萬物連網(wǎng)時(shí)代來臨 高速信號完整性不可或缺

自從新冠疫情橫掃全球以來，到如今這兩年當(dāng)中，對于每個(gè)人的生活和工作型態(tài)，都經(jīng)歷了一場重大的轉(zhuǎn)折。而其中，最顯著的變革便是快速走向「數(shù)字轉(zhuǎn)型」，而這數(shù)字化的趨勢，正加速影響全球經(jīng)濟(jì)的所有層面，而這也成為實(shí)現(xiàn)『萬物相連，無遠(yuǎn)弗屆』美好愿景的關(guān)鍵要素。

回顧這過去將近兩年的時(shí)間當(dāng)中，快速、可靠的網(wǎng)絡(luò)鏈接，已經(jīng)成為數(shù)字轉(zhuǎn)型的重要命脈，加上5G的快速布建后所展現(xiàn)出的強(qiáng)大應(yīng)用潛力，也加速推動(dòng)各行各業(yè)的數(shù)字轉(zhuǎn)型。其中，網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)代化、全新使用案例，以及新興的商業(yè)模式，加上6G的演進(jìn)，正成為今天與未來的通訊產(chǎn)業(yè)三大發(fā)展主軸。以網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的現(xiàn)代化來看，為了滿足消費(fèi)者和企業(yè)對于網(wǎng)絡(luò)鏈接、高速帶寬和更低延遲的需求，新型態(tài)的網(wǎng)絡(luò)將會以軟件為核心，透過虛擬或和自主管理的方式，以更低的成本來提供更大規(guī)模與更多樣化能力的網(wǎng)絡(luò)鏈接。對于行動(dòng)網(wǎng)絡(luò)業(yè)者來說，消費(fèi)性的無線通信，仍將會占年?duì)I收的超過七成以上。然而，未來隨著垂直市場和工業(yè)應(yīng)用的新發(fā)展，以及新興商業(yè)模式產(chǎn)生，預(yù)期將會帶來全新的成長動(dòng)能。


通訊關(guān)鍵轉(zhuǎn)折點(diǎn)
根據(jù)Ericsson的預(yù)估，到了2026年，5G用戶數(shù)將增加到30億人以上。同時(shí)許多市場專家也預(yù)測，屆時(shí)有超過五成的行動(dòng)數(shù)據(jù)會透過5G網(wǎng)絡(luò)來傳輸，這也預(yù)計(jì)將會推動(dòng)市場的快速成長。在行動(dòng)云端游戲方面，將以41％的年復(fù)合成長率成長。
而在新的工業(yè)使用案例上，預(yù)期到了2028年，市場規(guī)模將達(dá)到1兆美元。其他應(yīng)用包括了可促進(jìn)自駕車市場的連網(wǎng)交通運(yùn)輸、低軌道（LEO）衛(wèi)星，以及關(guān)鍵型IoT應(yīng)用等，都將在5G的驅(qū)動(dòng)下，持續(xù)大步邁進(jìn)，進(jìn)而創(chuàng)造出利潤豐厚的全新市場。
到了2031年，6G網(wǎng)絡(luò)將會透過應(yīng)用、運(yùn)算和通訊，將實(shí)體、數(shù)字和用戶進(jìn)一步整合，形成萬物連網(wǎng)（Internet of Everything）。也因此，6G必須具備更高的精密度，以便偵測并消除威脅，同時(shí)還必須增強(qiáng)威脅防御能力以及企業(yè)的復(fù)原力。


數(shù)字轉(zhuǎn)型下的新常態(tài)
縱觀形塑萬物連網(wǎng)的各項(xiàng)技術(shù)，快速穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)鏈接只是起步。根據(jù)彭博（Bloomberg）、麥肯錫（McKinsey）和其他市場調(diào)查機(jī)構(gòu)的研究顯示出一個(gè)事實(shí)，大多數(shù)企業(yè)都認(rèn)為疫情將數(shù)字轉(zhuǎn)型的速度加速了3到7年，而平均轉(zhuǎn)型速度也大約加速了5.3年。為了克服轉(zhuǎn)型加速的挑戰(zhàn)，企業(yè)除了必須完善網(wǎng)絡(luò)鏈接，還需要厘清業(yè)務(wù)策略，以方便更完整地滿足客戶需求。

是德科技認(rèn)為，在推展客戶導(dǎo)向式策略時(shí)，必須清楚定義客群、了解客戶未被滿足的需求，以及哪些產(chǎn)品，和可以為客戶所提供的真正價(jià)值。接下來，就是選擇最適合的數(shù)字平臺、架構(gòu)及技術(shù)，來發(fā)展新的使用案例及商業(yè)模式。這波數(shù)字轉(zhuǎn)型的浪潮帶動(dòng)了萬物連網(wǎng)、高效運(yùn)算及傳輸?shù)任磥砑夹g(shù)趨勢的演進(jìn)，對此，是德科技也將「啟動(dòng)萬物連網(wǎng)大趨勢」、「駕馭數(shù)位轉(zhuǎn)型大浪潮」、「建構(gòu)安全防護(hù)網(wǎng)」等科技趨勢列為觀察重點(diǎn)。

只不過，數(shù)字架構(gòu)仍有些新挑戰(zhàn)必須先行克服。例如，使用者對于帶寬的需求有增無減，包括動(dòng)態(tài)交互式體驗(yàn)、遠(yuǎn)距醫(yī)療等，越來越多的裝置都開始傳送并接收更豐富的數(shù)據(jù)，而物連網(wǎng)裝置和機(jī)器對機(jī)器的通訊加速成長，也成為了重要的驅(qū)動(dòng)主因。面對這些加速驅(qū)動(dòng)未來發(fā)展的技術(shù)，市場也對于高速數(shù)據(jù)傳輸以及諸如量子運(yùn)算等高效運(yùn)算著手進(jìn)行準(zhǔn)備。


高速數(shù)字傳輸?shù)奶魬?zhàn)
現(xiàn)今的訊號完整性測試工程師，往往面臨著實(shí)現(xiàn)高數(shù)據(jù)速率、成本最小化，以及如何跨越模擬和測量鴻溝間的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。
隨著5G的積極部署、以及AI的大量導(dǎo)入，從自駕車應(yīng)用乃至于未來的元宇宙，這些應(yīng)用都即將啟動(dòng)數(shù)據(jù)的高速傳輸，以及信息共享之爆炸式成長。物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和云端運(yùn)算服務(wù)的普及，導(dǎo)致數(shù)字設(shè)備所需要處理的數(shù)據(jù)流量呈現(xiàn)爆炸式的成長，因而需要快速的串行設(shè)備接口。數(shù)字設(shè)備使用的PCIe和USB接口處理的數(shù)據(jù)量越來越大，因此產(chǎn)生的新一代PCI Express Rev 4.0標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到了16 GT/s的更高速度。而USB3.1 Gen 2也支持10 Gbit/s和USB3.1 Type-C，還兼容了同樣支持20 Gbit/s的Thunderbolt。

而從云端基礎(chǔ)設(shè)施到終端接取裝置，這些高速數(shù)字接口不論是在運(yùn)算、傳輸、儲存或顯示等技術(shù)，都正加速進(jìn)行世代交替，并快步邁向伺服端的400G與800G、Gen 5以及消費(fèi)端的4.0世代。而同時(shí)，硅光子及量子科技也都取得了重要的進(jìn)展。這些先進(jìn)技術(shù)都將加速未來科技生活之便利，但同時(shí)也帶來設(shè)計(jì)、驗(yàn)證及互操作性的高度挑戰(zhàn)。

事實(shí)上，高速數(shù)字接口是所有電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)的核心。不斷提高的數(shù)據(jù)速率，和不斷增加的高整合密度，已經(jīng)為IC、電路板和系統(tǒng)級的設(shè)計(jì)帶來了新的挑戰(zhàn)。信號完整性是一項(xiàng)關(guān)鍵要求，并且在鄰近空間所存在的無線信號、其他高速接口和電源線路上的干擾源也必須同時(shí)被考慮。為了有效地捕捉最壞情況下的訊號，就需要更高采集率和更強(qiáng)大的觸發(fā)能力。


高速信號完整性
現(xiàn)今的信號完整性測試工程師，往往面臨著實(shí)現(xiàn)高數(shù)據(jù)速率、成本最小化，以及如何跨越模擬和測量鴻溝間的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。隨著工程技術(shù)的演進(jìn)，電子產(chǎn)品的開發(fā)，往往結(jié)合各種外在的變化，導(dǎo)致訊號完整度的測試難度，比起以往單純的設(shè)備與環(huán)境更加大幅提升，特別是針對更為高速的訊號傳輸。訊號完整性主要目的是在檢測連結(jié)的線路中，能夠維持信號的完整傳遞而不受其他訊號干擾。信號完整性的檢測結(jié)果，通常會因以下各種原因，導(dǎo)致影響了測試信號的質(zhì)量。

●測試點(diǎn)位。
●受測物焊接角度。
●信號走線的長短。
●周遭組件的干擾。
●橋接的訊號板。
●測試方法。

結(jié)語
數(shù)字轉(zhuǎn)型的加速，以及高速連結(jié)的趨勢，已經(jīng)不可轉(zhuǎn)變。及早掌握產(chǎn)業(yè)脈動(dòng)，對于滿足客戶需求、提高競爭優(yōu)勢，并成功實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)目標(biāo)，至關(guān)重要。展望未來，這個(gè)緊密相連的世界，需要以加嶄新的思維去面對，并從現(xiàn)在就開始，就為這些未來技術(shù)趨勢做好準(zhǔn)備。