由于物聯(lián)網(wǎng) 的宗旨為萬(wàn)物皆可聯(lián)網(wǎng)，借以構(gòu)成龐大的應(yīng)用系統(tǒng)，并打造最智慧的生活環(huán)境，因此裝置勢(shì)必須具備聯(lián)網(wǎng)能力，同時(shí)還須兼顧成本與功耗，促使微控制器業(yè)者積極在32位元產(chǎn)品中整合 射頻 收發(fā)晶片，甚至加入兩種以上的 射頻技術(shù) ，借此讓采用不同射頻技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)裝置可無(wú)縫連接，并進(jìn)一步節(jié)省物料清單成本，進(jìn)而加速物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)發(fā)展。

　　無(wú)線微控制器( MCU )解決方案勢(shì)力抬頭。由于物聯(lián)網(wǎng)(Internet of Things)前端應(yīng)用裝置須要透過(guò) 無(wú)線通訊 技術(shù)串連為樹(shù)狀或網(wǎng)狀網(wǎng)路，以擴(kuò)大應(yīng)用涵蓋范圍，因此微控制器業(yè)者積極在產(chǎn)品中整合通訊收發(fā)器晶片，從而節(jié)省物聯(lián)網(wǎng)裝置布建成本，并創(chuàng)造新的商機(jī)。

　　物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用前端裝置如智慧電表(Smart Meter)、智慧白色家電、可攜式或家用醫(yī)療電子產(chǎn)品，以及工廠 自動(dòng)化 感測(cè)節(jié)點(diǎn)等，皆須利用通訊技術(shù)才能與閘道器(Gateway)連接，再進(jìn)一步將收集到的資訊往后端資料中心傳送。不僅如此，物聯(lián)網(wǎng)前端裝置數(shù)量通常相當(dāng)龐大，若采用有線通訊技術(shù)，不但網(wǎng)路布建相當(dāng)麻煩，成本也相對(duì)增加，因此采用可構(gòu)成網(wǎng)狀網(wǎng)路架構(gòu)的短距無(wú)線通訊技術(shù)，對(duì)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用服務(wù)供應(yīng)商來(lái)說(shuō)，將是較理想的選擇。

　　然而，物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用裝置對(duì)成本越來(lái)越敏感，因此微控制器廠商包括 飛思卡爾 ( Freescale )、 意法半導(dǎo)體 ( ST Microelectronics)、芯科實(shí)驗(yàn)室(Silicon Labs)與 微芯 ( Microchip )等，開(kāi)始著手將射頻(RF)收發(fā)器整合至微控制器中，其中，又以整合ZigBee收發(fā)器的系統(tǒng)單晶片(SoC)為目前發(fā)展主力，并逐漸擴(kuò)展產(chǎn)品組合，如整合 藍(lán)牙 與 Wi-Fi 等通訊技術(shù)。

　　滿足低成本/網(wǎng)狀網(wǎng)路建置需求ZigBee MCU大勢(shì)所趨

 

圖1 飛思卡爾高級(jí)市場(chǎng)行銷及業(yè)務(wù)拓展經(jīng)理黃耀君認(rèn)為，無(wú)縫連結(jié)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用市場(chǎng)發(fā)展相當(dāng)關(guān)鍵。

　　飛思卡爾高級(jí)市場(chǎng)行銷及業(yè)務(wù)拓展經(jīng)理黃耀君(圖1)表示，物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用涵蓋人們?nèi)粘Ｉ畹母鞣矫?，因此，物?lián)網(wǎng)裝置開(kāi)發(fā)商與微控制器業(yè)者，須掌握目前存在的各種通訊拓?fù)?表1)，以提供最貼近物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用所需的微控制器產(chǎn)品，才可進(jìn)一步搶攻物聯(lián)網(wǎng)龐大商機(jī)。

　　目前最受物聯(lián)網(wǎng)前端裝置開(kāi)發(fā)商青睞的無(wú)線通訊技術(shù)為ZigBee，這是由于ZigBee具備網(wǎng)狀網(wǎng)路的特性，可布建超過(guò)一千零二十四個(gè)節(jié)點(diǎn)，相當(dāng)適用于智慧電表、工業(yè)自動(dòng)化控制等需較多物聯(lián)網(wǎng)前端裝置數(shù)量的應(yīng)用所需。再加上，ZigBee為開(kāi)放性標(biāo)準(zhǔn)，產(chǎn)品間的互通性將有一定保障。此外，ZigBee的布建成本較低，且為眾多短距無(wú)線通訊技術(shù)中相當(dāng)省電的技術(shù)，因此從工業(yè)自動(dòng)化、智慧電表(Smart Meter)到家庭自動(dòng)化應(yīng)用開(kāi)發(fā)商，都優(yōu)先選擇ZigBee技術(shù)。

 

 

圖2 意法半導(dǎo)體技術(shù)行銷經(jīng)理?xiàng)钫硎?，除射頻收發(fā)器外，微控制器亦可整合感測(cè)器等物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)關(guān)鍵元件。

　　事實(shí)上，從過(guò)去大型工廠開(kāi)始導(dǎo)入自動(dòng)化架構(gòu)而選擇非標(biāo)準(zhǔn)ZigBee技術(shù)時(shí)，即可看出ZigBee獲物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用市場(chǎng)重視的程度。意法半導(dǎo)體技術(shù)行銷經(jīng)理?xiàng)钫?圖2)表示，先前ZigBee應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)尚未完備，以至于無(wú)法有效建構(gòu)完整且易用的網(wǎng)路，因此許多大型工廠經(jīng)營(yíng)者導(dǎo)入物聯(lián)網(wǎng)射頻技術(shù)架構(gòu)時(shí)，為節(jié)省認(rèn)證成本，以及滿足實(shí)際應(yīng)用需求，大多采用非標(biāo)準(zhǔn)ZigBee技術(shù)，建構(gòu)工廠自動(dòng)化系統(tǒng)，之后包括家庭自動(dòng)化、智慧電表等應(yīng)用也開(kāi)始紛紛采納非標(biāo)準(zhǔn)ZigBee，此即為ZigBee技術(shù)進(jìn)入物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)的開(kāi)端。

 

　　包括飛思卡爾、芯科實(shí)驗(yàn)室與 德州儀器 ( TI )等微控制器業(yè)者過(guò)去也都相當(dāng)看重非標(biāo)準(zhǔn)ZigBee市場(chǎng)，不過(guò)，隨著ZigBee技術(shù)與相關(guān)應(yīng)用規(guī)范逐漸成熟，以及考量產(chǎn)品互通性問(wèn)題，微控制器廠商已轉(zhuǎn)而力拱標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。

 

圖3 芯科實(shí)驗(yàn)室 嵌入式 系統(tǒng)無(wú)線產(chǎn)品事業(yè)群亞太區(qū)資深行銷經(jīng)理Lawrence Der指出，中國(guó)物聯(lián)網(wǎng)商機(jī)誘人。

　　芯科實(shí)驗(yàn)室嵌入式系統(tǒng)無(wú)線產(chǎn)品事業(yè)群亞太區(qū)資深行銷經(jīng)理Lawrence Der(圖3)指出，私有協(xié)定礙于系統(tǒng)及終端產(chǎn)品的互通性，發(fā)展將逐漸沉寂。舉例來(lái)說(shuō)，在一個(gè)高度依賴私有協(xié)定的應(yīng)用環(huán)境中，終端使用者必須使用特定的終端裝置，但諸如智慧恒溫器、發(fā)光二極體(LED)燈具、交換器等，這些裝置必須相容于家庭聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，才能確保系統(tǒng)內(nèi)的互相操作，而唯一能夠無(wú)縫連結(jié)所有物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的方法就是采用開(kāi)放式標(biāo)準(zhǔn)，如ZigBee。

 

　　有鑒于此，目前微控制器廠商無(wú)線微控制器產(chǎn)品多以整合開(kāi)放性標(biāo)準(zhǔn)的ZigBee為主，相關(guān)產(chǎn)品已陸續(xù)推出。

　　ZigBee MCU產(chǎn)品紛出籠

　　Der認(rèn)為，今年物聯(lián)網(wǎng)的無(wú)線聯(lián)網(wǎng)裝置及系統(tǒng)將大幅普及，例如聯(lián)網(wǎng)家庭中的無(wú)線智慧電表及無(wú)線感測(cè)網(wǎng)路(WSN)等。值得注意的是，物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)發(fā)業(yè)者考慮其系統(tǒng)無(wú)線協(xié)定時(shí)，ZigBee此種可實(shí)現(xiàn)互相操作的開(kāi)放性標(biāo)準(zhǔn)，即成為最優(yōu)先的選擇。

　　另外，聯(lián)網(wǎng)嵌入式裝置也須使用ZigBee協(xié)定，才可對(duì)家中裝置進(jìn)行控制。Der強(qiáng)調(diào)，雖然物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用可采用各種合適的無(wú)線技術(shù)，然而針對(duì)具有大量聯(lián)網(wǎng)裝置的網(wǎng)狀網(wǎng)路架構(gòu)來(lái)說(shuō)，ZigBee技術(shù)將是經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的可靠解決方案。對(duì)于許多聯(lián)網(wǎng)裝置應(yīng)用而言，網(wǎng)狀拓?fù)浞浅＠硐?，舉例來(lái)說(shuō)，家庭照明系統(tǒng)中的節(jié)點(diǎn)數(shù)目就可能包括三十個(gè)以上的燈具及感測(cè)器，因此業(yè)者應(yīng)采用內(nèi)建ZigBee的無(wú)線微控制器，使其聯(lián)網(wǎng)裝置具有可自行設(shè)定、自行恢復(fù)的網(wǎng)狀連接能力。如此一來(lái)，才能在單一網(wǎng)路上連接數(shù)百，甚至是數(shù)千個(gè)裝置。

　　藍(lán)牙、Wi-Fi無(wú)線MCU亦為發(fā)展焦點(diǎn)

　　不過(guò)，雖然ZigBee建構(gòu)網(wǎng)狀網(wǎng)路有其優(yōu)勢(shì)，但該技術(shù)僅能傳輸幾k位元的資料，無(wú)法滿足所有物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用所需，因而使得其他無(wú)線技術(shù)有機(jī)會(huì)進(jìn)入物聯(lián)網(wǎng)前端裝置市場(chǎng)。例如，視訊串流等高頻寬工作須使用高傳輸率的技術(shù)，此時(shí)無(wú)線區(qū)域網(wǎng)路(Wi-Fi)就是適合的無(wú)線技術(shù)；針對(duì)車庫(kù)門(mén)開(kāi)啟等簡(jiǎn)單的應(yīng)用，或是需要長(zhǎng)距離連結(jié)的系統(tǒng)，則Sub-GHz收發(fā)器將是較佳的選擇；而醫(yī)療電子應(yīng)用領(lǐng)域則是因考量功率對(duì)人體的影響，以及技術(shù)易于取得的因素，多采用藍(lán)牙 低功耗 (BLE)技術(shù)。

　　有鑒于此，包括意法半導(dǎo)體、德州儀器、芯科實(shí)驗(yàn)室、微芯與 愛(ài)特梅爾 ( Atmel )已開(kāi)始在微控制器中整合藍(lán)牙、Wi-Fi、Sub-GHz或6LoWPAN等技術(shù)。其中，藍(lán)牙與Wi-Fi無(wú)線微控制器更為微控制器業(yè)者重點(diǎn)發(fā)展的新產(chǎn)品。

　　楊正廉表示，意法半導(dǎo)體不僅率先推出整合ZigBee的STM32W系列微控制器，更發(fā)布整合藍(lán)牙低功耗或Wi-Fi的系統(tǒng)封裝(SiP)微控制器，以協(xié)助客戶縮短設(shè)計(jì)時(shí)程。透過(guò)SiP封裝方式，意法半導(dǎo)體將可依客戶需求，「組合」所需的無(wú)線射頻收發(fā)器與32位元微控制器，為該公司在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用市場(chǎng)中重要的競(jìng)爭(zhēng)力。

 

圖4 微芯無(wú)線產(chǎn)品部Wi-Fi產(chǎn)品線經(jīng)理Mark Wright表示，該公司8、16與32位元微控制器皆可整合射頻收發(fā)器。

　　微芯無(wú)線產(chǎn)品部Wi-Fi產(chǎn)品線經(jīng)理Mark Wright(圖4)認(rèn)為，能輕易與許多不同的低功耗嵌入式裝置連結(jié)是物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)發(fā)展的重要趨勢(shì)。微芯透過(guò)MRF系列的Wi-Fi模組和具備完整應(yīng)用等級(jí)堆疊功能的微控制器，可讓客戶在8、16、32位元微控制器產(chǎn)品中輕易增加Wi-Fi功能。

 

　　滿足物聯(lián)網(wǎng)多樣技術(shù)需求多標(biāo)準(zhǔn)無(wú)線MCU后市看俏

　　值得注意的是，未來(lái)的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用需多樣的連結(jié)技術(shù)，才可架構(gòu)規(guī)模龐大的網(wǎng)路，因此裝置內(nèi)將不再只具備單一通訊技術(shù)。有鑒于此，微控制器業(yè)者亦著手在微控制器中加入多種無(wú)線通訊技術(shù)。

　　黃耀君指出，飛思卡爾已可提供SiP無(wú)線通訊微控制器產(chǎn)品和系統(tǒng)單晶片，該類產(chǎn)品內(nèi)建 Cortex -M0及M4核心，以及Sub-GHz射頻和ZigBee技術(shù)。就長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展計(jì)畫(huà)來(lái)看，飛思卡爾將有更多的系統(tǒng)單晶片支援其他射頻標(biāo)準(zhǔn)，除Sub-GHz、ZigBee和Wi-Fi外，越來(lái)越普遍應(yīng)用于醫(yī)療和穿戴式電子設(shè)備的藍(lán)牙與藍(lán)牙低功耗，也將是飛思卡爾無(wú)線微控制器整合的無(wú)線技術(shù)。

　　Der表示，整合數(shù)個(gè)無(wú)線協(xié)定的系統(tǒng)單晶片微控制器有其應(yīng)用上的好處，如設(shè)計(jì)彈性高、減少物料清單(BOM)及省電等。芯科實(shí)驗(yàn)室擁有ZigBee、Sub-GHz等無(wú)線通訊矽智財(cái)及研發(fā)能力，可視客戶需求及市場(chǎng)趨勢(shì)，在未來(lái)的系統(tǒng)單晶片產(chǎn)品中整合多種射頻協(xié)定?，F(xiàn)階段，該公司將持續(xù)專注于擴(kuò)展以安謀國(guó)際( ARM )微控制器核心為基礎(chǔ)的ZigBee系統(tǒng)單晶片產(chǎn)品線，以及整合Sub-GHz收發(fā)器的超低功耗無(wú)線微控制器產(chǎn)品。

　　意法半導(dǎo)體則是透過(guò)SiP技術(shù)實(shí)現(xiàn)多元無(wú)線通訊微控制器。楊正廉表示，該公司與SiP業(yè)者合作，可針對(duì)客戶物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用需求，在32位元微控制器中整合其所需的無(wú)線技術(shù)，目前已可提供STM32微控制器結(jié)合Wi-Fi及藍(lán)牙的產(chǎn)品，甚至還可加入意法半導(dǎo)體微機(jī)電系統(tǒng)( MEMS )元件與感測(cè)器，打造最完整且效能強(qiáng)大的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用解決方案。

　　不僅國(guó)際微控制器大廠積極研發(fā)整合多重通訊技術(shù)的微控制器產(chǎn)品，中國(guó)大陸產(chǎn)學(xué)界亦攜手合作推出渝芯一號(hào)晶片。據(jù)了解，渝芯一號(hào)主要應(yīng)用市場(chǎng)鎖定工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，整合ISA100.11a、WirelessHART、WIA-PA等三大主流 工業(yè)無(wú)線 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)及微控制器，且具備高性價(jià)比。事實(shí)上，中國(guó)大陸本土業(yè)者在物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)中較弱的即是感測(cè)與無(wú)線射頻領(lǐng)域晶片開(kāi)發(fā)，皆須仰賴國(guó)外廠商的解決方案，中國(guó)大陸官方為協(xié)助本土廠商在物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)發(fā)展，因此積極扶植產(chǎn)學(xué)界自主研發(fā)感測(cè)器與無(wú)線射頻晶片。

　　綜上所述，由于物聯(lián)網(wǎng)的宗旨為萬(wàn)物皆可聯(lián)網(wǎng)，借以構(gòu)成龐大的應(yīng)用系統(tǒng)，并打造最智慧的生活環(huán)境，因此裝置勢(shì)必須具備聯(lián)網(wǎng)能力，同時(shí)還須兼顧成本與功耗，促使微控制器業(yè)者積極在32位元產(chǎn)品中整合射頻收發(fā)晶片，甚至加入兩種以上的射頻技術(shù)，借此讓采用不同射頻技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)裝置可無(wú)縫連接，并進(jìn)一步節(jié)省物料清單成本，進(jìn)而加速物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)發(fā)展。