(震撼級好文)2018/6/2【為什麼登上長城可以看見物流機器人的未來趨勢?】
這篇文章談到了幾個重點:
1. 為何自古以來,興建及維護萬里長城是一個很好的長期投資?
2. 美國、中國運用在倉儲物流的科技:Automated Guided Vehicle。
3. AI技術及演算法如何重新改造物流倉儲,創造前所未有的效率?
4. 全世界知名、最大的機器人ROBO ETF,配置在物流自動化權重將近10%。
5. 台灣在未來物流自動化的潛力與機會。
這是我的一位好友"雷大"所寫文章,全文刊載於史雷需粉絲頁,若您喜歡這樣的文章可持續追蹤他後續發表的好文喔(文章不多,但篇篇震撼)!也歡迎多多分享 💕 💕 💕
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2018/6/2【為什麼登上長城可以看見物流機器人的未來趨勢?】
西起甘肅、東至遼東,跨越九省,東西向的萬里長城其實是一條重要的氣候分隔線,位置不偏不倚就建在400毫米降雨線上,先天的降雨條件加上後天秦始皇的大筆一揮,從此在中國地圖上留下一道草原與中原的文明界線,而長城又是如何讓我們預見物流機器人的趨勢?且聽我娓娓道來。
西元前221年,嬴政東滅六國,一個嶄新的中原帝國成形,北方的草原開始騷動,崛起一支未來困擾中原700年的力量:匈奴。為降低帝國邊患壓力,秦始皇派蒙恬收復河套地區後將過去秦、趙、燕的烽火台或塹台連成一線以期對抗匈奴。
以當時的技術條件,秦始皇確實是動員了極其可觀的人力物力才得以建起長城,可是後人常評長城無用,主要有這幾點:
1. 長城過長、城牆不高,因此易於突破、易攻難守。
2. 有了長城的中原朝代依舊擋不住草原力量的長驅直入,甚至被改朝換代(如元、清)。
3. 勞民傷財、維護成本過高、效益低落。
4. 同情孟姜女,就是看秦始皇不順眼(誤)。
值得玩味的是2500年來,只有元、唐、清沒修過長城,若真是如大家所講的效益低落,為何中原帝國都殊途同歸搶著打水漂呢?我們必須從軍事及財政的視角切入問題的核心。
中原民族把長城打造成一個巨大的軍事衝突目標,期望將所有的戰鬥都集中在此處理,但長城不只是一道防禦要塞,精確的說他是一套軍事防禦系統,我們都知道冷兵器時代草原民族令人聞風喪膽的是他們的騎兵實力,擁有強大突破力及快速機動性:當他想打你打得到,當你想打他找不著。
為了降低騎兵的破壞性,中原民族只好築起城牆為自己增加拼戰優勢,長城上如高速公路般的平面即便在多山地形上依舊可提供守軍快速移防的機動性,要是真有城牆被越過,把突破口一封,這些越牆而過的草原民族就被甕中捉鱉了。
所以各位可以發現,2500年來,就算中原打不贏草原,真正被入主中原的朝代也才兩次(元、清),原因很簡單,有了長城無法久待嘛,搶了就得趕快溜以免被切斷歸途;除了搶的時間有限,搶的東西也必須輕便好攜帶,畢竟回家又要再翻一次牆,能拿的有限,說他們是最勤於健身的搶匪一點也沒錯。
各位不妨也腦補一個畫面,限時三分鐘讓你在便利商店搬貨,時間結束前只要成功翻過牆還拿在手上的都算你的,你是能拿多少?
所以,有了守軍能夠快速移防,邊境不需養過多軍隊、有了城牆限制草原民族搶的時間及搶的多寡,人民財物損失反而能受到控制。財政負擔因長城而下降,所以我說興建及維護長城以長線來看是非常理性的決定、一個很好的長期投資。
那今天聊了長城到底跟物流機器人有何關係?答案就是:降低運輸成本、增加速度優勢。
一個專有名詞請大家記一下AGV,全名是Automated Guided Vehicle,自動導向搬運車,這套系統現在被廣泛運用在倉儲物流裡。每個放包裹的貨架下方都有一個搬運機器人,AGV的原理是在倉儲地板上設計一大片棋盤格,每個點上都有傳感器,讓搬運機器人可井然有序被引導運行在格線上,實現讓貨物包裹自己去找送貨員,而非送貨員在倉庫中找貨,就像讓匈奴自己找上守軍而非守軍追他老半天。
當大家在網路購物時,成千上萬的成交指令被下達到智能倉儲中經過AI的演算法運算,AI安排出所有貨物在最短時間走到送貨員收貨的地方,送貨員只要在倉庫中的某一定點等貨找上門,接著把貨搬上車就好,這大大降低人力、時間成本及找錯的機率。
以往需要很多人力在倉庫裡擠來擠去找貨,容易拖延到貨時間還常出包,不僅造成倉儲人員工時過長也降低客戶滿意度,如今AGV系統從顧客及員工的角度出發解決兩大痛點,實現精度與速度,自然受到大型物流企業青睞,如亞馬遜、京東都有使用。
而在全世界知名、最大的機器人ROBO ETF,配置在物流自動化權重將近10%,代表這個產業正蓬勃發展。由於具備龐大電商市場,中國與美國將會是自動化產業應用場景最多的地方,美國傾向使用日、德體系;台灣有地利之便,生產物流自動化設備的企業可以考慮中國市場,結合台灣在半導體製造及IC設計的優勢,若又能補足雲端服務平台及系統整合的劣勢,必能提供出更好的解決方案。
別小看了台灣在未來世界發展上的角色,別低估了你自己的潛力!
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【台積電佈局新存儲技術】
近年來,在人工智能(AI)、5G等推動下,以MRAM(磁阻式隨機存取存儲器)、鐵電隨機存取存儲器 (FRAM)、相變隨機存取存儲器(PRAM),以及可變電阻式隨機存取存儲器(RRAM)為代表的新興存儲技術逐漸成為市場熱點。這些新技術吸引各大晶圓廠不斷投入,最具代表性的廠商包括台積電、英特爾、三星和格羅方德(Globalfoundries)。
那麼,這些新興存儲技術為什麼會如此受期待呢?主要原因在於:隨着半導體制造技術持續朝更小的技術節點邁進,傳統的DRAM和NAND Flash面臨越來越嚴峻的微縮挑戰,DRAM已接近微縮極限,而NAND Flash則朝3D方向轉型。
此外,傳統存儲技術在高速運算上也遭遇阻礙,處理器與存儲器之間的「牆」成為了提升運算速度和效率的最大障礙。特別是AI的發展,數據需求量暴增,「牆」的負面效應愈加突出,越來越多的半導體廠商正在加大對新興存儲技術的研發和投資力度,尋求成本更佳、速度更快、效能更好的存儲方案。
從目前來看,最受期待的就是MRAM,各大廠商在它上面投入的力度也最大。MRAM屬於非易失性存儲技術,是利用具有高敏感度的磁電阻材料製造的存儲器,斷電時,MRAM儲存的數據不會丟失,且耗能較低,讀寫速度快,可媲美SRAM,比Flash速度快百倍,在存儲容量方面能替代DRAM,且數據保存時間長,適合高性能應用。
MRAM的基本結構是磁性隧道結,研發難度高,目前主要分為兩大類:傳統MRAM和STT-MRAM,前者以磁場驅動,後者則採用自旋極化電流驅動。
另外,相較於DRAM、SRAM和NAND Flash等技術面臨的微縮困境,MRAM可滿足製程進一步微縮需求。目前,DRAM製程工藝節點為1X nm,已接近極限,而Flash走到20 nm以下後,就朝3D製程轉型了。MRAM製程則可推進至10nm以下。
在過去幾年裏,包括台積電、英特爾、三星、格羅方德等晶圓代工廠和IDM,相繼大力投入MRAM 研發,而且主要着眼於STT-MRAM,也有越來越多的嵌入式解決方案誕生,用以取代Flash、EEPROM和SRAM。
- 台積電
早在2002年,台積電就與工研院簽訂了MRAM合作發展計劃。近些年,該公司一直在開發22nm製程的嵌入式STT-MRAM,採用超低漏電CMOS技術。
2018年,台積電進行了eMRAM芯片的「風險生產」,2019年生產採用22nm製程的eReRAM芯片。
2019年,台積電在嵌入式非易失性存儲器技術領域達成數項重要的里程碑:在40nm製程方面,該公司已成功量產Split-Gate(NOR)技術,支持消費類電子產品應用,如物聯網、智慧卡和MCU,以及各種車用電子產品。在28nm製程方面,該公司的嵌入式快閃存儲器支持高能效移動計算和低漏電製程平台。
在ISSCC 2020上,台積電發佈了基於ULL 22nm CMOS工藝的32Mb嵌入式STT-MRAM。該技術基於台積電的22nm ULL(Ultra-Low-Leakage)CMOS工藝,具有10ns的極高讀取速度,讀取功率為0.8mA/MHz/bit。對於32Mb數據,它具有100K個循環的寫入耐久性,對於1Mb數據,具有1M個循環的耐久性。
它支持在260°C下進行90s的IR迴流焊,在150°C下10年的數據保存能力。它以1T1R架構實現單元面積僅為0.046平方微米,25°C下的32Mb陣列的漏電流僅為55mA。
目前,台積電已經完成22nm嵌入式STT-MRAM技術驗證,進入量產階段。在此基礎上,該公司還在推進16 nm 製程的STT-MRAM研發工作。
除了MRAM,台積電也在進行着ReRAM的研發工作,並發表過多篇基於金屬氧化物結構的ReRAM論文。
工研院電光所所長吳志毅表示,由於新興存儲技術將需要整合邏輯製程技術,因此現有存儲器廠商要卡位進入新市場,門檻相對較高,而台積電在這方面具有先天優勢,因為該公司擁有很強的邏輯製程生產能力,因此,台積電跨入新興存儲市場會具有競爭優勢。
據悉,工研院在新興存儲技術領域研發投入已超過10年,通過元件創新、材料突破、電路優化等方式,開發出了更快、更耐久、更穩定、更低功耗的新一代存儲技術,目前,正在與台積電在這方面進行合作。未來,台積電在新興存儲器發展方面,工研院將會有所貢獻,但具體內容並未透露。
- 三星
三星在MRAM研發方面算是起步較早的廠商,2002年就開始了這項工作,並於2005年開始進行STT-MRAM的研發,之後不斷演進,到了2014年,生產出了8Mb的eMRAM。
三星Foundry業務部門的發展路徑主要分為兩條,從28nm節點開始,一條是按照摩爾定律繼續向下發展,不斷提升FinFET的工藝節點,從14nm到目前的7nm,進而轉向下一步的5nm。
另一條線路就是FD-SOI工藝,該公司還利用其在存儲器製造方面的技術和規模優勢,着力打造eMRAM,以滿足未來市場的需求。這方面主要採用28nm製程。
三星28nm製程FD-SOI(28FDS)嵌入式NVM分兩個階段。第一個是2017年底之前的電子貨幣風險生產,第二個是2018年底之前的eMRAM風險生產。並同時提供eFlash和eMRAM(STT-MRAM)選項。
該公司於2017年研製出了業界第一款採用28FDS工藝的eMRAM測試芯片。
2018年,三星開始在28nm平台上批量生產eMRAM。2019年3月,該公司推出首款商用eMRAM產品。據悉,eMRAM模塊可以通過添加三個額外的掩膜集成到芯片製造工藝的後端,因此,該模塊不必要依賴於所使用的前端製造技術,允許插入使用bulk、FinFET或FD-SOI製造工藝生產的芯片中。
三星表示,由於其eMRAM在寫入數據之前不需要擦除週期,因此,它比eFlash快1000倍。與eFlash相比,它還使用了較低的電壓,因此在寫入過程中的功耗極低。
2018年,Arm發佈了基於三星28FDS工藝技術的eMRAM編譯器IP,包括一個支持18FDS (18nm FD-SOI工藝)的eMRAM編譯器。這一平台有助於推動在5G、AI、汽車、物聯網和其它細分市場的功耗敏感應用領域的前沿設計發展。
2019年,三星發佈了採用28FDS工藝技術的1Gb嵌入STT-MRAM。基於高度可靠的eMRAM技術,在滿足令人滿意的讀取,寫入功能和10年保存時間的情況下,可以實現90%以上的良率。並且具備高達1E10週期的耐久性,這些對於擴展eMRAM應用有很大幫助。
2019年底,Mentor宣佈將為基於Arm的eMRAM編譯器IP提供IC測試解決方案,該方案基於三星的28FDS工藝技術。據悉,該測試方案利用了Mentor的Tessent Memory BIST,為SRAM和eMRAM提供了一套統一的存儲器測試和修復IP。
- Globalfoundries(格羅方德半導體股份有限公司)
2017年,時任Globalfoundries首席技術官的Gary Patton稱,Globalfoundries已經在其22FDX(22nm製程的FD-SOI工藝技術)製程中提供了MRAM,同時也在研究另一種存儲技術。
由於Globalfoundries重點發展FD-SOI技術,特別是22nm製程的FD-SOI,已經很成熟,所以該公司的新興存儲技術,特別是MRAM,都是基於具有低功耗特性的FD-SOI技術展開的。
今年年初,Globalfoundries宣佈基於22nm FD-SOI 平台的eMRAM投入生產。該eMRAM技術平台可以實現將數據保持在-40°C至+125°C的温度範圍內,壽命週期可以達到100,000,可以將數據保留10年。該公司表示,正在與多個客户合作,計劃在2020年安排多次流片。
據悉,該公司的eMRAM旨在替代NOR閃存,可以定期通過更新或日誌記錄進行重寫。由於是基於磁阻原理,在寫入所需數據之前不需要擦除週期,大大提高了寫入速度,宏容量從4-48Mb不等。
- 英特爾
英特爾也是MRAM技術的主要推動者,該公司採用的是基於FinFET技術的22 nm製程。
2018年底,英特爾首次公開介紹了其MRAM的研究成果,推出了一款基於22nm FinFET製程的STT-MRAM,當時,該公司稱,這是首款基於FinFET的MRAM產品,並表示已經具備該技術產品的量產能力。
結語
由於市場需求愈加凸顯,且有各大晶圓廠大力投入支持,加快了以MRAM為代表的新興存儲技術的商業化進程。未來幾年,雖然DRAM和NAND Flash將繼續站穩存儲芯片市場主導地位,但隨着各家半導體大廠相繼投入發展,新興存儲器的成本將逐步下降,可進一步提升 MRAM等技術的市場普及率。
原文:
https://mp.weixin.qq.com/s/sMZ0JwclWf1zAEPkW8Rn0Q
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國家場館一出手 地區繁榮一定有
感謝行政院賴院長率領卓秘書長、教育部姚次長、國發會陳主委等行政團隊,今天到台南帶給我們好消息,由中央與台南市合作打造的「國立科學教育體驗未來館」,將落腳在生產路,賴院長也指示我們要盡快完成相關建設,達到區域平衡,並結合台南豐富的產學研資源,串聯全台科教發展,推廣科學教育。
誠如賴院長所說的,「國立科學教育體驗未來館」將是繼基隆國立海洋教育館、台北國立臺灣科學教育館、臺中國立自然科學博物館及高雄國立科學工藝博物館後,國內第6座國家級的科學教育館,有別於其他5座場館主要側重在科學原理解釋,以及教學,強調應用未來科技的「國立科學教育體驗未來館」將整合台南豐富的產學研資源,串聯全台科教發展,推廣科學教育。
我們有兩大產業園區,一個是高鐵臺南站的沙崙智慧綠科學城,有綠能科技示範場域與科技聯合研究中心,另一個是擁有半導體、光電、生技產業與國家級AI自造基地的南科園區;此外,成大有航太科技研究中心、AI.Robots實驗室、微奈米科技研究中心等,交大台南校區有國內第一個光電學院,還有中央研究院南部院區、國家圖書館南部分館、工研院六甲院區等國家級研究動能,未來搭配「國立科學教育體驗未來館」除可帶動區域平衡發展,並能串起學校與產業的良性互動橋樑,促進學校人才培育與市場需求同步化。
今天會場上,也聚集了中央及地方民代,包括成大蘇校長等多位在地大學院校及各級學校校長也都前來參與盛會,顯見地方殷切的期盼,我們會秉持院長指示,如期如質完成相關規劃及建設,讓台南在台灣甚至國際的科技版圖,都能佔有一席之地。
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