嵌入式技術領域五大關鍵趨勢 - 電子工程專輯

嵌入式技術正在不斷發展——速度更快、更小巧、成本更低。

... 路速度，4G LTE則為0.5Gbps)，處理器、網際網路和系統將不僅僅是變得更快，而是超級快。

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嵌入式技術正在不斷發展——速度更快、更小巧、成本更低。

一台配備繪圖處理單元(GPU)的超級電腦可以一手掌握，而且價格不到100美元；可以用於人工智慧(AI)開發和機器學習。

自動駕駛車輛控制所需的AI模組現在能直接裝載於車上。

以下讓我們看看嵌入式技術領域的五大趨勢。

1.呈現爆炸性成長的無線連結 根據GrandViewResearch預測，到2025年，物聯網(IoT)市場規模將達到1兆美元。

這代表著數量眾多的連結；這些連結將改善我們生活的許多領域，包括製造業、零售業、能源、智慧城市、醫療保健、交通運輸等等。

而製造業領域的工業4.0計畫可能成為第一個受益者，透通過預防性維護、即時資料監控，以及IoT連結所生成的報告，智慧工廠將能以更少的成本生產更多的產品。

5G時代讓資料傳輸速率提升到20Gbps，6G的速度可望更快。

隨著低功耗廣域網路(LPWAN)的普及，再加上NimbeLink、Sequans、MultiTech、Elektronik、Digi和Telit等供應商提供的晶片和設備，無線連接的爆炸性成長將繼續加速，IoT將無所不在。

2.速度就是一切 多核心處理器性能更好，是因為它們可以將單個核心專門用以執行獨特的運算任務，例如繪圖處理。

而幾乎每個人都熟悉8核心或16核心處理器，不過最近英特爾(Intel)和AMD一直在推銷128核心處理器。

IP供應商Arm已將基於5奈米節點的192核心處理器開發列入其產品藍圖，決心要超越所有其他處理器，無怪乎GPU龍頭Nvidia要砸400億美元的高價收購Arm。

每個人都在追求5G上網的超級速度(目前已證明能夠達到10Gbps的下行鏈路速度，4GLTE則為0.5Gbps)，處理器、網際網路和系統將不僅僅是變得更快，而是超級快。

此外，量子運算的使命是為科學研究和機器學習提供非常快速的運算能力。

量子運算可以在幾秒鐘內解決問題，而不像傳統電腦需要好幾天解決類似的問題。

量子運算的方法不是使用位元(bit)來表示0或1，而是使用量子位元(quantumbit，或稱qubit)來同時表示0和1。

儘管量子運算速度很快，但是量子位元的量測是一個挑戰。

不過，最近有一個芬蘭阿爾托大學(AaltoUniversity)的團隊，僅使用很少的能量就量測出了量子位元，這可望推動該技術的快速發展。

控制量子位元將採用的路徑是另一個挑戰。

但是，美國麻省理工學院(MIT)和美國紐約城市大學(CityUniversityofNewYork)的研究人員報告指出，在基於氮化鋁(aluminumnitride)的光子IC平台上可以生成並直接整合量子發射器。

毫無疑問，量子運算將在提高運算速度方面扮演要角，但其廣泛應用仍需要幾年的時間。

3.網路攻擊日漸頻繁和危險 網路攻擊事件層出不窮，儘管這類攻擊總是破壞程度不一，但它們將變得越來越危險。

舉例來說，當新冠病毒疫情在春季蔓延，世界衛生組織(WHO)發出警訊表示他們所遭遇的網路攻擊事件比去年同期增加了五倍。

對烏克蘭電網的攻擊導致20萬客戶斷電，這些對日常生活造成了重大破壞，而且這些都不是孤立的事件。

惡意軟體有許多不同類型。

在勒索病毒攻擊(ransomwareattacks)中，駭客會「綁架」一個系統，要求受害者支付贖金以取回控制權；勒索軟體駭客變得越來越老練，也越來越貪婪，他們不僅襲擊企業和政府機構，甚至攻擊醫院。

2020年9月，德國某醫院一名患者的死亡與網路攻擊直接相關，她當時需要緊急醫療救護，但是所在的杜塞爾多夫(Düsseldorf)醫院正遭受勒索軟體攻擊，導致醫院無法提供挽救生命的必要服務；該名病人被重新送到20英哩外的一家醫院，但為時已晚。

這是這類悲劇第一次出現在新聞報導中，但恐怕不會是最後一次。

隨著連結的增加和更高的5G速度，這類攻擊事件可能會變得更加頻繁。

為了因應，各方組織正在加緊努力部署網路安全措施；預計到2025年，網路安全市場規模將達到2,540億美元。

嵌入式安全軟體和硬體呈倍數成長，新的硬體設計有越來越多內建安全晶片，Infineon、Microchip、ST、Micron和華邦(Winbond)等晶片廠商都在打造這類安全晶片。

Qi無線充電使您氣定神閑 可以預見，網路攻擊與對抗網路攻擊陣營之間的「鬥法」將更加激烈。

4.虛擬實境走進現實世界 自從遊戲專屬的3D虛擬實境(VR)技術問世，VR及相關產品已經發展成為一個利潤非常可觀的市場。

最初的VR概念已經演變為擴增實境(AR)、混合/融合實境(MR)以及擴展實境(XR)，這些技術已經擴展到工業和商業應用領域。

AR特別適合應用於人員培訓。

使用者配戴透明護目鏡，資訊則是疊加在鏡片上；這些資訊可以是諸如執行設備維修步驟之類的指令。

MR比AR更進一步，可讓使用者查看實際場景和其他可能的場景，融合現實以及創建的影像。

XR則是終極應用，可以投射出看起來像是實體物品的類全息影像(holographic-like)。

舉例來說，XR能為遠端會議提供新維度──與傳統視訊會議不同，XR能讓參與會議的人就像是出現在使用者面前，就像實際召開面對面會議那樣。

可以提高生產力的VR應用廣泛，包括醫療、製造、培訓和娛樂。

例如，醫師培訓需要許多實際操作體驗，即便機會不難有、設置成本卻很高。

借助VR，可以為醫學實習生設置模擬練習，不必冒著在真人患者身上犯下嚴重錯誤的風險。

  Microsoft的HoloLens混合實境智慧眼鏡。

(圖片來源：Microsoft)   投資VR的一線大廠包括Microsoft、Google和Intel等。

市場觀察家們預期，未來幾個月將出現更多VR創新和商機。

例如因為疫情持續蔓延，全息影像虛擬會議就可能會是僅次於面對面(實體)會議的最佳選擇。

5.AI將出現在每一個嵌入式設計 人工智慧及其實際應用──也就是機器學習──正在蓬勃發展；隨著時間推移，預計會有更多的嵌入式設計導入AI。

今日的AI幾乎可以應用於任何一個你想得到的領域，包括零售、醫療保健、自動駕駛、電子商務、製造業、供應鏈、工業控制、娛樂和銀行等等。

舉例來說，基於AI的系統可以配備攝影機，確保工人在操作過程中正確穿戴防護裝備。

如今，配備了IoT與AI技術的智慧工廠可以藉由即時監控，以及讓AI做出可避免操作錯誤的決策來提高生產力。

從長遠來看，AI可以做的更多：讓我們設想一個未來工廠的場景，該工廠會使用AI和機器人技術即時自我改造，以支援另一種產品的生產；例如原本為醫療設備設置的生產線，可能第二天就改為生產智慧手錶。

AI還能讓銀行業務與其他交易更安全。

例如一家台灣的開源區塊鏈機構Flowchain，提出了一種將IoT、AI和區塊鏈技術結合的方案，可以創建更安全的數據採礦方案。

區塊鏈是一種相對較新的電子分類帳解決方案，可確保安全性；當交易待處理時，所有利益相關者都會得到通知，並且必須都同意交易才能進行。

AI方面的策略結盟還包括Nvidia與VMware的合作，後者是一家能幫助工業領域廠商連結多個雲端服務平台的軟體公司；兩家公司的結盟旨在提供端對端的AI企業平台。

而Intel已與德國海德堡大學運算中心(HeidelbergUniversityComputingCenter)達成協議，以追趕Nvidia的腳步。

在此同時，有越來越多AI硬體以更合理價格的上市。

如Nvidia最近發表了重新包裝的GPU模組，價格僅59美元，瞄準大眾市場。

這款小巧的模組提供許多I/O埠，包括USB、HDMI和Gbit乙太網路，支援基於該模組的開放源碼專案。

  Nvidia的2GBJetsonNano。

(圖片來源：Nvidia)   此外AI新創公司Hailo最近推出以自家研發Hailo-8晶片為基礎的的AI加速模組，意圖與Google和Intel競爭。

其他AI應用還有很多，隨著AI硬體價格的下降，嵌入式設計可望添加更多AI功能。

展望未來 一場疫情迫使我們以不同的方式看待一切。

部分產業已經被顛覆，並且可能被永久改變──例如旅遊和娛樂產業的許多公司在艱困中自我改造，但也有一些公司被迫永遠歇業。

遠距醫療則蓬勃發展，這獲益於新一代醫療設備讓醫師與患者能透過網路連線，人們在家中就可量各種生命徵象，並讓醫師從遠端讀取資料。

嵌入式技術將繼續成長，即便疫情可能會改變其發展路徑。

展望未來，在每個嵌入式設計中，無線連結、更快的嵌入式處理和運算、更多的網路攻擊和反擊解決方案、更複雜的虛擬實境以及AI等技術將會出現更多的爆炸性成長。

責編：JudithCheng；本文同步刊登於《電子工程專輯》雜誌2021年1月號 (參考原文：Top5CriticalTrendsinEmbeddedTechnology，byJohnKoon)       訂閱EETimesTaiwan電子報 加入我們官方帳號LINE@，最新消息一手掌握！ 分享TwitterFacebookLinkedInPrintMoreRedditTumblrPinterestPocketTelegramWhatsAppSkype Related 文章Tag: 5GLPWAN人工智慧安全晶片嵌入式系統工業4.0物聯網處理器量子運算 發表評論 取消回覆 YoumustRegisteror Logintopostacomment. 訂閱EETimesTaiwan電子報 最新文章 最熱門文章 2021-12-24 選擇程式碼覆蓋率工具的10個準則 2021-12-24 揭密Snap第三代AR眼鏡Spectacles3 2021-12-24 英受訪者傾向選擇混合辦公模式更勝10%加薪 2021-12-24 先進駕駛輔助系統之市場現況與挑戰 2021-12-24 雅特力發佈AT32F435/437系列MCU 2021-10-21 新標準讓嵌入式快閃記憶體元件更容易替換 2021-12-21 mini-LED和OLED何者將在成本戰中勝出？ 2020-01-13 用AI幫你的廣告文案找靈感！ 2019-07-03 從雲端走入凡間：「AIattheEdge」商機發酵中 2020-10-13 施耐德攜手宏于電機打造東亞首座關鍵電力服務中心 2020-12-07 又是不怎麼智慧的智慧家庭設定… 2020-10-26 AiP技術為毫米波雷達帶來的演進與創新 2020-09-23 振興美國晶片製造業就對了？學者提異見 2020-08-12 H1-B簽證凍結　美科技業憂人才流失 2020-06-24 為何從不曾在高壓電線上看到鳥兒？ 最新文章 codecoverage 2021-12-24 選擇程式碼覆蓋率工具的10個準則 3D立體眼鏡 2021-12-24 揭密Snap第三代AR眼鏡Spectacles3 在家上班 2021-12-24 英受訪者傾向選擇混合辦公模式更勝10%加薪 ADAS 2021-12-24 先進駕駛輔助系統之市場現況與挑戰 ARMCortex-M4 2021-12-24 雅特力發佈AT32F435/437系列MCU 最熱門文章 JEDEC 2021-10-21 新標準讓嵌入式快閃記憶體元件更容易替換 iPad Pro 2021-12-21 mini-LED和OLED何者將在成本戰中勝出？ CES 2020-01-13 用AI幫你的廣告文案找靈感！ EDA/IP技術 2019-07-03 從雲端走入凡間：「AIattheEdge」商機發酵中 能源 2020-10-13 施耐德攜手宏于電機打造東亞首座關鍵電力服務中心 EET電子工程專輯©2021本網站內之全部圖文，係屬於eMediaAsiaLtd所有，非經本公司同意不得將全部或部分內容轉載於任何形式之媒體 關於我們 隱私政策 用戶協議 繼續瀏覽網站