物联网应用贯串CEATEC 2017 日本科技产业展现新活力

虽然台北国际电脑展(Computex)与日本规模最大的综合IT技术展CEATEC，近几年的展览主轴均明显往物联网靠拢，但相较于贸易展色彩仍重的Computex，CEATEC展更偏向前瞻技术展示，也更能看到日本厂商对未来科技应用的想像跟愿景。

一年一度的日本CEATEC展已于10月6日圆满落幕。跟往年相比，今年的CEATEC展更明显往物联网靠拢，且由于日本仍有许多消费性电子强势品牌，因此在展览中可以看到许多知名消费性电子品牌大厂对消费性物联网的想像跟愿景。

另一方面，日本在311核灾之后积极推动再生能源，除了电业政策规范大幅翻转外，相关配套设备也如雨后春笋般出炉。对台湾电力的未来发展，有一定的启发性。

Wi-SUN电表需求孔急台日合作机会多

日本开放电力零售自由化已逾一年，许多大型企业均已投入电力零售业务。包含电信业者、连锁超商、瓦斯、保全等各行各业的大企业，均试图藉由搭售手法将电力与本身既有的业务打包卖给消费者。

此趋势也促使日本智慧电表需求快速成长，而擅长低成本制造的台湾电子代工业者，将在日本智慧电表普及的过程中扮演重要角色。罗姆半导体(ROHM) IoT感测解决方案事业部经理小宫邦裕(图1)指出，在电力零售自由化后，由于许多新加入电力零售市场的业者各自有其原本的核心业务，因此日本市场对智慧电表的需求不仅明显增加，且产品规格也出现变化。

举例来说，曾有想跨足电力零售业务的保全公司，想利用Wi-SUN技术来连接家中的活动感测器。藉由活动感测器的数据资料，和家庭用电量交岔比对，就能大致推估出家庭成员的活动状况。这个应用对于确保独居老人的人身安全，能带来很大的助益，但也使得智慧电表的设计必须跟着调整。

在此之前，智慧电表只是一个具备联网功能的电表，电力公司对其要求是将用电相关资料自动回传，以便进行计价或资料分析。但是在电力零售自由化后，智慧电表要做的事情不只是实现自动读表(AMI)等基本功能，还要进一步与家庭能源管理系统(HEMS)界接，甚至扮演感测器网路的集线器(Sensor Hub)。

小宫表示，Wi-SUN之所以适合应用在家庭环境，与其运作在Sub-GHz频段有很大的关系。Wi-SUN主要运作在920MHz频段，其电波的穿透力强，讯号涵盖范围也长，因此不管是钢筋水泥建造的公寓大楼，或是带有庭院的独栋住宅，原则上都可以用单一节点完全涵盖，不太需要担心讯号死角的问题。也因为这项优势，使得Wi-SUN成为家中各种电器设备、感测器与智慧电表连接的理想选择。

据估计，目前日本的智慧电表中，已有3~4成导入Wi-SUN。日本政府希望在2020年前，将Wi-SUN智慧电表的普及率推升到9成。这意味着日本Wi-SUN智慧电表未来2年的需求有机会成长超过1倍。

小宫认为，在日本大力推广Wi-SUN智慧电表的过程中，台湾的电子产业将是重要的合作伙伴。台湾的电子设备制造商擅长大量生产，而且物美价廉。这对于正积极推动Wi-SUN智慧电表普及的日本来说，是不可多得的助力。

罗姆台湾设计中心副所长林志升则表示，目前罗姆在台湾已经与许多知名电子设备制造商结盟合作，例如研华、联齐等。由罗姆负责提供Wi-SUN晶片，台湾的合作厂商则将其设计成闸道器或模组。值得一提的是，未来这些有Wi-SUN产品开发经验的业者，也很有机会在台湾本地的智慧电表市场占有一席之地，因为台湾经济部日前已决定采用Wi-SUN作为台湾智慧电表的表后通讯标准。

USB-PD/无线充电助全直流供电更进一步

除了智慧电表之外，日本科技业界对家庭电器全面改采直流供电一直有很高的兴趣，特别是在太阳能等分散式再生能源日渐兴起之后，许多家电大厂都曾倡导过全直流家电。笔者曾在2009年造访过CEATEC，当时Panasonic便曾展示全直流家电的概念。但由于交流电已经存在百年之久，要让这么庞大的生态系统翻转，必然是一场长期抗战。

不过，在USB-PD、无线充电等新世代电力传输技术逐渐普及后，罗姆LSI产品开发本部应用工程部部长山本勋(图2)认为，除了少数大型家电，如冷气、洗衣机、电冰箱还必须仰赖交流电之外，其他中小型家电要改用直流供电，阻碍会小很多。

山本勋指出，USB-PD与无线充电等技术，虽然现阶段都是以手机、笔记型电脑作为主要应用市场，但不管是USB-PD或无线充电，未来都将朝中大功率方向前进，罗姆内部也已经在酝酿相关解决方案。

以USB-PD为例，目前标准可支持的最大功率已经可以到100W，不仅超过笔记型电脑所需的功率，还可以为许多影音家电供电。同样的，无线充电技术未来也会有更高功率的标准问世。因此，未来家中电器设备逐渐改用直流电并非异想天开，只是需要时间酝酿。

但在短期内，不管是USB-PD或无线充电，主要应用市场还是会以IT设备跟行动装置为主。例如宏碁就采用罗姆的解决方案，在日本推出支援无线充电的迷你桌上型电脑主机(图3)。该主机的上盖就是无线充电板，使用者只要把支援Qi标准的行动装置放在主机上，就会自动开始充电。

展望未来，在苹果(Apple)的iPhone也支援无线充电之后，无线充电全面普及将指日可待，晶片供应商也会开始抢进这块市场，竞争白热化可期。对此，山本勋认为，晶片供应商将必须设法推出差异化产品，才能从竞争中胜出。而Qi标准对供电端与受电端的精准对位要求较高，就是一个晶片商可以发挥的地方。

为了实现更高的使用自由度，罗姆的无线充电方案可支援多线圈设计，使用者可以把受电装置任意摆在充电板上，也不用担心充电效能打折扣。

不惧EMI干扰次世代运算放大器现身

除了电源相关解决方案外，罗姆在CEATEC展上也发表具备高电磁波干扰(EMI)抵抗能力的新世代运算放大器。透过独特的电路设计、电路布局与制程技术，即便在没有金属屏蔽或滤波器保护情况下，该运算放大器也具备优秀的EMI抵抗力。该系列元件目前主要是针对电动车应用市场设计，但接下来罗姆将推出其他针对医疗、工业自动化等应用设计的解决方案。

罗姆通用LSI开发事业部工程师槇本浩之表示，该放大器在所有输出频段内，即便受到EMI干扰，其输出电压所受到的影响也能抑制在±1%以内。相较之下，目前市面上的运算放大器，在受到EMI干扰时，输出电压的波动幅度可达±3.5%，甚至是±10%。这项优异的抗EMI性能可使应用设计团队在开发产品时，不用担心EMI导致系统失灵，也能开发出尺寸更小巧轻薄的系统，因为该运算放大器毋须额外的金属屏蔽或滤波器来保护。

对产品设计团队而言，若运算放大器具备优秀的EMI抵抗力，不仅有助于节省周边物料成本，同时也可以降低产品设计出问题的风险。以汽车电子为例，开发团队通常是在功能设计完成后，才会将系统原型送去做EMI测试。若原型机无法通过测试，就得回头修改电路设计，徒然浪费工程团队的时间，也会导致产品上市时程受到拖延。因此，即便新一代运算放大器单价会比以往的解决方案略高，在整体成本方面还是有很高的竞争力。

现阶段，罗姆这一系列双通道/四通道运算放大器均为车规元件。除了工作温度范围为摄氏-40~120度外，也都有通过AEC-Q100测试。但针对工业自动化、医疗设备等应用，罗姆也预计将在2018年推出对应的产品，来满足客户需求。

槇本指出，运算放大器为通用型产品，几乎所有使用到感测元件的终端应用产品都会用到运算放大器，才能把讯号强度提高到处理器ADC可以接受的水准。因此，罗姆将会把这项抗干扰技术应用在针对工业自动化、医疗设备等其他领域设计的运算放大器上。