电子技术展望
2016-03-07
能源效率：产品需要高能效和更低能耗
近日，联合国气候变化巴黎峰会达成全球气候新协定《巴黎协定》，以遏制温室效应，实现可持续发展，近200个国家在协定上签字，为绿色低碳、节能减排开启了新篇章。据国际能源署《世界能源展望2015》，要把未来25年世界能源需求增长限制在三分之一，而同期经济增长150%，提升能效将是关键所在。节能高效一直是全球的共同目标，各国政府陆续出台一系列日趋严苛的法规，如过去美国能源之星（Energy Star）标准或欧洲行为准则，规定某些产品的空载待机能耗必须小于500mW，而美国能源部DOE最新的六级能效标准，已将此要求提高至须低于100mW，并将输出功率水平提高到250W以上，而将于2016年实施的欧盟最新版能效标准（CoCTier2），要求0.3W-49W的低输出功率应用的空载能耗低于75mW。而消费者在购物时也会将产品是否节能作为重要的考虑因素。因而不论是消费电子、汽车或是工业领域，都要求产品无论在满载、轻载或是空载时都实现更高能效和更低能耗。这涉及到集成度、功率密度、功率损耗、散热性、封装等多方面的技术挑战。
安森美半导体的电源产品及技术创新每每领先于全球，如NCP1366初级端稳流控制器，空载能耗不到10mW，符合美国DOE及欧盟CoCTier 2；NCP4305同步整流控制器，用于CCM反激和LLC转换器，进一步提升电源能效；NCP1399业界首款电流模式LLC控制器采用专用跳周期模式提升轻载能效；GaN（氮化镓）晶体管的电源转换能效超越硅；新一代场截止型沟槽GBT降低开关损耗；T6/8MOSFET技术利用最低导通电阻提供高性能电源转换：及采用领先封装技术的智能功率模块（IPM）和功率集成模块（PIM）。
正在进入移动通信网络的下一个发展阶段
我们正在进入移动通信网络的下一个发展阶段，一个我们将看到移动设备连接生活中一切事物的阶段。在这种新的互联生活中，移动的生活方式将改变社会，不仅对我们人与人之间彼此的互动方式产生深远的影响，也将影响人与环境之间的互动。我们会看到紧凑的、连接的传感器和执行器以不同的方式普及到日常消费电子、家用电器以及一般的基础设施上。这就是趋势：物联网——万物相连。
有数据表明，到2020年，全球将有500-750亿个传感器设备连接到网络、这个数字是全球人口数量的7-10倍。面对如此巨大的传感器数量，以及更加庞大的传输数据，传统的电力线或电池供电方式将面临安装成本、运营成本、维护成本、使用寿命以及环保方面的问题，在这种情况下，使用能量采集技术可以帮助传感器设备实现易安置、免维护、长寿命以及绿色环保等目的。能量采集技术将往更低功耗、更高效率、更易用的趋势发展。
目前的难点在于整个能量采集系统需要专用的、昂贵的低功耗模拟电路芯片：需要非常仔细地去设计能量采集、转换以及存储；需要计算复杂的能量收集负载功耗；需要灵活的低功耗芯片去执行能量收集系统负载的传感、处理以及通信功能。
赛普拉斯提供一个基于S6AE1O1A的完整的、无电池能量采集套件（$49）方案，并免费提供Easy DesignSimTM在线仿真软件，简化能量采集系统设计以及能量采集系统负载的计算，可以帮助客户快速熟悉能量采集技术并解决能量采集系统的设计难点。（作者：蒋家亮、李冬冬）
工业4.O/机器人：人工智能和人机交互技术将会起到至关重要的作用
伴随德国总理默克尔访华，“工业4.O/机器人”的相关话题受到广泛关注。未来，人工智能的研究成果和新一代人机交互技术将参与到制造业的所有关键领域、并对大众社会造成广泛影响。工业3.0时代向工业4.0时代的过渡，实质上是现有的工业自动化向工业智能化、网络化转型，而这其中人工智能和人机交互技术将会起到至关重要的作用。科大讯飞于2014年正式启动了讯飞超脑计划、该计划的目标是研发实现具有深层语言理解、全面知识表示、逻辑推理联想、自主学习进化等高级人工智能的智能系统，并且在教育、客服、人机交互、医疗等领域实现推广应用。推动相关应用系统实现智能程度的本质突破。目前，工业智能化中呈现三个主要功能方向——“自主互联”、“自然交互”及“智能决策”，也是科大讯飞“讯飞超脑”计划已经部分实现同时正在全面深入研究的课题。这种高级人工智能的突破，必将涉及认知智能领域的各个信息服务系统实现本质的飞跃，而人工智能产业也将从代替体力劳动升级到代替大量的脑力劳动工作、某种意义上说，将有望实现人类劳动的更大程度的解放。在刚刚结束的科大讯飞年度发布会上，我们也已向外界展示了科大讯飞在人工智能和人机交互技术等领域的最新研究成果和实力基础。正如所见，在推动工业4.0发展的道路上我们已经踏出了坚实的一步。
作为中国最大的智能语音技术提供商，科大讯飞在智能语音技术领域有着长期的研究积累。核心技术代表了世界最高水平，并在语音合成、语音识别、口语评测、自然语言处理等多项技术上拥有国际领先的成果，占有中文语音技术市场70%以上市场份额。随着移动互联网、智能硬件浪潮的到来，科大讯飞整合了各技术领域多年的研究成果，构建了全球首个智能人机交互平台——“讯飞开放平台”：将以语音交互为核心的人工智能技术开放给业界开发者，随着各产品领域的持续丰富和合作伙伴的不断加入，“讯飞开放平台”将不断为产业发展推波助澜。
针对工业LoT应用的主要无线要求
目前，大家都在谈工业物联网（lndustrial Internet ofThings——IIoT）以及对于工业传感器之无线连接能力的关联需求。对工业界来说，给机器、泵、流水线和轨道车辆等物件装备传感器的概念并不新鲜。为特定用途而设计的传感器和网络已在工业环境中激增、从炼油厂到生产线均在其列。
历史上，这些网络在网络可靠性和安全性方面遇到了一个很高的门槛，完全无法利用消费类技术来应对。特别地，这些传感器实现联网的方法决定了在工业应用特有的严苛环境中是否能够以安全、牢固和具成本效益的方法来部署传感器。
由于其工作涉及工业级的可靠和安全无线传感器网络，因此凌力尔特的Dust Networks产品组开创了几项如今是主要无线网络标准之组成部分的关键技术，包括WirelessHART（IEC62591）和新涌现的6TiSCH IETF标准。这些无线网络标准专为满足工业应用的需要而特别制定的，下文进行了概要总结。
首先要考虑的是可靠性和安全性。与消费类应用不同，成本往往是消费类应用中最重要的系统属性，而工业应用一般是把可靠性和安全性列为榜酋。在OnWorld对工业无线传感器网络（WSN）用户所做的全球性调查中，可靠性和安全性被受访者举出为两个最重要的问题。如果您考虑到一家公司生产商品的盈利能力、质量和效率，以及工人的安全要常常依赖于这些网络时，这就没什么好惊讶的了。可靠性和安全性对于工业无线传感器网络之所以不可或缺，原因即在于此。
工业LoT并不是由无线技术专家安装的。大多数情况下，已确立的行业将逐步地在其传统产品以外增添工业IoT产品和服务，而其客户则将在新和老式设备混合使用的环境中进行部署。工业WSN中所体现的智能必须给工业LoT产品提供一种易用性，从而使得过渡过程对于现有的现场工作人员而言是无缝的。而且，系统应可供全球部署之用，因为最终用户对于工业LoT的广泛采用常常是遍及全公司，并且要求多地点标准化。
传感器可安放在任何地方。对于工业LoT应用而言，传感器或控制点的精准布设是至关紧要。无线技术有望实现无线通信，但是如果您需要插上电源来给无线节点供电，或者每隔几小时或甚至几个月对其进行再充电，那么部署的成本和不切实际的方法就变得让人望而生畏了。（作者：于继栋、Joy Weiss）
联网家庭：无线连接技术是最大的推动力
物联网的演变与发展推动了多种不同终端细分市场的快速发展，也带来了巨大机遇。随着消费者对家庭自动化监控的需求持续上升，分析师预测家庭自动化市场到2019年的产值将达164亿美元。在当今的智能家居中，人们可远程操控一系列不同的设备和系统，如照明、取暖、空调、安保系统以及冰箱、洗衣机、烘干机、洗碗机等家用电器。利用家庭无线网络，对上述系统的远程控制可使我们快速了解一切家用设备的运行状况，且在任何地方都能轻松管理家庭能耗，并可对家用电器的功能进行调节。在物联网市场蓬勃发展的早期阶段、许多产品创新都来源于创业公司的奇思妙想，但这些创业公司都会面临人力、资金和产能的限制。为了帮助新生企业茁壮成长，跟上市场需求，智能家居技术还需要众多要素的支持，其中包括充满活力的智能家居生态系统、功能强大的组件、设计出色的软硬件平台，以及最重要的——不同设备之间的互操作性。
智能家居家电开发和推广的背后，无线连接技术是最大的推动力，它实现了智能设备与家庭网络的连接，从而能随时随地监控家用电器。在Wi-Fi、智能蓝牙、NFC和电力线通信（PLC）等业经实践证明的技术支持下，高效的设计方案不断降低智能家电的处理功耗需求。反过来，其高效性又能帮助制造商设计、生产并向市场推出低成本产品，大规模地促进消费。（做着：Brian Bedrosian）
汽车电子：新能源汽车会越来越多
今后中国新能源汽车会越来越多，针对新能源汽车相关的产品，东芝推出了例如在节能方面非常有功效的马达驱动的电路，还有在电动车混合动力里面广泛使用的光机电器件类似的产品。车载信息化方面，东芝除了既有的车载音箱产品以外，还增加了与互联网、车联网相关的无线互联的蓝牙产品、存储产品。
针对环保的要求、东芝提供菲常独特的有优势的电机控制技术，东芝的BICMOS的制成技术已经实现130纳米高性能的制程，可以提供菲常高性能的低导通阻抗。安全领域东芝提供独特的专利技术的图像处理技术。如ViscontjTM的ADAS系方面的识别芯片，还有汽车仪表方面提供的是CapricornTM系列的车载仪表的解决方案。信息领域，东芝把在消费电子领域里菲常强的存储方案提供到车载方面、如东芝特别推出SLC NAND、e·MMC、SD卡和SSD，针对车载的要求。（作者：田中基仁）
无人机：技术可能迅速变化
在中国，无人机在电影制作、摄影、农业、救援等领域使用越来越广。由于潜在应用广泛、无人机技术可能会迅速变化，以利用最新技术进步，如远距测量和在场检测特性等等。它们目前依靠全球定位系统（GPS）实现许多飞行控制。然而，GPS的精确度对于检测紧邻无人机的目标物的效果并不理想，而且它对电池寿命有负面影响。飞行时间（ToF）传感器是一个替代方案，但其使用的超声波或无源红外实现方式过于昂贵、笨重或耗电。
现在，出现了使用光学元件和信号处理技术，结合先进电源管理将接近测量范围从厘米级扩展到米级的ToF解决方案，可供无人机制造商使用。这有助于无人机制造商开发新的设计，延长电池寿命和降低无人机在飞行过程中撞上其他物体的可能。
Intersil擅长于提供用于最具挑战性应用的电源管理解决方案。Intersil具备将技术应用于航天领域的悠久历史，拥有开发用于极端恶劣环境的lC解决方案的核心能力。电源管理技术专长——包括用于管理中央处理器和外设——非常适合这些耗电、便携的无人机应用。其实就是一个飞行计算机，更先进的无人机使用多个处理内核和Intersil的电源管理解决方案，以确保实现最高的电源效率。对于小型无人机，Intersil的超紧凑降压-升压技术提供小尺寸和功率节省，这对满足客户的飞行时间要求至关重要。光学元件与Intersil的电源管理和ToF传感器技术相结合，为无人机制造商提供了完整、低功耗的目标物检测与测距解决方案。
高密度转换器模块可使无人机电源解决方案的重量更轻、体积更小
在讨论无人飞行器（无人机）应用时，考虑解决方案的最关键因素是SWaP（S：体积；w：重量和P：功率密度）。高密度转换器模块可使电源解决方案的重量更轻、体积更小。高效率转换器模块可以使电源的寿命更长、热耗散更低并能避免大而重的冷却设备。Vicor拥有采用突破封装（如：ChiP、SiP、VIC）的高效率、高密度转换器模块的很多选择（例如：PRM、VTM、DCM），包括隔离和稳压式DC-DC转换器模块系列、DC-DC转换器模块（DCM）、封装在转换器级封装（ChiP）的器件，都能以93%的峰值效率提供600瓦的输出功率（最大），其封装为4623 ChiP（1.886”×0.898”×0.286”，1.03盎司），功率密度为1239W/in3。
事实上，Vicor不仅拥有高额定功率的转换器模块，而且还有低额定功率的DC-DC转换器模块产品系列Cool Power，它封装在功率系统级封装（PSiP）中，可提供针对源到负载及下游负载点（PoL）电源解决方案的隔离和非隔离DC-DC转换。（作者：Andrew Cowell、刘旭亮）
可穿戴设备：要满足尺寸和功耗的要求
现在，总是忙个不停的消费者们希望能够随时随地保持连接，获取信息。可穿戴设备能够很方便地帮助消费者将上面的愿望变成现实。只需轻轻一点和一滑、或者使用手势，亦或是说出简单的语音指令，消费者就能立即访问所需的内容。随着可穿戴设备变得越来越智能，功能越来越丰富，OEM厂商们需要的解决方案不仅要能够提供下一代可穿戴设备所需的功能，还要满足这些小型设备对于尺寸和功耗的要求。
为了满足可穿戴设备市场的需求，莱迪思特别推出了适用于移动应用的FPGA器件，能够满足尺寸和功耗方面的需求，并可进行客制化以实现与接口/桥接、IO扩展相关的功能以及基于传感器的应用，同时尽可能减少对于外部元器件的使用。
可以说，FPGA是目前最适合智能硬件解决方案的器件。莱迪思致力于提供尺寸小、功耗低、集成度高以及灵活的移动FPGA器件。经过量产验证的移动FPGA可为制造商提供适用于可穿戴设备等下一代移动和消费电子产品的尺寸最小、最为节能高效的解决方案。
莱迪思iCE40 Ultra FPGA相比其他可选的微控制器尺寸小60%。它还支持低功耗工作模式，适用于“永远在线”功能，所以它对于被要求充一次电就要运行数天的消费类可穿戴设备来说是最理想的选择。iCE40 FPGA系列提供多种小尺寸封装选项，可用于实现各类基于接口/桥接、IO扩展、灯光、生物识别和传感器的可穿戴应用。（作者：Subra Chandramouli）
物联网仍是重要的经济推动力
为了促进自身的更大发展，也为了回报中国市场，实现“助力中国发展，与中国共赢”的目标，接下来英飞凌将在中国重点推行以下几个方面的战略：
持续关注和支持中国的新兴行业，包括智能汽车、智能家居、可穿戴设备、机器人以及低速电动车等等。
在物联网平台和技术的支持下、许多行业都正向智能化升级，甚至脱胎换骨，新兴行业和机遇正不断涌现。凭借在汽车电子、功率半导体以及安全芯片的全球领导地位和技术，英飞凌将为以上新兴行业的智能化、高能效和安全做出积极贡献、比如实现汽车智能化必不可少的高级驾驶辅助系统、雷达技术以及联网汽车的安全防护。
自改革开放时期中国首次提出“引进来”，本世纪初“走出去”也上升为了我国国家战略。根据新华报业网的报道，近年来中国的对外投资增速快于吸收外资，即将成为对外投资国。英飞凌是德国最大的半导体公司，在全球各地，尤其是经济发达的欧美、日本和快速成长的亚太地区都设有运营网络。在与中国客户的合作中，英飞凌不仅帮助客户在本土不断成长，也将积极利用自身在其他国家和地区的资源，支持本土客户走出去，成长为具有全球影响力的跨国企业，实现共赢。
新兴行业的发展在创造机遇的同时，也将带来一些挑战，包括市场上对本地人才的竞争，一些行业标准、法律法规和商业模式还需要进一步探讨和完善，比如车联网、自动驾驶等。英飞凌将通过加强与本土企业的合作，搭建生态圈，与产业链上下游共同应对挑战，把市场做大。
英飞凌认为，物联网作为各行各业升级换代的平台基石，是未来经济发展的重要推动力。英飞凌先进的传感器、可信安全防护、高能效的电源管理以及跨应用的控制技术将帮助我们的客户提升物联网环境下业务的智能性、安全性和能效，实现其业务的可持续性成功。
在物联网领域，英飞凌将着重于以下核心市场，进一步开拓物联网下新的商业模式。包括：
工业：工业自动化、工业4.O和工业机器人：
交通：自动驾驶、车联网、车队管理：
能源：智能电网：
消费类：智能家居、家用电器，可穿戴设备和智能照明：
信息通讯技术：服务器、网络连接的安全和能效。（作者：苏华）
