2021半导体产业技术展望,哪些领域正在爆发?

来源:爱集微 #易维讯#
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集微网消息,7月20日,第九届EEVIA年度中国电子ICT媒体论坛暨2021产业和技术展望研讨会在深圳成功举办,ADI、英飞凌、ams OSRAM、NI、Qorvo、安谋科技、伏达半导体等众多半导体企业齐聚于此,以自身角度进行分析探讨产业目前的发展现状及未来发展方向,并分享了他们最新的技术和产品情况。

ADI:连接是工业4.0第一步,也是最重要的工作

ADI中国区工业市场总监蔡振宇表示,产能利用率及加速产品上市、供应链优化、自动化与机器人、面向定制化应用的灵活性与模块化,以及利用绿色能源是推动智能工业创新发展的动力因素。

其中,提高产线效率是所有工厂都在追求的目标。

从市场发展角度来看,随着工厂中人工智能或连接技术的大量使用,使得节点上各类数据,比如工业环境里的温度、振动等的收集变得越来越方便,这对连接的要求、连接的可靠性就会越来越高,数据的易获性也越来越高。

“而数据获取和分析、处理能更好得提高产能,这就是工业发展如何提升的道路。”蔡振宇指出,我们也看到越来越多工厂会把数据拿到以后做加强的分析,继而对工厂做一些优化改进,比如一个电机,在什么样的运动状态下最好、效率最高,本来效率可能只有80%,通过实时调整负载状况,可以调到90%或者95%,将整体效率提高,这就是数据分析带来的优势。

“最核心的一点在于首先要拿到足够量的数据,即带来大量的连接。”蔡振宇表示,我们提出:增强连接,迈向工业4.0的概念。连接是工业4.0第一步也是最重要的工作,而在目前阶段,提升连接的质量和能力也至关重要。

面对这一趋势,ADI可以提供边缘至云端的无缝、安全连接技术。

蔡振宇表示,ADI有很强的工业以太网的芯片核心,从终端的节点到以后的企业IT连接都会需要用到整个工业互联网的芯片,给大家带来相应的连接。其次是ADI能提供边缘至云端的无缝、安全连接技术可扩展、安全的确定性以太网解决方案,比如在可靠的物理层提供最新的10BASE-T1L的双绞线的新技术芯片;在端口数上提供2~6端口的相应产品;提供10兆、100兆、1000兆带宽的网络速率;提供基本上兼容或者支持这些传统主流的工业协议接口;以及网络安全方面的硬件信任根和安全引导与更新。

英飞凌:硅基半导体物理极限来袭,第三代半导体将接棒前行

英飞凌电源与传感系统事业部市场总监程文涛表示,能源效率、移动出行、安全、物联网和大数据将推动半导体行业快速增长,也是英飞凌重点关注的领域。

程文涛指出,碳达峰是现在很热的话题,全球能源的消耗量导致二氧化碳的排放量与日俱增,极端天气也在频频出现在全球各地。

因此,如何减少排放成了全人类共同的命题,而高能效解决方案对于促进全球发展和满足由此产生的能源需求越来越重要。

“全球每年消耗的能量约为16万TWH,其中电力能源占了大概三分之一,但发电损耗占比非常高,比如利用矿物燃料来发电的火电厂发电损耗高达50%,而每发一度电要排放二氧化碳约490g。如果能在发电的过程中,把发电损耗减少的话,就能够为碳达峰、为减排做出很重要的贡献。”程文涛表示,英飞凌深度参与能源转换的链条,为电力产业链的每个环节提供半导体,助力电力全产业链能效提升,我们希望作出自己的贡献。

在碳达峰的背景下,由于具备可提升能源转换效率的特点,以碳化硅和氮化镓为代表的第三代半导体将“得以重用”。

程文涛指出,硅基半导体目前从架构、可靠性、性能的提升等方面,基本上已经接近了物理极限。英飞凌预计在未来几年的两代产品中就将接近硅的物理极限,而第三代半导体将接棒硅基半导体,持续降低导通损耗,在能源转换的领域作出贡献。

“到2025年,全球可再生能源发电有望超过燃煤发电,将推动第三代半导体器件的用量迅速增长。”程文涛指出,在用电端,由于数据中心、5G通信等场景用电量巨大,省电的重要性凸显,也将成为率先采用第三代半导体器件做大功率转换的应用领域。

ams OSRAM:致力于成为无可争议的光学解决方案全球领导者

艾迈斯欧司朗市场与业务发展总监金安敏表示,去年,ams半导体以全现金的形式收购了 OSRAM集团,今年三月份ams OSRAM正式宣布两个公司整合完毕。

ams OSRAM致力于成为无可争议的光学解决方案全球领导者。不管是光学光源还是光学传感器,以及定制化芯片,甚至包括软件方面,ams OSRAM都可提供完整闭环的方案,并做到全球领先的地位。

关于两家企业合并背后的逻辑,金安敏指出,OSRAM在汽车行业有着多年深耕,大量的汽车头灯、尾灯、内饰灯,都用到OSRAM的产品。而ams半导体深耕在消费电子方面,相信大家在用的手机上都有ams半导体的光学传感器。合并以后我们的业务变得更加均衡, 60%业务比重是汽车、工业、医疗业务,合起来叫AIM业务,40%比重是消费业务,因此整个集团的业务布局较为平衡,我们的发展也会更加稳健。

如今ams OSRAM集团拥有超过110年的设计和制造历史。ams OSRAM将专注于光学,包括传感、光源,以及未来比较重要的可视化。

金安敏称,ams OSRAM通过对技术方面大胆的投资,对新的一些光源技术、新的光学传感技术,做一些颠覆性创新技术的投资,使得核心技术不断积累,当光学这个风口起来的时候,我们就会实现比较好的业务增长。

关于核心技术方面,金安敏表示,整个光学的系统的核心在于四个方面:发射器、光学元器件+微型模组、探测器、集成电路+算法。这也是公司合并的另外一个理由,原来ams半导体的技术积累主要在VCSEL、传感器、光学元器件以及微型模组领域,而OSRAM是发射器领域的全球的领导者。所以光学元器件和探测器方面的领导者和光源领域领导者结合在一起,可以完整地提供整个光学系统的所有部件,可以给我们客户一个完整的闭环核心技术。

金安敏指出,合并完的ams OSRAM集团有四大的技术支柱,能够支撑非常大量的应用,实现光学方面的三大功能:传感、光源、可视化。

NI:平台化测试方案应对无限自动驾驶测试场景

NI资深汽车行业客户经理郭堉表示,NI是一家有40多年历史的纳斯达克上市公司,NI每年在研发上的投入超过20%。NI在全球有50多个国家和地区都设有子公司,与合作伙伴一起给超过35000家客户提供过交钥匙方案。

郭堉指出,汽车行业目前有三大零愿景非常流行,零事故、零排放、零损耗。对零事故和零损耗这两大愿景,我们的技术就显得非常重要。我们需要ADAS里面的传感器、激光雷达等感知技术,帮助我们实现L2到L4级的自动驾驶,通过识别目标物,从而做避障。

不过,自动驾驶给业界带来的挑战非常大,首先是汽车电子电气结构;其次是目前自动驾驶法规以及场景并不完善;然后是自动驾驶软件的投入和软件的测试,最后是AI与深度学习技术在ADAS里面的算法部署,通过真实的道路场景不断优化ADAS算法,更好地识别目标物,从而提升用户的安全性。

上述汽车产业现状会带来很多新的测试需求和测试挑战,为了解决上述难题,自动驾驶往往需要通过千百次测试才能顺利上路,而目前所有的测试手段还是基于硬件测试或者真实的道路测试,如何提高测试效率,通过仿真测试又能否得到更保真更可靠的数据。

对于这些问题,郭堉表示,“NI曾做过调研得出结论,通过仿真测试提高效率是大家共同的需求,未来必然会需要更多的仿真测。但如今,仿真测试难以普及的原因在于,一是缺少高保真度的模型和场景,二是目前很多厂商之间的链路没有打通,三是国内还没有出台明确的法规,尤其是特定的场景库很多都是从欧美来的,我们急需中国搭建自己的高保真仿真库。”

对此,NI带来的平台化测试方案应对无限自动化驾驶场景。郭堉以四种道路场景为例:一是纯仿真的实验;二是通过录制下来的数据进行开环的回放;三是硬件在环的仿真;四是道路测试,把所有传感器数据无损录制下来。所有的这些应用都是基于PXI的平台来做,所以用一个同样的平台,可以实现四大类型的控制。NI所有的数据也支持上云端,然后帮助客户实现不同的应用。

郭堉介绍,NI产品的大框架包括模块化硬件以及应用软件,软硬件平台可以做到从研发开始到最后的生产部署,都用同样的工具链去实现。这对于一个工程师而言,不需要去学习新的软件,学习各种厂商的不同接口,学习各种厂商的硬件平台怎么操作,用NI的平台就可以实现整个从研发到部署的流程。

Qorvo:UWB(超宽带)技术在消费市场的应用和前景

Qorvo中国区移动事业部销售总监江雄表示,UWB是一种专为精准定位和安全通信而设计的技术。最早的位置寻找系统是GPS,但GPS比较适合在室外导航,而室内导航的缺失促进了UWB技术的产生。

江雄指出,UWB技术最主要的五大优点:首先是精准度极高,因为它是到厘米级的精准度,现在市面定位技术里面没有比这个更高的。第二个是可靠性,可靠度特别高,因为对于不同的物体直接传输识别,抗多径干扰,它的能力是最强的。第三点就是实时,延时特别短,是毫秒级,比GPS的响应时间快50倍,这个是一个非常好的性能,到后来会有很好的应用。第四,实现方式比较容易,功耗比较低,各种手持产品都是可以非常方便应用的。最后还有安全性,现在UWB都符合IEEE802.15.4z标准。

江雄表示,Qorvo从2013年就开始从事UWB技术的研发,目前在工业市场中应用较为广泛,大概有40个不同的垂直市场在使用UWB技术,包括矿山、公安系统、仓储、物流、工厂等领域。

江雄指出,我们提供的Chip有非常好的性能,在低功耗有优势,出货量也具备一定规模了,下一代还在做集成度更高的产品。我们提供了比较全面的技术支持,以及最好的方案给客户。

“现在就是UWB技术的一个很好的爆发时间点,我们已经有很多客户在使用这样的产品。”江雄表示,包括OPPO、小米等手机厂商,美的等家用电器公司都在关注UWB的技,并逐渐开始使用UWB技术,手机的应用也将带动市场发展。

安谋科技:打造新计算时代的大计算平台

安谋科技高级FAE经理邹伟表示,从2011年推出Arm v8,到2021年推出Arm v9,这十年中Arm的设备也无处不在,基于Arm设备出货已经1800亿,涵盖在各行各业每一个角落,每一个地方。可能共享的数据一定会有一个环节,或者多个环节,经过Arm处理器的计算。从数据采集的IoT设备,到日常使用的手机,到智能电脑,他们收集完数据之后,会通过有线或者无线的网络设备,然后接到服务器机房里面去。所以这个环节中,大部分都会采用Arm技术,Arm的处理器始终是每个环节的首选。甚至如果一些科学计算需要非常大的计算量,还可以采用超算,超算里面也有Arm的技术。

由于各个不同的环节会有不同的计算形态,对于芯片架构以及算力的要求都会有所区别。所以需要Arm提供不同的产品,所以我们有应用处理器Cortex-A系列,实时处理的Cortex-R系列,和低功耗的Cortex-M系列。在产品提高的同时,我们会进行架构的演进,我们都会遇到一些新的计算需求。

邹伟表示,Arm v9除了传统的全项兼容,还引入了三个主要的方面:机器学习,更多的数据处理要求,以及增强安全性的考虑。

当今时代,产业变化非常迅速,CPU的负载越来越复杂,而多样化不同的场景中会需求不一样,这就导致Arm处理器在不同环节面临的挑战都不一样,会越来越复杂。另一方面,虽然摩尔定律已经减缓,但芯片对性能、功耗的追求却没有停歇,这也是一大挑战。

此外,硅成本的增加、芯片的生产周期拉长等种种变化都给芯片企业带来挑战。

邹伟称,我们设计一款芯片,比如基于5纳米的芯片,我们希望ROI特别好,因为它非常贵,生产周期又非常长。所以我们希望不仅覆盖当前的应用,也能覆盖以后的应用,希望生命周期变长。另外希望投片能一次成功,所以当前环境下,对IP的要求其实是非常高的,希望它成熟,不容易失败。第二个是希望它能覆盖更广的应用,生命周期更长等等。所以我们希望通过架构、设计、IP来应对这些客户遇到的挑战。

邹伟指出,我们希望在Arm v9引入之后,我们提供一个成熟的IP覆盖大家未来的计算需求,能够满足大家对差异化和对通用性的需求,同时满足大家面临的日益增长的多样化的负载计算需求,还能在全链路上保护大家的数据。

伏达半导体:电荷泵是未来高效率电源芯片必然的发展路径

伏达半导体成立于2014年,是业界领先的无线充电芯片及方案供应商。公司通过对工艺、设计、封装及电源系统构架的不断创新,已积累多项核心技术,产品涵盖无线充电接收和发射芯片、有线快充芯片、显示电源芯片、保护芯片以及汽车电源管理芯片等。

据伏达半导体无线充电事业部副总裁李锃介绍,伏达半导体于2014年在硅谷和上海成立了研发中心,到了2017年,又分别在合肥、深圳、和北京建立了销售分支。去年和今年,伏达半导体又分别在马来西亚、美国东海岸、以及韩国建立了销售和研发中心。今天伏达半导体已经有6个研发中心,4个销售分支,整个公司已经超过200人。

李锃表示,无线充电最早可以追溯到1893年,特斯拉通过两个线圈点亮了一盏灯,用的就是无线充电的技术。今天的无线充电基本原理也是如此,发射线圈通过感应交流的电流产生交变的磁场,在接收线圈里面,提供无线电能传输的原理。2008年以后,WPC(无线充电联盟)统一了标准,制造了无线充电的规范,此后很多厂商都融入这个规范,逐步形成无线充电的生态。如今,很多厂商的旗舰手机和耳机都具备无线充电功能,这些无线充电产品其实都这个规范下做的应用。

李锃指出,公司聚焦做无线快充,无线充电功率从2019年20W发展到今年80W,在国内已经做到了无线充电的领导地位。但今年遇到比较困难的问题就是产能,有了产品怎么给客户交付,实际上我们伏达在上半年也遇到这样一些困难,就是晶圆的短缺,怎么给客户供货,也感谢当时我们的供应商和客户,跟我们一起努力,解决了交付的问题,一个产品一个产品交付上来,也打了很多场硬仗。

李锃强调,伏达半导体是唯一一家同时提供无线充电和有线快充成熟方案的国产半导体公司。无线接收芯片能做到快充其实就借助了几个电荷泵的架构,是两者相互结合,才提供了一套无线快充技术,给到终端用户使用。伏达除了在做有线无线方案,我们也在放电中也采用电荷泵的方式。未来,给客户提供的手机解决方案中,不光充电充得快,而且放电放得慢。这样的技术除了用在手机、PC中,还可以用在服务器上,所以我相信电荷泵是未来在高效率的DCDC转换的电源芯片必然的发展路径。(校对/GY)

责编: 邓文标
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