特斯拉的秘密(三)

電動馬達和內燃機引擎都是古老的科技，但過去一百多年，人類選擇了內燃機搭配汽油作為主要的陸上運輸模式，一百多年的發展下來，引擎因此成為相當精密的產業，工業成熟度很高，但內燃機現在面臨Clayton Christensen說的「破壞性創新」，將被一個相對比較低等的科技，給徹底的破壞。

破壞性創新的特點是「低一點」的科技，因為生產成本的下降，而得以吃掉比較高科技的產品市場。內燃機加上油箱，就是汽油車的動力系統，而馬達加上電池，則是電動車的動力系統。內燃機引擎因為經過一個世紀以來的開發，已經沒有低成本的生產方式，而油箱基本上不佔任何生產成本，所以也沒有什麼成本下降的空間。但馬達加上電池，卻有很大的空間。馬達也許像引擎一樣古老，但大電量的電池，卻是「新科技」，一個不斷地還在更新進程的新科技。隨著電動車的需求增加，投入電池開發、生產的新創事業，不計其數，因為有利可圖，進而趨動更多人投入開發。

特斯拉的電池很貴，一開始的Roadster，因為技術不成熟，所以有提供客戶換電池的服務，要價一萬二千美金。現在的特斯拉，電池保固八年，所以幾乎都還沒有客人需要換電池。馬斯克說，再過幾年，電池模組大概可以賣5千到7千美金。這才約十年的工夫，價格就砍下這麼多，而且這個比較便宜的電池，壽命還比較長，充電比較快，安全性也比較高，而且容量還更大。而且電池的開發，不純只為電動車。除了電子產品需要鋰電池外，一旦鋰電池成本再降下來，家家戶戶都會裝上一顆大電池，離峰時充電，尖峰時放電，搭配綠色能源生產，電池會徹底改變家戶使用電力的方式。而更成熟的電池科技，又會回頭過來，降低電動車的成本。這個正向回饋的機制，不但內燃機產業沒有，連燃料電池也沒有。有人用的東西，才會有誘因開發更便宜的產品。

這個資本主義的精神，厲害到連天然資源的稀缺，都可以想辦法克服。原先鋰電池的量產，有一個大關卡是稀土金屬「鈷」的使用，電池裡，鈷的價值比鋰還高，但鈷的產量很少。馬斯克在今年有一場重頭秀，叫做「電池日Battery Day」，很多專家都預期，特斯拉將會發佈和中國廠家「寧德時代」的共同研發成果，不用鈷的電池。特斯拉真的達到不用，甚至只是少用，鈷元素，那電池成本的下降速度就更快，會更快拉平和內燃機車的成本差距。

彭博的一個報告估算，現在電動車的製造成本，大約有近四成是在電池身上，五年內，就會降到三成以內，到時電動車和內燃機的成本就會拉平。

而電池以外的差別，還有很多。舉例來說，電池馬達和引擎以外的傳動系統(drivetrain)，原理也不盡相同。據估算，馬達大概只需20個部件，而內燃機要200個。而這十倍的用料差別，影響很多層面，因為差別不只在數目而已。內燃機就是進行不斷爆炸式的燃燒汽油，進油、進氣、點火、爆炸、排氣的循環不斷地進行，過程複雜且傷害零件，所以要潤滑、要過濾氣體，廢氣還要觸媒轉換，每一個零件，都有故障的可能。

2015年有一個調查，全美汽車維修的前十五項熱門，全部是濾網、火星塞、進氣、排氣系統的控制和感應器，只有一項是電動車可能有的，就是油箱蓋/充電插座蓋的替換，便宜地不得了的工序。為什麼特斯拉不用廣設維修點？因為電動車不用換機油、不用換進氣濾網，馬達也幾乎也不會壞。車子系統的基本差別，回頭過來，還會影響銷售方式。豐田需要銷售代理賣車，也需要這些代理維修車輛。而事實上，對很多代理來說，維修才是真正賺錢的部門。但特斯拉的車，很少需要進廠，所以也可以跳過這個中間人，只要開一個直營廠，就可以應付好幾個州的維修需求。

但20個部件和200個部件的差別，還不只於此。豐田的200個部件，也許就代表了200家上游，這200家上游做的生意，都是和內燃機有關的生意，也許有少許部件，是可以用在電動車，但大部份是不行的。也就是說，這200個上游，沒有任何的誘因，幫豐田快速轉進到電動車。豐田越快切換，他們就越早丟了生意。所以九百萬輛的商機，背後就是代表百萬、千萬人的生機，在豐田內外，都充滿了抵制開發電動車的既得利益。如果不是特斯拉的威脅迫在眉睫，這些既得利益，到死都不想開發電動車。

豐田及傳統汽車大廠卡死在內燃機，造成成本居高不下，還有一個設計思維上的巨大不同。

比較高級一點的車，會讓你客製一些配備，比如說比較先進的安全系統，但傳統車廠是你選定了，再加減就不容易，真要加裝，就要進廠大動手腳。但如果你訂特斯拉，有些功能是要加錢，但你日後要加也可以，付錢後就可以啟動。功能一直在那裡，只是特斯拉隱藏起來而已。

這道理在特斯拉和蘋果比較像，和豐田比較不像。特斯拉和蘋果其實都是電腦公司，只是他們生產的電腦，一個當手機用，一個當車子用。如果車子的設計，是繞著電腦轉，所有的功能，都連在這電腦，日後的軟體更新，不用連硬體一起動，就可以技術升級。蘋果手機可以一代又一代的更新作業系統而變得更強大，特斯拉也可以。對特斯拉來說，要多一個功能，就是把硬體連到車子的大腦，就可以由軟體來中央控制。但對繞著引擎運轉的豐田來說，多一個功能，簡單如多一個照相機，那就是要再多一個電腦，多一個介面連結，工程浩大而困難，而這個多出來的電腦晶片，很可能和其它系統，尤其是動力系統，完全沒有關係。

把硬體裝上電腦，要比把軟體裝上硬體困難多了。

日經曾把一台特斯拉拆開給豐田的工程師看。工程師看了，搖搖頭，在科技上，豐田至少落後特斯拉六年。特斯拉的系統，環繞著兩個大電腦晶片組，控制著所有的系統，動力、環境偵測、空調、驅動、娛樂系統等等，通通由這兩個大腦控制。而這兩個大腦，上面只有印著特斯拉的名字，不像豐田，通通是上游供應商的名字。也就是說，特斯拉開發並完全掌握這兩個大腦，從晶片設計到程式編寫，全都是自家搞的。也許晶片是讓台積電做的，但設計是特斯拉內部做的。

以電腦為核心的生產，還有一個內燃機沒有的效果，摩爾定律，即電晶體數目每兩年倍增的了不起矽谷定律。摩爾定律也許沒有之前那麼神了，但晶片越來越強大且便宜的趨勢還是在。特斯拉花最多的錢在電池和電腦上，而這兩個品項，又最受科技發展影響，成本隨年下降。請問豐田要怎麼競爭？

美日德各三大傳統車廠，會被洗牌洗掉一半以上，因為他們都受制於舊的生產方式，都擺脫不了內燃機的過往成功。以前矽谷專家喜歡說，這是一場戰爭，看是特斯拉先學會造車，還是傳統車廠先搞懂電動車。現在這場比賽結果已經出爐，特斯拉取得了勝利。不過我認為傳統車廠裡，還是會有幾家存活，豐田其實是機會最大的大廠之一，寶馬和賓士也許是另外的倖存者，但未來太複雜，沒有人知道。

所以回到股價的問題上。取得生產科技勝利的特斯拉，年銷九百萬輛不會只是夢。但如果年銷可達九百萬輛，可以有現在這個每股一千五百元的價值嗎？距離這個系列文章的開始，才幾天而已，特斯拉股票又漲了一成。這個股票，已經不是九百萬輛與否的問題，而是史上最大的多空交戰。有二百億美金的資金正在放空特斯拉，也同時有多頭推升特斯拉市值超過二千五百億，說實話，沒有人在談基本面了。

我是認為，長期來說，特斯拉成為一兆美金的公司，只是時間早晚，也就是說，一股五千美金，也不是問題。但現在買特斯拉，你能安安穩穩地抱到那一天嗎？你能在股價跌回兩百元一股，也不怕嗎？

十萬個為什麼。
#語音助理裝置有哪些新奇之處

設定行事曆、查看明日天氣預報是基本。
智慧電視、掃地機器人等連線家電也難不倒。
汽車產業是語音運算的另一個成長領域。

#聯發科技 長期以來一直是 #語音助理革命的領導者，是全球首屈一指的語音助理裝置（VAD）晶片製造商，我們的晶片組驅動市場上最受歡迎的語音助理產品，包括 Amazon Echo Dot、Fire TV Stick 4K，以及許多 OEM 廠商採用 Google Voice Assistant 與 Alibaba 的裝置。

未來數年內，你只需要出一張嘴。https://lihi1.cc/MumId

異質晶片整合 半導體中心助攻台廠搶AI及智慧感測商機

2019/10/31 廣編企劃

評論

為推動科技產業升級，財團法人國家實驗研究院致力於推動國內科技人才培育及創新研發，近年除與學術界積極合作，提供平台解決方案以外，也積極協助產業界新創及新產品開發，希望作為學研與產業間的技術整合平台，以發揮高效的槓桿作用，創造共生共榮的各領域生態系。10月7日齊集台灣半導體研究中心、國家高速網路與計算中心、台灣儀器科技研究中心共同展出智慧領域技術成果，會中吸引廣大業界與學界共襄盛舉，希冀藉由這樣的機會，讓更多產學研界能認識國研院在研發平台服務所做的努力，並見證近年國研院引領的技術革新。

5G及物聯網時代來臨，從工業領域的自動化生產機台，到3C消費領域的穿戴式裝置，都須要核心的晶片模組；然而不同的應用，也有不同的晶片設計須求，規格可說是千萬種。對於想要搶攻物聯網商機的大小企業和新創廠商來說，最大的挑戰就在於是否擁有晶片自主能量。例如研發工業用機器手臂的製造商，若能快速取得性能優異且有效整合電源、感測、記憶等多項功能的晶片模組，就能降低成本、縮短開發時間、優先進入市場。又如穿戴裝置，內部各自獨立的處理器、感測器、電路IC等，若能充分整合成更有效率的晶片單元，就能縮小穿戴裝置的體積，提高運作效能。

異質整合研發有成 助攻國內產學界搶物聯網商機

國研院旗下的台灣半導體研究中心，在「產業趨勢論壇暨國研院智慧領域」的活動發表歷經了多年研發，在「異質晶片整合」技術取得重大進展。不論是工業用大電流的電路IP晶片組、或是低耗電物聯網裝置的智慧感測晶片、甚至連深度學習、機器學習所需的AI運算晶片，產學界都能運用台灣半導體研究中心所開發出的異質晶片整合平台，來降低開發門檻，讓業者沒有後顧之憂，全力衝刺市場。

半導體研究中心副主任莊英宗指出，半導體產業目前最熱門的趨勢是如何將不同材料整合為元件；這主要是因應物聯網時代包括電競、智慧家庭、無人載具、智慧城市等各種裝置，都有「異質運算核心」的需求。例如穿戴裝置愈來愈強調各種各樣的「感測」及「邊緣運算」，因此必須整合類比感測晶片與數位運算晶片；又如電路IP日益複雜，也須整合節能、電流、感測等多樣功能。

物聯網應用百花齊放 自主晶片能量才能搶得先機

莊英宗表示，「『物聯網』喊了很多年，過去未能大規模地實現，原因之一就是必須達成異質晶片的整合，才能降低物聯網裝置的開發成本及時程。」有別於過去的通用型晶片，未來AI、物聯網應用百花齊放，開發各式創新應用的小型企業，更須要的是符合自身需求的客製化晶片，然而學術單位或企業缺乏基礎研究與產品整合的驗證環境，自主開發晶片可說難上加難。這也是為什麼台灣半導體研究中心耗費五、六年的時間，研發出不同應用領域的異質晶片整合平台，來滿足產學界即將爆發的需求。

以智慧感測晶片為例，原本感測單元、電路單元、記憶體單元、以及處理單元各自獨立，全都放入穿戴裝置內，將導致體積過大，不符實用。半導體中心提供的異質整合設計架構，可將所有單元有效整合，並已有成功設計案例；換言之，智慧手錶、生醫穿戴裝置、AR/VR裝置的開發廠商，只要採用這個異質整合架構，再加上自己的創意，就能快速開發出自有晶片。這也符合時下正夯的客製化ASIC(特殊應用積體電路)晶片概念。

從穿戴裝置到無人工廠 晶片整合需求大不同

過去行動通訊主要鎖定消費端，不過未來物聯網的創新應用，有很大一部分將在工業領域實現，例如工廠自動化、工業4.0等等。因此除了低功耗、小電流的穿戴裝置，台灣半導體研究中心也研發出大電流、高電壓所需的異質晶片設計平台，可廣泛應用於機器手臂、CNC自動生產機台、晶圓定位平台、甚至無人工廠等等工業場景。這對於擅長製造業的台灣而言，可說是既充滿商機又能實現產業的轉型升級。

舉例來說，工業馬達內部的構造主要包括電源管理晶片、控制器、驅動IC等等；在以往，馬達的電源控制只須要兩條線，一進一出，但如今愈新型的馬達，效率愈高，所需接收的訊號也更為多元，勢必須要更複雜的控制電路；另一方面，節能的要求與日俱增，也必須在電源IC週邊加裝更多顆IC來符合綠能安規、進行斷路保護等。此外，生產線上的無人檢測、品管、預防性維修等，都會用到感測系統，更增添業者在整合上的難度，此時就很適合運用半導體中心的工業用異質晶片整合架構來進行突破。

自主微感測系統晶片 是台灣創新的關鍵

台灣半導體研究中心謝嘉民副主任表示，台灣發展IoT相關創新，自主微感測系統晶片是重大關鍵，它必須能涵蓋光、機感測器以及電路IP等不同屬性的IC及元件；不過因為前期研發投資大、驗證周期長，且應用情境太廣泛，一般廠商跨入不易。謝嘉民指出台灣半導體研究中心的異質系統整合平台，台灣半導體研究中心的異質系統整合平台，有兩大特色：一是盡量減少傳統的封裝，在IC層面進行整合；二是結合不同材料，將新式的感測用類比IC，建立國內產學研領域的系統級封裝研究生態圈，如提供微機電(MEMS)、感測器(Sensor)的半導體製造技術，並結合2.5D/3D先進超薄化封裝技術的驗證製造環境，以發展人體感測、工業訊號感測、甚至光達(LiDar)感測等應用，協助學界優秀的研究重果與業界生產技術接軌，提供國內發展微型化、行動裝置與物聯網相關解決方案。

在成果發表的同一天，半導體中心也開放AI系統開發實驗室，供論壇與會者參觀。物聯網時代著重資料的運算分析，AI已成為不可或缺的解決方案；然而許多學術單位和新創公司，比較擅長軟體面，例如機器學習、深度學習等演算法或模型的開發；對於運算IC的硬體設計較為陌生。有鑑於此，半導體中心的AI系統開發架構也提供產學界使用，資源不足的小型單位，也可輕鬆發展出AI SoC(人工智慧系統單晶片)解決方案。

半導體中心設計服務組蔡維昌組長補充，半導體中心提供的AI SoC設計平台，主要有兩大特點，一是提供客製化解決方案，可設計不同的應用需求的系統晶片，不必侷限市面上現成的通用AI SoC晶片；二是將AI SoC所需的的矽智產(IP)備妥並整合成晶片系統，學界或新創只須專注AI加速電路，大大簡化IC硬體的開發過程。

舉例來說，大學實驗室在開發手機人臉辨識的AI模型或演算法時，需要IC硬體來進行運算，不過手機的人臉辨識解鎖，講求快速、低功耗等特性，所需的加速電路必須客製化，市面上的通用AI晶片無法滿足需求，加上設計一顆AI SoC需包括CPU、記憶體、輸入輸出週邊元件、匯流排、加速電路等各項元件等，而實驗室師生又沒有足夠的資源自行開發整顆AI SoC晶片，便形成研發瓶頸。

此時半導體中心不僅提供AI SoC設計平台，還有相關的EDA設計軟體和訓練課程，AI開發者只要專注不同推論的加速電路設計，將之套用於設計平台，即可完成AI系統單晶片的開發。也就是說，學校實驗室或新創，透過這個設計平台，能夠快速驗證AI構想，縮短開發時程。除了手機之外，包括穿戴裝置的即時翻譯、生醫檢測儀等，都有低功耗、快速產出的特性，也很適合採用半導體中心的AI SoC設計平台。

發揮槓桿作用 促進產學整合 創造台灣科技業契機

莊英宗指出，「台灣半導體研究中心將自己定位為『新元件』、『新整合』、『新應用』的創意基地，努力解決產業界及學術界所面臨的問題。」藉由提供前瞻異質整合的共通平台，讓業者能輕易利用晶片設計環境、實作及封裝平台、取得客製化IP開發、驗證等各種服務。「我們的使命是發揮槓桿作用，將先進研發成果提供產業界及學術界運用，替台灣的科技業創造更多契機。」

附圖：對於想要搶攻5G及物聯網商機的大小企業和新創廠商來說，最大的挑戰就在於是否擁有晶片自主能量。
Photo Credit : 國研院
圖2
歷經多年研發，台灣半導體研究中心開發出的異質晶片整合平台，能針對感測類比晶片、運算數位晶片、電路IP進行高效能的整合。（Photo Credit : 國研院）
台灣半導體研究中心針對工業用電路IP系統進行異質整合。（Photo Credit : 國研院）
圖4
台灣半導體研究中心推出的AI SoC設計平台，讓學術界及新創業者，也能輕鬆開發出AI晶片。（Photo Credit : 國研院）

資料來源：https://www.inside.com.tw/article/17949-narlabs-tsri