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物联网推动半导体产业新革命
中介软体生态系统

【作者: Satish R.M】2014年11月19日 星期三

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现今半导体厂商的长期竞争力,

多半取决于行销策略与产品研发能力,

而且要能为电子业价值链带来更大贡献,而非仅止于供应晶片。


刊头
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产品个人化、研发周期优化、诊断、远距监测及硬体商品化等关键市场需求与产业条件,在产业中扮演角色日益重要,以确保嵌入式软体生态系统(包括中介软体生态系统)成为买方挑选半导体厂商及晶片时的最终决定性因素,为物联网提供产品差异化并降低系统成本。


中介软体逐渐成为嵌入式软体生态系统中最重要一环,原因包括:


?半导体厂商的处理器架构逐渐标准化,伴随着晶片设计周期已然成熟,业者整并且差异化空间有限。此外,作业系统标准化将提高中介软体身为差异化工具的重要性,相关可组态工具也将成为一大要件。


?业界对IT-OT整合兴趣日渐浓厚,进而要求IT部门也要具备IT以外技能,其中包括连网及资安中介软体元件相关的嵌入式软体技术。 IT部门内部采用BYOD策略,将是同时满足IT与OT复合需求的基本要件。


?物联网包含各式各样的应用,除既有系统还不断产生新的系统。半导体厂商若能提供强大中介软体并在生态系统中具有举足轻重地位,就能成为要角带动跨产业解决方案的研发。利用中介软体元件提供产品差异,再加上可组态工具辅助,才能确保晶片设计广为市场采用。


焦点逐渐转至中介软体与相关可组态工具

以厂商的半导体IP搭配委外半导体设计服务,这样的晶片设计流程已达到一定成熟度。在每一种系统单晶片(SoC)平台的作业系统标准化当中,都可以看到这种作法。硬体平台的标准化,再加上作业系统也标准化,代表大多数创新产品都必须在中介软体范畴下完成。


图一列出各家厂商取得中介软体与相关工具的时间点,以突显出该领域对晶片及半导体IP厂商的重要性,同时反映出厂商持续增加对嵌入式软体生态系统的投资。



图一 : 2009-2013年芯片及半导体IP厂商取得中间件、操作系统及相关工具样本概况
图一 : 2009-2013年芯片及半导体IP厂商取得中间件、操作系统及相关工具样本概况

采用BYOD策略简化IT-OT整合

虽然IT部门可望带动IT-OT整合,IT人员多半不具备定义OT系统转换的技术,但整合必须要有相关技能才能顺利进行。 IT-OT整合包括定义闸道等新型嵌入式系统,还要针对连网与资安中介软体元件安装并配置嵌入式软体介面,才能让OT系统整合IT。



图二 : BYOD虽不直接影响IT-OT整合,但其扮演着关键角色
图二 : BYOD虽不直接影响IT-OT整合,但其扮演着关键角色

BYOD策略能提供必要的接触点,能将任何一种外部装置成功整合至现有IT系统。 BYOD虽不直接影响IT-OT整合,但其扮演着关键角色,用来说服IT专业人员采用被IT部门定义为来自外部的装置,并将之整合至企业IT系统下。


身为IT-OT整合过程的移转路径之一,BYOD之所以重要的原因还包括:


?具有个人(BYOD)行动装置初期评价的好处,不如企业用装置限制较多。


?可以避免独立执行BOYD与IT-OT计画时会出现的重复规划并推出类似方案。单一的整合式计画与执行方式,能省下很多时间与成本。


?一旦BYOD方案成功,就能轻易整合更多物联网装置


架构百家争鸣 支援所有物联网应用

物联网将包含各式各样的应用与网路,本质上各异其趣。牵涉范围涵盖既有系统,以及新型装置与系统的不断出笼,全都必须连结网路。这将提供各阶层半导体厂商巨大商机,而且涵盖各种产业。中介软体将扮演枢纽角色,提供一种以解决方案为基础的方式,以连结不同应用层面及产业。


半导体厂商的最大挑战在于既要满足互通性方面的需求,同时又要遵守那些为了开放式系统与带动整体产业参与而设定的相关标准。因此一定要有物联网标准架构,嵌入式软体元件也必须标准化。朝此方向努力的计画包括:



图三 : OIC目的是改善物联网装置的互操作性并定义连网相关需求。
图三 : OIC目的是改善物联网装置的互操作性并定义连网相关需求。

?开放互连联盟(OIC)由Atmel、博通、戴尔、 英特尔、三星与Wind River在2014年7月成立,目的是改善物联网装置的互通性并定义连网相关需求。该组织的工作重点在于利用业界标准科技来定义一套通用的通讯架构,让个人运算装置及新兴崛起的物联网装置之间,能无线连结并以智慧科技进行管理。


?工业网际网路联盟(Industrial Internet Consortium)则在2014年3月由AT&T、思科(Cisco)、奇异(GE)、IBM与英特尔成立,目的是加强实体与数位世界之间的整合。该组织的特定工作目标包括设定开放互通性标准相关需求,并定义通用架构以连结智慧装置、机械、个人、流程与资料。


?AllSeen联盟则是2013年12月由Linux基金会宣布成立。该联盟的目的是促进跨产业采用「万物联网」(Internet of Everything)及相关创新。该组织的最初架构,是由高通子公司高通创新中心(Qualcomm Innovation Center)所开发并持续支援的Alljoyn开放原始码计画。


?物联网架构(IoT-A)为欧洲灯塔整合计画(European Lighthouse Integrated Project)之一,运作时间从2010年9月到2013年11月,以因应物联网标准架构相关需求,同时追求架构可扩充性。


?HyperCat是由英国科技标准局所成立的标准化组织,目的是跨越各种技术价值链与层面,在有如物联网孤岛的各个应用程式间担任桥梁角色。该组织透过集线器架构提供超媒体资源目录,让不同物件、服务、使用案例或应用之间的资料得以流动并予以管理。


透过HTTPS、REST与JSON标准网路,HyperCat的目录利用开放式应用程式介面,让开发人员能在安全且工具不虞匮乏的环境下打造新应用程式。每个资安定义档、设定档、使用案例、验证或资料的先后顺序,都能调整语意注解。截至2014年7月为止HyperCat已有40个合作伙伴,包括英特尔、ARM、IBM、Balfour Beatty、Verisign、Neul以及Flexeye。


这类组织、联盟或计画若未能成功定义并实现足以跨越所有产业及应用程式的物联网标准化架构,主要有两大原因。首先因为产业龙头各据山头,市场将持续发展并同时存在各种不同的物联网架构。


这些组织与联盟的创始成员将尽全力主导定义产业的原则与政策,以保护自身利益。其二,现有架构已广为业界所接受,也有一定的普及率。多元化应用导致不同产业所定义与遵循的标准均不相同。除此之外,标准也随地区与厂商而有所不同,价值链中均有既定的系统及软体架构。


采购趋势

半导体厂商可望免费提供嵌入式软体:半导体大厂必须研发解决方案以提升价值。


消费者期望越来越高,加上必须缩短产品上市所需时间,因此出现个人化与量身订做的需求,且产品开发周期必须予以优化。这导致OEM代工与系统整合业者尽可能将职责分摊给上游的半导体厂商。嵌入式软体就是在价值链中,负责转移OEM代工等下游业者负担的管道。


中介软体元件逐渐成为半导体业者所负责的范畴,除此之外还要将这些软体整合至作业系统当中。竞争压力让业者别无选择,简直是被迫一肩挑起额外职责。软体缺乏实体型式的特质,是带动此一变化的原因。


这样的市场变化,让半导体厂商转型为系统供应商。因此他们不能再局限于晶片设计,必须充实系统设计能力,以利解决方案行销并为价值链下游业者提供更多价值。


这意味着半导体厂商必须提高对嵌入式软体生态系统的投资,方法之一就是大量雇用来自不同产业的嵌入式软体及系统工程师。


由于中介软体元件与应用程式的关联比其他嵌入式软体元件更为直接,在产品差异化方面能提供更多空间。因此,半导体厂商最好专心致力于这类元件及其相关工具,借此打造跨产业发展路径或产品组合。半导体厂商可透过自发或结盟模式,或干脆直接并购其他业者,以充实中介软体生态系统开发能力。 (本文作者为Gartner首席研究分析师)


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