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随着科技代工微利时代来临,台湾电子厂商面临营收大幅缩水的窘境,然而台湾半导体产业供应链完整且制造技术与支援能力堪称优异,在全球科技业者纷纷看准嵌入式应用商机并投入庞大资源抢食市场大饼的此际,拥有坚强研发实力的台厂,应该好好把握再创产业高峰的新契机…
今(2011)年5月31日,由BDTi、IMS research、XILINX领头成立的嵌入式视觉联盟(Embedded Vision Alliance),集结了包括嵌入式系统处理器晶片商、影像处理业者、量测仪器厂商、半导体电子设计自动化(EDA)工具商等在内的十余家重量级科技业者,期望协助业界厂商解决实务上的问题,尤其是把个人电脑成熟的影像处理技术顺利转移至嵌入式系统,并建立一套规范供厂商遵循。其中,创始会员之一的BDTi总裁Jeff Bier特别提到,台湾厂商在嵌入式市场占据重要地位,台湾研发人才的实力也不容小觑,所以该联盟成立之后,将会特别重视台湾市场。
嵌入式装置设计不只需要重视效能,还要采行低功耗元件,让节能效益更凸显。
嵌入式系统透过整合电源管理单元与分离式电源元件,来建构完善的电力管理环境。
到底什么是‘嵌入式系统’?台湾在嵌入式技术领域,又能扮演何种关键角色?
根据英国电机工程师协会的定义,嵌入式系统为‘控制、监视或辅助设备、机器甚至整个工厂运作的装置’,它是一种软体与硬体的结合,且往往基于某种特殊用途而‘量身定做’,即所谓的客制化(Customize)。新兴的嵌入式系统产品,诸如智慧型手机、平板装置、GPS、Set-Top-Box、Smart TV等消费性电子,或者嵌入式伺服器(embedded server)、精简型终端设备(thin client),乃至于车载资通讯系统、收银系统、医疗、建筑、工业、安控等应用领域,嵌入式商机可说无所不在,也渐渐改变了人类的生活。
嵌入式技术门槛偏高 高度客制化为其特色
然而,正因为嵌入式技术的应用层面极广,客制化程度极高,尤其,现今的嵌入式系统在资讯家电的推波助澜之下,已经逐渐摆脱过去‘小巧简单’的定义,而往‘复杂多功’的方向演进,从事嵌入式产品开发的工程师,基本上需要熟悉微电脑架构,兼通软、硬、韧体,并拥有即时性作业系统、DSP(数位讯号处理器)等背景知识,若遇上高级设计,还需要有人工智慧或感测器之类的专才,其技术门槛不可谓不高。
此外,随着IC制程技术不断创新,系统单晶片(SoC)已成现代电子的关键性组件,加上消费性电子产业的盛行,后者所需之处理器及晶片组较PC来得体积小、散热佳、能耗低;嵌入式市场素有‘一高二低’的挑战,所谓一高二低,即指高运算效能、低成本以及低功耗,也因此需要复杂的逻辑演算法与高速资料移动需求。甚且,不同终端应用需要不同的客制整合,而个别客户需求差异极大,如何优化系统结构以迎合终端产品需求,亦成为拓展嵌入式市场的另一大挑战。
谈到嵌入式平台的核心,昔日的嵌入式市场,多以MCU或CPU为系统设计的主角,碍于功率限制,大多以速度较慢、设计较为简单的精简指令集处理器(Reduced Instruction Set Computer;RISC)为主,然而现今的消费市场运算需求已超过微处理器的能力范围,所以使用1个或数个DSP作为加速器已是普遍作法;而为了缩小制程技术与设计生产之间的差距,以及加速SoC的实现,矽智财(Silicon Intellectual Porperty;SIP)的重复使用与相互授权也成为主流趋势。
台湾产官学齐努力 开创嵌入式软硬体架构
高性能与低功率DSP或嵌入式处理器,虽然市场上已有许多国际大厂提出解决方案,但是台湾产官学界仍持续努力研究,并获得丰硕的成果。举例而言,工研院系统晶片科技中心(STC)除致力于多媒体/通讯系统平台开发外,并积极研发自有DSP核心与多核心处理器之软硬体技术,且已有多项技术移转与专利产出,如台湾共同异质多核心Android平台、SoC设计参考平台等。学界团队则有台大、清华、交大、成大、中正、中山等校投入研究,举凡无线通讯技术与晶片系统、低功率电路设计、多媒体晶片系统、嵌入式处理器与Soc设计平台等等,创新与实作并重,部分研发成果并移转至IC设计服务公司,让相关技术往外扩展至安全监控、无线通讯、多媒体、数位家庭与手持行动装置等应用范畴。
目前,嵌入式技术及产品已列为国家产业发展的重点项目之一,台湾不少厂商老早成立嵌入式系统发展部门,政府相关单位更结合众多业者成立IA与嵌入式产业联盟,期能以团体战的方式集结资源跨入国际市场。
Android平台带来机会 台厂瞄准行动装置市场
值得一提的是,在嵌入式作业系统方面,由于Google推出Android开放平台,为协助台厂赶搭此波技术潮流,资策会即积极投入嵌入式软体关键技术的研发,并与嵌入式产业联盟(TEIA)合作,利用Android平台开发相关技术与产品。以往,台湾上、中、下游电子产业链虽然完整,但是在手机供应链方面,始终难有突破(除了负责组装的系统厂进入门槛较低),现在透过标准化的Android平台,台商可依循过去的PC产业模式切入,逐步建构出完整的Android手机供应链。
整体看来,台湾在嵌入式市场应是大有可为,而其中最重要的角色非系统整合商莫属。作为嵌入式市场成长的关键推动者,系统整合商需进行的产品整合相当复杂,包括软硬体等各个层面,尤其是软体,针对未来需求的扩展,其投资规模将会越来越大,包括使用者介面、图形介面及使用者经验等,都是系统整合业者必须关注的重点。目前触控、体感技术已成产业显学,同时也是嵌入式产品的重要元素,系统整合业者务必加紧准备,并且慎选合作伙伴,方能在众多的竞争对手中脱颖而出。