邊緣AI 2026將成 IoT晶片發展核心

04:102021/05/02 工商時報 集邦科技資深分析師曾伯楷

隨著智慧工廠、城市等場景對數據分析越發需要精準、即時且大量處理的需求，AI與IoT結合已是現在進行式。在AI晶片助益下，IoT邊緣與終端裝置可透過機器學習或深度學習等技術加值，同時帶出無延遲、低成本、高隱私等優勢，顯示出AI晶片的重要性。預估全球AI晶片產值至2025年將達720億美元。

與此同時，邊緣運算透過AI使終端設備於運行上更加智慧，不僅保有邊緣運算於延遲性、隱私性、連接性、功耗、成本等優勢，並進一步使系統具有主動性與智慧性。若以場景角度切入，邊緣AI相較傳統邊緣運算，其主要帶來的效益包括數據處理過濾和邊緣智慧分析，此也將成為兩技術持續結合的動能。

一、MCU、連接晶片、AI晶片為IoT晶片產業鏈三大關鍵零組件。　物聯網在傳統上多以感知層、網路層、系統層與應用層作為架構堆疊，主要經濟效益雖來自應用層的智慧情境發展，然感知層所需的產業鏈之上游零組件仍是支撐終端場景運作重要核心，其中又以微控制器（MCU）、連接晶片與AI晶片最關鍵。

MCU方面，建立在高效能、低功耗與高整合發展主軸下，IoT MCU現行從通用MCU演化成特定為IoT應用或場景所打造，如2021年3月STMicroelectronics推出新一代超低功耗微控制器STM32U5系列，可用於穿戴裝置與個人醫療設備；Silicon Labs同期推出PG22 32位元MCU，主打空間受限且須低功耗的工業應用、Renesas RA4M2 MCU著眼IoT邊緣運用等。

連接晶片方面，受物聯網設備連線技術與標準各異影響，通訊成物聯網晶片中相當重要的一環，從蜂巢式的4G、5G、LTE-M、NB-IoT，到非蜂巢式的LoRa、Sigfox、Wi-Fi、Wi-SUN等，從智慧城市、工廠、家庭至零售店面皆被廣泛運用，範圍擴及至太空，如2020年下旬聯發科與國際航海衛星通訊公司（Inmarsat）合作，成功以NB-IoT晶片完成全球首次5G物聯網高軌衛星資料傳輸測試。AI晶片方面，隨著智慧工廠、城市等場景對數據分析越發需要精準、即時且大量處理的需求，AI與IoT結合已是現在進行式。此外，Microsoft在其2021年3月舉辦的年度技術盛會Ignite 2021上指出，2022年邊緣運算市場規模將達到67.2億美元，與深度學習晶片市場相當吻合，亦提及市場預估至2025年全球深度學習晶片市場將有望達663億美元。同時，Microsoft認為至2026年全球AI晶片有3／4將為邊緣運算所用，顯示出IoT晶片於邊緣運算的發展將成未來廠商重要布局之一。

二、邊緣AI效益顯著，成長動能仰賴數據處理過濾、邊緣智慧分析。

首先，從邊緣運算定義來看，市場雖已談論數年但定義與類別始終未統一，原因是各廠商於邊緣託管工作的目的不盡相同。例如對電信商而言，初步處理數據的微型數據中心是其邊緣端，而對製造商來說邊緣裝置可能是生產線的感測器，此也造就邊緣運算的分類方式略有出入。另外，例如IBM有雲端邊緣、IoT邊緣與行動邊緣的類別，ARM多將邊緣視為雲端與終端間的伺服器等裝置，亦有個人邊緣、業務邊緣、多雲邊緣等類型。

其次，從邊緣運算類別來看，現行分類趨勢和研究方式尚有以數據產生源為核心，藉由設備與數據源的物理距離作為分類參考，並將其分為厚邊緣（Thick Edge）、薄邊緣（Thin Edge）與微邊緣（Micro Edge）。厚邊緣多用以表示處理高數據流量的計算資源，並配有高階CPU、GPU等，例如數據中心的數據儲存與分析；薄邊緣則包含網路設備、工業電腦等以整合數據為主要目的，除了配有中間處理器外，也不乏GPU、ASIC等AI晶片；微邊源因與數據源幾無距離，故常被歸類為生成數據的設備或感測器，計算資源雖較為匱乏，但也可因AI晶片發揮更大效益。

整體而言，邊緣運算透過AI使終端設備於運行上更加智慧，不僅保有邊緣運算於延遲性、隱私性、連接性、功耗、成本等優勢，並進一步使系統具有主動性與智慧性，在平台管理、工作量合併與分布式應用也更有彈性。若以場景角度切入，邊緣AI相較傳統邊緣運算，其主要帶來的效益提升包括數據處理過濾和邊緣智慧分析，此也將成為兩技術持續結合的動能。

數據處理與邊緣分析於過往邊緣運算時已可做到，並在AI加值下進一步提升效益。以前者而言，數據透過智慧邊緣計算資源可在邊緣處預先處理數據，且僅將相關資訊發送至雲端，從而減少數據傳輸和儲存成本；從邊緣分析效能來看，過往多數邊緣運算資源處理能力有限，運行功能時往往較為單一，而邊緣智慧分析透過AI晶片賦能，進而能執行更為繁複、低延遲與高數據吞吐量的作業。

三、全球大廠搶攻IoT晶片市場，中國加重AI晶片發展力道。

IoT晶片於邊緣運算所產生的效益，使其成為廠商重要策略布局領域，雲端大廠如Google、AWS等紛紛投身晶片自製；傳統晶片大廠如ARM最新產品即鎖定邊緣AI於攝影機和火車的辨識應用、Intel亦投資1.3億美元於十餘家新創AI晶片設計廠商，NXP Semiconductors、Silicon Labs、ST則陸續在其MCU或SoC添加邊緣AI功能。此外，新創企業Halio、EdgeQ、Graphcore皆以AI晶片為主打。整體而言，若以區域來看，歐美大廠聚焦加速AI運算效能，但最積極發展AI晶片產業的則屬產官學三方皆支持的?心，代表性廠商包含地平線、華為旗下海思等代表；台灣則由產業聯盟領頭與聯發科和耐能等重要廠商。

（一）中國產官學助力，2023年AI晶片產值估將逼近35億美元。

AI產業是中國發展重點之一，其輔助政策如2017年《新一代人工智能發展規劃》、《2019年促進人工智能和實體經濟深度融合》，至「十四五」與「新基建」，都將AI視為未來關鍵國家競爭力。各大廠也因此陸續跟進，如百度發布AI新基建版圖著眼智慧雲伺服器；阿里宣布未來至2023年將圍繞作業系統、晶片、網路等研發和建設，騰訊則聚焦區塊鏈、超算中心等領域。

產官學研加重AI的發展力道也反映於AI晶片上，ASIC（特殊應用基體電路）廠商比比皆是。其中，AI晶片布局物聯網領域的廠商眾多，包含瑞芯微、雲天勵飛、平頭哥半導體、全志科技等，主要面向雲端運算、行動通訊、物聯網與自動駕駛四大領域。其中，物聯網領域進一步聚焦於智慧家庭、智慧交通、智慧零售與智慧安防部分，執行語音、圖像、人臉與行為辨識等應用。若進一步聚焦於邊緣運算領域，則以地平線、寒武紀、華為海思、比特大陸、鯤雲科技等最為積極。整體而言，TrendForce預估，中國AI晶片市場有望從2019年13億美元增長至2023年近35億美元。

綜觀中國AI晶片發展，雖有中美貿易摩擦導致設計工具、製造封測等環節較受限制，且開發成本始終居高不下，然而，藉由產官合作以及中國內需市場需求動能，仍能有效支撐該產業成長。若以邊緣運算來看，鑒於AIoT市場持續茁壯，特定應用的ASIC將是重要發展趨勢，尤以汽車、城市與製造業來看，相關場景應用如人身語音行為辨識、人車流量辨識、機器視覺等需求皆相當明朗，預期也將成廠商中長期發展主軸。

（二）台灣人工智慧晶片聯盟積極整合，監控與機器人為邊緣AI應用兩大方向。

台灣廠商聯發科和耐能同樣結合邊緣運算與AI兩技術作策略布局，就整體產業而言，2019年由聯發科、聯詠、聯電、日月光、華碩、研揚等廠商共同組成的台灣人工智慧晶片聯盟（AITA）發展迄今已越趨成形，各關鍵技術委員會（SIG）亦訂定短中長期發展目標。

邊緣AI發展則由AI系統應用SIG推動，其第一階段至2020年著眼半通用AI晶片發展與智慧監控系統應用平台的裝置端推論，2021年則聚焦以裝置端學習系統參考設計，以及軟硬體發展平台的裝置端學習為主，並規劃在2023年能以多功能機器人為主體，發展多感知人工智慧和智慧機器人AI晶片發展平台。

換言之，藉由業界在智慧裝置、系統應用與AI晶片的串聯，短期至2022年都將是台灣邊緣AI大力發展階段，並朝智慧監控、多功能機器人深化，預期此也將帶動系統整合的凌群、博遠，終端設備的奇偶、晶睿碩，以及晶片設計的聯發科、瑞昱等邊緣AI商機；但相較中國廣大內需市場，台灣仍需藉由打造讓晶片廠和系統商充分整合的互補平台，以利降低晶片開發成本，並從其中尋求更多可供切入的大廠產業鏈。

附圖：2019～2023年中國AI晶片市場推估
AI於IOT流程主要著眼數據處理與分析之效
台灣人工智慧晶片聯盟系統應用SIG發展架構

資料來源：https://www.chinatimes.com/newspapers/20210502000153-260511?fbclid=IwAR0zlvUv8MKpcHrbgpa3xRAFaQXaxZuep9TCeZ-75myILNjuDV4SWEIdKZ8&chdtv

2021智慧城市展直擊：新北市警察靠AI頭盔過濾可疑車輛，臺北市與業者聯手測試智慧水表

新北市警察局利用AI智能頭盔，協助員警騎機車巡邏時，快速辨識路上的汽機車車牌，過濾路邊的可疑車輛；臺北市則和多家廠商合作，以實際的公有國宅作為業者智慧水表技術的試煉場域。

文/蘇文彬 | 2021-03-26發表
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聯合國預測，2050年全球將有2/3的人居住在城市，高密度的人口居住，意謂著城市在交通、安防、教育、民生等各方面需要高度的智慧化管理才行。本周舉行的2021智慧城市展，國內不少廠商、市政府參展，展出智慧城市的最新應用。

在智慧城市展中，不少業者展示無人機應用，從道路、橋樑等公共基礎設施的巡檢、企業廠區的空中巡檢，到智慧農業協助噴灑農藥等等。新北市警察局也展示最新的無人機應用，他們在去年成立國內第一支警用無人機隊，可應用在刑事、環境、交通及救災上，結合AI辨識人、車或特殊物件，用於犯罪偵防、環境監控、路況車流分析，以及災難救援上。

而在此次智慧城市展中，除了展示警用無人機，還有另一項最新應用，警察智能頭盔，去年新北市警局開始一項專案，名為警蜂計畫，警局花費200萬元採購40頂智能頭盔及後端系統，每頂頭盔前方均配置了一個鏡頭，當員警騎機車巡邏時，頭盔上的鏡頭同時紀錄街道畫面，並將影像傳到頭盔後方的小盒子。

警用智能頭盔前方的鏡頭，頭盔後方則有一個小盒子，負責辨識比對汽機車的車牌：

這個小盒子發揮邊緣運算的功能，內建電池及4G連網功能，可即時過濾比對鏡頭紀錄的影像，以AI辨識鏡頭紀錄的影像，過濾比對路上的汽車，以及路邊併排停放的機車車牌，員警不需要特別擺頭讓鏡頭對準特定的車輛，頭盔就能辨識過濾影像中的車牌，即使是路邊停放機車，只要紀錄到車牌影像，即便是較斜的角度也能辨識、比對車牌，當發現可疑車輛或贓車，頭盔會以語音提醒巡邏的員警，相較之下，目前警察騎車巡邏，需要手動輸入車牌，智能頭盔大幅提升員警的工作效率。

現場展示人員解釋，頭盔後方配置的小盒子採用Android系統，除了具備邊緣運算功能，比對過濾車牌之外，還能連接4G行動網路，將比對結果回傳至警局後檯，也能接收警局更新的可疑車輛清單。

目前新北市警局經過測試，警員騎乘警用機車巡邏時，可辨識路上的行車車牌及路邊停放的機車車牌，未來不排除擴大採購警用智能頭盔。

臺北市和多家業者合作試驗智慧水表

臺北市今年也在智慧城市展中，展示智慧城市最新應用，其中在水資源管理部分，北市自來水事業處（北水處）正推動智慧水表，以取代傳統水表，需要每個月或兩個月派人逐戶抄表，根據統計，每年委外人工抄表次數超過1千萬次，未來北水處希望推動智慧水表普及，結合自動讀表系統，自動回傳用水度數，同時降低對用戶的干擾。

為推動智慧水表普及，臺北市從2020年開始便要求新建案，必需採用智慧水表，去年已有6千多戶新建案用戶採用智慧水表。更大的目標是要讓現有約170萬只的傳統水表也能汰換，臺北市已規畫從2020年開始，規畫分12年投入48億元，要將170萬傳統水表汰換為智慧水表。

為了先瞭解國內智慧水表技術，同時提供國內業者場域測試，北水處和多家廠商合作進行實際場域的技術試煉，2019年到2020之間，媒合10組團隊共18家廠商投入智慧水表場域試煉，以北市公有國宅為試煉地點，提供11組共660只表位讓不同團隊進行試煉。

除了智慧水表測試，北水處也建置臺北智慧水網示範區，以高低起伏的丘陵地用水戶，建立智慧水網示範區，因地形因素，在通訊技術上富有挑戰性，試驗如何運用資通訊技術、數據分析，掌握示範區內的用水戶類型、設備使用、安裝、數據回傳等情形，透過數據分析訓練進水模型、漏水預測等應用。

北水處未來規畫再舉行營運測試，希望在不同的場域下找出最適合的管理及執行方式，評估商轉管理的可行性，滾動性調整作法。

在智慧城市展現場，北水處展示各種通訊讀表功能的智慧水表，通訊技術上包括RF、NB-IoT、4G、sigfox等，以及照相、脈衝等讀表技術。

民眾使用智慧水表，現在可透過北水處的智慧水管家，掌握每月用水情形，比較去年同一個月份的用水情形；北水處從後端發現用水異常增加，也能向用戶示警，讓用戶提早發現是否有管線漏水。

新一代公共自行車YouBike 2.0

去年初，臺北市在公館一帶開始試辦新一代的公共自行車YouBike 2.0，目前已在臺北、高雄、嘉義部分地區推廣，YouBike 2.0還只是小規模部署，車輛數量並不多，以臺北市為例，目前只有約600輛YouBike 2.0車輛，約102個站點。值得注意的是，由於YouBike 2.0車輛無法在YouBike 1.0站點還車，因此在2.0剛推出時曾因民眾租用YouBike2.0無法還車，需要到YouBike2.0站點才能還車，致使民眾被收取更多費用而引發不小的批評。

目前較普及的YouBike 1.0，由於車椿需要介接市電，設罝上較為不易，也需佔用較大的空間，而YouBike 2.0最大特色是採用了輕椿設計，不需介接市電，改採小型太陽能面板供電，椿體也更小，可望突破YouBike 1.0設站不易的限制。

另外，YouBike 2.0在車輛上採用車上機，在自行車龍頭的位置裝置車機，民眾租還車，可在車機上選擇使用悠遊卡感應，或是手機QR Code掃碼租借車輛。

車上機利用太陽能面板供電，除了提供租借的功能，車上機還有GPS、通訊功能，並可透過螢幕面板顯示操作文字。由於YouBike 2.0車上機已具備連網功能，因此具備車聯網的基礎，搭配GPS，未來將能蒐集數據、分析，作為城市交通施政的參考。

遠距視訊診療拉近病人和醫生的距離

在智慧城市展中同步展出的智慧醫療區，廣達近幾年積極切入智慧醫療市場，此次他們展示了旗下的雲端智慧醫療服務QOCA，在遠距醫療方面，廣達和臺大醫院雲林分院合作遠距視訊診療平臺，透過該平臺，病人在當地醫生協助之下，將數位五官鏡如眼底鏡、皮膚鏡的檢查影像，和遠處另一名專科醫生分享，該平臺還可整合病人的病歷，方便醫師會診。

這套系統被用於2019年啟動的安心雲林e院聯防體系，由於雲林縣為衛福部公告醫療資源不足的地區，加上國內遠距醫療相關法規鬆綁，臺大醫院雲林分院和成大醫院斗六分院、雲林基督教醫院等幾家醫院及長照機構建立聯防體系，在較為匱乏的醫療資源上建立聯防，降低民眾就醫的奔波之苦。

今年初中華電信也和廣達簽署備忘錄，兩家公司希望以雲林為第一站，向衛福部爭取偏鄉地區的5G遠距醫療經費補助，以推廣5G遠距醫療，未來結合5G將遠距醫療擴大至偏鄉衛生所。

資料來源：https://www.ithome.com.tw/news/143496?fbclid=IwAR2nZAiL3CRdZYRTSIY4h4LB3VlyDO9bR7Ekafcn5g0qlRHqNT2DFq8cVVA

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過去台灣3G花5年的時間取代2G，但4G僅花2年用戶數就超越3G，下一代行動通訊網路，也就是5G時代。
5G除了網速比4G快上10倍到100倍，在裝置連結數量、傳輸時延性、頻譜使用效率、數據資料處理容量等，都要更佳。
5G標準規格，預計將在2019年確立，2020年步入商轉階段，國內電信業者也早已摩拳擦掌，投入5G先期研究，遠傳更成立5G實驗室，5G即將成為現在進行式。
現在就跟著moneydj記者鄭盈芷，一同去參觀遠傳5G實驗室

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