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2017电子技术展望

作者:王莹时间:2016-12-28来源:电子产品世界收藏
编者按:随着信息化、自动化及智能化的不断发展深入,社会生活及生产发生着巨大革新,未来将会有哪些技术变革继续引领潮流?电子产品世界邀请到半导体领军企业分析了未来电子产品及相关技术的发展方向。

作者/ 王莹 王金旺《电子产品世界》编辑

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/201612/342185.htm

摘要:随着信息化、自动化及智能化的不断发展深入,社会生活及生产发生着巨大革新,未来将会有哪些技术变革继续引领潮流?电子产品世界邀请到半导体领军企业分析了未来电子产品及相关技术的发展方向。

嵌入式平台开启市场

  大数据是规模的一项重要指标。据IDC数据统计,2013年产生的数字容器(上网设备)数量是2.8千兆,2020年这个数据量会在2.8千兆的基础上增加1500倍,即4200千兆,这是一个非常客观的数字。

  根据麦肯锡全球研究所与PwC、瑞萨电子公司的分析, 2025年全球市场预估总值为11.1万亿美元,约相当于2025年日本GDP的2倍。所以物联网有巨大的商业机会。

  同时,这个商业机会是给每一个人的。因为物联网数据能够带来如此大的价值,但这个数据没有用起来,我们错失了商机。据统计,2013年实际分析的数字数据只占生成总量的不足1%,即有2.5千兆未分析的数字容器。现在,由于众筹等商业模式的出现,一些物联网企业/创始人更容易进入到这个市场,使创业进程加速,据统计,2013年到2015年,众筹资金增长量上升到5.5倍,因此,每个感兴趣的人都有机会做物联网。

  当然,物联网也催生嵌入式开发流程改变。传统上重点集中在开发流程,而非创新与卓越的客户体验。在开发一款产品时,通常是这样的步骤:⒈根据功能选择处理器;⒉围绕处理器设计硬件模块;⒊选择或自己编写各种软件模块、测试和底层系统集成;⒋开发应用软件;⒌进行完整的产品测试。所以基本上需要花很多时间在MCU(微控制器)和软硬件选择上。

  但是,在物联网时代,我们需要有新的APP,通过这些APP从硬件转向软件,以契合物联网的以服务为中心的要求。具体地,⒈定义终端产品的应用场景,构建商业模式,通过远程互联设备,以社会予以认可的方式收取费用;⒉明确支持业务模式的服务组合;⒊确定必要的数据,定义数据收集方法;⒋创新:开发最终应用软件,而非底层软件;⒌最终集成并完整测试产品。

  为此,瑞萨把Synergy平台推广到中国。该平台是一个完整构建并认证合格的嵌入式平台,旨在加速开发、激励创新和实现变革。Synergy平台的底层硬件是MCU及工具箱,上层是软件平台(如图1),包括各种软件开发工具,诸如SSP(Synergy软件包);QSA(合格软件插件)是经瑞萨质量认证、验证过其功能的基本软件;VSA(验证软件插件)是第三方开发者自己开发的终端软件,瑞萨已经认证过其功能。

  通过Synergy平台,可以带来三方面的价值:1.针对开发者,由于可以在Synergy平台的API层面上直接开发,使推向市场的时间缩短;2.降低整体成本,因为过去一定要去买另一些授权的库,现在这些开发工具费用也节省了;3.可以使用之前的MCU,因为Synergy的MCU是可扩展的,降低了客户技术门槛。

  除了最新的Renesas SynergyTM平台,瑞萨还有RL78、RX、RZ及车用RH850等微控制器家族。瑞萨的目标市场有五个:楼宇自动化、健康医疗、工业自动化、家用电器、能源和功率表。

企业并购仍将继续,行业发展有望突破

  2016年市场表现

  半导体行业在2016年的整体表现平平,增长率几乎和2015年持平。不过,下半年的表现优于上半年。基于这点, 我们乐观预测2017年将会超越2016年。我们认为工业市场、汽车市场和物联网市场,在2017年会是较为热门的终端市场。

  Microchip在2016年的综合表现统计尚未公布,但根据前九个月的实际情况和我们对最后一个季度设定的最新指导数据,Microchip的表现将会创造纪录。这有一部分原因归于我们今年四月份的收购(收购Atmel),一部分则源于我们在业务上的有机增长带来的市场份额增长。

  Microchip为涉及数千种应用的超过十万客户提供服务,其中既有直接客户,也有通过全球渠道伙伴网络获得支持的间接客户。在产品线的角度,我们近90%的收益来自于单片机和模拟器产品组合;在终端市场的角度,我们涉及的应用领域十分广泛,但相比之下,工业市场、汽车市场和物联网市场的表现更加强劲。

  并购将继续进行

  2015年~2016年,半导体行业的并购整合连创纪录。我们预计2017年半导体行业的并购仍将继续,这一趋势对于Microchip和整个行业都是有益的。竞争力弱的公司会被更强大、更系统的公司收购或重组。

  产业整合不会影响我们在市场和产品线上的竞争力。截至2016年9月,Microchip已经保持104个季度的持续盈利。

  看好中国市场

  中国是Microchip非常重要的市场,我们在客户研发和生产集中的区域设立了18个分部。我们非常重视2017年在中国的业务发展,将会为现有和未来的客户提供具有创新性和竞争力的解决方案,帮助他们取得成功。与此同时,我们会继续在全国范围内举行技术研讨会、动手实验课程及开展大学计划项目,以提高客户自身的技术水平,培养未来的工程师。

软硬件合并,提供完整物联网解决方案

  2016年10月,Silicon Labs(芯科科技)宣布收购业界领先的物联网(IoT)实时操作系统(RTOS)软件供应商Micrium。此一战略性收购有助于所有开发者简化IoT 设计,使业界领先的商业级嵌入式RTOS 与Silicon Labs的物联网专业知识和解决方案进行整合。 Micrium的RTOS和软件工具将继续供应全球的合作伙伴,为客户提供广泛的选择,包括非Silicon Labs的硬件。Micrium也将继续全力支持现有以及新的客户。

  物联网(IoT)的快速发展使得供应商需要为市场提供全面的解决方案,被采用的解决方案要能取代目前惯用的做法(即开发人员单独选择每个组件,并自行将所有组件整合在一起)。IoT中预测的设备数量、产品的多样性和快速上市的需求推动了上述变化。实时操作系统(RTOS)和嵌入式器件将会在IoT领域获得大发展,并且这些设备将是高度相互制约的。

  像Micrium一样,Silicon Labs了解市场如何变化,并致力于提供更全面的解决方案。在此次收购前,Silicon Labs已经建立了强大的连接、处理和系列产品线。Silicon Labs现在已经可以提供微控制器、无线电、、开发工具和软件,唯独欠缺嵌入式软件。Micrium的产品弥补了Silicon Labs这一点,因而,彼此正好互补。合并后,我们将能够提供完整的硬件/软件解决方案,使客户的开发过程更加轻松,减少了他们在产品底层研发上所花费的时间和成本,使他们能够将精力集中在最终产品上的差异化增值开发。作为Silicon Labs的一部分,我们能够以更加统一、全面的方式更好地为全球客户提供支持。

  Micrium发展现状

  Micrium提供RTOS内核和相关的嵌入式通信协议栈。我们的软件在大学尤其受欢迎,因为我们提供教育界使用的免费许可证。我们这样做,让学生可以使用纯粹、可靠且经验证的源代码来了解嵌入式系统。当这些学生进入劳动力市场,他们可以购买许可证,以便在他们的商业产品中使用他们已经熟知的软件。这使得在嵌入式设计中执行Micrium产品非常容易。

  我们目前的开发计划,就是尽可能让RTOS内核和嵌入式器件比从前更容易使用。重点就是让开发人员在产品开发时把重心放在增值部分,所开发出来的最终产品能运行在成熟的嵌入式软件之上,从而能更快上市。

  Micrium的优势

  特别是如果我们谈论IoT,像Linux和Android这样的系统根本不适合MCU,他们不适合应用在周边设备里。大多数IoT应用程序非常小,并且不能支持这些操作系统,甚至是其精简版本。仅仅从性能的角度,这些开源的方案也不能很好地满足多任务内核整个系统的需求。

  就易用性而言,即使内核是免费的,如果这是这家公司提供的唯一产品,设计师仍然要负担任务去选择芯片、寻找器件、挑选协议,然后按需要整合一切。商业RTOS(例如Micrium,提供内核、组件和通信协议栈)提供了更完整的解决方案,更易于使用。

安森美对、汽车及的未来发展展望

  手机及产品需要快速充电及小体积适配器

  充电和电池管理对智能手机来说仍是关键的功能,未来多年将会持续创新。有线和无线充电的改进可能大大扩展便携式产品的使用,我们不断提升此功能的极限。充电系统要求供电产品(如壁式适配器)或无线充电发射器和接收器(如智能手机和平板电脑)的设计都具高能效。安森美半导体专注于这两大应用,提供完整、优化和高能效的充电方案,以满足所有这些产品的功率要求。

  市场对于更快充电时间、更大电池容量和更小适配器的要求,把智能手机和平板电脑的供电能力推到传统半导体器件或不可行的地步。新一代系统将需要氮化镓(GaN)方案取代传统MOSFET。GaN能在相同面积提供更高的功率密度,使其对于壁式适配器及高功率无线充电发射器极具吸引力。无线充电有两种主要技术,更易满足高功率要求的是如AirFuel联盟提供的磁共振(例如笔记本电脑将需要发射器可在6.78MHz将50瓦推至接收器)和通常使用一个GaN功率放大器来设计高能效的系统。

  在接收端,以小面积提供高能效的转换对智能手机和设备至关重要,安森美半导体可为完整的有线和无线充电提供不同集成度的方案。

  在壁式适配器方面,我们针对所有主要的智能充电协议,如USB PD、高通快充QuickCharge和联发科快充ChargePumpExpress,提供初级和次级转换产品及管理和控制,并持续使用GaN开发高功率密度的方案。我们也有宽广阵容的智能手机、可穿戴方案,以及不同集成度的电源和数字开关,以识别功率和数据信号,并正确连接到系统的其余部分。

  对于磁共振无线充电系统,我们有高度集成的电源管理芯片,可处理2W至50W+的功率传输,并把所有系统电源监控也集成在其中。针对磁共振无线充电接收端,我们有各种不同的器件,如一个全桥整流器配一个IC,用于电源监控和转换,可处理20W的接收功率。

  我们为了使设计人员开发可穿戴产品时可领先一步,推出可扩展的下一代可穿戴技术设计平台WDK1.0,具有软硬件、固件和集成开发环境,以及可下载的SmartApp。

  发展需要先进的半导体技术支持

  是安森美半导体重点关注的策略领域之一,其最新的应用趋势包括:汽车功能电子化、LED照明、车身/车舱内、主动安全及自动驾驶。的发展有赖于半导体技术的支持,包括高功率半导体、超低电流半导体、功率封装、堆叠裸片、电源模块、先进的CMOS图像、传感器融合、宽带隙技术、低导通电阻(RdsOn)、先进的混合信号、铜功率金属等,以实现更高能效、更高集成度、更高性能和更低功耗。

  安森美半导体可提供全面的方案配合上述应用趋势的发展,如提供电源、模拟和传感产品支持持续的汽车功能电子化,提供LED内/外部照明、自适应前大灯系统AFS、电机控制、像素灯方案应用于汽车照明,提供自动空调(HVAC)、车门模块、信息娱乐系统、互通互联方案用于车身/车舱内,不断创新传感器及视觉技术应用于主动安全和先进驾驶辅助系统(ADAS),以及提供LIN/CAN总线、系统基础芯片(SBC)等车载网络方案。

  安森美半导体不仅提供半导体器件,还可以提供完整的解决方案,汽车半导体产品阵容涵盖分立元件、标准集成电路、电源半导体、图像传感器、专用标准产品(ASSP)、专用集成电路(ASIC)和系统单芯片,以及通过AEC认证的产品阵容。

  数字电源将满足更复杂的电源要求

  随着物联网(IoT)的不断发展,到2020年,市场预计将有500亿台互联设备,便携式医疗和融合健康/健身监测的可穿戴医疗设备也将逐渐兴起。随时随地为移动设备充电的需求日益增长,移动电源也越来越盛行,这将需要准确、可靠的充电容量指示和支持最新的快速充电标准的器件。汽车电子的发展由自动驾驶、燃油经济性及减少排放、车联网等趋势所推动。以上应用领域都要求电源具有更高的功率密度及更高能效。数字电源将可满足云计算更复杂的电源要求。

  安森美半导体收购Fairchild半导体后,产品阵容汇聚功率分立器件、IC和模块,横跨低、中、高压全电压范围。

  在无线和可穿戴市场,安森美半导体提供从壁式到电池方案,用于智能手机、可穿戴、扩增实境和虚拟实境,及移动医疗应用,并帮助实现高能效和快速有线及无线充电,以及下一代USB Type-C设备互通互联和供电。例如,安森美半导体推出的智能充电控制器LC709501F,采用专有充电协议(如高通快速充电3.0)以加快充电时间,提供智能特性和高集成度,符合下一代移动电源的严格要求。

  汽车功能电子化可解决燃油经济性及减少排放。安森美半导体可提供许多汽车级电源模块,适用于48 V系统轻度混合动力汽车和电动汽车。为配合在云计算中采用数字电源,安森美半导体推出了智能功率级器件,这是一个高度集成的高/低边MOSFET,集成驱动器和温度/电流检测。


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