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全新联网世代 罗姆创造更多应用可能性
三大主力产品满足物联网五大应用领域

【作者: 王岫晨】2018年10月25日 星期四

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为了要实现IOT中的万物联网,需要能探知状态的感测器、分享资讯的网路,以及处理并加工来自感测器资讯的微控制器,而这背後更需要低耗电的能源技术,才能让物联网的所有环节都发挥最高效率。透过这些元件来抓取资讯,分析并找出异常状况,便可在故障或事故发生前防患未然。将来也可透过网路来发展出新的系统与服务。



图1 :  罗姆针对自家产品特性,将物联网应用聚焦於五大领域,包括工业控制、智慧家庭、汽车电子、健康照护与智慧农业等。
图1 : 罗姆针对自家产品特性,将物联网应用聚焦於五大领域,包括工业控制、智慧家庭、汽车电子、健康照护与智慧农业等。

罗姆五大物联网应用领域

物联网的应用范畴十分广泛,罗姆半导体(ROHM)针对自家的产品特性,将物联网应用聚焦於五大领域,包括工业控制、智慧家庭、汽车电子、健康照护与智慧农业等。


工业控制


罗姆半导体台湾设计中心所长林志升指出,罗姆完整的产品线与解决方案,面对物联网无远弗届的多元应用,正可以适得其所,全面性地覆盖物联网所有应用层面。以工业控制为例,工业4.0的智能化生产环境是目前许多工厂的重点发展方向,而感测器是这其中的关键元件,可以更有效率地进行工厂机器设备的故障检测,例如侦测设备的异常震动。此外,针对工厂作业环境的空气品质监控,以及无尘室的温湿度监测等,感测器也都可以起到关键作用,并赋予工厂作业环境更高的智能化。


智慧家庭


智慧家庭的应用重点则在於智能电表,目前罗姆专为日本市场推出了Wi-SUN模组,并依此打造出全球最小的IoT闸道器。Wi-Sun是符合最新国际标准的无线通讯规格。其应用可透过智慧手机连结感测器和摄影机等周边,即时与智能电表进行通讯、并提供电力自由化的衍生服务,轻松建立感测网路。智慧家庭应用将以家庭能源管理系统HEMS和智慧家庭服务为中枢,透过收发资料、了解电力使用状况、并控制电器,有助於发展提升能源使用效率等具附加价值的智慧化服务,并扩展到智慧城市应用层面。


车用市场


针对车用市场,罗姆的物联网解决方案着重在交通基础建设的应用上。例如针对隧道与桥梁等基础设施的安全性,透过感测器,可以第一时间得知是否有天灾正在发生、提早预知隧道中是否有掉落物,或者桥梁是否结构受损等状况发生。在交通基础建设的应用中,以前端的感测器来进行监控,再透过通讯元件将资讯快速传至後端以执行进一步处理。由於是布建於户外的交通基础设施中,因此低功耗是元件的最关键需求,这些应用常见者如罗姆的低功耗感测器与微控制器等。至於磁性感测器则可用於停车场的车位辅助管理,透过感测可知停车位是否已被占用,驾驶人透过APP即可了解目前停车场的车位状况,十分便利。


医疗照护


医疗照护在物联网应用中,经常是以穿戴装置的形式普及於多数人的日常生活之中,而这些穿戴装置又以智慧手环与智慧手表为大宗,透过这些装置可让使用者进行心跳脉搏侦测。目前具有测量脉搏功能的穿戴装置已成为主流,其需求在未来也将持续扩大。罗姆利用累积多年的光学感测技术,推出脉搏感测器模组,该模组藉由导入具脉搏功能之高感度感测器,不仅符合低功耗需求,并可满足业界脉搏检测的精确度,即使在户外也可以进行稳定的脉搏测量,获得高品质讯号,并长时间运作。这样的脉搏感测系统采用低亮度VF?LED,不必外接升压电路,因此功耗低,有助於采用电池的穿戴装置长时间运作。


智慧农业


罗姆的感测器,通讯,微控制器等相关元件也可以应用在智慧农业的应用上。例如针对大面积的农地状况监测,可以将侦测农地土壤湿度及酸硷值等等资讯的前端感测器布建於农地的不同角落,用於对农地环境的动作侦测及情报搜集,再透过低耗能的通讯元件,结合无人机的模式等等将资料传到後端处理。电源管理更是罗姆的强项,不仅可以针对不同智慧农业应用条件来提出不同方案组合,达到最隹功耗,如此更有利於幅员辽阔的智慧农业应用。


三大主力产品线

罗姆物联网解决方案种类十分齐全且多元,可归类於感测、通讯与电源等三大类。这些元件可跨不同领域应用,更可针对客户的不同需求打造客制化的整体解决方案。


感测


林志升所长说,导入物联网需要思考的第一步,便是从各种不同的「物」来取得感测资料,并透过网路来加以收集。感测器的应用重点在於物联网前端进行资讯的感测与数据收集,罗姆齐备了各种感测器来作为物联网的前端侦测,现可提供包括加速度计、陀螺仪、颜色、压力、湿度、温度、照度、紫外线、X射线、磁力计等不同种类的感测元件,几??涵盖了物联网应用的每一个环节。而每个感测元件都可跨领域应用。例如光学感测器可用於分辨工业产线上的产品颜色,也可用於侦测水质,更能用於智慧农业的温室管理,可复制自然光,并将温室内的光线色温调整成与自然光相同,如此更有利於植物生长。


通讯


在通讯方面,罗姆可提供支援Wi-SUN、EnOcean、Wi-Fi、Bluetooth等技术的通讯元件。Wi-SUN可应用於通讯距离达500公尺的宽阔场合,具备低功耗且通讯距离长的优点,被用於室外或工厂等宽阔场所必须进行通讯的各种应用程式;EnOcean是通讯距离约100公尺的超低功耗通讯装置,因其无配线因此可设置於任何场所,免电池也可省去维修成本,由於无须进行配线工程,因此适合旅馆或重要文化资产等场所导入;Wi-Fi应用於通讯距离约10公尺的个人电脑连动,可搭配认证或密码化系统,另备有内建TCP/IP协定堆叠的机种,可以与多样化的Wi-Fi装置进行简易通讯;Bluetooth则应用於10公尺内的智慧型随身穿戴装置,罗姆备有超低功耗且内建工作所需天线等周边装置的模组。


电源管理


物联网设备多半都是依赖电池运作,必须降低功耗以延长电池使用寿命。此外,为了提高产品设计感和搭载更多功能,需预留更多空间,小型化是必要条件。物联网的关键议题就是让电池可持续运作达数星期甚至到10年之久。罗姆融合了独家电路设计、电路布线与制程等先进类比技术,打造出专利的Nano Energy电源管理IC,实现物联网设备的低功耗目标,低达180nA的消耗电流,使电池寿命可增加1.4倍,不仅可达到装置的小型化与多功能化,更使电池能达到长时间运作的目标。而罗姆也在日本政府的专案计画中,开始进行Normally-Off技术的研究,透过演算法让行动穿戴装置在待机时能自行切断电源,达到更为省电的目的。


而提到能源效率,就不可不提罗姆的碳化矽(SiC)半导体技术。SiC功率元件可有效减少功率转换时的损耗,而罗姆也持续在进行相关产品研发,於2010年成功实现SiC?MOSFET的量产。相较於竞争对手,罗姆自有晶圆厂可以从生产晶圆到包装进行一贯化生产制程。且经过不断的结构改良,目前已改良到第三代的Trench沟槽式架构,实现了更低的导通电阻,也使得效率更为提高。许多太阳能、工厂自动化半导体测试设备、伺服器电源等,都采用了罗姆的SiC元件,甚至罗姆也与Venturi Formula E赛车团队合作,将SiC电源模组使用於赛车逆变器中,实现了大功率吞吐量,以及优化的热管理。


结语


林志升所长认为,在物联网的范畴之下,各种超??想像、全新事物应用正不断诞生。而从感测、通讯到电源,罗姆透过自家的半导体技术,不仅实现更多的物联创意,也进一步造福社会,让物联网时代能创造出更多应用的可能性。



图2 :  罗姆半导体台湾设计中心所长林志升
图2 : 罗姆半导体台湾设计中心所长林志升
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