芯片商/标准组织力拱新技术 智慧家庭联网效能大跃升

物联网风潮下，各种感测器、穿戴式装置纷纷出笼，连带使智慧家庭应用热烧，晶片商和标准制定组织亦加紧脚步研发新产品和拟定相关协定，譬如戴乐格半导体(Dialog Semiconductor)推出新款蓝牙智慧(Bluetooth Smart)穿戴式系统单晶片(SoC)、HomePlug也持续为HomePlug AV2增加新技术，以提升资料传输速率，让未来智慧家庭生活更加令人期待。  
戴乐格(Dialog)近日发表新款蓝牙智慧穿戴式系统单晶片，该晶片使穿戴式产品设计时可免除外部晶片，进而促成更小尺寸设计、更低成本和较少的功率消耗，亦能于智慧家庭应用中，符合不同的应用设计需求。  

戴乐格锁定智慧家庭　祭出新款蓝牙智慧SoC 

戴乐格半导体执行长Jalal Bagherli(图1)表示，消费性产品是物联网一大潜力市场，其中包括个人和智慧家庭等两个应用领域；新款蓝牙智慧系统单晶片整合诸多元件和功能，尤其适合用于穿戴式和智慧家庭装置，譬如保全、健身/活动追踪器、照明和空调等。  


图1　左起为戴乐格半导体亚洲区资深副总裁Christophe Chene、戴乐格半导体执行长Jalal Bagherli、戴乐格半导体企业发展及策略资深副总裁Mark Tyndall、戴乐格半导体资深副总裁暨连接、汽车与产业业务集团总经理Sean McGrath。
戴乐格半导体资深副总裁暨连接、汽车与产业业务集团总经理Sean McGrath(图1)进一步指出，众多大型厂商如Apple和Google积极发展智慧家庭，同时有更多IP-based系统与穿戴式装置整合，加上消费者的需求日益增加，因此越来越多人关注智慧家庭，他认为安全和环境温湿度控制，可望成为智慧家庭应用较为成熟的领域。  

Bagherli补充，从智慧手机到智慧家庭，如何感测以及转换，感测器十分重要。戴乐格未来将不仅是出售感测器，而是希望整合整个系统，提供完整解决方案(图2)，以智慧照明为例，该公司已有生产LED产品，若能结合感测器，为LED产品增添智能，将可在光线照明或是能源节省达到更多效能。  


图2　戴乐格半导体除发展蓝牙智慧产品外，亦提供无线充电解决方案。
同时Bagherli认为，过去科技多集中在数位方面的研发，但未来如何把实体环境的类比讯号透过感测器转换，进而将讯号透过蓝牙传至云端进行巨量分析，将成重要的课题，而他也认为以该公司目前的产品组合，在市场竞争中将具有较多优势。  

另外，戴乐格近日才与鸿海子公司共同合作投资敦宏，在半导体业界频传购并之际，为何戴乐格在感测器领域采取策略合作，而非以购并方式取得感测器技术？Bagherli表示，该公司目前对感测器的布局策略持开放态度，必须考量需要何种感测器技术，才能决定会采取共同研发、合资、并购或授权方式，来取得感测器技术。  

MIMO/波束成形添力　HomePlug AV2速率激增 

随着智慧家庭应用商机热烧，两大电力线通讯(PLC)标准组织HomePlug联盟与HomeGrid论坛也积极力拱各自的技术，抢当市场主流；其中，HomePlug联盟更在最新HomePlug AV2标准中，添加多重输入多重输出(MIMO)、波束成形(Beamforming)技术，促使资料传输速率更为快速。  


图3　HomePlug联盟总裁Rob Ranck表示，新一代HomePlug AV2资料传输速率比过去HomePlug AV提升二至五倍之多。
HomePlug联盟总裁Rob Ranck(图3)表示，相较于过去HomePlug AV传输速率为200Mbit/s，新一代HomePlug AV2传输速率可高达500M-1Gbit/s，为HomePlug AV的二至五倍之多，且讯号涵盖范围更广，为HomePlug AV的两倍，即便插座距离较远，也能得到较强的讯号。  

Ranck指出，HomePlug AV2纳入MIMO、波束成形技术后，能显着改善该技术在家中的覆盖范围，提供更好的联网品质和体验。  

为进一步加快HomePlug技术在亚洲市场的拓展速度，HomePlug联盟在今年Computex也宣布，将与中国信息通讯研究院(CAICT，前身为CATR)合作，于中国成立HomePlug AV与AV2产品认证实验室。  


图4　HomePlug技术是利用家中既有的电力线路提供稳定音讯及视讯传输，因而成为家庭高画质电视串流的理想选择。
Ranck提到，今年初该联盟推出了HomePlug AV2认证计画，而在中国成立认证实验室将能扩展该计画的影响范围。  

显而易见，因应家庭联网应用需求，相关联盟无不更新通讯协定标准，来吸引网通业者与国内外晶片商投入产品开发；在MIMO技术的助力下，HomePlug AV2电力线网路产品已可将速率推至Gbit/s等级，以追上Gigabit有线网路与802.11ac无线网路的传输速度，可望让电力线网路产品更加普及。  

除上述HomePlug电力线通讯技术外，智慧家庭联网技术众多，其中兼具低功耗、低成本且覆盖范围广的ZigBee技术亦正快速崭露头角。  

渗透率迅速攀升　ZigBee强势进驻智慧家庭 

图5　GreenPeak创办人暨执行长Cees Links认为，电信业者和服务供应商将是推动智慧家庭应用成形的重要推手。
GreenPeak创办人暨执行长Cees Links(图5)表示，2015年可以看到各国智慧家庭市场的发展日益升温，美国是由保全业者所带动；欧洲对于能源管理议题相当重视，因而引起家庭对水、电等资源控管的要求渐升；至于亚洲地区，因高龄化的社会型态让年长者照护和长期照护成为推动智慧家庭的另一股力量，备受业界关注。  

Links进一步指出，ZigBee技术具有非常低的功耗和延迟表现，其功耗仅为无线区域网路(Wi-Fi)的百分之一，延迟性也比蓝牙(Bluetooth)更佳，更重要的是其成本低，对于需要即时感测资料和大量部署的智慧家庭装置而言，是相当理想的联网技术。  

根据国际数据资讯(IDC)分析，全球智慧家庭市场预估在2020年会成长至517.7亿美元。瞄准此一商机，GreenPeak正挟其完整的ZigBee解决方案积极展开攻城掠地。  

Links强调，GreenPeak所开发的IEEE 802.15.4/ZigBee晶片方案，不仅具备超低功耗特性，可让单一钮扣电池使用寿命长达15年以上；更拥有极佳抗Wi-Fi/蓝牙干扰特性，能达到低延迟、稳定性强的连线效果；再加上选用最佳分集式天线，因而能增加50%以上的覆盖范围。  

据了解，GreenPeak除戮力提供装置开发商创新的ZigBee方案外，也积极与各国电信业者合作，以扩大其在智慧家庭系统的势力版图，抢占更大的智慧家庭商机。  

此外，GreenPeak自2014年起也开始与环旭科技(USI)合作，共同开发用于智慧家庭感测器装置的高效能、低成本ZigBee模组，从而让智慧家庭感测器装置开发商和制造商能透过ZigBee技术，迅速且低成本地升级感测器装置。  

Links认为，ZigBee和蓝牙、Wi-Fi技术在智慧家庭市场并非竞争关系，反而能够在智慧家庭市场中各擅胜场。举例来说，ZigBee资料传输速率低、电池续航力长，且涵盖范围也大，相当适合在装置和闸道器(Gateway)间扮演传输微量讯息的角色；蓝牙和Wi-Fi则因为在个人装置能见度高，更适合个人装置的资讯传递，以及将感测到的数据从闸道器上传至云端进行分析。  

28nm GbE交换器问世　家庭闸道器功耗锐减 

同样瞄准家庭闸道器市场，博通(Broadcom)发布业界最低功耗的Gigabit乙太网路(GbE)交换器。该方案专为家庭闸道器、小型企业交换器系统与无线路由器等应用所设计，可让OEM与ODM的宽频路由器和家庭闸道器符合欧盟行为准则(European Code of Conduct, ECOC)的节能标准，甚至达到更严苛的节能要求。  


图6　博通基础建设与网路事业群产品线副总监Gady Rosenfeld指出，该公司新一代GbE交换器首度导入28奈米制程，因而功耗可大幅缩减。
博通基础建设与网路事业群产品线副总监Gady Rosenfeld(图6)表示，家庭闸道器须长时间保持运作状能，故各国对此类产品的耗电量要求愈来愈严苛。而现今家用闸道器和小型企业交换器系统所使用的GbE交换器多半仍采用65奈米制程，博通则率先业界导入最先进的28奈米制程，不但功耗较前一代产品锐减一半以上，更能达到2.5Gbit/s速率的亮眼表现。  

Rosenfeld进一步指出，要采用28奈米先进制程生产GbE交换器并不容易，不仅设计门槛高，研发相关的投资成本也所费不赀，不见得所有厂商都有能力投入，而这也成为博通在此领域的一大发展优势。未来，该公司也将持续朝更先进制程技术推进。  

除功耗要求外，Rosenfeld提到，家庭闸道器开发商对能达到2.5Gbit/s速率的方案需求也日益殷切，主要原因系受到家庭用户上传资料至云端的需求驱动。此外，802.11ac Wi-Fi传输率已飙升到1Gbit/s水准，也促使闸道器和无线路由器等设计，须搭载更高速率的GbE交换器方案，才能达到相互匹配的效果。  

另一方面，博通新款GbE交换器封装尺寸仅11毫米×11毫米，相较于现今方案的12毫米×12毫米，尺寸更加精巧，且由于功耗极低，毋须使用散热片，可大幅降低物料清单(BOM)成本。  

Rosenfeld透露，目前已有家庭闸道器领域的ODM和OEM开始采用新款2.5Gbit/s的GbE交换器进行新产品开发，预计2016上半年即可在市场上推出。  

从上述发展不难预见，在晶片商产品与联网技术不断推陈出新的助力下，家庭联网环境将日益完善，从而带动更多智慧家庭应用产品与服务蓬勃发展。