打造安全便利智慧宅 半导体商新品精锐尽出

半导体商大举进军智慧家庭。在Google、苹果(Apple)及三星(Samsung)等大厂的刺激下，不少家电业者及家庭自动化相关产品制造商，已纷纷投注更多资源开发智慧化商品，因而掀动庞大半导体设计需求。尤其是扮演核心控制灵魂的微控制器(MCU)，以及实现感知功能的微机电系统(MEMS)感测器，更是炙手可热。  
此外，由于骇客入侵网路的新闻层出不穷，安全已成为各种物联网应用不可忽略的设计环节，因而带动嵌入式安全晶片需求日益畅旺，并成为半导体商布局的另一焦点。  

ST抢攻智慧家庭　MCU/MEMS感测器双剑齐发 

意法半导体(ST)扩大抢进智慧家庭市场。瞄准智慧家庭应用庞大商机，意法半导体已计画在今年推出更低功耗且高效能的微控制器(MCU)，并厚实环境感测器产品组合，以满足各种智慧家电和家庭自动化装置设计需求，壮大市场占有率。


图1　意法半导体大中华暨南亚区资深产品行销经理杨正廉认为，在大厂陆续投入的带动下，智慧家庭成长动能将日益增强。
意法半导体大中华暨南亚区资深产品行销经理杨正廉(图1)表示，该公司在3年前即已观察到智慧家庭市场商机十足，因而积极展开布局，如今不少台湾原始设备制造商/原始设计制造商(OEM/ODM)及模组厂，皆已大量采用意法半导体的微控制器进行智慧家庭应用产品开发，出货量相较于几年前已显着增加。  

杨正廉进一步指出，家用嵌入式系统其实功能一直不断在进化，但2014年开始明显走向联网化，此一新设计将可衍生出许多智慧化功能，如可结合各种感测器达到智慧行为判断，因而带动相关元件需求大幅增温。  

以冷气机为例，近两年最大的变化即是改为变频设计，此即须靠嵌入式控制器达成；有些机种则开始加入智慧功能，如整合压力计和温度计，以实现天气的预测。另外，洗衣机也有相同的发展取向，如导入MEMS感测器以提高运转时的稳定度，进而节省用电量。  

意法半导体类比、微机电及感测事业部技术行销经理李炯毅解释，智慧家庭应用较常使用的环境感测器包括温度计、湿度计、气压计、细悬浮微粒(PM2.5)侦测计、一氧化碳/二氧化碳等有毒气体侦测计、紫外线感测器等；除PM2.5侦测计外，其余意法半导体皆已有产品推出，或产品已进入研发阶段，因而能提供相当多样的选择性。  

李炯毅举气压计为例，许多家用智慧调温器已内建此种感测器，实现类似小型气象站的功能，并自动做出相应调整。此外，也有网路摄影机开发商导入温度计和湿度计感应环境变化，藉此创造产品差异。  

李炯毅强调，由于意法半导体掌握许多MEMS前端制程与封装技术，因此相关感测器能同时兼顾小尺寸与低功耗特性。该公司新推出的气压计LPS25HB尺寸仅2.5平方毫米，耗电量小于10微安培，且解析度可达30公分以内。除硬体解决方案外，软体对于感测器应用的开发也愈来愈重要，所以该公司已逐渐将重要的软体演算法实作成硬体电路，整合在相关感测器中。  

因应智慧家庭产品功能演进需求，意法半导体除将持续扩充产品组合外，更将致力打造兼顾低耗电量与高效能的解决方案；事实上，在今年2月底德国举行的Embedded World 2015展会上，意法半导体即展出首款超低功耗的Cortex-M4微控制器STM32L486xx系列，运算时脉高达80MHz，并具备浮点运算功能。  

杨正廉透露，该公司STM32微控制器系列产品至今有已五百多款，且接脚、软体皆可相容；由于产品种类众多，为方便客户挑选最适合的型号，并提早着手相关开发规画，意法半导体近期也开发出智慧手机应用程式，让工程师透过手机即可轻松查找符合需求的解决方案，提高工作效率。  

杨正廉认为，Google、Apple、三星等主要大厂全力抢攻智慧家庭市场，将激励更多厂商朝此发展，从而推升智慧家庭市场不断向上成长。因此，意法半导体将持续与客户和合作夥伴保持密切关系，并了解其需求，以因应市场变化提供最佳解决方案。  

针对日益升温的智慧家庭安全管理议题，英飞凌(Infineon)与协力夥伴合作研发出装置身分识别管理方案--iBadge元件，可支援各种不同的智慧家庭应用，让用户得以利用智慧型手机应用程式与云端服务，安全舒适地存取家庭网路(图2)。  


图2　嵌入式安全晶片是把关物联网装置安全的关键元件。

强化智慧家庭身分识别管理　英飞凌祭出iBadge安全元件 
英飞凌平台安全部门主管Juergen Spaenkuch表示，由于该公司对相关系统具有深度的掌握能力，且具备量身打造的安全防护产品，因而能让合作夥伴设计出随插即用的智慧家庭应用解决方案。iBadge方案也是英飞凌从产品到系统(Product-to-System)思维取向的完美范例，能同时嘉惠客户与使用者，让他们可享用方便舒适与安全的智慧家庭解决方案。  

Spaenkuch进一步指出，在物联网中，为了防堵利用伺服器或伪装置而产生的安全威胁，装置的身分辨识与管理非常重要。为预防威胁，行动装置、智慧汽车，甚至家用电器，都应在取得授权、进入互联系统之前，先行经过安全的身分确认。 据悉，iBadge是一款随插即用的解决方案，能确保物联网(IoT)装置的安全连线，而英飞凌OPTIGA Trust安全认证晶片在iBadge解决方案扮演重要的核心角色，将此安全晶片整合至智慧型空调、照明系统或监控摄影机中，晶片便能有效验证获授权联网的装置。  

相较于市面上现有的解决方案，iBadge实现了更安全、更简便的装置身分识别管理，同时也缩减了产品制造过程当中的人工设定。在iBadge解决方案上，英飞凌OPTIGA Trust安全认证晶片提供了一组独一无二的晶片序号、强大的非对称式演算验证功能(ECC-163)、Session Key的应用及专属OPTIGA Trust的数位凭证--ODC-OPTIGA Trust Digital Certificate。独一无二的晶片序号及演算所需的钥匙皆在高安全环境下的生产过程置入于晶片。  

英飞凌表示，iBadge系由台湾嵌入式安全服务供应商铨安智慧科技(IKV-Tech)、应用程式暨云端服务供应商智洋数码资讯(Teamsourcing)及专注发展系统级封装解决方案的晶片供应商群登科技(AcSiP)共同设计开发。  

除微控制器、MEMS感测器及安全晶片外，软体亦是智慧家庭应用开发的一大关键。其中，苹果HomeKit平台更是众所瞩目的焦点，也因此晶片商已竞相提出支援HomeKit的软硬体平台。  

如迈威尔(Marvell)即在3月初推出支援HomeKit的软体开发套件(SDK)。该SDK系配备于该公司EZ-Connect物联网平台，此平台搭载包含Marvell 88MC200微控制器以及先进的Avastar 88W801 Wi-Fi系统单晶片(SoC)。据悉，Marvell HomeKit SDK已获数家硬体制造商采用，可望推动首波HomeKit周边配件的上市。  

整体而言，智慧家庭已是物联网体系中商机勃勃的热门市场，无论是原有已部署在家中的嵌入式系统，抑或是新创造出的应用产品，皆已全面导入联网和智慧功能，因而牵动微控制器、感测器、安全晶片需求快速攀高，为相关半导体厂带来绝佳的发展契机。