TrendForce 發布 2020 年 10 大科技趨勢

作者 TechNews | 發布日期 2019 年 10 月 02 日 14:40 |

全球市場研究機構 TrendForce 針對 2020 年科技產業發展，整理 10 大科技趨勢，內容請見下文。

AI、5G、車用三箭頭，帶動半導體產業逆勢成長

2019 年在中美貿易戰影響下，全球半導體產業呈現衰退。展望 2020 年，儘管市場仍存在不確定性，但在 5G、AI、車用等需求挹注下，將帶動半導體產業逐漸脫離谷底。IC 設計業者將導入新一代矽智財、強化 ASIC 與晶片客製化能力，並加速在 7 奈米 EUV 與 5 奈米的應用。在製造方面，7 奈米節點的採用率增加，5 奈米量產及 3 奈米研發的時程更加明朗，先進製程製造的占比將進一步提升。此外，化合物半導體材料如 SiC、GaN 與 GaAs 等，具備耐高電壓、低阻抗與切換速度快等特性，適合用於功率半導體、射頻開關元件等領域，在 5G、電動車等應用備受重視。最後，由於晶片線寬微縮及運算效能提升，使先進封裝技術逐漸朝向 SiP（系統級封裝）方向發展；相較於 SoC（系統單晶片），SiP 的組成結構更靈活且具成本優勢，更能符合 AI、5G 與車用等晶片的發展需求。

DRAM 往 EUV 與下世代 DDR5 / LPDDR5 邁進，NAND 突破 100 層疊堆技術

現有 DRAM 面臨摩爾定律已達物理極限的挑戰，製程已來到 1X / 1Y / 1Znm，進一步微縮不僅無法帶來大量的供給位元成長，反而成本降低的難度提升。DRAM 廠目前在 1Y 與 1Znm 製程將開始將單顆晶片顆粒的容量由現有主流 8Gb 提升至 16Gb，使得高容量模組的滲透率逐漸升高，並且有機會在 1Znm 開始導入 EUV 機台，逐漸取代現有的 double patterning 技術。以 DRAM 的世代轉換來說，DDR5 與 LPDDR5 將在 2020 年問世，進行導入與樣本驗證，相較於現有的 DDR4 / LPDDR4X 來說，將會更省電、速度更快。

NAND Flash 市場將首次挑戰突破 100 層的疊堆技術，並將單一晶片容量從 512Gb 提升至 1Tb 門檻。主要為因應 5G、AI、邊緣運算等持續發展，除了智慧型手機、伺服器/ 資料中心需要更大的儲存容量外，更要求單一儲存裝置的體積進一步微縮。除了 NAND Flash 晶片的進化，智慧型手機上儲存介面也會從現有 UFS 2.1 規格，升級至更快速的 UFS 3.X 版本。在伺服器 / 資料中心方面，SSD 產品也會導入比 PCIe G3 速度與效能快 1 倍的 PCIe G4 介面。兩樣新產品明年將鎖定高階市場。

5G 商用服務範圍擴大，更多硬體終端問世

2020 年全球通訊產業發展重點仍為 5G，不論晶片大廠高通、海思、三星與聯發科等，亦或設備商華為、Ericsson 與 Nokia 等將推出各種 5G 解決方案搶攻市場。在網路架構發展上以獨立（Standalone，SA）5G 技術為主，包括 5G NR 設備和核心網路需求提升。SA 網路強調無線網、核心網和回程鏈路架構，支援網路切片、邊緣計算等，在上行速率、網路時延、連接數量均符合 5G 規範性能。另外，隨著 2020 年上半年 R16 標準逐步完成，各國電信營運商規劃 5G 網路除在人口密集大城市外，也會擴大服務範圍商用，預計將看到更多 5G 終端或無線基地台等產品問世。

全球 5G 手機滲透率有望突破 15%，中國廠商市占逾半

2020 年智慧型手機的外觀設計重點仍圍繞在極致全螢幕，進而拉升螢幕下指紋辨識搭載比例提高、螢幕兩側彎曲角度加大，以及螢幕下鏡頭的開發。此外，記憶體容量規格提高，以及持續優化鏡頭功能，包含多個後鏡頭、高畫素等，也是開發重點。至於 5G 手機的發展，隨著品牌廠積極研發，以及中國政府推動 5G 商轉，明年 5G 手機的滲透率有機會從今年不到 1%，一躍至 15% 以上，而中國品牌的 5G 手機生產總量預計將取得過半市占。然而 5G 通訊基地台的布建進度、電信營運商的資費方案以及 5G 手機終端定價才是決定 5G 手機是否能吸引消費者購機的關鍵。

高刷新率手機面板需求看增，平板成為 Mini LED 與 OLED 新戰場

在手機面板方面，目前 OLED 或 LCD 面板的規格已經能滿足各類消費者的需求，然而伴隨著 5G 布建展開，其高傳輸效率與低延遲的特性，除了改善手機內容的動態表現，也開創手機在 AR 等其他領域的應用，帶動 90Hz 甚或是 120Hz 面板的需求。

另外，以最熱門的電競應用來看，除了既有的高刷新頻率面板，透過 Mini LED 背光增強對比表現的更高階產品，量產的條件也越來越充裕。而在採用 LCD 多年後，市場也傳出 2020 年的 iPad 可能同步推出採用 Mini LED 背光與 OLED 這類增強畫質表現的面板技術，讓平板成為 OLED 與 Mini LED 另一個發展契機。

顯示器產業供過於求，Micro LED 開創新藍海

從 Micro LED 自發光顯示器進展來看，越來越多面板廠商推出玻璃背板的 Micro LED 方案，但由於良率問題，目前模組最大做到 12 吋，更大尺寸的顯示器則是透過玻璃拼接的方式實現。儘管短期內 Micro LED 的成本仍居高不下，但由於 Micro LED 搭配巨量轉移技術可以結合不同的顯示背板，創造出透明、投影、彎曲、柔性等顯示效果，未來將有機會在供過於求的顯示器產業當中，創造出全新的藍海市場。例如，若結合可摺疊顯示螢幕方案，Micro LED 因為材料結構強健，不需要很多保護層，也不需要偏光處理，或許是一個適合切入的領域。

TOF 方案的 3D 感測模組搭載率提升，有利未來 AR 應用發展

相較於結構光，TOF（Time of Flight）技術門檻較低，且供應商較多元，因此 TOF 模組成為手機後置多鏡頭的選項之一。雖然 2020 年 3D 感測並沒有明顯的新應用出現，但預計會有更多品牌廠商願意增加搭載 TOF 模組的機種，帶動 TOF 的 3D 感測模組在智慧型手機的普及度逐步提高。而隨著 iPhone 在內的智慧型手機開始搭載 TOF 模組，透過提供更精準的 3D 感測和影像定位，強化 AR 效果，將提高消費者使用 AR 應用的動機，並吸引更多開發商推出更多 AR 應用程式，進一步提升對 3D 感測模組的需求。

感測能力與演算法成為物聯網加值關鍵

隨著技術與基礎建設日漸完備，2019 年物聯網在各層面多已邁入商業驗證階段，帶來投資效益。2020 年物聯網在各垂直應用領域將向下扎根，已打底的製造、零售業等持續透過技術以優化流程與加值服務，農業、醫療等也將有更廣泛的產業轉型。在技術方面，將著重於提升感測能力，使其能進行五感偵測並對周遭環境做出更多反應，以及 AI 演算法的突破以進行更多深度學習。此外，物聯網裝置連結數的上升造就大量數據，邊緣運算與 AI 於終端設備之整合將是可期未來，進而帶動軟硬體升級商機。

自動駕駛將落實終端應用，探索更多商業模式

2020 年自動駕駛技術的商業化，以商用車、特定行駛路線和區域性特殊應用為 3 個主要的特色，並且多數鎖定在 SAE Level 4 自駕等級。能在 2020 年看到更多量、更多類型的自動駕駛商用案例，其中一項驅動因素來自各類平台化產品，如 NVIDIA Drive 運用 AI 人工智慧技術的自駕車開發平台，以及百度 Apollo 開放平台提供不同自駕場景的解決方案等，都協助車廠及各級開發商加速將自駕技術落實於產品中。然而，自駕技術的開發成本高，車廠或技術開發商需要找出更多自駕技術的可能性，並且必須可獲利、優化成本和改善問題，因此找到能滿足該可能性的商業模式也是 2020 年的重點。

太陽能模組產品標準化已成歷史，終端產品選擇將優先考量發電性價比

太陽能技術發展不斷更新，2018 年及之前的模組皆為標準 60 片或者 72 片版型排列，電池片也都以完整尺寸呈現。而 2019 年電池片的版型改變與模組端的微型技術發展多樣化，包含半片、拼片、疊片（瓦）、多柵線、雙玻、雙面（電池）模組等多樣技術疊加運用，使得最終模組產品的輸出功率相較於 2018 年增加一到兩個檔次（bin）。然而，模組產品的核心競爭力取決於度電成本。要降低度電成本，就要提升電池效率與模組功率，以創造更大發電量並確保產品長期的可靠性。未來市場產品定價的話語權將不再由製造端掌握，而是以市場需求及買方接受度為依歸。

資料來源：https://technews.tw/2019/10/02/trendforce-releases-2020-top-10-technology-trends/

黑洞是什麼？

這篇說明昨日公佈的黑洞照片雖不能算真正黑洞照片，卻是人類首次直接見証的第一步。

高科技進步，讓我們得以一窺黑洞神秘面紗，而就算不懂科學的人，這篇說明簡單易懂，好像帶我們在黑洞外圍走一圈，宇宙真的好神奇！黑洞更神秘。

#黑洞

#宇宙視野旅行

【新文章】人類首次拍得黑洞照片 再證愛因斯坦廣義相對論

黑洞帶給人類永恆的神秘感，它是時空的盡頭、連光也擺脫不了的「洞」。即使是理論物理學家，也難以用筆墨形容黑洞的模樣。要派太空人到黑洞附近去看看也不太可能，儘管航行者1號、2號花了近40年，才剛在不久前越過太陽系邊界，但黑洞都在太陽系以外非常遙遠的地方。

2017年，來自世界各地超過60個科研單位的天文學家聯結起位於地球各大洲的眾多個無線電望遠鏡，持續地觀察M87星系。這個名為事件視界望遠鏡（Event Horizon Telescope，簡稱EHT）的無線電望遠鏡網絡，終於直接拍攝到了人類史上首張黑洞「照片」，並於2019年4月10日全球同步發表。

黑洞是什麼？

黑洞是愛因斯坦於1915年發表的廣義相對論的方程式的一個數學解。愛因斯坦發現，在我們身處的宇宙中的任意點上，加速度與重力並不能被區分開來，是為「等效原理」。利用等效原理，加上光速不變假設，愛因斯坦推導出一組十式的方程組。廣義相對論取代了牛頓重力定律（或者可說是牛頓重力定律的更新版本），只要知道時空某處存在多少質量，就能夠利用那十條方程式描述時空的演化。

重力的特性是它只會互相吸引，不像電磁力那樣既能相吸亦能相斥。因此，質量越多，重力就越強；重力越強，就更輕易吸引更多物質。物質如果要擺脫更強的重力，就得付出更多能量。例如，在一顆小行星上，輕輕一跳可能就已足夠擺脫其重力；在地球上，卻必須利用火箭加速至最少每秒11.2公里，才能飛進宇宙空間。

早在愛因斯坦以前，物理學家就曾經想像過一顆質量非常高的恆星，其重力強大到必須跑得比光更快才能逃逸。牛頓重力理論中沒有質量的東西不會被重力影響，而光線究竟有沒有質量在當年也是未解之謎，他們想像「如果」光線也會被重力「拉」回恆星表面的情況，就把這種想像中的恆星稱為「暗星」。

廣義相對論中的重力卻能影響一切事物。所有物質，哪管有沒有質量，全都會被重力吸引。天體物理學家發現，當一顆質量巨大的恆星耗盡核反應燃料時，抵抗自身重力的壓力就會在一瞬間消失，恆星會向內坍縮、反彈，引發超新星爆發。超新星爆發後剩下來的核心質量如果足夠高，就會變成一個逃逸速度比光速更高的區域。我們叫它做黑洞。

黑洞不會發光，而且大多數黑洞體積又不大、離地球又遠（幸好）。因此，望遠鏡必須造得夠大，才能收集更多光線和提高解析度。以人類的科技，要探測上述由恆星死亡超新星爆炸所創造出來的細小黑洞（尺寸大多比地球上的城市更小），仍然遙不可及。不過，宇宙間有些黑洞尺寸卻巨大得難以置信。天文學家發現，在每個星系的中心，都存在一個極其巨型的黑洞，質量達到幾百萬個太陽，稱為超大質量黑洞。天文學家認為這些星系中心的黑洞由遠古細小黑洞互相結合而成的，它們同時也影響著星系的演化過程。

星系M87（Messier 87）的中心也有一個超大質量黑洞。它距離太陽系約5千5百萬光年，半徑約為37光時。M87的質量是太陽的65億倍，從地球上觀察，它的事件視界（event horizon）只有大約16微角秒。從地球看，這等於月球上太空人的拳頭大小。事實上，今次EHT的天文學家拍攝的並非M87的事件視界，而是在事件視界外面約40微角秒大小的吸積盤（accretion disk），叫做「黑洞的影子（black hole shadow）」，實際尺寸大概為冥王星軌道的2.7倍。

事件視界望遠鏡（EHT）是什麼？

根據簡單光學定律，望遠鏡越巨大、觀測使用的波長越短，解析度也越高。人類所造的地面望遠鏡之中，無線電望遠鏡建造相對容易，因此普遍來說都較可見光望遠鏡巨大。另一方面，無線電受大氣擾動干擾的影響亦較可見光為低。EHT使用的無線電波段為1.3毫米，經過計算，我們需要的望遠鏡尺寸是⋯⋯地球直徑（即大概13,000公里）！

然而，即使是地球上最巨型的無線電望遠鏡，例如美國的阿雷西博望遠鏡（Arecibo Telescope，直徑305米）、中國的500米口徑球面無線電望遠鏡（Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope，簡稱FAST，直徑500米），以及俄羅斯的科學院無線電望遠鏡-600（Academy of Science Radio Telescope – 600，簡稱RATAN-600，直徑600米）等等，也遠遠不夠大。怎麼辦呢？總不能把整個地球改建成一支望遠鏡吧？幸好，物理學家早就發展出一種技術，叫做甚長基線干涉測量法（Very-long-baseline Interferometry，簡稱VLBI）。VLBI技術利用光線的波動特性，把不同地點的光線訊號互相重疊，從而構成更光亮、解析度更高的影像。

世界各地都有很多無線電望遠鏡，因此天文學家組成了一個VLBI望遠鏡網絡，用來加強所拍攝的影像的光度和解析度。EHT就是這個VLBI網絡的一部分，專門拍攝M87。過去兩年間，EHT收集到了足夠的光線，利用干涉分析建構出一幅解析度達20微角秒、足以分辨出M87的黑洞影子的照片。2019年4月10號，我們終於能夠一窺黑洞的廬山真面目！

不發光的黑洞為什麼可以看得到？

咦，不是說過連光也不能離開黑洞嗎？為什麼還會有來自黑洞的訊號？

黑洞本身不會發光（理論上黑洞會放出所謂的霍金輻射（Hawking radiation），但這超出本文討論範疇，我在以往文章中已經討論過）。然而，正被黑洞吸入的星際物質、甚至是被黑洞強大重力扯得支離破碎的恆星碎片，會一邊加速至極高速度、一邊落入黑洞之中。這些物質構成一個溫度極高的吸積盤，會在落入黑洞之前釋放出大量輻射。EHT觀察的就是這些剛好在黑洞邊界發射出來的光。

順帶一提，黑洞邊界是時空中的資訊能夠傳播的最後界線，跨越了黑洞這道邊境的任何資訊都不可能被黑洞外面的宇宙所探知。因此，黑洞邊界又稱為事件視界，象徵宇宙中一切事件的盡頭。EHT的名稱也就很明顯了：事實上它拍攝的並非黑洞「本身」，而是事件視界外的黑洞影子。

愛因斯坦的預言

既然這是人類史上首張黑洞照片，為什麼我們會知道M87中心有個黑洞？

我們觀察到來自M87的X射線高能量噴流（jet）。天體物理學模型指出，當吸積盤的物質落入黑洞時，會有一部分物質被高速從黑洞兩極拋走，形成噴流。噴流中的物質溫度極高，加上其速度非常接近光速，因而放出X射線。這些來自M87的X射線能量間接指出其中心必定存在一個能提供物質如此強大能量的能源。根據人類已知物理學，黑洞是唯一解釋。

科學與其他學問的一個分別是，我們能夠利用科學定律來作出極其準確的量化（quantitative）預言。愛因斯坦廣義相對論的預言已經被實驗和觀測所一一證實，包括位於較強重力場中的時間流逝速率相對較慢（全球定位系統人造衛星必須使用廣義相對論作岀修正，所以我們的手提電話已是明證）、空間會被重力場扭曲（人造衛星已經測得地球附近空間扭曲程度與相對論預言一致）、2015年直接探測到去兩個黑洞碰撞結合所釋放出的重力波（重力波觀測亦為黑洞存在的證據）。

EHT這張照片只是人類直接觀察黑洞的第一步。雖然這照片與想像中的電影劇照有頗大出入，卻是愛因斯坦相對論的另一個明證。誰知道未來人類科技會進步到何等程度，帶我們看到什麼？

成功高中畢業學長游舜凱，原本念台大生科，但不放棄行醫的抱負，花了1000多天的努力，終於考取心中理想：醫科。
舜凱學長之前分享了數學科重點和準備方法心態，現在分享物理囉！
快tag身邊的學測、指考戰士👍🏼
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高二
▶️直線運動（自己念 不會可以回去國中再學）
▶️平拋 斜拋很重要（二維獨立性：水平方向 鉛直方向）
▶️靜力分析：
先全體，再個別
二維獨立性（水平鉛直 切線法線）
平衡＝合力為零 合力矩為零
移動平衡是看合力
轉動平衡是看合力矩
不平行的三力平衡延長線要共點且形成封閉三角形
▶️牛頓定理有三個
常用手法：
東西會動是因為有速度不是因為力（慣性）
靜摩擦力沒有公式 只有最大靜摩擦力有公式
合力（大減小）＝選定系統質量 X 加速度
▶️簡諧運動：
等速率圓周運動投影為簡諧運動
討論位移 速度 加速度 絕對不要背公式 用畫圖的 減少記憶負擔
端點：加速度最大 速度為零
平衡點：加速度為零 速度最大
彈簧只會考水平 鉛直彈簧如果不會可以略之
▶️動量守恆的前提系統不受外力（注意是鉛直方向守恆還是水平方向守恆）
角動量守恆的前提是不生力矩
力是動量的時變率 力矩是角動量的時變率
力學能守恆的前提：僅保守力（重力 彈力 電力）做功
▶️天體能量搭配克普勒行星運動定律命題（注意橢圓軌道 or 圓形軌道）
▶️衝量動量定理：F(力）x T(經過時間）＝M(系統質量）x 速度變化
功能定理：合力做功＝動能變化（注意：做功有正有負 變化量必為末減初）
FT圖面積表示衝量（動量變化） FX圖表示做功
AT圖面積表示速度變化
▶️看到題目有提力有時間基本上考衝動定理
看到題目有提及力和作用的距離通常考功能原理
▶️碰撞只有三種：完全彈性碰撞 非彈性碰撞 完全非彈性碰撞（碰撞合體）
碰撞一定動量守恆 但是力學能不一定守恆
可以把系統動能分成質心動能和內動能（內動能公式強烈建議背）
質心動能永不變 通常都是內動能做能量轉換（轉成彈力位能 或是熱能散失等等）
完全彈碰的速度公式要背（106指考單選有命題）
▶️等速率圓周運動公式要背
會衍生考天體圓周 或是 電子繞原子核做圓周
列式都從：庫侖力或是萬有引力當作向心力 開始想
建議天體圓周的速度公式和週期公式要背
氣體動力論推導一次背結論
氣體混合不外乎利用莫耳數守恆和能量守恆（化學考氣體混合可能會反應）
注意題目是問總能 一個分子平均動能 還是 一莫耳平均動能
▶️波動通常考圖型
看題目一定先看是給 Y-X圖（波形圖） 還是 Y-T圖（波上某點的位移圖）
固定端 自由端圖片判讀
駐波很重要：兩端固定 or 一端固定一端開放
駐波頻率公式直接背（搭配諧音 泛音）
▶️光學偏重考物理光學 幾何光學的部分通常命題點是全反射（考古題很多不贅述）
全反射的臨界角公式一定要背 只有密介質到疏介質才可能全反射
全反射計算可能搭配三角的公式代換 角度大膽假設一定可以消或是代換
幾何光學一定要會斯司奈爾公式
透鏡的題目命題率太低（時間不夠就略看） 但是透鏡公式要會背會用
視深實深問題不常考但106指考單選有命題 稍微注意！！
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❤️其他重點放在留言區哦！