LPWAN百家爭鳴　IoT成長動能更強勁

對於物聯網應用而言，省電且涵蓋範圍夠大的無線聯網技術，是極為重要的關鍵技術。也因為如此，蘊含著龐大商機的低功耗廣域網路(LPWAN)技術，成為各路人馬積極投入的熱門領域。而隨著市場競爭的白熱化，目前市面上的LPWAN解決方案不僅越來越省電，同時在功能整合度、成本方面，也有長足的進展，並回過頭來為物聯網應用打開更多潛在的應用場域跟情境，形成產業發展的正向循環。

安全與低功耗為IoT應用共通需求

意法半導體亞太區微控制器事業體技術行銷專案經理張世昌(圖1)認為，物聯網應用情境十分多元，市場上並不存在一種可以滿足所有需求的技術，也導致物聯網市場呈現百家爭鳴的局面。

雖然技術選擇眾多，但根據應用對傳輸距離跟資料量的需求，物聯網技術可以粗分成四大類，如圖2。其中，低功耗廣域網路(LPWAN)的應用型態，是最為多元的。光是從智慧城市這個概念出發，就能衍生出不勝枚舉的基礎建設聯網需求。

就ST的觀點，這些五花八門的低功耗廣域網路應用，最看重的技術特點有二，一是必須將功耗盡可能降到最低，二則是資安防護的能力。提高晶片功能的整合度，是同時達成這兩項目標的途徑。

以意法的STM32WL系列無線MCU為例，因為整合了射頻與運算核心，還有多樣的類比周邊功能，基於STM32WL的應用所使用的元件數量可以十分精簡，因此裝置的耗電量也跟著大幅縮減。另一方面，因為整合的緣故，在晶片外部傳輸的資料路徑減少，加上精心設計的其他安全功能，讓駭客更難找到可以用來發動非侵入式攻擊的突破點。

張世昌總結說，對物聯網領域的應用客戶來說，省電無疑是第一考量。但隨著物聯網概念開始在關鍵基礎設施這類應用市場上擴散，日後物聯網開發者對產品的安全性，勢必會有更嚴格的要求。

Wi-Fi HaLow為Wi-Fi打開IoT應用大門

有鑑於物聯網應用的龐大發展潛力，Wi-Fi陣營也不想在IoT市場上缺席，並針對IoT應用對功耗的超嚴苛要求，在主流的高頻寬Wi-Fi技術外，另外發展出名為Wi-Fi HaLow的技術。

Newracom台灣區總經理林琮閔(圖3)指出，與一般主流的Wi-Fi相比，Wi-Fi HaLow最大的特點是運作在Sub-GHz頻段，而且訊號距離最遠可達1.5公里。跟其他LPWAN技術相比，HaLow或許不是最省電的技術，但卻具備頻寬優勢。絕大多數LPWAN都很難用在影像相關應用上，但HaLow卻有許多應用案例跟監控攝影機有關。 

此外，原生支援網路IP的能力，也讓使用HaLow技術的物聯網應用在組網時，可以不需要使用額外的閘道器(Gateway)來進行IP轉換，讓網路的複雜度大為降低。

林琮閔表示，自從Wi-Fi HaLow在2017年完成標準制定後，Newracom就一直在耕耘這塊市場，並且從2020年起開始提供量產的晶片方案。這些年來，HaLow的應用越來越廣泛，生態系統也越來越健全。相信HaLow將在物聯網市場上，成為一股不可忽視的勢力。

Matter粉墨登場 智慧家庭陣營壁壘消解

除了適合使用LPWAN技術的工業、基礎設施等物聯網應用外，在智慧家庭場域，讓家中各種電子設備透過網路互相連結，也是重要的產業發展趨勢。但由於消費性電子領域山頭林立，每家大廠都試圖打造自己的生態系，導致消費性物聯網市場變得極度破碎，反而讓市場不容易健康發展。

芯科實驗室(Silicon Labs)台灣區資深應用工程師林仕文(圖4)表示，消費性物聯網市場的碎片化，是Matter之所以受到業界如此重視的原因。Matter是一個由蘋果(Apple)、Google、亞馬遜(Amazon)、三星(Samsung)等重量級國際大廠在背後推動的無線連網技術，其存在的宗旨就是為了要打破各生態系陣營設備彼此不互通的問題，從而讓消費性物聯網市場能夠健全發展。

預期2022年中，Matter的0.9版標準就會對聯盟內的成員開放，這將是Matter標準定型的一個重要里程碑。而作為Matter的重要推動者之一，Silicon Labs現有的EFR32 BG24跟MG24系列無線MCU，在產品規劃之初，就已經把支援Matter列為主要的設計目標，對應的開發工具也已經齊備。這使得Silicon Labs的客戶，可以很有信心地在Matter標準還沒有完全底定之前，就能超前展開研發作業。

搶進物聯網市場 台廠必須多角化發展

鴻海集團資深協理林義超(圖5)則從業務發展的角度指出，針對物聯網市場，台灣廠商除了硬體之外，要對整個物聯網的價值鏈有更全面的理解，並找出適合自己的切入點。

林義超指出，在硬體層面，物聯網設備必須滿足低功耗、足夠的拓撲覆蓋區域與安全性這三大基本要求，這也是LPWAN技術之所以對物聯網應用如此重要的原因。而在這三大基本要求之上，廠商還必須考慮到產品的成本跟易用性，才能協助客戶用更低的成本完成物聯網的應用布署。

這些跟硬體直接相關的需求，對熟悉硬體設計製造的台廠來說，應該都是老生常談了。但從鴻海的角度來看，除了有競爭力的硬體外，物聯網還有更多分散在價值鏈各處的商機存在，例如系統整合(SI)、管理大量設備所需的各種軟體跟中台，以及大數據分析工具等。每家廠商應該在硬體之外，多在這些價值鏈的其他環節上，尋找可以發揮的機會。

應用分歧發展 晶片規格需求隨之變化

隨著物聯網概念的普及程度日增，設備製造商面對的市場生態也變得更加複雜。

一方面，帶有濃厚封閉系統色彩、客製化程度相對較高的物聯網應用，如智慧城市跟工業物聯網，對LPWAN技術的要求，除了一貫的低功耗、長距外，也開始對資訊安全有更嚴格的要求。

因此，針對這類物聯網應用，許多元件供應商已經開始以資安防護能力作為產品的主要賣點，並推出結合網路、運算、資安三合一的解決方案。

另一方面，消費性物聯網則是反其道而行，為了把市場的餅做得更大，各大廠都希望能降低物聯網產品的封閉性，實現跨生態系統的設備互通。Matter標準就是這個背景條件下的產物。

然而，要做到這點，意味著消費性物聯網設備上運行的軟體，至少在應用層(Application Layer)上必須能兼容不同生態系統，進而使軟體變得更加肥大，光靠MCU內建的記憶體是無法容納的。這也是有意開發Matter產品的業者普遍遭遇到的問題。

為此，日後針對消費性物聯網開發的晶片方案，尤其是MCU業者，一方面必須推出記憶體容量更大的方案，另一方面也必然要設法讓Matter變得更輕量化。畢竟，消費性產品對成本是十分敏感的，額外的記憶體必然帶來額外的成本。