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模組化量測的隱憂與前景
應用明確 匹配性待加強

【作者: 王明德】   2015年01月09日 星期五

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模組化量測儀器最大的優勢,是可根據客戶使用的需求,快速配置出適用的量測平台,以最快的時間架構出具競爭力的測試平台,目前模組化量測儀器市場的主要廠商包括NI、是德科技、凌華科技等,其中凌華是唯一的台灣廠商。


圖一
圖一

凌華從訊號擷取技術起家,由於此一技術是量測設備的首要環節,因此後來凌華也順勢切入量測領域,凌華科技量測與自動化產品事業處產品協理吳幼倩指出,這幾年凌華專注於微小訊號的擷取量測,尤其是前端有相關感測器的電子裝置,吳幼倩以手機的音訊測試為例,近年來智慧型手機已化身多媒體裝置,其音訊品質逐漸被要求,以往的按鍵式手機,其音訊測試多採用麥克風收音,不但速度慢,高品質的音源也無法掌握,現在採用凌華的模組化量測儀器,除了音訊外,其他影音功能也可一併量測。


此一作法也點出現在量測儀器的模組化趨勢,單機式量測儀器雖然效能遠較模組化量測儀器強大,不過其價格高、體積大、功能單一,因此並不適合用於生產線,是德科技行銷處資深行銷專案經理郭丁豪也指出,現在的生產線空間漸小,對儀器設備的體積要求也隨之縮小,若單機式量測儀器要應用於生產線,會需要使用轉換器(Switch)轉換訊號,如此一來又會壓縮到生產線空間,另外模組化量測這幾年技術有成,其效能已足敷現在生產線量測所用,


模組化量測儀器的另一項特色是高彈性,使用者可利用市場上同一標準(如PXI)的功能板卡,組成多功能量測儀器,再以凌華的音訊量測解決方案為例,系統整合廠商將凌華的量測模組設計為音頻網路量測,由於現在的智慧手機的耳麥不像以往將喇叭與麥克風分開設計,而是將之整合在耳機處,發聲部份使用感測器擷取人體腦殼內部的生波回音,因此其產品必須同步量測聽與說兩端的音訊,因此系統整合商將人工耳與人工嘴設計在同一隔離箱中,產線測試者將產品置放於相中的治具,在20秒內即可完成測試,此一案例系統整合商與凌華合作設計量測系統的軟體,前者負責手機控制,凌華則負責音頻測試。


以凌華的PXI 9527 DSA為例,其一張卡就可以作到 2組24位元同步取樣的類比輸入通道及2組類比輸出通道為特色,其24位元Sigma-Delta類比至數位轉換器(ADC)與數位至類比轉換器(DAC),提供取樣率的解析度高達432 KS/s,這已足以取代過去單機式量測設備的功能。以現今智慧型手機擁有多種音頻元件,需要信號源及分析儀來做量測,凌華PXI 9527 DSA一張板卡即同時具備輸出及輸入通道,單張板卡就可完成三、四種音頻迴路的測試。


模組化量測的發展阻力


此類整合測試的應用已逐漸增多,像是博奕機台的影音測試,就是一例,由此一趨勢可以看出,現在模組化量測的應用深度與廣度已與當年剛推出時大有進展,不過吳幼倩也表示,現在模組化量測在市場推廣時仍有阻力,她指出其阻力非來自單機式量測設備,而是主要是使用習慣跟成本的關係因此導入不易


,在PC方面,使用於生產線的量測設備都有較重的成本考量,現在市面上的主流模組化量測標準無非是PXI與PXIe,但與一般IPC板卡相較,PXI比IPC成本高的原因在於本體系統架構的高規格及擴充性,由於PXI是專為高階量測應用所設計,與一般用途IPC不同,因此其成本也較高,不過吳幼倩也指出,若從長期擴充性及功能性來看,導入PXI仍是經濟實惠的選擇。


另一個阻力來自於模組化標準的匹配性,以現在最普及的PXI為例,PXI問世17年,如今已是模組化量測的主流標準,但即便投入者眾,廠商之間的技術仍有落差,目前投入發展的廠商中,NI、是德科技(Keysight)、凌華是3大主要的機箱平台供應商,至於板卡雖然有多家廠商有推出產品,不過除了這3家機箱與控制器間可以互相搭配,板卡廠商則因各家驅動軟體沒有標準依循,而有平台與板卡間的讀取問題產生,這使得PXI訴求的高相容性在實際應用時受到侷限,也降低了製造業者的導入意願。


模組化與單機式的競合關係


就市場發展態勢來看,業界對模組化量測的另一個問題,是與單機式量測設備會不會有相互取代性的問題,對此是德科技與凌華科技的部份看法趨於一致,都認為兩者之間的取代性並不大,在大功率、AC Load部份,由於模組化量測平台上,都會插上多張功能模組卡,這時機箱的散熱、干擾等問題往往難解,因此單機式量測在此會具有優勢,至於成本部份,一般多認為模組化成本較低,易為製造業者所接受,不過郭丁豪則表示,這還是要從整體應用面來看,在部份應用中,多功能的模組化量測有可能適得其反,他建議部份產線環節用單機式與模組化混搭,反而可以兼顧效能與成本。


在傳輸速度與效能方面,吳幼倩認為,PXI若採用PCIe介面,其傳輸速度與單機式無異,再加上現已有廠商在板卡利用FPGA先進行信號處理如Averaging後,再將訊號送由後端處理,此一作法不但減少後端資源的負擔,也會更省頻寬,不過郭丁豪則指出,PXI的Gen2仍有其上限,而單機式量測儀器則可再做提昇,就此來看,單機式的效能仍高於模組化,在頻寬方面,單機式不受限於標準,可選擇適合頻寬,因此其傳輸速度可優於模組化,


台灣廠商優勢何在?


就目前發展來看,模組化已站穩量測產業成為主流之一,台灣投入發展的廠商也不少,然而面對如NI、是德科技等擁有龐大資源的外商,台灣廠商的優勢何在?先觀察這兩家廠商的優勢,NI除了PXI硬體外,還有LabVIEW軟體的加持,軟硬兩端的同步整合,加上本身為PXI標準的主要制定者身份,讓NI在PXI領域成為第一品牌,質量均優,若說NI是模組化量測的第一品牌,單機式的龍頭則為是德科技,郭丁豪指出,從前身安捷倫科技乃至於更上一代的HP,是德科技就是量測領域的超重量級廠商,75年的深厚技術累積,讓是德科技即便在PXI已成熟後才投入發展,仍能在最短期間發表出大量PXI板卡,成為模組化量測領域中無法忽視的廠家,再加上是德科技特意讓單機式量測與模組化量測使用同一軟體語言,如此一來研發與生產線的量測機台趨於一致,簡化其軟體架構,並使產品線更加完整,讓其他廠商望塵莫及。


面對這兩家重量級廠商,台灣廠商並非毫無還擊之力,吳幼倩就指出,台灣廠商的優勢在於彈性,由於台廠以PC技術起家,在物聯網概念興起後,整個產線已被視為一套完整的系統,而非單一設備,PC技術的多樣化讓台灣廠商的產品不再侷限於量測,而是與其他設備整合,提出整體解決方案,例如製造業者的量測設備若備整合到物聯網架構中,需要物聯網閘道器時,NI與是德科技由於沒有此類產品,就必須與第三方供應商合作,台灣IPC廠商由於產品多樣且整合性佳,其產品線中就有此設備,此時就能提供整合方案,就此角度來看,模組化量測市場中,台灣仍有其優勢,與外商分庭抗禮。


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