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全新聯網世代 羅姆創造更多應用可能性
三大主力產品滿足物聯網五大應用領域

【作者: 王岫晨】   2018年10月25日 星期四

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為了要實現IOT中的萬物聯網,需要能探知狀態的感測器、分享資訊的網路,以及處理並加工來自感測器資訊的微控制器,而這背後更需要低耗電的能源技術,才能讓物聯網的所有環節都發揮最高效率。透過這些元件來抓取資訊,分析並找出異常狀況,便可在故障或事故發生前防患未然。將來也可透過網路來發展出新的系統與服務。



圖1 :  羅姆針對自家產品特性,將物聯網應用聚焦於五大領域,包括工業控制、智慧家庭、汽車電子、健康照護與智慧農業等。
圖1 : 羅姆針對自家產品特性,將物聯網應用聚焦於五大領域,包括工業控制、智慧家庭、汽車電子、健康照護與智慧農業等。

羅姆五大物聯網應用領域

物聯網的應用範疇十分廣泛,羅姆半導體(ROHM)針對自家的產品特性,將物聯網應用聚焦於五大領域,包括工業控制、智慧家庭、汽車電子、健康照護與智慧農業等。


工業控制


羅姆半導體台灣設計中心所長林志昇指出,羅姆完整的產品線與解決方案,面對物聯網無遠弗屆的多元應用,正可以適得其所,全面性地覆蓋物聯網所有應用層面。以工業控制為例,工業4.0的智能化生產環境是目前許多工廠的重點發展方向,而感測器是這其中的關鍵元件,可以更有效率地進行工廠機器設備的故障檢測,例如偵測設備的異常震動。此外,針對工廠作業環境的空氣品質監控,以及無塵室的溫濕度監測等,感測器也都可以起到關鍵作用,並賦予工廠作業環境更高的智能化。


智慧家庭


智慧家庭的應用重點則在於智能電表,目前羅姆專為日本市場推出了Wi-SUN模組,並依此打造出全球最小的IoT閘道器。Wi-Sun是符合最新國際標準的無線通訊規格。其應用可透過智慧手機連結感測器和攝影機等週邊,即時與智能電表進行通訊、並提供電力自由化的衍生服務,輕鬆建立感測網路。智慧家庭應用將以家庭能源管理系統HEMS和智慧家庭服務為中樞,透過收發資料、了解電力使用狀況、並控制電器,有助於發展提升能源使用效率等具附加價值的智慧化服務,並擴展到智慧城市應用層面。


車用市場


針對車用市場,羅姆的物聯網解決方案著重在交通基礎建設的應用上。例如針對隧道與橋樑等基礎設施的安全性,透過感測器,可以第一時間得知是否有天災正在發生、提早預知隧道中是否有掉落物,或者橋樑是否結構受損等狀況發生。在交通基礎建設的應用中,以前端的感測器來進行監控,再透過通訊元件將資訊快速傳至後端以執行進一步處理。由於是佈建於戶外的交通基礎設施中,因此低功耗是元件的最關鍵需求,這些應用常見者如羅姆的低功耗感測器與微控制器等。至於磁性感測器則可用於停車場的車位輔助管理,透過感測可知停車位是否已被佔用,駕駛人透過APP即可瞭解目前停車場的車位狀況,十分便利。


醫療照護


醫療照護在物聯網應用中,經常是以穿戴裝置的形式普及於多數人的日常生活之中,而這些穿戴裝置又以智慧手環與智慧手錶為大宗,透過這些裝置可讓使用者進行心跳脈搏偵測。目前具有測量脈搏功能的穿戴裝置已成為主流,其需求在未來也將持續擴大。羅姆利用累積多年的光學感測技術,推出脈搏感測器模組,該模組藉由導入具脈搏功能之高感度感測器,不僅符合低功耗需求,並可滿足業界脈搏檢測的精確度,即使在戶外也可以進行穩定的脈搏測量,獲得高品質訊號,並長時間運作。這樣的脈搏感測系統採用低亮度VF LED,不必外接升壓電路,因此功耗低,有助於採用電池的穿戴裝置長時間運作。


智慧農業


羅姆的感測器,通訊,微控制器等相關元件也可以應用在智慧農業的應用上。例如針對大面積的農地狀況監測,可以將偵測農地土壤濕度及酸鹼值等等資訊的前端感測器佈建於農地的不同角落,用於對農地環境的動作偵測及情報蒐集,再透過低耗能的通訊元件,結合無人機的模式等等將資料傳到後端處理。電源管理更是羅姆的強項,不僅可以針對不同智慧農業應用條件來提出不同方案組合,達到最佳功耗,如此更有利於幅員遼闊的智慧農業應用。


三大主力產品線

羅姆物聯網解決方案種類十分齊全且多元,可歸類於感測、通訊與電源等三大類。這些元件可跨不同領域應用,更可針對客戶的不同需求打造客製化的整體解決方案。


感測


林志昇所長說,導入物聯網需要思考的第一步,便是從各種不同的「物」來取得感測資料,並透過網路來加以收集。感測器的應用重點在於物聯網前端進行資訊的感測與數據收集,羅姆齊備了各種感測器來作為物聯網的前端偵測,現可提供包括加速度計、陀螺儀、顏色、壓力、濕度、溫度、照度、紫外線、X射線、磁力計等不同種類的感測元件,幾乎涵蓋了物聯網應用的每一個環節。而每個感測元件都可跨領域應用。例如光學感測器可用於分辨工業產線上的產品顏色,也可用於偵測水質,更能用於智慧農業的溫室管理,可複製自然光,並將溫室內的光線色溫調整成與自然光相同,如此更有利於植物生長。


通訊


在通訊方面,羅姆可提供支援Wi-SUN、EnOcean、Wi-Fi、Bluetooth等技術的通訊元件。Wi-SUN可應用於通訊距離達500公尺的寬闊場合,具備低功耗且通訊距離長的優點,被用於室外或工廠等寬闊場所必須進行通訊的各種應用程式;EnOcean是通訊距離約100公尺的超低功耗通訊裝置,因其無配線因此可設置於任何場所,免電池也可省去維修成本,由於無須進行配線工程,因此適合旅館或重要文化資產等場所導入;Wi-Fi應用於通訊距離約10公尺的個人電腦連動,可搭配認證或密碼化系統,另備有內建TCP/IP協定堆疊的機種,可以與多樣化的Wi-Fi裝置進行簡易通訊;Bluetooth則應用於10公尺內的智慧型隨身穿戴裝置,羅姆備有超低功耗且內建工作所需天線等周邊裝置的模組。


電源管理


物聯網設備多半都是依賴電池運作,必須降低功耗以延長電池使用壽命。此外,為了提高產品設計感和搭載更多功能,需預留更多空間,小型化是必要條件。物聯網的關鍵議題就是讓電池可持續運作達數星期甚至到10年之久。羅姆融合了獨家電路設計、電路佈線與製程等先進類比技術,打造出專利的Nano Energy電源管理IC,實現物聯網設備的低功耗目標,低達180nA的消耗電流,使電池壽命可增加1.4倍,不僅可達到裝置的小型化與多功能化,更使電池能達到長時間運作的目標。而羅姆也在日本政府的專案計畫中,開始進行Normally-Off技術的研究,透過演算法讓行動穿戴裝置在待機時能自行切斷電源,達到更為省電的目的。


而提到能源效率,就不可不提羅姆的碳化矽(SiC)半導體技術。SiC功率元件可有效減少功率轉換時的損耗,而羅姆也持續在進行相關產品研發,於2010年成功實現SiC MOSFET的量產。相較於競爭對手,羅姆自有晶圓廠可以從生產晶圓到包裝進行一貫化生產製程。且經過不斷的結構改良,目前已改良到第三代的Trench溝槽式架構,實現了更低的導通電阻,也使得效率更為提高。許多太陽能、工廠自動化半導體測試設備、伺服器電源等,都採用了羅姆的SiC元件,甚至羅姆也與Venturi Formula E賽車團隊合作,將SiC電源模組使用於賽車逆變器中,實現了大功率吞吐量,以及優化的熱管理。


結語


林志昇所長認為,在物聯網的範疇之下,各種超乎想像、全新事物應用正不斷誕生。而從感測、通訊到電源,羅姆透過自家的半導體技術,不僅實現更多的物聯創意,也進一步造福社會,讓物聯網時代能創造出更多應用的可能性。



圖2 :  羅姆半導體台灣設計中心所長林志昇
圖2 : 羅姆半導體台灣設計中心所長林志昇
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