邊緣AI 2026將成 IoT晶片發展核心
04:102021/05/02 工商時報 集邦科技資深分析師曾伯楷
隨著智慧工廠、城市等場景對數據分析越發需要精準、即時且大量處理的需求,AI與IoT結合已是現在進行式。在AI晶片助益下,IoT邊緣與終端裝置可透過機器學習或深度學習等技術加值,同時帶出無延遲、低成本、高隱私等優勢,顯示出AI晶片的重要性。預估全球AI晶片產值至2025年將達720億美元。
與此同時,邊緣運算透過AI使終端設備於運行上更加智慧,不僅保有邊緣運算於延遲性、隱私性、連接性、功耗、成本等優勢,並進一步使系統具有主動性與智慧性。若以場景角度切入,邊緣AI相較傳統邊緣運算,其主要帶來的效益包括數據處理過濾和邊緣智慧分析,此也將成為兩技術持續結合的動能。
一、MCU、連接晶片、AI晶片為IoT晶片產業鏈三大關鍵零組件。 物聯網在傳統上多以感知層、網路層、系統層與應用層作為架構堆疊,主要經濟效益雖來自應用層的智慧情境發展,然感知層所需的產業鏈之上游零組件仍是支撐終端場景運作重要核心,其中又以微控制器(MCU)、連接晶片與AI晶片最關鍵。
MCU方面,建立在高效能、低功耗與高整合發展主軸下,IoT MCU現行從通用MCU演化成特定為IoT應用或場景所打造,如2021年3月STMicroelectronics推出新一代超低功耗微控制器STM32U5系列,可用於穿戴裝置與個人醫療設備;Silicon Labs同期推出PG22 32位元MCU,主打空間受限且須低功耗的工業應用、Renesas RA4M2 MCU著眼IoT邊緣運用等。
連接晶片方面,受物聯網設備連線技術與標準各異影響,通訊成物聯網晶片中相當重要的一環,從蜂巢式的4G、5G、LTE-M、NB-IoT,到非蜂巢式的LoRa、Sigfox、Wi-Fi、Wi-SUN等,從智慧城市、工廠、家庭至零售店面皆被廣泛運用,範圍擴及至太空,如2020年下旬聯發科與國際航海衛星通訊公司(Inmarsat)合作,成功以NB-IoT晶片完成全球首次5G物聯網高軌衛星資料傳輸測試。AI晶片方面,隨著智慧工廠、城市等場景對數據分析越發需要精準、即時且大量處理的需求,AI與IoT結合已是現在進行式。此外,Microsoft在其2021年3月舉辦的年度技術盛會Ignite 2021上指出,2022年邊緣運算市場規模將達到67.2億美元,與深度學習晶片市場相當吻合,亦提及市場預估至2025年全球深度學習晶片市場將有望達663億美元。同時,Microsoft認為至2026年全球AI晶片有3/4將為邊緣運算所用,顯示出IoT晶片於邊緣運算的發展將成未來廠商重要布局之一。
二、邊緣AI效益顯著,成長動能仰賴數據處理過濾、邊緣智慧分析。
首先,從邊緣運算定義來看,市場雖已談論數年但定義與類別始終未統一,原因是各廠商於邊緣託管工作的目的不盡相同。例如對電信商而言,初步處理數據的微型數據中心是其邊緣端,而對製造商來說邊緣裝置可能是生產線的感測器,此也造就邊緣運算的分類方式略有出入。另外,例如IBM有雲端邊緣、IoT邊緣與行動邊緣的類別,ARM多將邊緣視為雲端與終端間的伺服器等裝置,亦有個人邊緣、業務邊緣、多雲邊緣等類型。
其次,從邊緣運算類別來看,現行分類趨勢和研究方式尚有以數據產生源為核心,藉由設備與數據源的物理距離作為分類參考,並將其分為厚邊緣(Thick Edge)、薄邊緣(Thin Edge)與微邊緣(Micro Edge)。厚邊緣多用以表示處理高數據流量的計算資源,並配有高階CPU、GPU等,例如數據中心的數據儲存與分析;薄邊緣則包含網路設備、工業電腦等以整合數據為主要目的,除了配有中間處理器外,也不乏GPU、ASIC等AI晶片;微邊源因與數據源幾無距離,故常被歸類為生成數據的設備或感測器,計算資源雖較為匱乏,但也可因AI晶片發揮更大效益。
整體而言,邊緣運算透過AI使終端設備於運行上更加智慧,不僅保有邊緣運算於延遲性、隱私性、連接性、功耗、成本等優勢,並進一步使系統具有主動性與智慧性,在平台管理、工作量合併與分布式應用也更有彈性。若以場景角度切入,邊緣AI相較傳統邊緣運算,其主要帶來的效益提升包括數據處理過濾和邊緣智慧分析,此也將成為兩技術持續結合的動能。
數據處理與邊緣分析於過往邊緣運算時已可做到,並在AI加值下進一步提升效益。以前者而言,數據透過智慧邊緣計算資源可在邊緣處預先處理數據,且僅將相關資訊發送至雲端,從而減少數據傳輸和儲存成本;從邊緣分析效能來看,過往多數邊緣運算資源處理能力有限,運行功能時往往較為單一,而邊緣智慧分析透過AI晶片賦能,進而能執行更為繁複、低延遲與高數據吞吐量的作業。
三、全球大廠搶攻IoT晶片市場,中國加重AI晶片發展力道。
IoT晶片於邊緣運算所產生的效益,使其成為廠商重要策略布局領域,雲端大廠如Google、AWS等紛紛投身晶片自製;傳統晶片大廠如ARM最新產品即鎖定邊緣AI於攝影機和火車的辨識應用、Intel亦投資1.3億美元於十餘家新創AI晶片設計廠商,NXP Semiconductors、Silicon Labs、ST則陸續在其MCU或SoC添加邊緣AI功能。此外,新創企業Halio、EdgeQ、Graphcore皆以AI晶片為主打。整體而言,若以區域來看,歐美大廠聚焦加速AI運算效能,但最積極發展AI晶片產業的則屬產官學三方皆支持的?心,代表性廠商包含地平線、華為旗下海思等代表;台灣則由產業聯盟領頭與聯發科和耐能等重要廠商。
(一)中國產官學助力,2023年AI晶片產值估將逼近35億美元。
AI產業是中國發展重點之一,其輔助政策如2017年《新一代人工智能發展規劃》、《2019年促進人工智能和實體經濟深度融合》,至「十四五」與「新基建」,都將AI視為未來關鍵國家競爭力。各大廠也因此陸續跟進,如百度發布AI新基建版圖著眼智慧雲伺服器;阿里宣布未來至2023年將圍繞作業系統、晶片、網路等研發和建設,騰訊則聚焦區塊鏈、超算中心等領域。
產官學研加重AI的發展力道也反映於AI晶片上,ASIC(特殊應用基體電路)廠商比比皆是。其中,AI晶片布局物聯網領域的廠商眾多,包含瑞芯微、雲天勵飛、平頭哥半導體、全志科技等,主要面向雲端運算、行動通訊、物聯網與自動駕駛四大領域。其中,物聯網領域進一步聚焦於智慧家庭、智慧交通、智慧零售與智慧安防部分,執行語音、圖像、人臉與行為辨識等應用。若進一步聚焦於邊緣運算領域,則以地平線、寒武紀、華為海思、比特大陸、鯤雲科技等最為積極。整體而言,TrendForce預估,中國AI晶片市場有望從2019年13億美元增長至2023年近35億美元。
綜觀中國AI晶片發展,雖有中美貿易摩擦導致設計工具、製造封測等環節較受限制,且開發成本始終居高不下,然而,藉由產官合作以及中國內需市場需求動能,仍能有效支撐該產業成長。若以邊緣運算來看,鑒於AIoT市場持續茁壯,特定應用的ASIC將是重要發展趨勢,尤以汽車、城市與製造業來看,相關場景應用如人身語音行為辨識、人車流量辨識、機器視覺等需求皆相當明朗,預期也將成廠商中長期發展主軸。
(二)台灣人工智慧晶片聯盟積極整合,監控與機器人為邊緣AI應用兩大方向。
台灣廠商聯發科和耐能同樣結合邊緣運算與AI兩技術作策略布局,就整體產業而言,2019年由聯發科、聯詠、聯電、日月光、華碩、研揚等廠商共同組成的台灣人工智慧晶片聯盟(AITA)發展迄今已越趨成形,各關鍵技術委員會(SIG)亦訂定短中長期發展目標。
邊緣AI發展則由AI系統應用SIG推動,其第一階段至2020年著眼半通用AI晶片發展與智慧監控系統應用平台的裝置端推論,2021年則聚焦以裝置端學習系統參考設計,以及軟硬體發展平台的裝置端學習為主,並規劃在2023年能以多功能機器人為主體,發展多感知人工智慧和智慧機器人AI晶片發展平台。
換言之,藉由業界在智慧裝置、系統應用與AI晶片的串聯,短期至2022年都將是台灣邊緣AI大力發展階段,並朝智慧監控、多功能機器人深化,預期此也將帶動系統整合的凌群、博遠,終端設備的奇偶、晶睿碩,以及晶片設計的聯發科、瑞昱等邊緣AI商機;但相較中國廣大內需市場,台灣仍需藉由打造讓晶片廠和系統商充分整合的互補平台,以利降低晶片開發成本,並從其中尋求更多可供切入的大廠產業鏈。
附圖:2019~2023年中國AI晶片市場推估
AI於IOT流程主要著眼數據處理與分析之效
台灣人工智慧晶片聯盟系統應用SIG發展架構
資料來源:https://www.chinatimes.com/newspapers/20210502000153-260511?fbclid=IwAR0zlvUv8MKpcHrbgpa3xRAFaQXaxZuep9TCeZ-75myILNjuDV4SWEIdKZ8&chdtv
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李佳玲 2021-01-21
(AUTOMOTIVE WORLD),已於2021年1月20日盛大舉辦,展期至1月22日。雖受疫情影響,但開展第一天仍吸引不少參觀者現場蒞臨參與。
由Reed Exhibition主辦的第35屆日本國際電子產品設計研發與製造技術展(NEPCON JAPAN)與第13屆國際汽車工業技術展(AUTOMOTIVE WORLD),已於2021年1月20日盛大舉辦,展期至1月22日。雖受疫情影響,但昨日開展第一天仍吸引不少參觀者現場蒞臨參與。另外同期舉辦第7屆日本可穿戴式設備暨技術展(WEARABLE EXPO)、第5屆日本國際機器人開發與應用技術展(RoboDEX)、第5屆日本國際智能工廠展 (SMART FACTORY Expo)。展會合計參展商超過1,000家企業參展,最新技術橫跨業界一覽無遺!
受到全球COVID-19(新冠肺炎)疫情影響下,2021年展會除了實體展出外,主辦單位Reed Exhibitions亦因應了無法到場的海外參觀者提供線上展會數位交流平台,不漏接最新的產品技術趨勢訊息。Reed表示,從線上觀展平臺上,參觀者能瀏覽所有參展企業的「線上虛擬展位」,並且能事前向感興趣的參展商進行會議預約。平臺上備有訊息、視訊等多種通訊機能。
與展會同期舉行的多場大型研討會也精采可期,例如由村田製作所的中島社長,發表該公司的5G戰略。以及Docomo的中村執行董事,帶來次世代通信標準的6G主題,此外,還有多場「電子先進技術論壇」,報名熱門連連額滿。
NEPCON JAPAN 聚焦5G商用化產品技術
NEPCON JAPAN可謂是亞洲首屈一指的電子設備研發、製造及封裝技術展。隨著日本及亞洲電子產業的發展不斷成長壯大,至今已走過30多個年頭。
NEPCON JAPAN 2021由七大專業主題組成,包括電子產品製造設備及零件技術展、電子零組件檢測設備及開發技術展、電子零組件封裝設備及開發技術展、印刷電路展、電子元件及材料展、精密加工技術展、LED及半導體雷射展。
因應5G商用化加上O-RAN開放式架構的出現,2021年展場也出現不少對應5G應用延伸而出的相關電子材料技術,例如在日本CMK展出採用低傳輸損耗材料的高頻電路板,適用於毫米波雷達等用途。擅長機能性樹脂材料的Rogers Corporation展出低介電常數、低損耗熱固性樹脂電路板材料,非常適合5G/毫米波天線應用。Zefa展出5G相容材料的三維電路形成技術,多項備受關注的5G相關技術齊聚。Reed Exhibition展會事務局長前薗雄飛表示,2022 NEPCON JAPAN將預期比2021年規模擴大兩倍,尤其5G相關技術展出將更加大幅增加。
日本汽車技術展 「MaaS EXPO」首屆舉辦
展會另一重頭戲為國際汽車工業技術展(AUTOMOTIVE WORLD),(AUTOMOTIVE WORLD 2021包含7個專題展:CAR-ELE JAPAN國際汽車電子展、EV JAPAN日本國際EV/HEV驅動技術展、Automotive Lightweight Technology Expo日本國際汽車輕量化技術展、Connected Car JAPAN日本國際車聯網技術展、CAR-MECHA JAPAN日本國際汽車零組件及加工技術展、Autonomous Driving Technology Expo日本國際自動駕駛技術展、MaaS EXPO交通移動服務展。
值得一提的是2021年「MaaS EXPO」(交通移動服務展)是第一屆舉辦,內容網羅「CASE」(車聯網、自動駕駛、汽車共享服務、電動車)等豐富主題的汽車先端技術展。展出包含MaaS系統平臺、導入自動駕駛車輛的MaaS服務、預約/付款系統、數據收集以及分析平臺。
隨著汽車智慧化與聯網化的趨勢發展,汽車上的功能實現許多都得仰賴軟體輔助,未來軟體占車子成本的比例勢必將持續攀升。「軟體定義汽車」時代已然來臨。有鑑於此2021 AUTOMOTIVE WORLD也特別設立「Automotive Software Zone」專區,展出各類車用軟體及相關技術。而在主題演講中,日產和SONY將在基調演講上,就以「製造以軟體為中心的汽車」主題探討軟體戰略。
Reed展會事務局長早田匡希提到,因應這樣的趨勢,在特別演講中,Volkswagen和微軟也以軟體為主題發表演講。在技術研討會上,電裝和Hitachi Automotive System將討論就如何開發兼顧速度和安全性的軟體研發進行講座。
除了多場軟體講座外,還有涵蓋自動駕駛、E/E 架構、EV、FCV、AI 和電池開發等關鍵技術講座。另外,全球首先實現自動駕駛3級的高速公路實際應用的本田汽車,將探討自動駕駛3級系統的發展,以及如何實際應用。精實的研討會內容,即是希望給與會聽眾,掌握到更多最新產業趨勢技術發展。
2021年Automotive另一熱門話題是日本經產省研擬全日本在2035年禁售燃油車,屆時只能銷售混合動力車及電動汽車,這也將加速各國電動車發展時程。早田匡希表示,對此趨勢變化,Reed在13年前就趕在全球潮流之前開始籌備,並於12年前推出首屆「EV JAPAN」電動車技術展。未來Reed將進一步豐富EV JAPAN的展覽內容,同時也站在潮流前鋒,提供第一手技術資訊給產業界。
SMART FACTORY Expo 「導入諮詢區」 協助企業數位化
SMART FACTORY Expo彙聚智慧工廠相關所有最新技術及解決方案,涵蓋物聯網解決方案、FA技術、機器人技術、人工智慧等。自2017年首屆展會以來,SMART FACTORY Expo展會規模逐年擴大,目前已成為日本最大的智慧工廠解決方案展會,吸引來自全球的大量業界專業人士觀展以尋找先進的技術。
Reed Exhibitions展會事務局長早田匡希提到,2021 SMART FACTORY Expo特別新設立「導入諮詢區」針對希望進行工廠數位化的人士,提供諮詢及提案。例如「該從哪方面開始進行廠房數位化?」、「是否有小額開始方案?」、「想導入適合自家工廠型態的物聯網技術」等提問。智慧工廠(將物聯網和人工智慧引入製造業)已經不單單只是個趨勢概念,而是邁入實際的「採用導入階段」, 「導入諮詢區」將有助於解決實際採用時的各種課題。2022年預期因應數位轉型的重要性,參展商將增加為兩倍。
日本首屈一指的機器人技術展
國際機器人開發與應用技術展(RoboDEX),吸引包括工業型/服務型機器人、感測器的技術開發及AI等相關企業齊聚!展出工業用機器人、機器人系統整合、服務型機器人、運輸用機器人、機械元件&軟體、感測技術、AI...等。
另外也展出不少有助於自動化和解決工作力短缺問題的機器人技術以及許多有助於物流創新的機器人技術。精彩的技術演講中電裝子公司DENSO WAVE的執行董事神谷先生,在基調演講中就工業機器人的應用發表演講。此外還有多場聚焦於機器人應用方式的演講,例如製造第一線的機器人運用以及食品生產線中的機器人和人工智慧應用。
另外展場也亮相機器人實機吸引不少參觀者目光,Doog展出協作運輸機器人「Sauzsa」、Marubeni Information Systems展出法國Effidence公司的自主移動運輸機器人「EffiBOT」。F-Design 展出各式可廣泛運用的移動機器人(如諮詢服務機器人和食物配給機器人)。
附圖:由Reed Exhibition主辦的第35屆日本國際電子產品設計研發與製造技術展(NEPCON JAPAN)與第13屆國際汽車工業技術展
資料來源:https://www.digitimes.com.tw/iot/article.asp?cat=130&cat1=40&id=0000603056_TRGLUGJA6ZCDMP59NV15H
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(摘)為何是現在開放?
目前台灣是美國的第十大貿易夥伴,第七大的農產品出口市場;美國是台灣的第二大貿易夥伴(第二大出口市場,第三大進口市場),如果能夠簽訂雙邊貿易協定,這個經濟效益自然不在話下。尤其在現在中美貿易戰以及不斷升高對抗層級的狀況下,台灣已經接收了很多從中國撤出的訂單(已有許多國際媒體報導,台灣和越南是中美貿易戰下的大贏家),以及開始有更多的國外投資。
最重要的關鍵字,就是這幾天蔡英文總統以及美國在台協會的相關發言都有提到的:全球「供應鏈」的重組。台灣過去不管是哪黨執政,莫不把台美貿易協定當做首要的目標之一,尤其期待能夠由美國來突破中國的外交封鎖,打入更多區域性的貿易協議。與美國洽簽BTA理應是台灣各黨派的共識才對。
為什麼是現在這個時刻宣布要開放呢?我們認為有幾個明顯的因素。首先,台灣才剛從口蹄疫疫區除名,豬肉可以開放出口了。1997年開始的口啼疫,重創了養豬產業,好不容易除名之後,現在豬肉有更多的外銷管道,讓豬農比較不擔心市場被進口豬取代。過去討論這個議題時,豬肉無法出口,開放進口之後,等於是沒有任何替代銷路。
第二,先前擋住了「非洲豬瘟」,保護了本土豬肉產業。相對於鄰近國家的養殖業受到巨大損失,台灣維持住消費者對豬肉市場的信心,讓豬農的生產量不被打擊。以上這兩個因素都可以緩解開放美豬進口,對本土畜牧業所帶來實質和心理層面的衝擊。
第三,目前政府的滿意度非常高,尤其在這陣子以來防疫有成的狀況下,「陰德值」累積得夠,可以來衝一波需要燃燒大量政治資本的事。而且,距離下次選舉(2022年底)還有一段時間,現在這個時機點可說是相當適合。
第四,現在台美關係顯然是處在相當好的一個狀態,沒有理由再讓貿易談判拖下去。這樣的台美關係背後代表的是整個世界局勢的快速變動,尤其中美之間的競爭態勢甚至已有全面對抗的趨勢。現在來談台美FTA,其意義及重要性已非十年甚至二十年前可比擬了。
小結:國內政治衝擊需要好好面對
目前執政的民進黨曾在過去在野時大力反對開放美豬美牛,現在的態度轉變當然是會被拿出來攻擊。不過,態度的轉變其實是很正常的事,尤其考慮到不同時期的各種國內和國際條件並不一樣,只是當然必須要好好說明轉變的理由。
在國際政治當中,各國面臨的狀況都是「雙重賽局」,即是指各國政府必須要面對國際上的互動對象,也需要面對國內的民意。自由貿易的本質就是會創造出經濟上的贏家和輸家,本質上就是一種不同產業區位因素的「交換」,所以政府本來就需要去處理開放貿易所帶來的衝擊。這也是為什麼我們看到政府提出了百億農業發展基金、推動更清楚的產地來源標示這些措施,目的就是要降低豬農所受到的打擊。
事實上,台美自貿協議(FTA/BTA)會帶來的衝擊還有很多,光是畜牧業來看,雞農受到的打擊也是很值得注意(雞肉開放進口已經很多年,而且並沒有強力推動產地標示的政策),稻米與蔬果等也可能受到影響。而且不只是農業這塊,其他產業受到的影響也值得關注,像是汽車及零組件業,電信業等等。
不過,在台灣其實很少有人在討論自由貿易背後代表的「新自由主義」所影響的社會與經濟秩序,人們對貿易協定的支持度是相當高的。