硬科技:科科們應該知道的工業電腦:概論篇

2021.06.07 02:03PM

之前筆者曾撰文簡介工業電腦的嵌入式模組,不過我們都知道,無論在生活還是職場,所謂的「多才多藝」來自於「吸收新知的企圖與速度」和「解決問題的能力與態度」,不趁機談談「工業電腦 (IPC, Industrial Personal Computer) 到底是什麼」就太對不起各位站在時代浪頭的科科們了,所以我們就來好好的瞧瞧這個如同晶圓代工、也是台灣稱霸全球的科技產業到底是什麼,然後跟「嵌入式系統 (Embedded System)」的定義又有什麼差別。

硬科技:科科們了解物聯網前需要知道工業電腦嵌入式電腦模組

IBM仍是業界始祖

工業電腦的起源來自於1984年的IBM 5531 Industrial Computer,隔年再推出IBM AT PC的工業電腦版本IBM 7531。早期工業電腦被用在工廠生產製造流程,儀器與機器設備的控制及監測,接著一步一步的進入生活領域、針對不同產業而特化,像我們常見的銀行ATM、自動售票機、博奕機、數位電子看板、數位醫療、交通運輸、數位監控、自動販賣機、大型電玩機台、VoIP電話交換機等等,林林總總,族繁不及備載,都是隨處可見的工業電腦應用。近期因武漢肺炎而導致需求激增的機器人,因mmWave而爆增的5G微型基地台,或著蒙著神秘面紗的軍事武器,諸如此類,更是工業電腦大顯身手的戰場。

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也因此,也有人認為「工業」太過狹隘,將IPC稱為「產業電腦」會更加的貼切,主要對象是各種產業,做的是各種產業的「生財工具」,也都是所謂B2B (企業對企業) 的生意。

照片中提到了Markets、Gaming Machines、Digital Signage,包含了多媒體、產品設計、產品、牌、多媒體

那麼工業電腦和一般消費性個人電腦有哪些關鍵的差異?大致如下:

  • 如同前面所述,因應不同的產業需求而量身訂做,像特殊的I/O、網路 (如EtherCAT) 與供電介面。
  • 一般來說,需要更高的穩定性、耐用性與可靠度,如長時間承受惡劣運作環境 (高溫、低溫、高溫差、耐震、防水、防火、寬電壓幅度等等) 的虐待。
  • 易於管理,特別是當作業系統發生毀損後的頻外 (OOB, Out-Of-Band) 管理與修復。
  • 產品供貨期越長越好,少說至少7年、動輒10年、甚至長達15年,這對制定產品規格和選料是很艱鉅的挑戰。
  • 一狗票像「有字天書」般的產品認證標準,尤其是那票歐盟的OOXX。

這些因素也導致工業電腦在商業層面、產品開發與企業文化,出現迥異於一般消費性電子產品的有趣特色:

  • 利潤一定要很高,才能支撐長期服務的人事成本,不能像一般代工業「茅山道士 (毛利三趴到四趴)」,否則肯定活不下去,就像本質上接近軟體公司的NAS產業,產品的MSRP (Manufacturer Suggested Retail Price) 起碼要作到BOM Cost的3.5倍以上。
  • 不像普通消費者喜歡追求最新最好的技術與規格,工業電腦的客戶普遍是尋求最穩定可靠的產品,優先選擇經過實際案例證明的解決方案。又因為產品都會用很久,動不動就10年以上,當產品EOL (End-Of-Life) 時間一到,客戶要換機時,能否跟緊潛在需求,就會決定訂單花落誰家 (很可能當時負責案子的業務早就不在了)。講的更白話一點,這是一個「很吃人脈」的產業。
  • 因客戶群都有著千奇百怪的特殊需求,導致客製化專案是非常普遍的現象,這也考驗著客戶服務能量與產品研發彈性。比較大型的工業電腦廠商可以拼命開案,變出讓人眼花撩亂的網站頁面和產品型錄,比較小間的就可能得靠「標準品只是用來吸引客戶測試的前菜,衍生款或後計的ODM專案才是主菜」過活。
  • 為了讓產品更加的耐用,產品開發驗證時間都會非常的漫長,每個環節都要更加的嚴謹,結合高度客製化的特性,深深影響到工業電腦廠商的企業文化。相較於整天殺聲震天的消費性產品廠商,最明顯的差別就是「做事的節奏比較緩慢 (根據筆者過去的工作經驗,包含曾在某大外商短暫約聘,大概連「十分之一」都沒有,即使請假出國旅行,都要掛著藍芽耳機,接聽公司隨時打來的電話),公司上班氣氛相對溫和 (反觀筆者的職涯基本上就是一路被罵拼命吵架走過來的),行銷思維的邏輯也截然不同」。消費性產品的行銷是「戰略轟炸」,而工業電腦則是「精準打擊」。
  • 不同工業電腦廠商之間少有正面衝突的競爭,連彼此之間的同類型產品能否「蘋果比蘋果 (Apple To Apple) 」都有些困難。能夠存活至今的工業電腦廠商,或多或少都有屬於自己的利基點作為「基本盤」。

總之,工業電腦也是台灣眾多稱霸世界的科技產業之一,以筆者曾經應徵過的台灣工業電腦龍頭為例,在2020年的全球市占率就吃掉將近25% (全盛期更高達34%),更罔論加上其他較小型台灣廠商的總和,前十名加一加,就幾乎蠶食殆盡整個市場,搞不好還比筆電代工還要高,可見台灣在全球工業電腦市場的支配性地位。

嵌入式系統、工業電腦其實是高度重疊的世界

接著有個跟工業電腦經常牽連在一起的專有名詞叫做「嵌入式系統」,假如資訊科班背景出身的科科有認真讀過當代2位RISC大師David Patterson和John Hennessy的教科書,絕對會想起「看不到電腦的電腦 (嵌入到某些設備或環境,做為控制或管理單元的意涵)」這簡明扼要的經典定義。但坊間「用於特定用途的計算機系統」或IEEE的「用於控制、監視或著輔助操作的設備、機器、或工廠 (Devices used to control, monitor or assist the operation of equipment, machinery or plants)」就很容易跟工業電腦混淆在一起。

講的簡單一點,把嵌入式系統想成「軟體加值硬體」就可以了,處理器 (General or Specialized Purpose CPU) 加上不同的硬體裝置 (Specialized Hardware),配合不同的系統軟體和應用程式,就可以開發出因應不同用途 (Perform Application-specific Functions) 的電子產品。嚴格說來,具備完整軟體解決方案的系統單晶片 (SoC, System-on-Chip) 也可納入嵌入式系統的範疇。

那麼嵌入式系統和工業電腦究竟有何不同?其實這兩者在現實世界高度重疊,僅有「嵌入式系統不見得非得要高耐用度」與「工業電腦有著更高的泛用性,也並非綁著特定軟體」等差異。但對於x86雙雄Intel、AMD (以及快要沒有能見度的VIA) 來說,他們在工業電腦領域的主力兵器,就是物聯網嵌入式產品線,也有適應不同環境 (主要差別是運作溫度和供貨時間) 的特殊版本。

照片中提到了loT and Embedded Processors、Deploy edge applications quickly with Intel's portfolio of edge-ready compute and connectivity technologies. Enhanced for loT, they enable processing at the edge、to get critical insights and business value from your data with compute resources where you need them most.,包含了軟件、在線廣告、多媒體、軟件、屏幕截圖

在這裡就不得不順便談一談Intel對「嵌入式系統」的執著:很多科科也許不知道,Intel這間公司至今仍堅持他們是以這領域起家,而不是個人電腦,x86的始祖8086處理器就是為嵌入式系統而生 (The original 8086 started out as an embedded processor),Intel內部也有專用的簡報強調此事 (曾在10年前親眼見過,留下了深刻的印象)。

也許是感受到ARM陣營的潛在威脅 (NVIDIA的Jetson Nano已經成功切入工控市場),近年來Intel和AMD越來越重視這塊x86處理器曾佔盡優勢的市場,Intel從Skylake (第六代Core微架構) 開始,嵌入式產品線 (現在的IOTG,其前身為Application Computing Platform) 的供貨期從7年延長到15年,而AMD也提供了10年供貨期,並推出特化過的Ryzen Embedded與EPYC Embedded版本,這也是絕大多數消費性電子SoC大廠難以及的特長。

照片中提到了Max、Graphics、Computing,包含了角度、產品設計、產品、牌、字形

最後,感謝各位癮科技的科科們願意看到這裡,並奠定對物聯網 (IoT) 的知識基礎。筆者就留下一個謎題讓大家猜一猜:今年有2間成立於1981年 (你眼睛沒看錯,比IBM 5531還早) 的台灣工業電腦廠商滿40年,筆者已經在前面暗示過一間了,請各位也猜一猜另一間是什麼,但猜對了也沒有獎品就是了,科科。

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