智慧家庭硬體熱門 中高階PCB成為關鍵核心技術
- DIGITIMES企劃
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智慧硬體產品持續發燒，自行動裝置、智能家庭、IoT應用甚至是穿戴式應用等產品市場持續增溫，除帶動相關PCB應用需求朝中、高階板材移動，也掀起一波軟性材質電路板的應用需求…
由於PC/NB產業發展趨緩，加上智慧硬體產品市場持續增溫，帶動新一波PCB/FPC需求朝智慧硬體移動，尤其是中？高階PCB(Printed circuit board)高密度電路板(High Density Interconnect；HDI)與可撓式電路板(Flexible PCB；FPC)的成長力道都相當大。
PCB電子電路板一向是電子產品、電子工業最重要核心元件之一，市場的產業產值一直是佔據電子元器件總產值約25%上下，在PCB應用中，中？高階HDI PCB與可撓性FPC的成長最為亮眼，吸引PCB產業極度關注，同時也將相關研發力道增大，以因應最新的市場需求。
智慧硬體需求強 高階PCB成為新創產品開發門檻
以目前熱門的智慧硬體產品來說，雖然市場產品需求強勁，但實際上硬體產品的開發與生產門檻高，對多數新創團隊、新產品開發團隊狀態，硬體開發仍會遭遇相當大的技術與量產瓶頸。
為了搶食智慧硬體市場，除了晶片業者積極開發對應領域、市場所需的解決方案，例如智慧家庭、智慧醫療、智能汽車、可穿戴式裝置對應的參考設計方案加速相關應用開發成型，同時也刺激相對應的產品投放市場後所需的生產組裝PCB用量。
另一大應用刺激則為物聯網IoT(Internet of Things)應用持續發燒，IoT產業關鍵的低功耗網路連結技術ZigBee也針對應用發布新版通訊協定920IP，920IP為全球第一個基於Internet IPv6的Mesh Networking網路解決方案，可針對家庭電源管理、物聯網應用與相關家電整合，提升物聯網應用效能與互通性的關鍵技術方案，目前已完成初步開發與測試，預估也將為IoT物聯網應用掀起一波新硬體整合熱潮。
ZigBee新通訊協定發布 刺激IoT產品需求高峰
另920IP通訊協議甚至將支援精簡版ECHONET、HEMS，同時透過增加網路層、安全層及應用程式的框架強化IEEE 802.15.4應用標準。而920I P通訊協定基於標準Internet通訊協定，可提供具成本與節能要求的無線Multi-hop網格網路，支援如6LoWPAN、IPv6、UDP(User Datagram Protocol)與RPL(Routing Protocol for LLNs)。
此外， 920IP通訊協定也能支援傳輸層安全性TLS-PSK、延伸認證通訊協議EAP(Extensible Authentication Protocol)、PANA、鏈路層訊框安全性AES(Advanced Encryption Standard)先進加密標準演算法之安全與身分驗證功能。
此外，也是行動裝置熱潮帶起的行動上網、智慧型穿戴設備熱潮，使得電子產業更為專注發展低功耗甚至極低功耗的相關電子元器件開發與解決方案整合，除元件之外最重要的就是具備電路連接整合的PCB與FPC應用需求，而IoT物聯網與行動裝置、穿戴設備甚至可以進一步串聯與整合應用，在兩大市場彼此拉抬下也有機會再創市場應用高峰，吸引系統？硬體廠商加碼投入相關產品或應用研發製造。
Google花32億購Nest 積極進軍智慧家庭應用市場
在物聯網的概念整合下，各種新穎的智慧家電應用相繼推出，而Google在2014年花了32億美元購併Nest公司也是物聯網產業相當熱門的購併案，Nest核心技術在於發展居家智慧調溫器(Thermostat)、煙霧偵測器(Smoke sensor)，其中重要產品為透過可程式控制(programmable)的thermostat遠距控制家庭空調開啟與關閉，利用如行動網路、家庭網路連結達到遠端控制設備運作目的，進而達到節約能源的目的，Google購併Nest不只為其成功的智慧調溫器、煙霧偵測器產品，也希望在買入Nest後取得該公司相關核心技術，為日後進軍IoT市場發展智慧家庭產品預先鋪路。
另一家針對Apple智慧手機開發智慧家庭應用的Kwikset，推出Kevo智慧門鎖，這種門鎖為利用低功耗藍牙無線傳輸技術，進行加密解鎖？開鎖動作控制，有別於一般門鎖易於遺落鑰匙或容易遭破解開啟問題，Kwikset Kevo利用智慧手機的繁複加密與近距離無線通訊的高安全性特性，打造智慧門鎖產品，而這類智慧門鎖同時整合資料加密？解密、低功耗無線通訊傳輸、智慧手機整合功能，又必須在小巧的門鎖內整合這些電子電路，若沒有使用高階HDI電路板搭配嵌入式運算平台，就不容易被產品業者實現相關設計。
智慧開關、燈具構型小 需仰賴高階PCB整合繁複控制功能
除智慧調溫器、智慧門把產品外，家庭的電力控制、家電控制也是這波智慧家電與IoT概念整合的發展重要產品應用，以Belkin開發的Wemo產品為例，其實Wemo為一款可以結合Wi-Fi聯網遠端控制的智慧燈具控制開關(light switch)，透過Wemo用戶可以經由DIY為家庭燈具升級成具備Wi-Fi控制的智能家電功能，除支援遠端遙控外，用戶還可在其嵌入式系統設定開？關燈時段，增加家庭照明智慧化應用的便利性，而以Wemo這類智能照明開關套件，產品構型體積相當小巧，為了讓Wi-Fi模組、市電轉換控制電路所需電力模組與嵌入式系統載板都可納入有限的開關模組中，簡單的開關模組至少也要使用高階電路板才能整合這麼繁複的系統架構。
另一個有趣的IoT產品為Philips Hue智慧LED球泡燈，Hue是一組內建支援無線網通、嵌入式控制平台的LED照明球泡燈，球泡燈本身為利用三色LED整合，而搭配嵌入式控制平台，用戶可利用智能手機透過無線網通技術進行燈泡色溫的直接控制，由於Hue為主打升級型的智慧LED球泡燈應用市場，燈組需兼顧一般燈具的亮度表現、同時還要在燈泡的構型限制內整合無線網通模組、LED燈泡驅動電路、嵌入式運算平台等電子電路，還需維持一般LED球泡燈應有的壽命表現，同時終端售價還不能過高，而在球泡燈的構型限制下Hue產品勢必也要搭配高階PCB才能竟其功。
OIC、AllSeen產業聯盟 積極建構IoT智慧家庭互連應用基礎
但可以發現，在2014年以前，前述的相關智慧家電產品都有個共通的困擾，即智慧系統無法與其他智能家電互通整合，尤其是嵌入式系統可能為了節省終端控制模組成本，採用不同等級的晶片方案，加上網路控制通訊技術選項多元無法整合，也導致影響用戶購入相關產品的意願。尤其在IoT物聯網潮流下，對智慧家庭設備最大的問題仍在於電器智慧化後的跨平台甚至是跨品牌的通訊與整合，智能家電往往是各行其是、互不相容狀態。
為了搶食智能家庭設備市場需求，Samsung、Intel、Dell等業者聯合成立開放互聯聯盟(Open Interconnect Consortium；OIC)，為針對智慧家庭設備應用標準設置的產業聯盟，目的在於針對家庭恆溫空調控制器、智慧燈泡等智慧家庭設備間的通訊建立一套標準通訊模式。
而由Intel、Samsung與Dell成立的OIC開放互聯聯盟，目前已有晶片製造商Boardcom、Atmel與嵌入式軟體供應商Wind River加入，在OIC聯盟中已有初步智慧家庭產業鏈自上游(晶片廠商)、下游(終端產品開發商)整合的氣勢，與Qualcomm、LG等業者籌組的智慧家庭設備標準聯盟AllSeen聯盟對峙的意味濃厚。
OIC和AllSeen產業聯盟籌設出發點，均是協助發展物聯網機制下的智慧家庭設備網路互連協作建構通訊的標準模式，只要依循產業聯盟架構，相關的新創公司、產品製造商就可開發相容該產業聯盟的智慧家庭設備，如智慧防盜器、監視器、警報器、智慧電視、智慧燈具等，加速相關軟？硬體應用推出，同時智慧智能家電產品所需的運算能力也較一般嵌入式運算要求稍高，電路載板需求至少也是中高階的HDI電路板或是進階的FPC軟式電路板，相對也能刺激相關用量激增。
