中国致力推动 NB-IoT 或成未来基础仪器的发展重点

时间:2018-03-12 11:49来源:电子工程世界

摘要:物联网测试范围广泛,且终端产品对价格相当敏感,为满足芯片商与系统商以最低成本购置基础仪器的需求,仪器商持续提升基础仪器软、硬体效能,以迎合物联网市场脉动。

物联网测试范围广泛,且终端产品对价格相当敏感,为满足芯片商与系统商以最低成本购置基础仪器的需求,仪器商持续提升基础仪器软、硬体效能,以迎合物联网市场脉动。
 
物联网持续带动感测器、无线射频、低功耗电源管理元件等测试商机,而在物联网少量多样、低成本的发展趋势之下,仪器商持续加码基础仪器解决方案,软硬体效能皆向上攀升,期满足芯片厂、系统厂以最低成本添购基础仪器的需求,
 
有利于产线整合高效/轻便VNA受欢迎
安立知(Anritsu)业务暨技术支援部经理林光韦(图1)表示,现今物联网设备多会整合各种RF天线,而为提升产品量产效率与出货时程,如何有效的整并产线空间,进而增加生产线整体效率,成为物联网装置制造商之重点。也因此,向量网路分析仪(VNA)在设计上,除仍保持高效能之外,是否具备“小体积”,也是现今客户在意的事。毕竟传统的VNA体积不小,易影响产线空间整合。
 
林光韦说,此外,传统VNA的埠(Port)数众多,且功能繁多。然而,物联网装置制造商在产品测试上,未必需要太多复杂的功能,有时可能只须检测单纯的参数就行;若购买传统的VNA,不仅体积大、成本高,有时甚至连一半的功能都用不上。再加上未来待测物会整合越来越多射频(RF)元件,但VNA不太可能为此持续增添埠数,否则体积会过大。
 
所以,要量测多种RF待测物时,VNA一定会搭配Switch,以增加量测埠数,但随着传输速度越高,VNA搭配Swith,再加上传输缆线,中间讯号的损耗(Lost )也会变多,这也是使用传统VNA于产线测量时须注意之处。
 
也因此,高效能、小体积的VNA需求渐增,其不仅有利于产线空间整并,且价钱也便宜许多。为此,安立知推出小体积,1-Port的VNA--ms46121a/ms46121b。该系列产品为低成本和空间紧凑型解决方案,体积小到可以直接连接到接受测试的装置,且同样能提供高效能与高精准度。
 
除了体积小和高效能外,安立知业务暨技术支援部资深应用工程师程昭团(图2)指出,该产品另一个优势为不具资安疑虑。过往VNA多会内建电脑,而此款产品采用USB直接连接的方式,让使用者从外接电脑执行安全控制,因此机上不具资料储存空间,不会有资料外泄的问题。此一特性让部分对资安控管十分严格的业者而言,相当有吸引力,且体积小、成本低,对于产线的整合很有帮助。
 
另一方面,联网世代的到来,除使VNA渐朝高效能、小体积发展之外,传输速度的增加,使得量测市场也出现了新的商机,例如治具商或印刷电路板(PCB)业者于材料方面也逐渐产生量测需求。
 
程昭团说明,联网设备少量多样,待测物会以不同形式出现,使得治具的样式也跟着多样化。随着高速传输世代到来,过往的材料逐渐无法负荷现今的传输速率,因此治具商、电路板业者纷纷找寻新的材料制作产品,因而衍生出新商机,也就是材料测试,这些治具商或电路板厂逐渐有购买VNA或与量测仪器商共同合作,成为第三方合作对象的趋势出现。
 
NB-IoT商机潜力庞大基础仪器CP值要更高
罗德史瓦兹(R&S)通路商管理事业部专案经理杨凯能(图3)则说,多数的物联网系统厂,往往不需要独自开发芯片,而是以购买模组制作产品为主。因此,所需要的量测仪器跟研发单位(RD)不同,不需要高阶的仪器测试芯片效能,仅需“经济实惠”的基础仪器,于生产线上针对产品品质进行简易的测试。基于此一原因,这些业者自然对于基础仪器的“价格”会有较多的考量,因他不需复杂的功能,只需简单几项测试即可。
 
鉴于不同物联网装置制造商所需要的量测功能不尽相同,R&S除了高阶产品之外,另有一系列完整的经济型量测仪器。同时,为了拓展基础仪器市场商机,R&S也于1/30号推出一系列经济型新产品,涵盖数位示波器、频谱分析仪、网路分析仪、天线分析仪及电源供应器等五大产品线。
 
例如,新推出的RTB2000/RTM3000/RTA4000系列示波器,频宽选择从70MHz到1GHz,可提供灵活的选择;同时亦提供多种升级选项,包括16个数位通道的整合逻辑分析仪(MSO)、多种协议解码和触发选项、任意波形及讯号产生器。
 
又或是针对教育市场,R&S也发表R&S FPC1000。该产品具备灵活的升级选择,以及高效的射频效能,且具备分辨率高的显示萤幕;并整合Wi-Fi功能,可透过应用程式进行远端遥控,使教学、生产或基础研究这些需要频谱分析功能的应用有事半功倍之效。
 
事实上,对于现今物联网产品测试需求,罗德史瓦兹应用工程部经理林志龙(图4)指出,各仪器商于技术部分,并没有遭逢太大的技术挑战,因为多数测试产品、项目都大同小异。不过,电源仍是目前的测试重点,因物联网装置皆朝低功耗发展,希望延长使用寿命。
 
为此,R&S也备有R&S RT-ZVC多通道电源探棒,可与R&S CMW500无线通讯测试仪搭配使用,以监测芯片组、无线模组,以及行动装置之电源功耗,是目前市场上唯一可将电池消耗数据与RF讯号相连结的解决方案。该产品具有18位元的量测分辨率,可在奈米安培电流范围中进行量测。
 
另一方面,林志龙也认为NB-IoT将会是未来基础仪器的发展重点,特别是中国市场。目前中国正致力推动NB-IoT,且逐渐有许多应用出现,例如智慧家庭。NB-IoT的开发工具组(Development kit)十分便宜,只要一两千元台币,而终端产品也多在几百元台币,于是,经济实惠的基础仪器,便成为NB-IoT装置制造商的首要选择,进而衍生出新的市场商机。
 
林志龙再以蓝牙应用为例子,指出现在坊间已有搭载蓝牙的钥匙圈或是防丢器,可与手机相连,实现贵重物品放丢失的提醒,当距离超过设定的安全距离时,手机及贵重物品上的防丢器会同时响起警报,并定位设备丢失的位置。这些产品的开发工具组也十分便宜,且终端产品价格不高,约在几十元到几百元之间;而这类应用如同NB-IoT一样,终端产品价格不高,但测试需求大,因此对于基础仪器而言,也是很大的潜在商机。
 
台湾罗德史瓦兹总经理王鸿则指出,因应物联网各式产品的测试需求,该公司的经济型产品线,除须具备高性能,也须在价格方面更具竞争力,才能使上述的物联网装置业者在有限的预算范围内也能选择高品质的仪器。未来该公司也期望借由高性价比的优势,将旗下产品推向更多应用层面,以满足使用者不同的量测需求。
 
物联网量测需求增安全防护不可缺
物联网产品多样,量测需求也不尽相同,而仪器商就如同军火商,于物联网市场中,针对不同的厂商制作的物联网装置,提供多元的产品供选择。是德科技(Keysight Technologies)行销处副总经理罗大钧(图5)透露,物联网从一开始发展到现在,重点不外乎是连网技术(有线和无线)及功率电源。因此,以仪器商角度而言,最主要的重点便是如何透过旗下产品,协助物联网设备制造商,加速进入市场及开发智慧化的联网装置。
 
然而,由于连网为物联网装置的必备功能,因此,如何实现完善的“资安防护”,也成近来物联网市场的发展重点,相关的测试需求也逐渐兴起。罗大钧举例,近来盛行的近场通讯(NFC)行动支付,也是物联网应用一环,而这方面对于资讯安全的要求十分严谨,须符合NFC论坛的认证机制与要求,因此测试需求也往上攀升,特别是在中国这一行动支付盛行的国家,对于这类仪器的需求更大。
 
为此,该公司旗下也备有T3111S NFC认证测试系统作为其NFC装置验收测试平台。该产品具备轻巧灵活的配置,可协助工程师执行射频和协定认证量测,以深入评估NFC装置的效能;且其标准测试套件可全面涵盖NFC论坛、EMV L1,以及ISO测试标准所要求的NFC测试项目。
 
此外,T3111S是第一套符合所有NFC论坛验证要求的测试系统,这些认证测试包括数位协定、类比、LLCP和SNEP。该系统同时也是NFC论坛认证计画采用的第一套测试平台。
 
另一方面,因应物联网安全需求,除具备T3111S NFC认证测试系统之外,是德科技也于2017年收购一间名为IXIA的软体公司,以提升电子设计、设备和网路验证,以及应用和安全性能等技术能量。
 
Ixia拥有广泛的IP组合,包括网路通讯、可见性、应用和安全技术。此外,Ixia的IP还包括广泛的网路和无线协定,这将扩大是德科技在无线通讯行业中的优势,并打造由第1层到第7层的端到端解决方案的独特组合,全面评测从移动设备到资料中心和云的性能,满足快速增长的5G通讯设计和测试生态系统的需求,以及物联网之安全性和应用性能要求。
 
IoT朝小型/高整合发展测试技术挑战多
针对物联网发展,国家仪器(NI)自动化测试技术市场工程师马力斯则是认为,物联网对终端应用势必有更高整合度与更低成本的需求。不论是芯片、模组或系统,小型化和高度整合化的趋势,并不会为物联网增加硬体成本和功耗,而是为应用中的测试技术提出更高要求。
 
例如,对于传统蜂巢式网路手机来说,射频模组部分需要10~20美元(约300~600台币)左右的
 
成本价,但这样的价格对于物联网设备来说是难以接受的“高价” 。无论对于可穿戴设备,或汽车中的e-call模组,这些物联网设备上的射频模组,将以更低的价格追求更大规模的应用。其中更值得注意的趋势是,传统射频模组将渐渐设计成高度整合的射频芯片,进一步将成本压缩到小于1美元的区间。
 
其次,硬体成本和整合度上的巨大压力将扩大到测试环节,无论是研发验证性测试还是量产测试,厂商都须要提供更低价格的方案以满足需求。然而,成本考虑因素当然不仅只于设备硬体和人力成本,更科学的方法为计算从开发、部署到维护测试系统的总整体拥有成本(Total cost of ownership),此助于理解高质量产品及缩短上市时间对于业务成本的影响。
 
为此,未来仪器之发展重点,便是对于测试成本的优化。相较于传统的台式仪器,模组化的解决方案可完成多种测试环境。在实验室中,传统使用的台式仪器虽然能很好地满足特性分析的任务,但是现在产品的复杂度提升,诸如物联网产品,都是各种讯号的混合,在模拟讯号上加入数字甚至是RF讯号,此时就须要使用多台仪器,如示波器,讯号产生仪,向量讯号产生器及向量讯号接收器等。
 
然而,多台仪器间现在的方法都是使用GPIB进行连接,而GPIB的使用并没有很好地进行多台仪器同步,以及GPIB数据频宽的限制并不能将大量数据实时分析。为此,NI便采用PXI模组化仪器,PXI基于PCIe上加入的定时同步机制,让模组化仪器之间的数据频宽和同步定时达到更好的效果,这对于加快产品上市时间有相当的优势。
 
除此之外,在量产测试中,传统的自动化测试设备(ATE)虽然能够满足功能上的实现,但物联网芯片对于价格上的严苛要求,以及对RF讯号的覆盖能力,让厂商在选择ATE的时候需要更慎重地考虑。为此,NI也推出专为半导体量产测试的STS(Semiconductor Test System),以业界标准的工业接口设计,搭配高效的射频测试能力,并实现多个待测件并行测试,满足物联网测试的要求。
 
最重要的是,NI的平台都是基于PXI模组化仪器,因此在实验室和量产测试之间都是使用的统一平台,用同样的软体和硬体来完成多种测试环境的覆盖,这将有效减少Data correlaTIon时间,提升上市周期,减少总体测试成本。
 
据悉,在这个以软体为中心的模组化平台上,测试工程师们可以利用简单易用,结构清晰的软体工具和灵活的模组化硬体,来创建完全用户定义的测控系统。使用测试应用开发软体(如NI LabVIEW)可以快速开发高效的应用程序,在此基础上,使用测试管理软体(如NI TestStand)进行测试流程控制,可最大程度的利用硬体资源,而工程师也能根据测试需求的变化迅速在模组间进行互换或重新配置模组的功能。
 
马力斯表示,正如之前所提到,物联网时代下,仪器需要对全新、甚至还在进行规格指定的无线协议有更超前的支援,同时对于变化的市场仪器本身更需要灵活且弹性的方式应对。因此,以软体为中心的模组化仪器方法是仪器行业进展的方向之一。这种基于软体的解决方案让用户可以完全控制他们的系统,在同一个软体平台上,根据特定的需求,整合通用的模组化硬体,建构其测试系统。
 
关税/政策优势加持普源力攻第三世界市场
物联网风潮席卷全球,少量多样的测试需求有增无减,而基础仪器业者也致力拓展市场新版图。普源精电(RIGOL)国际销售部市场经理潘光平表示,第三世界国家如中东、南非或是印度等,由于中小企业数量多,加上预算考量,因此,中低阶的基础仪器发展深具潜力,而普源由于是中国企业,在政策、关税等优势加持下,进军第三世界市场十分有利。
 
潘光平指出,对主打中低阶市场的仪器商而言,第三世界国家市场发展潜力十分庞大。以印度为例,过往印度多以软体发展为主,然而,随着物联网兴起,印度现今也积极研发硬体设备,物联网硬体元件的制造和出口也逐渐增加,测试需求也随之兴起;至于俄罗斯,则如同中国大陆一般,腹地广,因此市场需求量也大。
 
然而,由于第三世界国家中小企业数量多,因此在“预算”的掌控上相当在意,越经济实惠的产品越能吸引业者注意;所以,不仅普源,就连是德科技(Keysight Technologies)、太克科技(Tektronix)或罗德史瓦兹(R&S)等大型仪器商,也都全力抢攻第三世界市场。
 
然而,面对是德、太克的激烈竞争,普源究竟有何优势可与其一较高下?对此,潘光平说明,大型仪器商虽有较多资源、财力,但仍不见得有利。以中东为例,由于政策使然(如北美贸易协议),美国有些产品无法输入中东国家,相对也会限制是德、太克等美国企业产品销售。
 
潘光平再以印度为例,由于印度税高,产品进口会征收20%的税额,因此上述仪器商的产品,在印度的售价相当的高;而中国与印度签有贸易协定,货物进口的关税优于20%,因此产品价格相较于是德、太克等业者低上许多,对于拓展印度市场是一大利多。
 
潘光平说,第三世界国家一定也有大型企业,有购买高阶量测仪器的需求,但中小企业仍是主要的生态族群;因此,普源致力推出性能佳、操作方便,且价格实惠的产品,拓展第三世界基础仪器市场,再加上上述所提的关税、政策等优势,普源未来发展可说十分有利。
 
物联网趋势一变再变经济实惠为不变宗旨
物联网测试应用广泛,涵盖无线通讯、车用市场、智慧家庭及穿戴式装置等应用领域,然而,在降低成本的准则之下,市场也出现新的变化,为仪器商带来新的挑战。
 
罗大钧表示,由于物联网装置价格不高,加上制程成熟之后,产品出错的机率越来越低,于是现在有些系统厂,在量产阶段便跳过产品测试,直接出货。也就是说,由于前期开发过程比较严谨,有许多规范要验证、检测,研发端的测试需求仍在;但是到了量产阶段的时候,有些业者会为了减少成本,选择跳过成品测试,直接出货,而这种情况对基础仪器的销售而言,会是一大挑战。
 
对此,潘光平指出,现在市场的确有这样的情况,不过只能说这是少数“投机”业者的做法。这样的方式虽然可以省去量产时的测试成本,但对于产品品质没有保障,亦容易让消费者有不好的使用体验。因此,大部分的业者仍会于量产时进行产品测试,以确保品质,如此一来,生意才会做得长久。
 
总而言之,物联网市场持续变化,但唯一不变的,便是其背后的庞大商机;而仪器商纷纷备妥各式的解决方案,以因应物联网制造商多元的测试需求,确保客户能以最经济的方案,完成多样的测试项目。
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