在藍牙連接智慧設備不斷發展的動態環境中，高效的互連和可靠的通訊對於成功實現產品性能至關重要。隨著對富有洞察力和多樣化資料的需求不斷成長，無線網路的規模也越來越大。對於低功耗藍牙(Bluetooth LE)，由於基於連接的通訊支援的連接節點太少，而不需連線的通訊仍然是單向的，因此對具有數千個節點容量的大規模網路日益成長的需求仍然沒有得到滿足。此外，基於連接的通訊需要連續的專用通話時間和記憶體，這給可用的能源資源帶來了相當大的壓力。工業自動化和資產追蹤等即時應用也面臨不可靠的同步導致的延遲問題。由於這些技術不適合用於大型集中式網路，因此必須開發一種新的系統。 帶響應的週期性廣播PAwR 在2023年1月發布的藍牙核心規範5.4版中，透過結合擴展廣播和週期性廣播功能，導入了一項名為帶響應的週期性廣播(PAwR)新功能。現在，使用者可以在預定時隙中的節點之間進行通訊，而無需設備始終在線上(Always-on)，也消除了由此產生的能源浪費。此功能允許在可能超過10,000個節點的星狀網路中使用低功耗設備形成大規模、集中式、雙向低功耗藍牙通訊。同步資料包傳輸和更少的干擾也意味著整體延遲大幅減少，允許用戶建構相容PAwR的設備，確保整個生態系統的無縫互通性，以滿足嚴苛的即時應用需求。 與在實際應用中按計劃部署新系統一樣，PAwR系統也需要經過穩健性、效率和可靠運行測試。測試這些大型無線網路面臨著挑戰，因為它需要大量資源來實現現實的測試。 測試大型PAwR網路 儘管有多種潛在應用，但藍牙5.4的PAwR功能仍主要由電子貨架標籤(ESL)市場驅動。在典型的ESL網路中，一個接入點(AP)可能會與數千個標籤通訊。因此，網路穩健性和性能至關重要，必須在應用開發過程中優先考慮。為確保開發朝正確的方向發展，應用應在現實的環境中進行測試，理想情況下，還應在現實的規模上進行測試。 對於包含數千個節點的大型物聯網網路，在現實規模上進行測試可能會給個人利益相關者帶來後勤和財務方面的挑戰。廠商如芯科科技(Silicon...

在當前快速演進的科技環境中，對可靠且高效的電源解決方案需求日益增加，48V電源電壓因其能有效降低電力傳輸損耗與整體能源消耗，成為資料中心、電動車、再生能源及通訊等多領域的重要選擇。 在持續變遷的科技世界中，各界對於可靠、高效率電源解決方案的需求持續攀升。48V電源電壓是近幾年獲得大量關注的一種電壓位準。雖然48V乍看之下並非創新技術，但其本身不僅具備數不清的益處，而且在系統層級、工業、汽車、通訊等應用已扮演重要角色。本文將透過現實世界的例子與展示，進一步深入探討48V電源電壓的各種優勢。 48V電源電壓由於其多元化用途以及和現有基礎設施的相容性，因此在各種應用中扮演著關鍵的角色。長久以來，電力輸送系統高度依賴標準的12V或24V電壓。然而，現代設備與電子產品持續升高的電源需求，加上業界對更具效率的系統與更高的能源經濟性的期待，促使各界紛紛採用如48V這類更高的電源電壓。 資料中心極度渴求節能型解決方案－像是功率密度極高的大型超級電腦。48V電源電壓是傳輸效率與轉換損耗之間一種具吸引力的折衷方案，升高電壓不僅能降低電力傳輸損耗，還能降低整體能源消耗。 此外48V電源電壓亦能助益汽車產業，尤其是電動車(EV)。隨著電動車加入各種先進功能與電力驅動的子系統，業界也更加渴望更省電的解決方案。48V架構不僅能提升在電能回充煞車時的能源恢復，並使廠商更容易整合各種高功率零組件，像是電動轉向系統以及先進駕駛輔助系統。 48V電源電壓的優勢 採用48V電源電壓的益處，可從提升效率一直涵蓋到更好的設計選項。以下即列出一些主要重點： 減低I２R損耗 降低電源傳遞系統中的損耗(I2R損耗)對效率有重大的影響。相較於電壓更低的系統，在一定的功率水平下48V電源電壓的系統電流會比較低。因此，傳輸過程中的I2R損耗會降低，進而促成更高的整體系統效率。 提升功率密度 相較於較低電壓的系統，48V電源電壓允許使用較小的導體與元件來進行相同的電力傳輸。這也相對應地提高功率密度，並允許更精巧的設計，尤其是在空間有限的應用。 增強型電壓調節 更高的電壓位準在定義上提供更高的電壓調節能力，在對波動敏感的應用中，這項特性十分重要。工業自動化與通訊系統為維持可靠的運作，通常會要求穩定且妥善調節的電壓位準。 設計彈性 48V電源電壓開創出許多額外的設計選項。其允許整合眾多具有不同電壓需求的子系統。包括馬達、感測器、通訊介面等都能並存於同一系統之中。 相容於再生能源 48V電源電壓在像是太陽能套件等再生能源系統中能和太陽能光電板的電壓輸出完善匹配。這種互通性使其能將各種再生能源電源整合到現有的電力系統中。 48V電源電壓建置關鍵 在充分發揮48V電源電壓效益的建置過程中，必須考量許多層面的因素。以下從系統層級、產業、以及通訊應用等角度來檢視這些基礎要素。 高效率電壓轉換 儘管48V越來越受歡迎，但並非所有裝置與元件都會直接處理這個電壓位準。許多電壓轉換方法相當有效率，如直流對直流轉換器，其能為需要較低電源電壓的子系統調降電壓(圖1)。 圖1　系統中的高效率電壓轉換 熱管理 圖2中電池備援單元(BBU)模組中更高的電壓位準，以及1/4磚型組件參考設計方案的方法都可能產生更多的熱。各種熱管理方法，像是散熱片、散熱風扇以及熱設計考量等，對於48V零組件的長壽性與可靠性非常重要。 圖2　ADI-BBU模組與1/4磚型規格組件參考設計方案 安全措施 在每個電子系統中，安全都是最關鍵的要素。雖然48V並非特別高的電壓，但仍需要適當的安全防範措施，像是電路保護、隔離屏障以及接地等，藉以防範和電擊穿有關聯的風險。隔離屏障的一個例子就是電氣隔離，如圖3所示，用來隔離48V與12V的系統應用。廠商如ADI的ADM2561E用於BBU模組Modbus通訊方法，在BBU模組與BBU模組架(Shelf)之間建立隔離式通訊機制。 圖3　輕油電混合動力車中48V與12V之間的電氣隔離 通訊協定 在現代工業與通訊應用中，互通性十分重要。建置標準化通訊協定除了在以48V電壓工作的子系統之間確保流暢的數據交換，還能提升整體系統效率。Open...

在當前快速演進的科技環境中，對可靠且高效的電源解決方案需求日益增加，48V電源電壓因其能有效降低電力傳輸損耗與整體能源消耗，成為資料中心、電動車、再生能源及通訊等多領域的重要選擇。 48V電源電壓系統...

由於具有低功率消耗、開關速度不俗等特性，蕭特基二極體是一種廣泛應用於開關電源、變頻器、驅動器等電路的半導體元件。雖然工程師在設計這類電路時，常常會用到蕭特基二極體，但對於蕭特基二極體的部分關鍵參數和特性，可能還沒有給予足夠的重視。 漏電流 在一定的反向偏置下，流過二極體卻又不足以引起反向擊穿的電流，稱之為漏電流。漏電流不是一直不變的，一般情況下，漏電流通常會隨著溫度和施加的反向偏置電壓的量而增加。 與標準二極體相比，蕭特基二極體的漏電流較高，電氣穩定性和長期可靠性較低。表2記載了onsemi...

由於具有低功率消耗、開關速度不俗等特性，蕭特基二極體是一種廣泛應用於開關電源、變頻器、驅動器等電路的半導體元件。雖然工程師在設計這類電路時，常常會用到蕭特基二極體，但對於蕭特基二極體的部分關鍵參數和特性，可能還沒有給予足夠的重視。 本文將以安森美(onsemi)的NSR0340HT1G為例，詳細介紹蕭特基二極體的結構、特性，以及工程師需要重點關注，但可能被忽略的幾個關鍵參數。 蕭特基二極體結構說明 蕭特基二極體即熱載流子二極體，其結構與基於P-N結的普通二極體不同。蕭特基二極體使用的是鍵合到N型摻雜材料中的單層薄金屬，而不是雙層摻雜半導體材料(圖1)。這種金屬與N型半導體層疊的組合也稱為金屬-半導體結(M-S結)。這種金屬可以是貴金屬中的任何一種，如鉑、鎢、金等。不同廠商提供的蕭特基二極體，往往都會使用自己獨家的金屬配方。 圖1　普通二極體與蕭特基二極體的結構差異 M-S結的金屬側形成了陽極，半導體側成為陰極。正向偏壓時，蕭特基二極體的最大正向壓降在0.2~0.5V範圍內，具體取決於正向電流和二極體類型。當蕭特基二極體與電源串聯使用時，例如在反向電壓保護電路中，這樣的低正向壓降是非常有用的，因為它能夠降低功率損耗。 蕭特基/普通二極體特性比較 由於蕭特基二極體與普通二極體的結構不同，因此這兩種二極體在特性上有許多差異，工程師在進行設計時必須特別注意。詳細說明如下。 正向電流 與普通二極體相比，蕭特基二極體由於耗盡區較窄，因此無法承受高反向電壓。反向電壓(Reverse...

以電腦視覺應用於野外終端設備之動物分析追蹤系統，在數據收集站中，使用Edge AI標註和分析資料，提供即時的生物資訊，同時充當監測中心的角色，讓研究人員可以輕鬆地監視終端設備狀況。 台灣係屬生態寶島，物種多樣性與特有種豐富，但是隨著自然環境的開發以及氣候變遷，高成本且費時費力的生態保育工作，使得實現永續發展的工作難上加難。本研究基於保育精神，為實現聯合國永續發展目標之SDGs目標15，並提升野生動物研究及分析效率，將人工智慧(AI)帶入研究環境。 透過資訊技術的投入，開發低功耗且功能強大的監測與分析系統，降低生態研究人員的負擔，並在基於邊緣AI(Edge...

以電腦視覺應用於野外終端設備之動物分析追蹤系統，在數據收集站中，使用Edge AI標註和分析資料，提供即時的生物資訊，同時充當監測中心的角色，讓研究人員可以輕鬆地監視終端設備狀況。 產品架構 系統架構 (承前文)如圖13所示，為本產品之系統架構示意圖。其中，在自動監測終端，高精度時間模組、多功能環境感測器、微波雷達感應模組會作為判斷是否啟用自動攝影與辨識程式。當拍攝到有動物的影像後，透過圖像切割，留下動物的畫面後，藉由將影像傳輸至數據收集站。此時，在數據收集站，便會使用大數據，分析動物出沒的頻率與氣象資料等，並且交給使用者。 圖13　系統架構示意圖 硬體設計架構 如下圖14所示，本產品的硬體設計架構圖。其中，開發板將連接高精度時間模組、多功能環境感測器以及微波雷達感應模組。當雷達偵測有動物經過時，立即啟動拍攝動物影像後進行處理。此外，當影像為動物有效影像，也就是有拍攝到動物時，使用YOLO進行視覺辨識。最後，透過LORA傳輸模組，將結果以及感測器資料，傳輸至數據收集站，以便分析以及儲存，並呈現給使用者。 圖14　硬體設計架構示意圖 系統操作流程 如圖15所示，為本產品系統流程圖。其中，將由HB-100微波雷達偵測前方是否有物體移動。一旦偵測到物體移動，將自動開啟Raspberry...

自主移動機器人(AMR)是一種複雜的系統，與自動駕駛汽車有許多共同之處，都需要感測、電機驅動、電源轉換、照明和電池管理。最大的挑戰是將這些子系統，整合到一個終端產品中。由於需要整合來自不同供應商的不同子系統，導致產品設計的挑戰變得更加困難。本文將探討AMR的複雜世界，並考慮選擇由一家解決方案提供商來負責AMR所有關鍵方面的設計，其優勢包括降低設計/整合風險和縮短上市時間。 自動導引車(AGV)主要在室內移動，並按照預先確定的路線行駛，通常使用地面上的線條作為引導。AMR則比AGV複雜得多，能夠在室內和室外自由導航，而不必遵循預定的路線。在這方面，AMR類似於自動駕駛車輛，因為它們必須識別並避開路徑上的障礙物，無論障礙物是靜止的還是移動的。 幾乎所有AMR的核心都是五個主要子系統，分別管理電源、運動、感測、處理和照明(圖1)功能。每個子系統都很複雜，設計起來往往具有挑戰性，同時也是AMR成功運行的基礎。然而，整合往往是最大的挑戰，尤其是從不同供應商採購子系統或主要零組件時。 圖1　典型AMR的關鍵子系統　(圖片來源：安森美) 要使AMR正常運行，子系統之間的資訊流和功率流至關重要，這意謂著要有一個通用的接口，和經過測試可協同工作的零組件，以消除相容性問題。簡單來說，從單一解決方案供應商採購關鍵系統元件有助於降低開發風險，縮短上市時間，並在競爭激烈的市場中保持領先地位。 建立AMR系統整合 感測對於在自由空間中導航的AMR至關重要，尤其是在沒有軌道或其他導航輔助設備可用的情況下。AMR必須能夠找到安全的路線，並處理路徑上的靜態和移動障礙物。為了克服天氣或照明條件的限制，並適應不同的距離，會使用包括影像感測器、超音波和光學雷達(LiDAR)在內的多種技術。來自多個感測器的數據會被整合，以便AMR更好地瞭解周圍環境。這種技術被稱為感測器融合，為AMR提供了更好的可靠性、備援性和安全性。 除影像感測器之外，用於測距(LiDAR)的矽光電倍增器(SiPM)、超音波感測器、電感式感測器以及支持到達角(AoA)和出發角(AoD)的Bluetooth低功耗(BLE)技術微控制器，都有助於AMR定位。運動控制在AMR中非常重要，通常使用無刷直流(BLDC)電機，需要複雜的演算法進行精確控制。無刷直流電機驅動需要許多元件來正確控制。產品如NCD83591三相栅極驅動器透過開啟和關閉功率開關來控制換相，非常適合用於電機控制子系統(圖2)。 圖2　驅動BLDC電機需要多個零組件協同工作　(圖片來源：安森美) MOSFET用作開關為電機繞組供電。中壓(MV)...

對電動車來說，受到市場熱議莫過於「里程焦慮」的議題。支持燃油車的一派車主認為電動車的續航里程過於缺乏，加上充電速度不像汽車加油來得快速。這使得汽車在較長距離行駛時，可能會隨時帶給駕駛可能沒有電的焦慮感。而擁抱新科技的一派車主則認為，在台灣或其他土地面積較小的國家，要走南闖北的距離對目前電動車單次充滿電的行駛里程來說綽綽有餘。加上目前台灣充電站的數量比加油站還要多，走到哪邊都可以稍微充一下電，甚至遇到快充還可以短時間內滿電再出發，電車擁護者們也因此認為里程焦慮不該是阻擋電動車普及的議題。 不過在於科技的進步上，還是需要找出最大可能性的利基市場，盡力解決關於電動車的疑慮，方能得反對者得天下。因此不管是在電動車充電速度上或是續航里程上，都還是處於快速發展與激烈競爭的態勢。在充電速度方面，AC充電和DC充電分別是兩個主要技術。AC充電主要應用於車輛長時間停放時的慢充狀況，而DC充電則應用於短時間內快速充電的需求。對於AC充電，車載充電器(OBC)的技術至關重要。而對於DC充電，則需要兼顧電池技術和充電樁提供的功率兩個方面。 影響續航里程的因素 綜觀之下，影響續航里程上的因素很多，其中造成最大影響的兩個電子系統是電池系統...

大語言模型(LLM)帶動了雲端伺服器的發展，但應用落地及商業價值的回收，端賴邊緣運算的普及，例如AI手機、PC、汽車、監控與其他高價值的物聯網終端等。這類可能應用AI的高階終端系統具有極大的發展潛能，但邊緣運算應用的客觀條件與性價比需求，使雲端使用的昂貴先進邏輯及標準化的高頻寬記憶體與封裝技術，在經濟層面上很難應用在邊緣裝置的晶片上。 因此，聯電聯合供應鏈夥伴推出的晶圓對晶圓(W2W)...

目前消費性與商用電子產品中的晶片尺寸和複雜度，已經到達令人難以想像的程度。幾種大型的裝置或元件包括中央處理器(Central Processing Unit, CPU)、圖形處理器(Graphics Processing...

光子元件是傳輸大量資訊的理想選擇，但開發光子整合晶片的流程緩慢且昂貴，阻礙其拓展應用。如果光子晶片能具有可重複程式化(Reprogrammable)的特性，允許使用者透過修改程式來改變其特性，便能滿足不同應用需求，將可大幅降低光子晶片的開發成本、縮短上市時間和改善這些晶片應用的永續性。本文將介紹相關技術最近取得的突破，以及未來可程式化光子技術的發展方向。 要實現可重複程式化的光子晶片，需要大量的高效光電致動器來開關、分離和過濾這些經過致動器的光學訊號。透過引進微機電(MEMS)與基於液晶技術的解決方案，研究人員目前正在開發用來實現大型可重組光子積體電路(PIC)的低功耗組件。這些多功能的光子晶片可望能加速橫跨多元產業的各式應用，包含生物感測、醫療科技及資訊處理。 以可程式特性突破光子創新瓶頸 過去五十年來，我們已經見證了一場電子技術的真實革命。電子元件正在驅動社會的許多基本活動。光子科技現在也在快速成長，正在經歷類似的蓬勃發展。在驅動當前的通訊網路和資料中心方面，新興的光子晶片變得越來越重要。與此同時，這些元件的複雜度也在攀升。單顆光子晶片目前能整合多達數萬甚至是數十萬個零組件。 儘管如此，光子晶片的應用彈性，仍無法與電子晶片相比。市面上有許多電子晶片具有可重複程式化的特性，應用開發者只需要購買現成產品，再依據不同應用所需要的功能對程式進行重新設計即可，不一定需要自行針對特定應用需求重新設計晶片。但目前大多數的光子晶片仍是為特殊應用專門設計。為了讓某一特定功能達到最佳性能，在設計階段就會決定光子晶片上用來定義光線路徑的電路，並完全按設計來製造，沒有重設電路配置的彈性。這使得光子晶片幾乎無法為不同的用途來重複利用，所有新的應用都需要新的晶片設計。 一顆光子晶片的設計、製造和測試週期不僅緩慢，也很昂貴。從開始晶片製造到取得成果，動輒就要耗上12個月。加上光子元件生態系成熟度不如電子元件，所以製出的晶片不一能定如預期運作，尤其是當設計複雜度很高的時候，這類光子晶片最初的幾個設計版本，往往會出現這種問題。 讓光子電路具有一定的程式控制彈性，是打破這種僵局和降低研發門檻的一種可行解決辦法。再次以電子元件為例，像現場可編程邏輯閘陣列(FPGA)等多功能可程式電子元件，一直都是驅動電子創新的關鍵推手。光子元件也需要採用類似操作模式的晶片：購買通用的現成晶片，然後為應用所需的光學功能來設定晶片。這種可程式光子晶片可能可以縮短一款新型光子元件產品的原型設計時程，從數年減至數月，甚至是數周。這將使光子晶片的應用範疇大幅擴張。 比利時根特大學、比利時微電子研究中心(imec)和其他機構，都在積極促成合作計畫來催生這類通用型可程式光子晶片。這些晶片和特殊應用型晶片相似，必須面對各自特有的全新挑戰。 為了讓晶片上的光學路徑可以被使用者自行設定，這種光子晶片必須結合數十萬個由可電控移相器(Phase...