3 c科技
- 1. 3C科技
- 2. 什麼是 3C ? Computers Communications Consumer Electronics (Contents)
- 3. 目錄 3C 緒論 緣起、目的、發展背景 3C 發展現況 國際發展 國內發展 3C 應用產品 企業使用類/網路型 資訊家電 家庭使用類 資訊家電 個人使用類 資訊家電
- 4. 目錄 (Cont.) 3C 關鍵技術 3C關鍵性硬體技術元件 系統模組技術、資料儲存與顯示技術 3C關鍵性軟體技術元件 整合軟體技術、多媒體處理技術 3C通訊網路科技 單晶片系統及智財模組 3C整合科技結論與展望
- 5. 3C 緒論 1960年代到1980年代 資訊科技以大型電腦或迷你電腦為主 通訊科技以交換機式電話為重心 消費電子以類比電視為中心 1980年代中期開始改變 集中式電腦被 PC 及客戶端伺服器網路取代 通訊與消費電子結合產生視訊電話及視訊會議 資訊與通訊結合產生區域網路技術與網路電話 消費電子與資訊結合產生數位電視技術
- 6. 3C 緒論 (Cont.) 90年代後期 個人式電腦又轉變為網路中心式電腦 網際網路及企業網路開始興盛 無線通訊技術快速發展及電信自由化也加速 網路通訊發展與網際網路普及 使資訊開始迅速進入消費者個人、家庭及辦 公室
- 7. 3C 緒論 (Cont.) 數位聚合 Digital Convergence 結合 資訊、通訊及消費電子 三大領域 使用者端的突破： 資訊家電(Information Appliances, IA) 網際網路家電(Internet Appliances, IA) 骨幹網路的提昇及結合 公眾服務電話網路 廣播電視、有線電視網路 無線通訊網路 光纖骨幹網路
- 8. 3C 緒論 (Cont.) 1999年產業已由『個人電腦時代』進入 『後個人電腦』或『後PC時代』 個人電腦時代 半導體技術的發展 高性能CPU及記憶體帶動電腦性能提昇 後PC時代 半導體技術的突破 單晶片系統 (System On Chip, SOC)成為21 世紀重點關鍵核心技術
- 9. 3C 緒論 (Cont.) SOC 包含內嵌入式軟體、微處理機、數位訊號處 理、邏輯IC、類比IC、及介面IC等，並包含 可重複使用之核心軟體智財模組 (Intellectual Property, IP) 3C整合之應用 使用者端之資訊家電 通訊網路系統 資訊、服務與應用服務端
- 10. 發展現況 - 國際發展 3C產業整合之發展 Intel跨足通訊/網路和數位式消費電子，併購 Level one and DSP Communication, Dialogic, L&H 微軟以 Windows CE跨足數位式消費電子，如 掌上型或個人數位助理(PDA)，最近又跨足視 訊轉換系統及具Internet之網際網路電話 Sony跨足以網路為基礎的數位電子化產品及 資訊家電，並積極研發IP/Web數位視聽之產 品
- 11. 發展現況- 國際發展(Cont.) 3C媒介與網路結合之發展 有線電視透過 HFC 和 Cable Modem 進入 Internet Cisco (思科) 和 Lucent (朗訊) 積極研發 VoIP (Voice over IP) 無線或行動通訊的語音網路也快速部署蜂巢 網 (Cell Network)，使得 Phone 可打電話外 也可隨時接收 email 和 internet access 的功 能
- 12. Hybrid Fiber Coaxial(HFC) 混合光纖同軸網路 主幹是光纖（Fiber）網路，末端枝幹是雙向同 軸電纜線（ Coaxial Cable）。 在主幹網路上，每條光纖採用環狀結構連接， 確保一條網路斷線時，另外一條網路仍能傳遞 資料，提高系統可靠度，以光波傳輸訊號，傳 輸距離長，提供高速連接至光纖節點（Fiber node），由光接收機將光訊號轉為電視訊號， 再改經同軸電纜傳送至用戶終端。 HFC 網路的頻寬達750MHz，以6MHz來劃分 整體的頻道，可容納高達110個類比視訊頻 道，或1000個數位節目。
- 13. 發展現況- 國際發展(Cont.) 3C整合之產品與技術發展 Nokia, Motorola 以行動手機為通話基礎， 並納入 Internet access 的功能，成為個人 行動式資訊家電 掌上型個人數位助理也結合第三代通訊連成 企業網及家庭網 個人型/行動型 資訊家電 家庭式/娛樂式/視聽式資訊家電 企業型/網路型資訊家電
- 14. 發展現況- 國內發展 資訊、通訊基本建設之推動 民國83年成立國家資訊基本建設推動小組 落實電信自由化 建立網網相連環境 大幅提高國家競爭力 1998年底，Internet用戶超過300萬戶 架設全國寬頻網路環境
- 15. 發展現況- 國內發展 (Cont.) 資訊、通訊之發展 主要資訊硬體包括主機板、顯示器、掃描 器、滑鼠鍵盤、數據機、光碟機、筆記型電 腦等 通訊產業包含無線網路及手機，產值呈倍數 成長 高階的交換器、路由器、及廣域網路產品市 場持續擴大
- 16. 發展現況- 國內發展 (Cont.) 消費電子產業之發展 傳統消費電子產業多處於成熟期，多數視訊 產品出貨量小，並逐年衰退 電視機、錄影機 新興3C整合或資訊家電產品預期市場龐大 數位影音光碟、DVD、數位照相機、網際網路視 訊轉換器 個人數位助理
- 17. 發展現況- 國內發展 (Cont.) 半導體產業之發展 晶圓代工、動態隨機存取記憶體(DRAM)仍 蓬勃發展 半導體製程技術加速進步 單晶片系統為未來半導體產業帶來革命性的 突破
- 18. 3C關鍵技術 SOC(單晶片系統)之定義 SLI – System Level Integration 高集積的特殊應用半導體元件 將系統中功能不同之晶片整合成一晶片，並 可執行原有系統之功能 一般來說，可依顧客需要，使用電路元件資 料庫設計特殊之應用積體電路(ASIC) 具有重複使用之功能 SOC應包含微處理機單元、數位訊號處理單 員、記憶體單元、資料處理交流介面、及特 殊應用電路單元
- 19. 3C關鍵技術 (Cont.) 3C關鍵性硬體技術元件 晶圓技術、半導體電子零件 重複使用核心軟體智財模組 (Intellectual Property, IC) CPU/DSP IP, Embedded Memory IP, and Analog IP VLSI – Very Large Scale IC 微處理器、數位信號處理器、邏輯IC、類比 IC、及介面IC Board-Level Integrated Design
- 20. 3C關鍵技術 (Cont.) 3C關鍵性軟體技術元件 硬體描述語言、硬體元件驅動軟體、 中間層軟體、 嵌入式作業系統、即時作業系統、 多媒體處理技術及壓縮演算法、 應用軟體、資料庫系統、 瀏覽器、 人性介面軟體工程
- 21. 3C關鍵技術 (Cont.) 3C通訊網路科技 電信網路、有線電視網路、及電腦網路之整合 傳統電話網路、整合型數位服務網路、高速骨 幹網路 小型區域網路、高速區域網路、超高速及整合 服務區域網路 無線通信網路、衛星通信網路、蜂巢式行動電 話網路、高速無線區域網路
- 22. 3C應用產品 企業使用類/網路型 資訊家電 網路電腦/精簡型電腦 視訊會議 網路路由器 非對稱式數位用戶迴路數據機(ADSL) 纜線數據機(Cable Modem)
- 23. 3C應用產品 (Cont.) 家庭使用類 資訊家電 數位影音光碟機(DVD) 電視遊樂器 網際網路用視訊轉換器(Internet STB) 數位電視(DTV, Digital TV) 數位式廣播視訊轉換器(Digital Broadcasting STB)
- 24. 3C應用產品 (Cont.) 個人使用類 資訊家電 個人數位助理(PDA)或掌上型電腦(Palm PC) 手提式電腦(HPC, Handheld PC) 影像電話(Video Phone) 智慧型電話(Smart Phone) 專用無線數據機 螢幕式電話(Screen Phone)
- 25. 3C應用產品 (Cont.) 發展中的3C整合技術 家用數位網路技術 超級媒體行動電話 即時性作業系統
- 26. 3C關鍵性硬體技術元件 晶圓技術 將IC設計圖，轉製在數層光罩 (TMA) 上，透過積體 電路晶圓的製造流程後，以矽晶圓為基材，將光罩 上的設計在轉置於晶圓上。 1999年半導體製成技術的線幅寬已達0.18um，可將 十億個電晶體做在一個晶片上。 現今晶圓代工廠的服務範圍已經擴大到設計支援、 光罩製作、晶圓製造、晶圓測試封裝等。如:台積 電、聯電。
- 27. 3C關鍵性硬體技術元件(Cont.) 半導體電子零件 半導體被大量用來製造電晶體，是一種導電力介於 導體和非導體之間的物質。 由於半導體能量障礙(亦即電阻)並不大，所以如果給 予能量，或者是適時加入減小能量障礙的物質，就 可以改變電阻，電子工業便是利用這種特性，將半 導體製成許多電子元件。 半導體的應用範圍相當廣大，從二極體、電晶體到 發光二極體等，以及各種顯示器，太陽能電池、功 率元件、放大器...等都可以看到半導體元件的存在。
- 28. 3C關鍵性硬體技術元件(Cont.) 重複使用核心軟體智財模組(Intellectual Property，IP) 舉例而言，當家中要進行裝潢的時候，室內設計師 就像IC設計公司會針對客戶需求進行空間規劃，在 設計的過程中，也許需要有海浪波紋的磁磚，而這 些磁磚就是一種矽智財，幫助讓設計師做不同的應 用。 有了智財IP模組供設計者使用可加速產品的開發。
- 29. 3C關鍵性硬體技術元件(Cont.) 智財模組 在半導體不景氣中，IP營收卻迭創新高，可 見IP REUSE已為IC設計者廣為接受。其主 要元件有以下: CPU/DSP IP Embedded Memory IP Analog IP
- 30. 3C關鍵性硬體技術元件(Cont.) Very Large Scale IC -超大型積體電路 原理是將電路的三種元件─電晶體、電阻和電容，放 在一片矽上，縮短電子移動的距離，大大改善早期電 腦使用玻璃真空管體積大、容易破碎、發熱量大等缺 點。 積體電路有時亦稱晶片或微晶片，是一種包含許多電 子元件的半導體。把電晶體、二極電阻器、電容器及 導線等電子元件，安裝在一個半導體基體上，可以用 作擴大器、振動器、計時器、計數器、電腦記憶體或 微處理器。
- 31. 3C關鍵性硬體技術元件(Cont.) 微處理器 微處理器是一種積體電路，於1971年發明，是一顆 單晶片，能夠執行命令。 通常包含電腦的控制單元與邏輯運算單位，最新的微 處理器還包含快取記憶體。 它具備完整的中央處理器功能。
- 32. 3C關鍵性硬體技術元件(Cont.) 數位信號處理器(DSP ) DSP是利用積體電路(IC)處理類比訊號的技術。 常見應用在語音辨識、影像處理、高速數據機、行動 電話及視訊介面等，可提高數位通訊的準確性與可靠 度。DSP電路可以將原本紛雜的人為訊號，區分為有 序的跟吵雜的。
- 33. 3C關鍵性硬體技術元件(Cont.) 邏輯IC IC（Integrated Circuit, 積體電路），又被稱為 是「資訊產業之母」，是 資訊產品最基本、也是 最重要的元件。 邏輯IC是將電晶體、二極體、電阻器及電容器等電 路元件，聚集在矽晶片上，形成完整的邏輯電路， 以達成控制、計算或記憶等功能。
- 34. 3C關鍵性硬體技術元件(Cont.) 類比IC 類比IC是處理有關類比信號的IC。因能耐高壓、耐 大電流。 主要運用在數位類比轉換器(A/D or D/A Convert) 、電源供應器(Power Supply)等。
- 35. 3C關鍵性硬體技術元件(Cont.) 介面IC 介面IC是運用於控制不同介質的溝通介面之IC。 如未來健保IC卡上之智慧卡介面IC及整體服務數位 網路介面積體電路之ISDN介面IC
- 36. 3C關鍵性硬體技術元件(Cont.) Board-Level Integrated Design 機板層級整合設計是利用有如麵包板為連接電路平 台之IC邏輯電路設計，並可利用模擬軟體進行模擬 電路如Pspice。 機板層級整合設計包含8051及FPGA Board等之IC 晶片整合設計。
- 37. 3C關鍵性軟體技術元件 硬體描述語言 硬體描述語言(Hardware Description Language)只是 一種程式語言介面；它提供了一個極具彈性的設計入 口，以作為電路設計者與各種電腦輔助設計工具之間 溝通的橋樑 。 硬體描述語言進行設計－亦即功能的行為描述 （behavioral description）；為能明確及有效率地描 述模組的內部功能，各模組之下可能再細分成數個子 模組（sub-module），直到能以可合成的語法描述為 止。目前主要常用的語言有VHDL及Verilog HDL。
- 38. 3C關鍵性軟體技術元件(Cont.) 硬體元件驅動軟體 硬體元件驅動軟體主要是用於啟動硬體元件之驅動 軟體，以達到硬體元件能正常運作。 如USB之主控制器驅動軟體對USB主控制器進行控 管，提供一個獨特的主控制器的程式介面。
- 39. 3C關鍵性軟體技術元件(Cont.) 中間層軟體 中間層軟體（middleware）乃在解決不同作業系統 間彼此資料溝通的跨平台軟體。 中間層軟體之特色為它的市場空間很大，不像應用 軟體，技術上很容易被取代。
- 40. 3C關鍵性軟體技術元件(Cont.) 嵌入式作業系統 嵌入式作業系統乃是把整個作業系統和硬體系統包 成套件，當套件被啟動時，此系統便會自動運作， 其特色為耗電量低､容量小。 如PDA之Palm和Windows CE等等。
- 41. 3C關鍵性軟體技術元件(Cont.) 即時作業系統 即時作業系統常被用來作為特定應用系統的控制裝 置，具有定義精確的固定時間限制，系統必須在時限 內對程式呼叫做出反應。它還要具備一般作業系統的 程式多工與檔案管理的能力。 目前的RTOS有VxWorks, C-Executive, Nucleus, PSOS+等等。
- 42. 3C關鍵性軟體技術元件(Cont.) 多媒體處理技術及壓縮演算法 多媒體包含了影像、聲音、文字、圖形，甚至動畫等 資料，在處理時必須注意下列事項： 壓縮影像大小 : 有關於放映的速率及預留給聲音資料的空 間。 還原影像大小 : 與全螢幕、切割螢幕、縮小螢幕有關。 放映速率 : 每秒播放30張或15張。 最大還原時間 : 即時影像或圖形運算操作的等待時間。 發展使用 3/4的解壓縮影像取代全螢幕影像，如此即可允許有較 多時間做影像處理，也有更多的磁碟空間給額外的影像或其他 資料；另外，還可因多餘時間處理影像而使影像品質提高。
- 43. 3C關鍵性軟體技術元件(Cont.) 應用軟體 主要是為了解決某種特定的問題而設計的軟 體。 資料庫系統 基本上是電腦化的資料保存系統，主要以電 腦化的方式來維護資料且讓使用者依據不同 的需求快速取得資訊。
- 44. 3C關鍵性軟體技術元件(Cont.) 瀏覽器 瀏覽器(Web browser) 又稱 Internet browser 瀏覽器。 是用戶的應用軟體，它可在任何圖像式的用戶介面 上使用，如 Microsoft Windows 3.x、95、98、NT 和 Apple MacDS。 透過 HTML 語 言，它可以處理及顯示文字、圖像、 聲音及影像 。 人性介面軟體工程 人與電腦間溝通，具有親和、體貼的軟體介面設 計。
- 45. 3C通訊網路科技 電信網路 所謂「電信網路」，係由交換機、用戶設備、交換 機間的線路，以及交換機與用戶設備間的線路所構 成。這些線路可以是有線，也可以是無線(即電 波)。 實際上，因交換機為數眾多，不同區域間的交換 機，多透過長途交換機轉接。
- 46. 3C通訊網路科技(Cont.) 有線電視網路 CATV - Community Antenna TV 1948年 第一個有線電視網路在美國架設 台灣在民國57年在台中清水、大甲架設 有線電視網路由頭端、傳輸線路及用戶端所構成 : 頭端是負責控制及維護整個有線電視網路的運 作。 傳輸線路是負責傳送頭端及用戶端兩者的訊號到 對方。可分同軸電纜與光纖電纜兩種。 用戶端是指有線電視網路訂戶的家中。有Cable Modem 與 Set-Top Box 兩種設備。
- 47. 3C通訊網路科技(Cont.) 電腦網路之整合 目前電話網路、電腦網路與有線電視網路的整合已 使得產業趨向模糊化，但對終端的消費者而言，卻 可以享受到新的通訊服務。 電話與電腦網路之整合產生了時下最熱門的商品－ 網路電話 (VoIP)。 電腦網路與有線電視的結合則產生了網路電視(Web TV)。 電話網路與有線電視網路的整合，產生了視訊會議 (Video Conference)與纜線數據機(Cable Modem)。
- 48. 3C通訊網路科技(Cont.) 傳統電話網路 傳統電話網路以電路式交換 (Circuit Switching)的方 式透過雙絞銅線或T1(24頻道、1.544M)連接 PBX 來傳遞電話兩端的訊息，採用是一戶一組電話號碼 方式。 雖然提供了良好的服務品質，但在使用時卻會佔據 了網路與層層的轉接，在使用者付費的觀念下，計 時收費的結果也使得透過傳統電話溝通的成本居高 不下。
- 49. 3C通訊網路科技(Cont.) 整合型數位服務網路(ISDN) ISDN就是 Integrated整合、 Service服務、 Digital數位和 Network網路 的組合。ISDN以點對 點全數位化(Point-to-Point Digitized)的方式來傳 送電子資料，且能和傳統的PSTN電話網路連 接，因此仍保有PSTN無遠弗屆的特性。ISDN的 應用不是只限於資料傳輸，在語音上同樣具有強 大的功能。
- 50. 3C通訊網路科技(Cont.) 高速骨幹網路 高速骨幹網路在整個Internet中扮演著重要的角色。 就好似高速公路一般，所有的接取網路都透過骨幹 網路來傳輸將資料送達遠端的另一網路。骨幹網路 大都是屬於光纖網路或ATM網路，具備極大的頻寬 以應付大量的資料傳輸需求。
- 51. 3C通訊網路科技(Cont.) 小型區域網路(LAN) 規模範圍較小的內部網路，例如公司企業內部或校 園宿舍所使用的小規模網路。通常這些都是採用 10/100 Mbits 之乙太網路 。 高速區域網路(High-Speed LAN) 內部網路，但通常使用的是100/1000 Mbits 之高速 乙太網路、光纖、 或ATM網路。
- 54. 3C通訊網路科技(Cont.) 蜂巢式行動電話網路 蜂巢式網路是目前行動電話系統所使用的網路架 構。網路中有一個或一個以上的行動電話交換中 心，其下轄有若干基地臺，每個基地臺會依需要和 不同的天線設計，負責一個到三個蜂巢，或稱細胞 (cell)。蜂巢式無線網路就是由許多蜂巢細胞所組 成，一個蜂巢都有其控制頻道、信號強度接收器及 許多的通話頻道。可依照蜂巢網路通話密度之需 要，選擇通話頻道之數目、覆蓋區域及使用不同的 頻譜。
- 55. 3C通訊網路科技(Cont.) 高速無線區域網路 1999年IEEE組織所推出的802.11b即為一高速無線 區網，又稱Wi-Fi 。此標準原是企業為節省安裝有 線區域網路的成本而發展出來，現在Wi-Fi產品已成 為消費性網路產品的主流。使用者配備無線Wi-Fi裝 置，如PCMCIA無線網路卡，即可在距無線橋接器 （wireless access points）500英尺的範圍內接取 企業的網路或收發email。但因為無線傳輸技術上的 難度問題，傳輸速度上尚無法和有線網路相匹敵。
- 56. 單晶片系統及智財模組 單晶片系統之探討 設計流程面臨之挑戰 製程技術面臨之挑戰 設計工具面臨之挑戰 設計技術面臨之挑戰 測試技術面臨之挑戰 構裝技術面臨之挑戰
- 57. 單晶片系統及智財模組 (Cont.) 智財模組之探討 選定微處理機核心技術 其他核心技術(DSP, Memory, Analog)及介 面技術之配合 考慮因素包含功能性、速度、功率消耗、價 格、可靠性、及簡單、發展時程短等
- 60. 3C整合科技結論與展望 (Cont.) 發展SOC所需之關鍵性智財模組也是需 要加以重視的一環，必須考慮之因素包 含性能、價格、可靠、簡單等 3C整合科技願景 “以單晶片系統(SOC)科技為核心之3C整合 技術及產品，規劃推動策略及方向，協助相 關產官學研單位，建立IP設計，培育人才， 加強應用能力，使我國成為世界3C整合產 品研發與製造中心”─行政院3C科技白皮書