晶片大廠無人機布局動作多 探索新應用為首要目標

作者: 郭勤毅
2024 年 03 月 26 日

消費型與商用無人機市場成長雖已放緩,但軍用、6G等新應用,將為無人機搭建新舞台。因此,許多晶片大廠已開始進行嘗試性布局,先以通用硬體搭配客製化軟體,測試市場水溫。

根據德國無人機產業專業研究機構DII(Drone Industry Insights)預測,全球無人機(UAV/UAS)市場在2024~2030年間的年複合成長率(CAGR)將為7.1%,僅為高個位數(High-single Digit)成長。DII並非首次下修對無人機的市場規模展望。2020年該機構給出的預測還有13.8%,2022年下修至7.8%,而後是7.1%。一般認為,雙位數以上的成長動能,才是有吸引力的市場。

不過,DII的預測主要是以消費型、商業型無人機為主,但無人機這個市場還在持續發展中,有許多不屬於消費型或商業型的應用一直冒出頭來。因此,對無人機的未來,也不必過於悲觀。例如,數年前有諸多載人型無人機(eVTOL)的概念股在納斯達克(NASDAQ)掛牌,這些產品就沒有被DII列為預測範疇內。

烏俄戰爭開打後,無人機在戰場上大放異彩,也為軍用無人機的發展注入強心針。美國更因此放棄數十億美元的有人觀測直升機計畫,未來軍用無人機將蓬勃發展。

6G行動通訊很大程度寄望在高空平台(HAPS),藉由將地面基地台(BS)布建在天空,甚至太空中,達到更廣、更低廉的通訊覆蓋。高空氣球、無人滑翔機、乃至衛星等,都是可以實現空中基地台的手段,無人機自然也是選擇之一。事實上,中華電信已嘗試用無人機高吊充當臨時基地台。

MCU大廠對無人機市場的實際行動

暫時撇除夢想,晶片商對於無人機這塊商機的布局又是如何?此可分成幾個層面來探討。

首先,無人機多採用現有晶片,不太需要為其開發專屬晶片。全球五大MCU業者恩智浦(NXP)、Microchip、瑞薩(Renesas)、意法(ST)與英飛凌(Infineon)均有著墨,並強調其晶片解決方案的完整性。這意味著無人機製造商幾乎可以從單一晶片商取得所有設計需求的晶片,包含感測器、MCU、電源晶片、組態記憶體晶片、無線通訊射頻晶片、馬達控制驅動晶片等,乃至防偽晶片,確保裝入無人機的電池非副廠產品,避免飛行任務產生變數與售後服務爭議。

既然期望發展無人機應用,晶片商自然提供各種評估套件,如NXP推出RDDRONE-FMUK66,並將MCU主控晶片稱為飛行管理單元(FMU),其他晶片者也有類似套件,如Microchip亦有Drone Propeller參考設計,ST則將用於無人機的MCU稱為Flight Controller Unit,並推出STEVAL-DRONE01迷你Drone套件。

為激勵各種無人機應用發想與實作,NXP還舉辦名為HoverGames的設計競賽,2023年為第三屆賽事,主題環繞在運用無人機發展永續食物生態系統。在NXP帶頭示範後,現在已有許多晶片商透過舉辦競賽提案賽來促進新市場需求浮現。

除了硬體板卡套件、應用提案競賽外,晶片商也日益重視隨晶片提供的軟體,一般稱為BSP(Board Support Package)。例如新唐針對創客族群推出NuMaker-Drone套件,除了便於讓開發者評估Nuvoton晶片是否適合用於無人機設計,該套件也提供完整姿態運算函式庫(AHRS Library),使無人機開發者可免去感測器姿態運算的數學問題,更專注在開發飛行控制、飛行運用上。

新唐的MCU與套件明顯是針對初階、消費性無人機應用,即電子興趣愛好者。德州儀器(TI)提出的Tello drone無人機也定位相似,用於近年來逐漸強調的STEM學童啟發教育上,Tello drone無人機上用及多種TI的晶片與技術。

除了原廠提供的軟硬體之外,MCU業者也會與第三方業者合作,如瑞薩即與西班牙中介軟體商eProsima合作,運用瑞薩的EK-RA6M5套件加上eProsima的micro-ROS開發框架,軟硬結合的作法,讓機器人、無人機的系統設計者更快起步開發。

中階、高階應用的晶片商布局

以MCU、PMIC為核心組件的無人機,多半是比較初階的消費型無人機。中高階無人機需要搭載更複雜的感測功能,對運算效能的要求也更高,因為中高階無人機會需要以避障、建物裂縫識別等智慧功能,來創造與初階機種的差異化,因此,許多MPU、甚至NVIDIA,也都已經開始布局無人機市場。

針對中高階無人機,瑞薩主打的產品就是RZ/V2H微處理器晶片,而非簡單的MCU。NVIDIA則是以Jetson模組來進軍無人機市場,以嵌入式電腦視覺(CV)運算作為差異化;手機晶片商高通(Qualcomm)也期望將原有手機晶片轉化成無人機領域的應用晶片,並推出Qualcomm Flight RB5 5G平台參考設計。

圖 晶片商無人機領域布局概要

 

專用晶片時機尚未成熟

歸結前述,可以瞭解現階段晶片商對無人機市場的布局,主要是在軟體跟應用推廣層面。在晶片硬體部分,並沒有太多動作,不是小幅修改自有晶片,就是將既有晶片重新命名,強化其市場行銷訴求。

但對於無人機這種應用來說,這種策略或許是比開發全新硬體平台更恰當的。畢竟,除了空拍之外,無人機現階段還沒有其他廣為大眾接受的應用,而空拍這項任務,其實現成的通用方案就已經相當足夠。只有當無人機出現新的應用場景,且市場規模足夠大時,廠商才會有足夠的誘因去開發專用晶片。

 

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