行動裝置市場持續升溫將為電子量測儀器商引來春燕。晶片商和系統廠不斷擴大投資行動裝置研發與製造,已刺激基礎儀器採購需求勁揚;其中,儀器商最看好示波器出貨成長力道,紛紛加碼布局更高頻寬、取樣率及有效位元數(ENOB)的新方案,同時也因應行動裝置電路復雜度及通訊協定測項增加,全面提升訊號產生器、頻譜/網路分析儀功能,競逐商機。
行動裝置風潮推助 基礎量測需求熱度翻揚
安捷倫(Agilent)電子量測事業群應用工程部協理陳俊宇表示,基礎儀器是所有量測的根本,舉凡驗證實驗室、晶片及模組/系統開發商,均須不斷添購示波器、頻譜分析儀、訊號產生器及電源供應器等,以因應電源訊號、射頻(RF)通訊、時域/頻域及系統電路分析需求。近來隨著行動裝置大行其道,無論研發端或產線端均倍感產品上市時程壓力,因而再度刺激各種類形的基礎儀器出貨量節節升高。
特別是行動裝置印刷電路板(PCB)設計空間局限,電路布局相當緊密,設計人員須利用功能更完整的儀器檢視系統元件運作、RF訊號發送及電氣特性,并進一步克服電磁干擾(EMI)及電磁相容(EMC)問題;因而激勵儀器商提升示波器取樣率、ENOB表現,以滿足元件開發商、手機塬始設備製造商(OEM)換機需求。
陳俊宇指出,行動裝置電路復雜度加劇,儀器商也須投入研發精準度更高并具有時域反射(TDR)分析功能的網路分析儀,方能協助系統開發商有效掌握RF天線、訊號衰減與阻抗等特性。此外,考量工程師隨時隨地均有量測需求,儀器商亦逐步導入藍牙(Bluetooth)、通用序列匯流排(USB)介面,讓儀器與待測物連接更靈活、便捷。
羅德史瓦茲(R&S)業務及應用支援服務部協理盧迦立則強調,行動裝置升級長程演進計畫(LTE)、802.11ac通訊功能的腳步加快,更將帶動儀器商擴充頻譜分析儀、訊號產生器/分析儀的頻寬支援及寬頻解調功能,以因應更多元、傳輸速率倍增的無線通訊協定測試,以及更廣泛的RF天線特性描述要求。
無線量測復雜度劇增 綜合測試儀需求火熱
LTE正加速將朝多重輸入多重輸出(MIMO)、載波聚合(Carrier Aggregation)技術演進,而802.11ac也將擴充天線數,實現1Gbit/s傳輸速率;同時,近距離無線通訊(NFC)在行動支付及家電管理的應用也迅速成形,均導致行動通訊量測需求暴增。儀器商已開始布局多功能、高頻寬綜合無線通訊測試儀器,以掌握全新商機。
圖1 羅德史瓦茲應用工程支援部經理林志龍(左)認為,LTE MIMO OTA測試亦是儀器商今年布局重點。右為羅德史瓦茲數位電子量測部專案經理葉品顯
羅德史瓦茲應用工程支援部經理林志龍(圖1左)表示,全球兩百多家電信商今年將跟進北美電信業者投入LTE商轉,并開始要求MIMO功能及后續發展LTE-Advanced所需的載波聚合測試;同時,網通設備廠亦加速將無線區域網路(Wi-Fi)產品升級至802.11ac規格,因而帶動相關技術量測需求涌現,不僅挹注基礎儀器出貨成長動能,亦激勵儀器商競逐性價比更高的綜合測試儀器,爭取市場出線機會。
林志龍指出,新興行動通訊標準大舉出籠、規格也大幅升級,且相關廠商還要克服晶片開發及終端產品上市時程緊促的挑戰,遂使量測方案須朝多功能測試發展。目前,儀器商均強攻具TD/FDD-LTE、802.11n/ac Wi-Fi等多種通訊協定綜合測試能力的訊號產生器、訊號分析儀;其中,羅德史瓦茲又更進一步整合VoLTE測試功能,并發展可同步執行訊號產生/分析、頻譜分析及波形觀測的綜合測試設備,讓所有量測一次到位。
林志龍更透露,近來NFC功能開始由高階往中低階手機滲透,且在家電控制方面的應用亦極具潛力,市場正快速蓬勃;因此,包括羅德史瓦茲等儀器大廠均規畫將NFC測試功能納入旗下綜合測試平臺,卡位新一代行動裝置量測商機。 不只是擴充儀器的協定支援和綜合分析功能,量測業者也考量LTE、LTE-Advanced和802.11ac等新興行動通訊標準的高頻寬量測需求,持續提高儀器硬體規格。
林志龍強調,新技術量測要求是驅動基礎儀器功能與應用擴增的主要動能,以LTE-Advanced載波聚合與802.11ac為例,分別需100MHz、160MHz頻寬,因此今年儀器商均預計提高新款訊號產生器/分析儀的規格至160MHz解調頻寬。
爭搶RF無線測試大餅 儀器商掀模組化設計競賽
除提升儀器頻寬與通訊協定支援能力外,為以最經濟且具有設計彈性的方式,滿足所有新興行動通訊測試需求,包括安立知(Anritsu)、安捷倫及美商國家儀器等電子量測儀器廠亦積極投入模組化、多功能(Multi-Function)儀器布局,相互在無線RF測試市場較勁。
圖2 安立知業務暨產品技術支援部門副理杜建一強調,除耕耘無線測試市場外,安立知亦積極部署有線測試新方案,瞄準高速影音傳輸量測商機。
安立知業務暨產品技術支援部門副理杜建一(圖2)表示,行動裝置OEM推升產線生產速度的需求迫在眉睫,因而要求多功能量測設備,以一次解決各種無線RF測試,縮短流程。為此,安立知已在今年初新增一款通用無線測試儀,採用模組化方式整合訊號分析儀、向量訊號產生器,不僅涵蓋所有行動通訊協定測試功能,還可讓客戶因應不同規格的裝置生產需求,選擇各種性能配置。
杜建一分析,目前LTE MIMO雖僅支援2×2或4×2天線,而802.11ac則多為SISO設計;但在云端運算熱潮下,追求更高傳輸速率勢在必行,預估未來兩項技術均將擴增收發天線數,造成更嚴峻的測試挑戰。模組化單機(One Box)儀器能因應技術發展,在適當時機導入新功能,因而更具投資價值。
此外,無線技術不斷推陳出新,應用頻段及頻寬需求變化也將驅動儀器軟硬體升級,此亦突顯模組化儀器的優勢。杜建一透露,安立知正加緊投入研發LTE-Advanced載波聚合、NFC、802.11ad及Super Wi-Fi量測方案,未來視市場需求狀況,將陸續整進旗下通用無線測試儀,快速提供完整的通訊協定支援。
杜建一還指出,鎖定OEM擴大產品測試吞吐量的需求,安立知也致力優化旗下平行測試(Multi-DUT)解決方案,將通用無線測試儀外接業界最高密度的十六埠Switch Box,加快25%以上行動裝置產線測試速度。
圖3 美商國家儀器行銷經理郭皇志表示,PXI模組化設計儀器可提供ATE等級的測試功能,并將設備成本控制在一般中小型廠商可接受的範圍。
有別于單機儀器設計,美商國家儀器則強打PXI模組化整合方案。美商國家儀器行銷經理郭皇志(圖3)認為,PXI相對于One Box設計更具彈性及客製化優勢,可迅速針對OEM低到高階產品布局,量身打造測試設備,并透過PC軟體快速擬定測試計畫。由于智慧型手機、平板電腦市場競爭激烈,製造商在時間就是金錢的考量下,已開始擴大採購PXI設備。
看好行動測試商機,安捷倫亦全力推廣PXI模組化儀器,透過將訊號產生/分析及頻譜功能分拆成不同模組,再以PXI標準串連運作,可由客戶自行決定搭配,實現更靈活、可擴充的量測方案。此外,萊特菠特(LitePoint)亦已提供整合型單機測試平臺,協助產線端業者進行多工測試,以縮減量測時間及成本。
不僅無線測試儀器朝模組化發展,示波器亦興起異質功能整合風潮。由于高速聯網、低功耗行動裝置帶動新興量測需求,且上市時程緊湊壓縮測試時間,均驅動量測業者翻新示波器硬體架構,激勵一線儀器大廠發展示波器加誤碼率分析儀、頻譜分析儀、訊號產生器或功率電表的模組化功能整合方案,以加速客戶設計除錯并節省測試成本。
示波器整合異質功能 行動裝置量測一機搞定
圖4 安捷倫大中華區數位量測市場部經理杜吉偉分析,業界對量測方案的性價比要求日益嚴格,基礎儀器朝單機多功能整合方向發展已成大勢所趨。
安捷倫大中華區數位量測市場部經理杜吉偉(圖4)表示,因應行動裝置大量、高速且復雜的測試挑戰,研發端及產線端業者均要求基礎儀器內建更多功能,以便一次解決系統電路除錯、訊號收發、EMI及功率變化等大部分測試項目,而縮短測試流程與成本。此即刺激量測業者投入模組化儀器設計,從而發揮最佳彈性與成本效益來擴充儀器功能,吸引客戶將既有儀器汰舊換新。
由于示波器係所有電子產品開發與製造不可或缺的設備,因此,儀器商紛紛以示波器為主體,開始導入多元量測功能。杜吉偉強調,示波器加頻譜分析儀、誤碼率/邏輯/協定分析儀、函數/任意波形產生器、電源供應器和電表相互整合的模組化設計架構,能讓儀器功能更加齊全,并降低客戶設備總持有成本,因而成為量測業者卡位行動測試市場的重要武器。
自去年以來,安捷倫、羅德史瓦茲、安立知、美商國家儀器及皇晶科技等儀器商,已相繼發布示波器整併其他基本時域、頻域、邏輯和電源分析,以及訊號功能的多合一測試方案;且上述業者今年亦已計畫推出同系列新產品,顯見儀器異質功能整合熱潮將持續延燒。
郭皇志則強調,拜儀器功能整合需求涌現之賜,運用PXI標準介面打造成本便宜、可擴充測試設備的方式將愈來愈受到市場青睞。主因係PXI可靈活加入先進、客製化的功能模組,如各種功率規格的電子負載、RF收發器,以及可輔助自動化測試的機器視覺解決方案;同時又能避免單機整合所有功能的高昂成本與投資風險。
郭皇志更透露,近期中國大陸和其他新興國家手機製造商紛紛以低價、產品快速上市策略,蜂擁投入行動裝置市場,使一線品牌業者倍感威脅。因此,品牌廠在成本及測試時間的壓力下,正逐漸捨棄動輒新臺幣千萬價位、系統整合復雜度較高的大型自動化測試設備(ATE),轉向採購效能接近,卻能縮減近九成測試成本的PXI模組化儀器,以提升量產效益。
由于手機納入更多無線通訊晶片,也加劇系統EMI、EMC問題,因此對以往著重電路、時域分析的示波器而言,須增加頻譜或邏輯分析功能,幫助系統廠掌握細微的雜訊。羅德史瓦茲數位電子量測部專案經理葉品顯(圖1右)指出,該公司已透過擴充通道方式,讓示波器在量測一般類比及數位訊號時,亦可同時進行簡單的頻譜分析,實現一機多用,有助產線測試人員減輕額外設備投資成本。
此外,示波器還須提高測試速度,才能滿足行動裝置快速上市的要求。杜建一指出,目前安立知除已具備示波器加誤碼率/頻譜分析儀的模組化儀器設計外,更投入大量資源發展多路測試技術,并透過軟體及韌體方式簡化控制,讓示波器提升頻寬支援和即時分析能力,以助力行動裝置研發端與產線端業者及早推出產品。
基礎儀器邁向Turn Key整合方案
另一方面,中國大陸、東南亞OEM競逐行動市場商機,亦將挹注基礎儀器出貨動能。陳俊宇透露,為加快產品上市時程,亞洲OEM對基礎儀器採購的需求顯著上揚,已吸引量測儀器業者競相擴建技術支援中心并強化通路布局,卡位市場商機。
圖5 浩網科技量測儀器業務部業務經理林鳴軒提到,浩網新一代RF測試連接纜線與連接器,品質已能媲美國際大廠產品,且成本更加親民。
浩網科技量測儀器業務部業務經理林鳴軒(圖5)表示,考量新興國家中小型OEM技術能量不足,儀器代理商也投入扮演塬廠與客戶端的溝通橋梁,在確切掌握相關設計需求后,提供一整套組合多元基礎儀器的Turn Key測試系統,節省客戶自行評估採購及調校儀器所須花費的時間與金錢。
以行動裝置電源量測方案為例,製造商須透過電源訊號分析儀、電源供應器、電子負載及電表組成復雜的電源模擬方案,才能看出裝置在聯網或非聯網狀態下的功率變化。因此,林鳴軒強調,儀器商若能針對產線需求打造客製化的單機式測試儀(One Box Tester, OBT),將為客戶在系統設計改良方面省下大量時間,助力其領先對手推出產品。
林鳴軒也指出,隨著行動通訊量測重要性遽增,儀器商除全力擴充高頻、高速頻域/協定分析和向量訊號產生設備外,亦須考量行動裝置出貨量大增后,周邊配備頻繁使用的汰換需求。由于儀器連接方案對量測成功率有決定性的影響,因此,浩網科技今年將以高性價比RF測試連接纜線、連接器為產品研發重點,并搭配Turn Key測試系統銷售,搶攻行動市場商機大餅。
不僅與時域、頻域量測相關的儀器需求看漲,由于行動裝置對功耗與待機時間要求嚴格,可支援更低電壓電流範圍的電源供應器買氣也正持續加溫。顯見今年在行動裝置RF、電源量測需求帶動下,各種基礎儀器均可望有不錯的出貨表現。
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