物聯網起飛！　小心潛藏障礙

　　在2015年，可穿戴式裝置有望發展到超越健身腕帶以外的領域。Silicon Labs副總裁兼物聯網MCU與無線事業部總經理Daniel Cooley表示，“你將會在醫療領域中看到更多的物聯網裝置?！边@一趨勢正推動OEM尋找“更加精確的醫療級和電信級感測器中樞，”以便使這些裝置能夠正確判斷和評估什么是災難性情形。

　　但OEM和MCU供應商擔心的是誰將擁有哪些感測器融合演算法IP，以及這些演算法是否可以取得授權?；蛘?，它們是否只能用在專門的感測器中樞上?Cooley直接將感測器中樞的競賽視為“IP地雷區”。

　　事實上，在2014年已有多家感測器公司投入了兼并與收購浪潮，為的是能將他們的演算法及其硬體平臺融合在一起。在最近的幾次收購中，InvenSense公司(收購Movea)以及Audience(收購Sensor Platforms)都取得了感測器中樞控制器，有能力和原先擁有授權協議的對手展開競爭，Massimini透露，“未來不太可能再進一步擴展授權了。”

　　一方面，“OEM廠商想要有更多的選擇，他們并不想只鎖定在一家供應商。”另一方面，將融合演算法和感測器中樞整合于一如今已成為明顯的發展趨勢了。

　　為了試著抵制這一發展趨勢，美商亞德諾(ADI)、飛思卡爾(Freescale)、PNI Sensor和MEMS產業集團(MEMS Industry Group;MIG)在去年11月成立了加速創新組織(Accelerated Innovation Community;AIC)，致力于為感測器提供開放來源演算法。

　　該組織的目的很明確。工程師不應該“在每次想要增加或修改產品功能時都得重新開發通用演算法?！盡IG執行總監Karen Lightman表示，“利用引導式演算法的開放來源庫從根本上改變了開發典范?！?/p>

　　然而，這是否就是感測器融合競賽的最終答案仍有待觀察。感測器融合演算法可能是一個很大的陷阱，而MCU供應商致力于尋找擁有合適演算法的理想合作夥伴這一趨勢仍會持續下去。

　　連網帶來安全風險

　　雖然Semico預期聯網裝置數量將在2020年達到360億個，但Tony Massimini提醒道：“這種新的市場機會也可能受到威脅?！?/p>

　　“在物聯網的每個節點都存在著受惡意攻擊和重要資訊被攔截的漏洞。”他指出。

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　　恩智浦半導體(NXP Semiconductors)則著眼于物聯網安全性爭論的前端。物聯網的前提假設是“越來越多的裝置將連接到云端，并且在本地相互連接?！盢XP負責銷售與行銷的執行副總裁Steve Owen表示，“其方法是透過配對或支付終端?！边@些裝置通常以無線方式連接，而非實體接觸。

　　這個前提聽起來很平常，但Steve Owen提醒道，它意味著“每個物件都將有機會與其它每個物件共用資料，”因此也使得這些資料或資訊可能“落入有心人或無權存取這些資料的消費者手中”。

　　保護信用卡交易是一件很困難的事。保護物聯網網路安全要求更深層且結構化的思考，必須警覺其間的許多差異。

　　千萬別搞錯。網際網路是一個龐大的復雜網路。Owen指出，“如果你遇到有人說他們已經打造了十分安全的云端，你知道這當然是不可能的?！?/p>

　　雖然一方面提醒“業界仍處于非常早期的階段，”但他認為所謂的‘連網生活’如果未能認真考慮安全性，就可能出現很多漏洞。例如，只是試著在遠端控制家中的空調系統，不僅會在兩端裝置(智慧型手機和空調)中為駭客建立可攻擊的介面，也可能在智慧調溫器、閘道路由器以及云端之間的每個物件形成攻擊介面。

　　那么，解決方案是什么呢?

　　“在交易兩端的每個裝置中安裝一個安全晶片。”他指出，“你應該這樣做，因為這相當于在應用處理器旁的每個元件中加進一個‘安全單元’，提供可防范攻擊裝置和交易所必備的安全性?！?/p>

　　這個安全單元將觸發與交易相對一端的通訊。一旦通過認證，就可以透過在應用處理器上執行的專用安全軟體實現可信任的執行環境。這個環境開啟了一個安全的通訊管道。

　　后端系統

　　Owen舉了一個磁條信用卡交易的例子。在美國，交易是透過永遠連線的網路進行的，這一網路也連接到后端系統。他認為這些后端系統很容易受到攻擊。相反地，采用符合EMV(Europay、萬事達卡和VISA)組織標準的“晶片與接腳”將減輕這個問題。

　　但除非后端系統能從結構方面進行更多考慮，否則與技術和安全性相關的問題將使得大型資料中心更易受攻擊?！皬淖罱黅arget、Best Buy以及SONY等公司發生的事情就可以看到，具有諸多弱點的軟體本身就容易被攻擊和利用。”

　　高科技產業完全明白這只是為這個永不斷線的物聯網時代拉開了序幕。線上快速身份認證聯盟(Fido)的成立就是一個很好的例子。參加該聯盟的Google、NXP和許多其他公司都正攜手合作開發相關的解決方案：讓使用者將密碼儲存在裝置之中，然后再用包括非接觸和生物等認證技術進行保護。

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　　FIDO U2F安全金鑰

　　企業市場中的一些重要廠商已經開始朝這個方向發展，他指出。Google計畫讓員工使用根據Fido聯盟規范開發的安全USB金鑰。

　　至于需要多高的安全性以及安全措施應該用軟體或硬體來建置等問題，則將取決于必須要保護的資料和/或技術的價值，Massimini認為。

　　需要得到保護的裝置包括智慧型手機、PC、暖氣系統、家用路由器/閘道、智慧照明和交換機。由于安全性的層級不同，Owen認為NXP專精于銀行卡、護照和交通卡等專業技術，能夠更高效地保護智慧家庭、連網汽車以及連接工業與企業環境的各個節點。

　　多協議、多頻段無線MCU在何方?

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　　物聯網領域中的無線技術

　　(來源：Digikey)

　　如果我們需要將裝置連接到網際網路，那么我們要問的第一個也是最明顯的問題是選用何種無線技術。在物聯網領域中從來就不缺少無線連接技術，從藍牙低功耗(Bluetooth Low Energy)和CSRmesh到ZigBee、WiFi，甚至是LTE。不同技術的供應商們都忙于自己的產品定位。

　　事實上，市場并沒要求這個產業必須選出一個贏家。OEM希望能有靈活的解決方案，在不同的應用情境使用不同的無線技術，同時能讓彼此間相互通訊。

　　Silicon Labs的Daniel Cooley并不認同這個看法，他說“還沒有人開發出多協議、多頻段的無線MCU。”

　　開發無線MCU有兩種途徑，Cooley指出。第一種是建立一個整合MCU和收發器的單模元件，它只執行于一種協議(藍牙、ZigBee或專有協議等)。第二種是利用軟體無線電(SDR)技術開發一種通用元件，可處理多種頻率、協議與調變方案。

　　第二種方法似乎非常理想，但“軟體無線電的功耗相當大”，他提醒道。它必須利用高頻寬的無線電元件和DSP來處理調變機制。因此，他認為，對于低成本、低功耗、以電池供電的物聯網應用來說，軟體無線電并不是一個很好的解決方案。

　　那么接下來該怎么辦呢?

　　Cooley指出，“也許還有其他折衷的方法能夠解決這種無線MCU挑戰，但在半導體產業中還沒有人能接手這個燙手山芋。”

　　市場上需要一種通用的多頻段多協議物聯網系統單晶片(SoC)，它必須能以低成本和超低功耗處理多種無線協議。Cooley認為這種物聯網SoC面臨的最大挑戰是射頻(RF)設計。

　　固定功能(單模)的無線元件比較容易設計，因為它們通常無需開發人員進行配置和調整，Cooley指出。“然而，物聯網SoC需要的是一種開發人員可配置的靈活解決方案，在提供卓越無線性能的同時，仍能滿足嚴格的無線輻射標準和認證要求。當開發人員必須能夠控制多個系統參數時，很難以SoC設計出能夠可靠作業的無線電元件。”

　　當然，正如Semico的Tony Massimini所指出的，市場上有許多單模解決方案。但是，從市場的角度來看，要在單晶片中整合MCU和多協議多頻段收發器的通用物聯網SoC仍然是遙不可及的夢想。

　　然而，當這一夢想成真時，物聯網的所有可能性也就實現了。