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FPGA強攻物聯網商機

2015年10月02日  | Anthea Chuang

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自全球第一顆現場可編程閘陣列(FPGA)發明以來,各家FPGA業者看好其可編程、應用領域廣泛的特性,試圖力推FPGA取代特定應用積體電路(ASIC)。然而,當時電子產業界對FPGA並不熟悉,加上ASIC憑藉摩爾定律(Moore's Law)的預測,正是大鳴大紫、鋒頭正盛之時,FPGA受到的注目並不如預期。


隨著FPGA廠商戮力推廣與耕耘市場,以及ASIC逐漸步入「瓶頸」,性價比優勢減弱,因有越來越多新的應用使用FPGA。今年Altera TechDay無論是該公司新上任的亞太區副總裁兼董事總經理莊秉翰的主題演講或是其他技術專題演講,甚至會場中Altera合作夥伴展出的應用設計,Altera都在向業界宣告「今後將是FPGA獨領風騷的時代!」


物聯網/性價比優勢推升 FPGA取代ASIC效應顯著

走過半世紀以來,摩爾定律一直被半導體產業奉為圭臬,然而,觀察現階段半導體的發展態勢,進入更先進的節點需要支出翻幾翻的成本,使半導體業者支出與營收幾乎無法有效平衡,有許多評論甚至已開始認為摩爾定律已無以為繼,不過這應該單就ASIC而言。


半導體先進製程成本與需達營收比較。(資料來源:Altera,2015/08)
半導體先進製程成本與需達營收比較。(資料來源:Altera,2015/08)

莊秉翰表示,時至今日,ASIC半導體製程朝向更先進的節點邁時,所需花費的成本卻越來越高,以至於性價比不若以往具備優勢,但同樣遵循摩爾定律發展的FPGA,支出與ASIC相等的高額成本,卻可擁有較佳的性價比,這讓FPGA逐漸「加速」滲透既有ASIC應用市場。


FPGA仍持續受惠摩爾定律

事實上,近期半導體市場購併事件頻傳,無論是創投公司的收購策略或是半導體業者強化自身競爭力所做的購併決定,再加上研究單位的預測等,都隱約可嗅出半導體業者「生意難做」。莊秉翰指出,由於越先進的節點所需花費的成本越驚人,在此情況下,ASIC又是專為某些應用所訂製,功能固定且只能應用於某些應用領域,成本支出與回收產生極大的不平衡。他並援引HandelJones博士的統計進一步說明,65奈米(nm)製程製造成本大約接近4,000萬美元;20奈米則須花費約1億6,000萬美元,再將這些成本支出換算為半導體業者所需賺進的營收,投入1億6,000萬美元成本得銷售8億美元左右的產品才能收支平衡,對ASIC業者來說,是一大難題,主因即是產品應用領域受限。


半導體先進製程成本分析。(資料來源:Altera,2015/08)
半導體先進製程成本分析。(資料來源:Altera,2015/08)

FPGA則沒那麼「冏」。雖然FPGA和ASIC一樣,每進到新的製程節點時,也需要支出同樣龐大的開發成本,不過,由於FPGA可編程的特性使其可應用於不同的應用領域,也就是具備極佳「通用性」,因此不僅可回收所支出的開發成本、晶片性價比也較有優勢,還可較ASIC更快進入更先進製程節點。莊秉翰強調,今年Altera的FPGA已進入20奈米製程;今年底將可達14奈米,然而ASIC目前仍以65奈米為主流。也因此,目前許多新的應用設計以FPGA替代ASIC的速度已逐漸加快,舉凡先前的通訊基礎設備到最新的物聯網(IoT)相關應用裝置,FPGA的發展力道越發強勁。


物聯網的成功關鍵—工業4.0

在物聯網大傘下,工業4.0也可歸為物聯網的一部分應用。現階段,工業4.0在歐洲已開始推廣,值得注意的是,工業4.0的成功也能協助物聯網的發展。Altera工業市場開發亞太區首席經理江允貴說明,物聯網應用範圍牽涉到許多不同的領域,雖然資訊的傳輸變得相當快,但只要其中一環沒能配合,物聯網的推展可能無法帶給消費者較佳的使用體驗。


舉例來說,消費者在電子商務網站購買了一支智慧型手機,但手機卻缺貨,無法在電商網站標榜的24小時內到貨,消費者的購買經驗會打折扣。然而造成缺貨的原因,一是電商的資訊未進一步有效整合分析;另一是後端智慧型手機製造工廠出貨不及所致,若是工廠導入工業4.0,進一步提升生產力,就可避免缺貨的問題。


更重要的是,現階段常聽到代工廠毛利率相當低,只能透過大量接單來提升整體營收,也造成不少「血汗工廠」。而導入工業4.0也可進一步提升毛利率。江允貴指出,提升毛利率的方式包括建置產線自動化,以提高生產力並同時降低人力成本;廣泛建置感測器等關鍵元件及資料分析系統,以隨時監測生產工具的「狀況」,並及早回報無效的生產方式。據了解,鴻海目前已著手將現有的幾條生產線導入工業4.0。


此外,除了生產力的提升外,工作安全也相當重要,因此在工業4.0的議題中,工能安全即是相當重要的一環。不過無論是資料分析系統或是工業4.0的架構都相當龐大,無法短時間、省成本的建置而成,因此不僅需要業者有自覺,也需要政府單位的「出錢出力」,才能真正推升工業4.0的市場綜效。


(未完,請參閱下頁更多內文及附圖)

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