2008年6月28日 星期六
工研院系統晶片技術發展中心主任任建葳：培養製造端主控權，開拓研發品牌價值
引文:任建葳認為，在台灣產業轉型的過程中，高價值的兩端當然是最主要的努力方向，比較漸進式的做法是要掌握住製造的競爭力，培養ODM的主控權。從符合客戶需求的方向做起，善加運用ODM的優勢，提供動態多樣的解決方案，保持高度的彈性，擴大影響面；由微笑曲線底層往兩端發展，逐漸取得SIP研發與品牌的價值。
圖說:任建葳：SoC就是要將一個系統盡量的晶片化，並沒有嚴格單晶片或多晶片的規定；也就是使用單一製程來生產內含具有各種需求功能的晶片，一般來說至少包括處理器、晶片內記憶體與各類週邊。所以SoC並不是單一產品或技術分類，而應該是技術趨勢。
內文:本社社長黃俊義（以下簡稱黃）：工研院系統晶片技術發展中心以創新研發的角度，設定五項研發主題，包括DSP處理器、多媒體SoC、射頻/混合訊號IC、低功率設計、EDA設計自動化與測試服務，這些主題選定的依據是什麼？彼此之間是不是互相關聯，而貫穿這五大研發主題的精神又是什麼？
工研院系統晶片技術發展中心主任任建葳（以下簡稱任）：這五大主題是我上任以後才擬定的，不過這幾個主題原本就是系統晶片中心研發的重心，並不是我新創出來的。將這些主題訂出，只是更清楚的歸納出單位工作內容的重點，完全反映系統晶片中心的任務，而我們也認為這些主題是恰當而與業界有互補需要的。其中，DSP處理器屬於SoC中的關鍵零組件、射頻/混合訊號則是通訊關鍵技術、低功率設計是手持電子裝置之必要技術、多媒體SoC則指出產品趨勢與應用領域、貫穿上述主題的就是設計自動化與測試服務。
關鍵字 : 微處理器
利用模具轉印技術製作光導波路
一般認為低製作成本內建光導波路晶片（chip）的光耦合器（coupler）模組（module）與WDM模組，是光纖到家（Fiber To The Home；FTTH）能否普及化的關鍵性指標之一，因此日本OMRON在2004年第三季，推出利用樹脂材料與模具轉印方式，製作內建光導波路晶片的光學耦合器模組與WDM模組。
利用光學平版印刷（photo lithography）與蝕刻（etching）技術構成的模具轉印加工方式，製成的光導波路晶片製作成本只有傳統加工方式的1/10，該技術除了光學元件之外，還可以製作可撓式薄膜（film）光導波路，這意味著利用光線在電路基板內進行全光學的信號傳輸，不再是遙不可及的夢幻。
開發經緯
(圖一)是利用樹脂材料與具備圖案（pattern）轉印功能的模具，製成的大小只有10×2.5×2mm的光導波路晶片（chip）實際外觀，這種可廉價大量複製聚合體（polymer）光導波的技術稱為SPICA（Stacked Polymer Optical IC/Advanced）。根據OMRON表示，一片6吋基板可取樣數量高達數百個以上，也就是說SPICA技術同時具備量產性與低成本兩種特徵。以FTTH使用的1310nm與1550nm波長而言，聚合體光導波晶片的傳輸損失分別是0.2dB/cm與0.5dB/cm左右。
關鍵字 : SPICA,電子資材元件
FPGA提昇軟體無線電效能與彈性
軟體無線電（Software-defined radio；SDR）提供了增加彈性與通訊安全的新層級，使它同時成為軍用與公共安全應用的理想選擇。SDR技術必須透過結合現場硬體與軟體重新配置能力，來支援多種無線介面與調變格式，可編程邏輯結合了最先進的設計軟體與廣泛的矽智財（IP）組合，是用來實現SDR的理想平台。低成本、高效能的FPGA提供了在實行SDR應用時所需的成本效益的能力，本文將闡述如何最佳化一個採用FPGA架構的SDR系統。
軟體無線電
隨著無線標準的逐漸增加，未來的無線設備將需要支援多重的無線介面與調變格式，軟體無線電（SDR）技術讓無線設備可以透過使用可重複配置的硬體平台，以跨越多重的標準達到所需的功能。配合FPGA科技與矽智財（IP）核心的持續發展，讓SDR可以越來越快地實現其理想。
SDR是聯合作戰無線電系統（Joint Tactical Radio System；JTRS）之下的基礎科技，最初開始發展軟體可編程無線電，是為了讓美國軍事服務能夠無縫、即時地與其他合作的軍事力量或盟國溝通，JTRS的功能與擴展性是建立在一個稱為「軟體通訊架構」的開放式結構，JTRS終端需要能夠支援動態載入超過二十五種無線介面或波形中的任何一種規格，這使其比用於民間領域的系統還要更為複雜，FPGA具有所需的處理效能與彈性，能夠讓系統可以在不超過效能限制的範圍內滿足這個需求。
關鍵字 : 軟體無線電
當電腦剛剛發明時，必須用好幾個房間來存放真空管級電腦，使用上相當地佔空間；後來發明了電晶體，電腦終於可以縮小到放在桌上使用，這時開始有人嘗試將電腦做成可以隨身攜帶的「筆記本型」電腦，隨著電腦製造技術提昇，使得今日已經可以輕易買到價廉物美的筆記本型電腦；然而，人們的需求真的就此滿足了嗎？數年前，微軟曾經大張旗鼓推行所謂平板式電腦，希望透過觸控式螢幕的設計，進一步地將筆記本型電腦縮小，雖然最後不是很成功，不過可以看出消費者對於更小的攜帶型運算系統有強烈的需求。
最近從電子郵件中收到一個有趣的產品介紹：五枝筆構成的電腦。據說是由NEC開發出來的概念機種，這是一個相當神奇的電腦設計，將整個電腦系統藏在五枝筆裡頭，包括了一支可以投射出螢幕的投射筆，用來取代笨重的螢幕（即使是已經相當輕薄的LCD螢幕仍是如此）；一支筆用來取代體積龐大的鍵盤，同樣利用投射的方式來投射出虛擬的鍵盤，並且偵測手指的動作來決定輸入的字元；這兩枝筆巧妙地取代了最為笨重的螢幕與鍵盤，至於同樣笨重的主機，倒是沒有什麼創意的辦法，只是運用設計製造技術來縮小到一枝筆中；另外兩枝筆則分別來負責影像輸入與通訊功能。如此一來，五枝筆負起螢幕、鍵盤、主機、影像輸入與通訊功能，另外再加上一個可供電的基座，一個體積小如鉛筆盒的電腦系統就產生了。
SoC在類比、數位整合上的發展議題
歷經數年的技術推展，系統單晶片（SoC）至今已成了市場上隨處可見的晶片解決方案，似乎不再是當年那個高不可攀的技術名詞。不過，今日這些SoC方案其實仍侷限在數位功能的整合上，而一個完整電子系統中不可或缺的類比功能，在SoC中還是難以與數位功能並存的。
SoC先期的技術門檻甚高，它能順利跨越跨越成為今日廣為接受的解決方案，其驅動力來自於市場對於小尺寸、低成本又不會降低功能的迫切需求。同樣的法則也應該適用於數位與類比功能的整合上，不過，由於兩者在技術上的差異甚大，不論從設計策略或開發成本的角度來評量，都讓系統或晶片業者有所保留。
在電路設計上，類比與數位功能就存在著基本的差異。這兩種功能對電壓的需求往往相差十至三十倍，其中類比功能需要有較大的電壓，而高電能的交換電流很容易對低電壓的數位處理器造成運算干擾；對於數位功能來說，往往需要高速的時脈來提升處理效能，但這種高速時脈往往會帶來類比功能所難以忍受的雜訊（Noise）。
另一個整合上的困難則是類比與數位功能在技術上的發展腳步並不一致，當數位功能馬不停蹄地翻新技術或標準時，類比功能則是老神在在、以不變應萬變。在此情況下，若每次為了數位功能的更新，就得重新投資系統中的類比功能，這也不是業者所願意接受的模式，他們往往更傾向於採用一些標準化的數位或類比產品。
四通八達
交通的便捷於否，繫於交通建設的完善，公路系統、鐵路系統、大眾捷運、公共汽車甚至是海、空運，都是不一樣的交通建設，除了建設個別系統之外，要真正達到「四通八達」，還要透過不同系統的連接，彼此之間能夠順暢，才是真正便利的交通建設，才能真正縮短人們之間的距離。
最近幾年，國內旅遊發展相當迅速，除了週休二日帶動的休閒風潮之外，交通建設的完善也是相當重要的一點，以公路運輸為例，第二高速公路的通車，不但有效舒緩了中山高速公路經常壅塞的車潮，加快車行速度，更有替代道路西濱快速道路的完工，都縮短了南北交通的時間，縮短了南北的距離，所以造成國內旅遊的興盛，其意義就是人們更樂意交通了。
而交通與溝通在某種程度上代表相同的意義，本期封面故事的主題探討的是「多模行動通訊整合」，無線通訊的發展與交通建設的發展很像，將GPRS/3G、GPS、WLAN與Bluetooth等無線通訊技術全都放到手機當中，就像一個個交通建設一樣，建設一條條嶄新、寬敞的大道，目的就是讓人們更樂於通訊/溝通。
但是另外一個重點就在整合上，這些放到手機上的無線通訊標準，如果沒有良好的軟硬體整合，或者溝通轉換不順暢，就會產生瓶頸，一般交通出現塞車的地方通常都是設計不良的交流道或者轉運站，因此在無線通訊朝多模發展的道路上，兼顧整合是必要的一個考量。而本期的重點除了介紹這些無線通訊標準放在一起能帶來多大的好處之外，也同時強調整合的重要性，如此才能發揮相乘相加的綜效。
關鍵字 : 軟體無線電
滿足寬頻應用的低成本中階阻抗射頻探針
我們可以利用實驗室現有的材料來製作出一個簡易的低成本射頻探針，這個探針在進行低阻抗線路除錯時用來作為相對測量相當有用，應用範圍包括找出雜訊的來源、測量相對雜訊與諧振大小，以及找出失效的放大器或SAW濾波器，當用來測量電路中的50Ω點時，這個探針的可用頻率範圍為400kHz到1GHz。
簡易探針的組成包含一個SMA連接器，搭配上串接的電容與電阻，接著再加上一小段半剛性（semi-rigid）同軸電纜線作為探針頭，如(圖一)所示。SMA連接器透過標準的SMA纜線連接到頻譜分析儀，該探針1kΩ左右的中階阻抗大小使得它可以應用在例如50Ω的低阻抗線路中而不會對它造成太大的影響，在電阻值的選擇上通常以目標電路阻抗的數倍為基準，大約20：1即可，而遮蔽電容值則以自振頻率位於目標頻帶中點作選擇，以便確保相對於電阻的較低阻抗值，這裡選用的0603尺寸元件分別為1000pF與1kΩ。
《圖一 簡易射頻探針》
(圖二)顯示該探針從400kHz到1GHz頻帶內的響應平坦度為1dB，與電路除錯過程中常見，如放大器失效時超過10dB的干擾比較，這個探針所造成的測量誤差可以說要小得多，當然，也可以透過移除同軸電纜並直接使用電阻本身作為探針頭來將探針的頻率測量範圍延伸到1.9GHz，這樣可以降低接近3GHz的自振尖峰，如圖二。雖然這個修改過的探針比較容易損壞，但它卻可以用來說明同軸電纜寄生效應對頻率響應平坦度的影響，圖一中選用的11mm同軸電纜長度主要是以較短同軸電纜線所擁有的較佳射頻效能以及較長同軸電纜因接觸點有更多焊接面而帶來的更佳機構穩固度之間的取捨作為決定依據。
關鍵字 : 射頻探針,Maxim,其他儀器設備
分久必合-台灣手機之路
2005年6月台灣手機產業消息不斷，從明基併購Siemens旗下手機部門、光寶科技結束手機部門，加上先前的鴻海集團旗下富士康併購奇美通訊、華宇手機部門併入華冠、仁寶3G手機部門併入華寶，算了一下台灣行動電話廠商發展歷程，從1994年起明基、大霸與致福開始投入行動電話產業，建構相關技術根基，隨後開枝散葉讓台灣行動電話廠商蓬勃發展，而今至2005年台灣行動電話產業一反過去的各立門派現象，反而出現整合集中的局面。
往者已矣、來者可追，令人關注的是下一步台灣手機產業之發展，我們試著從業務型態作一區分，在2005第一季台灣行動電話產業出貨量中設計代工（ODM/OEM）約佔85％，而自有品牌（OBM）則有15％，此數字已勾勒出未來台灣行動電話產業將會是以這兩條軸線各自發展。
首先是自有品牌方面，以明基併購Siemens為例，Siemens雖是全球第五大的行動電話廠商，不過卻是長期虧損連連，因此欲賣行動電話部門不是這一兩天的事而已是這一兩年的事。雖然此併購Siemens幾乎是以送兼帶有嫁妝方式賣給明基，然而明基接手後，短期面對虧損之局面已是明基逃不開的重，就經營策略而言，短期方面先固本再求成長仍是首重之鑰，以歐洲市場為例，由於Siemens長期經營歐洲市場，因此由Siemens主打中高階產品，而明基則利用其長期ODM經驗累積之成本、設計與彈性優勢主打中低階產品；其次Siemens是不少中東歐行動電話服務公司之系統設備供應商，有助於明基與其合作。長期而言，明基可取得Siemens在Essential IP特別是中國大陸TD-SCDMA相關專利，此舉有助於明基經營中國大陸3G市場。
無晶圓設計產業的趨勢觀察
目前大多數國內電子公司的工廠都移往中國大陸，而其研發中心則大都留在國內。但是面臨激烈的市場競爭，部份業者也在對岸或海外設立研發部門，以降低研發/設計成本。雖然，摩根史坦利公司於2004年11月調高了我國電子業的MSCI權重指數，這原本就是一大利多，但受到美元貶值、台幣升值，國際看好人民幣會持續升值的預期心理影響下，已經有財經專家擔心國內資金可能會大幅流往中國大陸。在這樣多變的環境下，晶片廠商的產品策略應該要如何呢？
當前市場上最紅的產品，都是和無線或行動技術相關的。不過，這些產品也有一定的「壽限」，例如：如果現在要成立一家WLAN公司，這是會讓人擔心的，因為這個市場經過激烈的競爭之後，廠家數目已經減少了，大多數不是退出，就是被購併。在其它領域，譬如與手機相關的多媒體處理器，國內外的IC設計公司投資了很多資金在那裡，但是，短期內似乎很難看出成果。
Broadcom已經在行動通訊領域購併了許多公司。Marvell宣稱已經取得ARM的IP授權。因此，在這個市場中，鼎立之勢會逐漸形成。在其它熱門的產品中，平面電視（flat panel TV或LCD TV）和硬碟最被看好。這種硬碟是體積小、供個人數位錄影機（personal video recorder；PVR）使用的儲存裝置。
無晶圓設計產業的趨勢觀察
目前大多數國內電子公司的工廠都移往中國大陸，而其研發中心則大都留在國內。但是面臨激烈的市場競爭，部份業者也在對岸或海外設立研發部門，以降低研發/設計成本。雖然，摩根史坦利公司於2004年11月調高了我國電子業的MSCI權重指數，這原本就是一大利多，但受到美元貶值、台幣升值，國際看好人民幣會持續升值的預期心理影響下，已經有財經專家擔心國內資金可能會大幅流往中國大陸。在這樣多變的環境下，晶片廠商的產品策略應該要如何呢？
當前市場上最紅的產品，都是和無線或行動技術相關的。不過，這些產品也有一定的「壽限」，例如：如果現在要成立一家WLAN公司，這是會讓人擔心的，因為這個市場經過激烈的競爭之後，廠家數目已經減少了，大多數不是退出，就是被購併。在其它領域，譬如與手機相關的多媒體處理器，國內外的IC設計公司投資了很多資金在那裡，但是，短期內似乎很難看出成果。
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