節能系統晶片：啟動綠色科技金鑰

【2011年綠能電子產業論壇　紀實錄】

要發展綠能電子應用，全賴一顆顆有創新節能技術的系統晶片扮演關鍵核心。然而，放眼全球供應鏈和專利佈局，國際大廠密集插旗的結果，台灣產業勢必要加快產官學界資源的整合腳步，找出差異特點，儘早卡位、求發展。

無線視訊娛樂、風與光雙模發電、電能回收燒機測試、混電綠能住宅，還有智慧電網──這些獨立一方的新興能源研究領域有個交集點，那就是採用先進的節能系統晶片設計。這些嶄新的綠能電子應用是「NSoC橋接計畫」最新發佈的學術研究成果，也逐步接洽技術轉移到能源科技產業，以期提升台灣半導體產業在系統整合與研發製造的競爭力。

在五月12日舉辦的「綠能電子產學論壇」中，四家大學的研究團隊以實機和研討方式公開他們的首期研發成果，包括長庚大學「應用於風力太陽能發電系統之多模節能最大功率追蹤晶片開發」、台灣科技大學「高效電能回收型燒機測試系統」、中興大學「結合太陽能與市電併聯的智慧型監控系統」，以及交通大學「無線視訊娛樂多系統整合與節能技術」。此外，從事能源科技二十多年的康舒科技也同場分享台灣在智慧電網供應鏈的位階和挑戰，專利律師陳啟桐則整理出國際綠能電子的專利佈局現況。

★風與光，追蹤最大功率的雙模發電

長庚大學大學電機系李建德教授帶領的研究團隊，利用林口地理環境特有的風力資源，投入「風與光－風力與太陽能」雙模發電系統的研究。目標是發展出一種系統控制晶片，追蹤兩種發電模式的最大功率。

長庚大學團隊的研究成果之一，是在1.5kW風力發電系統中，採用一種背對背的轉換架構──把風力發電的變頻交流電，轉換成60Hz定頻交流電，而後並聯到市電系統。這套轉換架構運用一種創新的最大功率演算法，並研發出一款節能控制器。當發電系統執行風力發電最大功率追蹤時，可擷取最大風能使用；一旦進入無風狀泰，則關閉轉換器以降低耗能。二者之間採取自動切換機制，節能功效顯著。

此外，長庚大學還在太陽能發電系統中，發展出交錯式升壓型轉換器的緩震電路，可提高5%的整體發電效率。同時發表一套應用在備用電源系統中的能量回收電路，可提高4%備用電源轉換器效率。

★電能回收再用，混電智慧監控

台科大電子工程系團隊針對「電能回收」議題，發表一套高效能燒機測試系統。這項研究的動機是看到電機電子產品出廠前，都要經過一道燒機測試手續，以剔除不良品。但傳統的燒機測試系統──無論是採用電子式負載還是RLC負載，不但會完全消耗待測物的負載功率，產生高耗能源，也在電能轉換成熱能的過程，形成熱汙染；更別提啟動冷卻系統，會讓耗能問題再加上一筆。

主持專案的羅有綱老師表示，高效電能回收型燒機測試系統可達成節能目的，在於改良了待燒機測試的電源供應器的電流模式(包括直/直流轉換器、直/交流轉換器)。該系統以模組化設計，透過一組節能控制晶片，彈性組合、連接不同輸出規格的電源供應器，也能同時進行多組電源供應器的燒機測試，甚至把散熱用的電源轉回與市電並聯，提供市電使用。

由許恒銘老師帶領的中興大學電機系團隊，則發表一套智慧型電力監控系統，以模擬太陽能與市電混合供電的節能屋，如何實現綠能住家的理想。

這套智慧型監控系統採用的線路主幹是電力線(Power Line)，以幾盡無成本的概念借用了台電在住宅建築物的最後一哩配線，不需要額外建置無線通訊設施，就能進行自動化電力使用計量和供電系統的監控。該系統的混合供電架構會優先執行太陽能發電，以高、低功率的再生能源雙模組，進行電力轉換作業，其中低功率模組可經由繞製交流變壓器，進行不同規格的電壓轉換。

★視訊娛樂，也要智慧節能

隨著寬頻網路的普及、互動式應用盛行，加上消費者崇尚多樣風貌的個人行動娛樂，無線影像娛樂應用也成為新世代科技發展的顯學之一。因為目標使用群龐大，耗能的問題也不容忽視，無線視訊娛樂也漸趨靠向節能技術發展。

專案主持人之一交通大學電子工程系黃威老師表示，無線影像娛樂的技術在於尋求低功率消耗、節能運算，多處理器的頻寬與效能、多系統融合，整合異質多核心的系統晶片整合，記憶體節能管理等議題。

以採用異質多核心系統晶片的隨選記憶體子系統為例，它建立以記憶體為重心的晶片連線網路，提供異質多核心晶片一個節能平台，動態調整記憶體頻寬，以達到最好的執行效率與能源效益。黃威透露，這種智慧節能技術未來可望應用在立體視訊的智慧型通訊系統，進一步展現其節能功效。

★智慧電網供應鏈，台灣力求卡位

金仁寶集團旗下的康舒科技則分享「智慧電網(smart grid)」市場的供應鏈發展現況。智慧電網區分為：發電、輸電和用電三個層面。發電主軸在電能轉換，新能源以風力、太陽能與燃料電池為主；輸配電網的重心是有效電能管理，牽涉智慧型變電站和配電系統自動化；用電設備則要求有高效率節能特點，涵蓋電源供應器、充電器和汽車充電設備等。

康舒總經理高青山指出，能源資通訊技術在低碳經濟扮演關鍵角色。台灣資通訊產業雖然位居全球領先地位，但綠能科技強調跨領域－－特別是電力與資訊產業的整合，單一廠商的技術難以切入市場。其中的電能計量與資料擷取處理技術又多為國際大廠把持，影響了本地業者的商業模式，技術發展也不易深入。

高青山進一步指出，台灣現有電力市場與相關專業廠商的作風保守，在資訊科技業者尋求共同合作與技術開發上確實遭遇障礙。不過，他也觀察：「新一代讀表基礎架構，傾向運用光纖和市電線路傳輸技術，不失為台灣產業投入資源發展自有核心能力、爭取商機的方向。」

-----綠能電子專利佈局分析 (資料來源：律師暨專利師陳啟桐)-----

全球綠能電子相關發展專利技術概分為五大類，各領域的專利領先度，並沒有寡佔現象，而由不同區域或國家取得專利領先，茲摘要如下：

◎可攜式電子智慧型電池管理：歐盟發展較早，中國急起直追；2005~2006年是專利核准高峰。「節省電力裝置」、「電源供應器(如穩壓裝置)」的專利數最多。

◎電動車智慧型電源供應：美國、台灣與中國自2004年後逐漸掌握核心技術；專利件數較多的技術為「用於電池組之充電或去極化或用於由電池組向負載供電之電路裝置」和「電動車輛之電力裝備或動力裝置」。

◎LED驅動IC：美國、歐盟與台灣在2010年技術達到成熟，專利件數以「用於一般電光源之電路裝置」最多。

◎功率因數校正：各國專利產量高峰落在2005~2008，以「調節功率因數：調節無功電流或無功功率」的專利數量最多。

◎無線通訊及智慧型電網：美國與歐盟在2004~2007年達到高峰，中國在2009年達到件數高峰。技術分類以「測量值、控制訊號或類似訊號之傳輸系統」最多。

Everything as a Service(XaaS)，雲端商機無限大

【2011 Computex雲端運算應用服務論壇　紀實錄】

Gartner研究機構指出，雲端運算名列本年度十大最具影響力的策略科技，也將在未來三年間主導IT策略發展，全球企業都無法等閒視之。請看來自全球與兩岸資訊科技領域的重量級要角現身說法，在這個凡事皆可做服務的新時代，如何找到自己的雲端生存法則。

全球雲端運算產業的發展來到2011年，呈現更具體的景象，不再僅是談理念、說願景。在今年台北國際電腦展(Computex)的「雲端運算應用服務論壇」中，來自中國、台灣與美國科技界的重量級演講人，闡述雲端迄今的重要發展和創新應用，為全場爆滿的聽眾帶來第一手的實戰經驗，開啟與世界齊步的視野。

「雲端運算是繼Web 2.0之後，新一波的產業趨勢與商機。」外貿協會副秘書長黃文榮指出：「美林證券預估，在未來五年內，雲端運算的市場規模將達到950億美元，在全球軟體銷售市場佔有12%的比重；而Gartner研究機構也預估，在2012年財星五百大企業幾乎都會透過雲端運算平台，提供服務給客戶。面對這股龐大且必然的商機，國際IT企業莫不斥資跨足雲端服務，那麼台灣廠商的立基點何在呢？」

黃文榮接著表示：「台灣IT產業的優勢在於資訊硬體的研發與製造。在雲端運算潮流中，如何藉由國際的合作交流創造產業的新機會，是個重要課題；如何從中找到台灣產業的核心優勢與商業模式，也是本屆論壇的交流目的。」

綜觀與會講者提及的全球雲端運算推展現況，中國的做法是結合中央與地方官方資源、從東北到西南，上百個雲端基礎建設工程火熱進行，海量的建置商機吸睛全球。在美國華州昆西市一處新建的機房內，微軟示範了新一代資料中心如何稱職扮演「發電廠」的角色，把資料當做一種能源輸送的形式，配送到每個人手中。

轉回台灣，華碩電腦為旗下3C裝置使用者開闢了個人雲端空間服務，兩年間累計四百萬會員；因為擁有海量儲存與巨量運算技術，從發想創意到推出新服務，幾周內就能實現。在這遍地開花的榮景下，台灣的電源設備大廠台達電子提出省思：擅長硬體製造的台灣資訊科技廠商，要如何在不可迴避的「需求減少、銷售下滑」現實中，找出新的營運價值？如何想方設法靠攏軟體發展呢？

★中國雲端商機，國家政策左右走向

雲端運算(中國稱雲計算)產業，已經被大陸中央政府列入新一代資訊技術產業的重點發展項目。當中央政策落實到各省各市時，我們看到一個個以「雲端」為名的地方產業啟動計劃，動輒以數十億到上百億人民幣的規模，散發出金光閃閃的誘人錢景。

廣東電子工業研究院院長季統凱表示：「這意味著，觀察中國的雲端產業，必須審慎並深度瞭解政策的內涵與走向，這一點與其他國家大都由商業市場自由發展的趨勢大相逕庭。」

另一個中國市場與國際趨勢的差異點在於，中國的雲端服務類別以LaaS和PaaS二者的成長最快，AssS的腳步甚至落後許多。顯見平台與基礎設施的建設，是當地市場中短期吸納投資的主項目，這也是台灣廠商比較有機會參與商機的優勢。

「目前中國的雲端產業仍處於諸侯混戰的年代。不但雲端基礎設施的建置落後，也缺少真正的殺手級雲端架構應用。」季統凱直言：「另一方面，與北美市場相較之下，中國雲端市場的管理成本偏高，技術的know-how不足，要營運大量用戶所需的系統穩定性還有待驗證。」

季統凱分析，兩岸雲端產業要合作，台灣產業的定位在於提供軟硬體整合的雲端設備、系統解決方案與軟體服務，還有創新的行業應用；而中國端出的牛肉則是產業發展政策、雲端運算系統平台的建設和發展。

因此，他建議台灣的投資重點策略可著眼於網路文化和商業模式的創新，要重視中文的傳統與基礎，並創新雲端時代的互聯網路文化。具體的步驟可由尋求合作夥伴切入，提得出整體解決方案，並親自在中國市場做調查研究。季統凱認為，最好是「由小處著手，放眼大局」，這樣比較有機會成氣候。

★雲端資料中心：誰節能，誰勝出

雲端運算改變很多事，支援運作雲端服務的資料中心，也逃不掉一場改頭換面的洗禮。微軟資料中心前瞻技術研發總經理貝勒第(Christian Belady)表示：「電力，是雲端運行的氧氣。而資料中心就像是發電廠，把資料當做一種能源輸送的形式，是社會功能如常運轉的關鍵。」這個譬喻鮮活說明了在雲端時代，資料中心必須符合「對能源要低耗，對效能要倍增」的期待。

根據EPA(2007)的報告指出，全球資料中心的碳足跡，每五年就增加一倍，但每次倍增，伺服器的運作效能就增強12倍。雖然支援伺服器運作的成本，遠高過於購買伺服器的本身，但一座資料中心消耗的能源不能只聚焦在伺服器的部分，機房的冷卻、照明、備用電源，還有其他環境因素消耗的能量，大約佔了總能耗的35%。

根據Jevons Paradox理論：當運算成本越低，對能源消耗的需求反而越高。因此，能源效率實際上是個經濟問題，而非科技問題。根據微軟GFS的研究顯示，2011年全球要興建資料中心的預算預估有500億美元，到了2020年成長為780億美元。但我們發現在這些資料中心興建案當中，出現兩極化的認知差異。屬於雲端產業這一端的，會把所有預算投資在IT資源，傾向類雲端(cloud-like)模式，會專注於提高運作效率與降低成本。

資料中心的工業化是另一個演進的趨勢，這裏指的是模組化(modular)。以微軟位在華盛頓州昆西(Quincy)市興建的ITPAC資料中心為例，昆西市採用水利發電，可提供充足、便宜的電力供給。模組化的架構落實在三個階段：第一，所有元件充分整合，從晶片、伺服器、資料中心到應用程式都設計程一套系統。其次，購買電力輸送備援，以保持應用擴充的彈性。第三，不再使用機械式冷卻設備，因為伺服器的溫度範圍越來越廣。

貝勒第也指出，雲端IT策略的重點在於「海量規模」，系統架構的設計要有「因應失敗、但服務不中斷」的靈活度，電力輸送要簡單、與周遭環境的依存度鬆散有連結，但不死板。資料中心要追求永續性，意味著要有成本更經濟的節能方案，而誰能提供最低成本的運算資源，就能在雲端時代真正勝出。

★雲端個人儲存空間，深化用戶體驗

華碩看待雲端，主要是擴展端點裝置使用者的體驗，從筆電、平版電腦、智慧型手機到家庭娛樂設備。當一個人有多種裝置時，就需要一套方法來建立個人資料服務。於是，華碩推出第一個雲端服務──Asus Webstorage個人雲端儲存空間。

華碩發展雲端服務，從發想創意到推出服務，幾周內就能實現。原因何在？華碩集團旗下、負責雲端運算服務事業的全球聯迅總經理吳漢章表示，因為華碩擁有類似Amazon S3的雲端海量儲存與巨量運算技術，可以快速開發和部署新服務。在全球設置多個數據中心，以提高服務的高可用性。

華碩的產品遍銷全球100多個國家和地區，包含台灣、中國、日本、美國和西歐等，因為產品裝置預先預載，購買者經過註冊就成為當然會員。目前華碩的雲端服務會員高達四百萬人次，其中有數十萬人是透過華碩使用者的推薦介紹而加入使用asus@vibe的服務。

此外，華碩還推出一個為品牌裝置用戶開發的數位內容市集－ASUS @Vibe，十大分類，訴求在地節目，上線一年半以來，累積了一千萬種包括廣播、雜誌、電子書、遊戲、音樂等娛樂導向的內容節目。華碩因應全球市場，選擇在地的數位內容合作商，以廣播為例，台灣用戶會聽到本地廣播節目，德國用戶會聽到當地的節目。

除卻針對裝置產品用戶設計雲端服務之外，華碩還推出兩款加值服務，其一是與統一超商合作，在ibon資訊機提供列印服務。只要在ibon登入帳號、找出要列印的文件，一個按鈕就從店內的影印機飄然印出。另一個服務則是「雲端動態密碼」。它結合賽門鐵克的加密技術，當使用手機存取Asus Webstorage服務時，除了典型的身分和密碼認證外，還得輸入一道動態密碼才能啟動服務。因為每30秒會變更一次密碼，可以全然避免駭客盜用個資的疑慮。

★雲端理念：人生以服務為目的

台達電子雲端技術中心資深處長翟本喬表示，真正的雲端服務模式必須每個元件或環節都要蘊含「雲端」的本質，從基礎設施(IaaS)、應用平台(PaaS)還是軟體服務(SaaS)都是如此。

翟本喬認為，好的服務導向架構應該是一個「交響樂團」，而非傳承式的結構，在當中的每個元件都是服務的一環，簡言之「人生以服務為目的」。他舉例前不久Amazon的雲端平台掛點，導致一些服務中斷。「但是，我們發現同一段期間，網路租片公司Netflix的服務還是運作如常。為何呢？」翟本喬表示：「因為Netflix真的使用雲端的應用系統，它有失敗接管機制，主系統故障、備援系統隨即接手。消費者對當機一事根本就不知情，也不會因此不能使用服務。這才是真正的雲端軟體服務的示範。」

要實現雲端服務，翟本喬認為可以挑艱難的做，也能撿輕鬆的方式。Google是採用前者，它自己設計並建立成本經濟、效能好又節能的硬體設施，設計分散式、彈性靈活的軟體基礎，建立全新的開發平台，為新平台改寫應用程式，遵循新的應用模式。

不過可喜的是，也不是人人都要像Google這麼費功夫、自建自用，輕鬆的途徑還是有。翟本喬就建議，硬體可採用工業標準款，資料中心要整合，考量效率成本的話，虛擬機器是個選項，儲存磁碟陣列雖然昂貴但資料穩定性高。不過，那些自動派送數值、無所不在的容錯機制，或是計量真實用量的功能，就拋諸腦後吧。

翟本喬最後直言，台灣資訊科技產業面對雲端服務趨勢，其實有許多考驗要克服。例如，因為雲端運算節省了可觀的硬體成本，硬體製造商因需求減少、銷售自然下滑，這時要如何找出新的營運價值呢？

雲端運算的特點之一是採用軟體方式節省硬體成本。那麼，台灣廠商有想方設法靠攏軟體這邊嗎？有想過要由硬轉軟、企業轉型嗎？當然對台灣業者最重要的挑戰莫過於：思考與看待雲端，必須跳脫設備或裝置的模式。