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模组化量测的隐忧与前景
应用明确 匹配性待加强

【作者: 王明德】2015年01月09日 星期五

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模组化量测仪器最大的优势,是可根据客户使用的需求,快速配置出适用的量测平台,以最快的时间架构出具竞争力的测试平台,目前模组化量测仪器市场的主要厂商包括NI、是德科技、凌华科技等,其中凌华是唯一的台湾厂商。


图一
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凌华从讯号撷取技术起家,由于此一技术是量测设备的首要环节​​,因此后来凌华也顺势切入量测领域,凌华科技量测与自动化产品事业处产品协理吴幼倩指出,这几年凌华专注于微小讯号的撷取量测,尤其是前端有相关感测器的电子装置,吴幼倩以手机的音讯测试为例,近年来智慧型手机已化身多媒体装置,其音讯品质逐渐被要求,以往的按键式手机,其音讯测试多采用麦克风收音,不但速度慢,高品质的音源也无法掌握,现在采用凌华的模组化量测仪器,除了音讯外,其他影音功能也可一并量测。


此一作法也点出现在量测仪器的模组化趋势,单机式量测仪器虽然效能远较模组化量测仪器强大,不过其价格高、体积大、功能单一,因此并不适合用于生产线,是德科技行销处资深行销专案经理郭丁豪也指出,现在的生产线空间渐小,对仪器设备的体积要求也随之缩小,若单机式量测仪器要应用于生产线,会需要使用转换器(Switch )转换讯号,如此一来又会压缩到生产线空间,另外模组化量测这几年技术有成,其效能已足敷现在生产线量测所用,


模组化量测仪器的另一项特色是高弹性,使用者可利用市场上同一标准(如PXI)的功能板卡,组成多功能量测仪器,再以凌华的音讯量测解决方案为例,系统整合厂商将凌华的量测模组设计为音频网路量测,由于现在的智慧手机的耳麦不像以往将喇叭与麦克风分开设计,而是将之整合在耳机处,发声部份使用感测器撷取人体脑壳内部的生波回音,因此其产品必须同步量测听与说两端的音讯,因此系统整合商将人工耳与人工嘴设计在同一隔离箱中,产线测试者将产品置放于相中的治具,在20秒内即可完成测试,此一案例系统整合商与凌华合作设计量测系统的软体,前者负责手机控制,凌华则负责音频测试。


以凌华的PXI 9527 DSA为例,其一张卡就可以作到2组24位元同步取样的类比输入通道及2组类比输出通道为特色,其24位元Sigma-Delta类比至数位转换器(ADC)与数位至类比转换器(DAC),提供取样率的解析度高达432 KS/s,这已足以取代过去单机式量测设备的功能。以现今智慧型手机拥有多种音频元件,需要信号源及分析仪来做量测,凌华PXI 9527 DSA一张板卡即同时具备输出及输入通道,单张板卡就可完成三、四种音频回路的测试。


模组化量测的发展阻力


此类整合测试的应用已逐渐增多,像是博奕机台的影音测试,就是一例,由此一趋势可以看出,现在模组化量测的应用深度与广度已与当年刚推出时大有进展,不过吴幼倩也表示,现在模组化量测在市场推广时仍有阻力,她指出其阻力非来自单机式量测设备,而是主要是使用习惯跟成本的关系因此导入不易


,在PC方面,使用于生产线的量测设备都有较重的成本考量,现在市面上的主流模组化量测标准无非是PXI与PXIe,但与一般IPC板卡相较,PXI比IPC成本高的原因在于本体系统架构的高规格及扩充性,由于PXI是专为高阶量测应用所设计,与一般用途IPC不同,因此其成本也较高,不过吴幼倩也指出,若从长期扩充性及功能性来看,导入PXI仍是经济实惠的选择。


另一个阻力来自于模组化标准的匹配性,以现在最普及的PXI为例,PXI问世17年,如今已是模组化量测的主流标准,但即便投入者众,厂商之间的技术仍有落差,目前投入发展的厂商中,NI、是德科技(Keysight)、凌华是3大主要的机箱平台供应商,至于板卡虽然有多家厂商有推出产品,不过除了这3家机箱与控制器间可以互相搭配,板卡厂商则因各家驱动软体没有标准依循,而有平台与板卡间的读取问题产生,这使得PXI诉求的高相容性在实际应用时受到局限,也降低了制造业者的导入意愿。


模组化与单机式的竞合关系


就市场发展态势来看,业界对模组化量测的另一个问题,是与单机式量测设备会不会有相互取代性的问题,对此是德科技与凌华科技的部份看法趋于一致,都认为两者之间的取代性并不大,在大功率、AC Load部份,由于模组化量测平台上,都会插上多张功能模组卡,这时机箱的散热、干扰等问题往往难解,因此单机式量测在此会具有优势,至于成本部份,一般多认为模组化成本较低,易为制造业者所接受,不过郭丁豪则表示,这还是要从整体应用面来看,在部份应用中,多功能的模组化量测有可能适得其反,他建议部份产线环节用单机式与模组化混搭,反而可以兼顾效能与成本。


在传输速度与效能方面,吴幼倩认为,PXI若采用PCIe介面,其传输速度与单机式无异,再加上现已有厂商在板卡利用FPGA先进行信号处理如Averaging后,再将讯号送由后端处理,此一作法不但减少后端资源的负担,也会更省频宽,不过郭丁豪则指出,PXI的Gen2仍有其上限,而单机式量测仪器则可再做提升,就此来看,单机式的效能仍高于模组化,在频宽方面,单机式不受限于标准,可选择适合频宽,因此其传输速度可优于模组化,


台湾厂商优势何在?


就目前发展来看,模组化已站稳量测产业成为主流之一,台湾投入发展的厂商也不少,然而面对如NI、是德科技等拥有庞大资源的外商,台湾厂商的优势何在?先观察这两家厂商的优势,NI除了PXI硬体外,还有LabVIEW软体的加持,软硬两端的同步整合,加上本身为PXI标准的主要制定者身份,让NI在PXI领域成为第一品牌,质量均优,若说NI是模组化量测的第一品牌,单机式的龙头则为是德科技,郭丁豪指出,从前身安捷伦科技乃至于更上一代的HP,是德科技就是量测领域的超重量级厂商,75年的深厚技术累积,让是德科技即便在PXI已成熟后才投入发展,仍能在最短期间发表出大量PXI板卡,成为模组化量测领域中无法忽视的厂家,再加上是德科技特意让单机式量测与模组化量测使用同一软体语言,如此一来研发与生产线的量测机台趋于一致,简化其软体架构,并使​​产品线更加完整,让其他厂商望尘莫及。


面对这两家重量级厂商,台湾厂商并非毫无还击之力,吴幼倩就指出,台湾厂商的优势在于弹性,由于台厂以PC技术起家,在物联网概念兴起后,整个产线已被视为一套完整的系统,而非单一设备,PC技术的多样化让台湾厂商的产品不再局限于量测,而是与其他设备整合,提出整体解决方案,例如制造业者的量测设备若备整合到物联网架构中,需要物联网闸道器时,NI与是德科技由于没有此类产品,就必须与第三方供应商合作,台湾IPC厂商由于产品多样且整合性佳,其产品线中就有此设备,此时就能提供整合方案,就此角度来看,模组化量测市场中,台湾仍有其优势,与外商分庭抗礼。


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