矽晶片的開發費用可能高達2000萬美元，而隨著設計人員朝著90nm及更高階的製程發展，成本預計還會再進一步增加，而且還要計算出錯的成本。重新設計會導致光罩成本升高和上市時間延長。這種種因素使得ASIC只能成為在最大量的應用下才能發揮成本效益的方案。事實上，業界預計可編程邏輯市場在未來幾年的成長大多來自於傳統量大的消費性電子市場。據市場研究機構Gartner Dataquest估計，2004年的低成本FPGA市場規模大約為3.5億美元，並將於2008年成長至超過11億美元。

關鍵字 : FPGA,Actel,微處理器

正視品牌的價值


   為了推行品牌的重要性，十月四日在台北國際會議中心舉行2005年「台灣品牌月」的開幕活動，並由總統親自頒發「十大台灣國際品牌」鑑價證書給趨勢、華碩、宏碁、明基、康師傅、正新橡膠、巨大機械、聯強、合勤、友訊等十大台灣國際品牌。其中趨勢科技已連續三年蟬連第一名，品牌價值達十億七千七百萬美元，明基電通與聯強國際則是成長最快的兩大品牌。這幾個台灣品牌，十家有七家都屬於IT產業，一般而言都為人所熟悉，然而他們的價值如何產生或鑑定？相信大部份人都像在霧裡看花一樣，並不清楚明確。
   
品牌當然是有價值的，而且它與研發創新之間可以說是相輔相成，是業者產品加值、擴大利潤的兩大源頭，也是企業永續經營的根本大計。簡言之，品牌必須不斷創新發展，才是確實可靠的企業內涵；而研發創新則必須要有品牌核心，才是可大可久的市場價值。也因為如此，品牌的價值才會這麼難以估計，且漫無標準可言。假如，會存在就有品牌，有品牌就會存在，而存在則有無窮的機會與希望，這樣的品牌價值觀，有誰能計算其金額的多寡呢？再從實務上來看，多的是旦夕之間崩潰的老大牌，也多的是旦夕之間竄紅的小角色。所以品牌的價值既是動態無常，也是虛實不定的，相關單位每年做一次鑑價報告，倒也不失為沒有辦法中的辦法。

瞻前顧後


   對於IC供應商來說，新製程的導入，就代表競爭力的再升級，因為製程的改善直接帶來成本下降、尺寸縮小與耗電量降低等，不過許多前車之鑑卻顯示，想藉製程轉換取得市場主導權或拉大競爭差距，如果不能順利跨越轉換門檻，反而會因此失去原先的優勢。近期多數DRAM廠在90奈米（nm）製程遭遇挫折，最後的贏家可能就只有最早轉換成功與待製程穩定後才投入的廠商；同樣的現象，在PLD與繪圖晶片這樣兩強相爭的市場，也發生過類似狀況，廠商在專注前瞻競爭力時，或許也該確保無後顧之憂。
   
一般廠商在市場景氣高點或取得競爭優勢時，都算是處於公司營運的高峰，因此投資也通常出現在這個時候，半導體產業通常都有景氣循環，尤其DRAM產業的景氣循環更是讓人又愛又恨，7月開始DRAM的價格又出現另一波往上的動力，許多廠商對於投資的態度更為積極，經歷前一波晶圓尺寸由8吋提升到12吋的過程，此次投資多數廠商將重心放在製程的改良，隨著DDR2主流地位的確定，順勢將0.11微米的製程轉進到90奈米。
   
這樣的發展趨勢在短短幾個月內蔓延開來，90奈米製程的轉換又成為DRAM產業另一波淘汰賽，最早讓該製程可以穩定量產的廠商似乎注定成為DDR2 90奈米世代的贏家，不過最近就有新聞報導指出，幾乎全部的DRAM廠商，在進行製程轉換時都遭遇到不同程度的技術瓶頸，連技術與市場都佔據龍頭地位的南韓三星電子（Samsung），都傳出90奈米製程良率遲遲難以提升的困境，更遑論其餘技術較為落後的廠商，甚至會出現連導入都有問題的情況了。

從iPOD看MP3播放器的下一步


   根據美國蘋果電腦所公布的2005年第3季營收報告顯示，該公司之營業額和利潤均同時創下單季歷史最高之紀錄，分別為36億8000萬美元和4億3000萬美元。而讓蘋果電腦獲利頻創新高的秘密武器，理所當然是其知名的MP3播放器iPOD之相關產品。據統計，iPOD系列MP3播放器僅2005年第三季便賣出了645萬台，創造了12億1200萬美元之營業額。與2005年第二季所售出的約615萬台和11億300萬美元相較之下，第三季的銷售量和營業額分別成長了4.8％和9.9％。而如果將其iTunes Music Store和其他提供音樂內容相關之2億6500萬美元營收一併計入的話，則2005年第三季之iPOD周邊商品營業額將高達14億7700萬美元。目前iPOD更陸續推出如iPod nano等新款產品，據報導指出，目前該產品呈現供不應求之狀態，可見市場對於該產品之需求量極大。預計該款產品也將為蘋果電腦帶來豐厚的收益。
   
從這波由iPOD系列產品所引爆之風潮不難發現，目前MP3播放器已是消費性電子產品中之當紅炸子雞。根據一份由iSuppli於2005二月所發表的MP3播放器市場調查報告指出，2004年全球MP3播放器之出貨量達到3700萬台，若以未來五年穩定成長之狀況推測，到2009年時出貨量將超越1.32億台。

電子業是傳統產業嗎？


   有一位國內的創投公司總經理說：「電子業不管是從事硬體或軟體的，現在全部都屬於傳統產業了。」這句話是從股票市場來觀察大多數的上市上櫃電子公司的表現，其實也道盡了目前電子業的現況。
   
許多國內大廠都在拼產能，訂單都想搶第一，可是毛利卻不見得能提昇多少。許多研發主管都已經變成名副其實的「產品專案經理」，忙著行銷、接單、開發、生產和售後服務，這種「統包」制度也不曉得是哪一位「高明的企管大師」發明的，簡直是把電子業當成「量販業」在經營。因此，研發主管白天忙著處理各種「庶務」和開會，晚上才能專心做產品開發的工作。
   
過去，這是行銷或業務經理人常見的工作型態。曾幾何時，現在連研發主管也要過這種生活。由此可知，電子業很難不淪為傳統產業了！
   
不管硬體或軟體只要能賺到錢，投資人才會高興歡呼。所以，身為電子業的總經理們最喜歡找各個專案的負責人開會，而且是每天開、早晚開。可憐的是那些滿腦子想著電子電路、EMC/EMI、SoC、Linux、C/C++、Java…..的研發主管。因此，有許多研發主管說：「如果能早出生10年，也許就不用這麼累了！」
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