2016值得关注的4个技术趋势

德州仪器CTO



2016值得关注的4个技术趋势

德州仪器CTO

近几年，半导体技术领域的创新正推动着包括个人电子、汽车、制造业和许多其他市场中全新产品的快速发展。接下来，我们将介绍最值得关注的一些技术趋势，以及半导体行业在其中所发挥的作用，这些趋势将会进一步推动很多全新市场的创新。

1　智能电源和高压

一直以来，业界对于更高电源效率的需求从来未停止。电路拓扑、电源器件和先进封装技术的优化已经实现了1 kW/in3以上的更高功率密度。电源管理方面有着非常明显的几个趋势。

在便携式设备方面，对于更小、更快充电器的需求也正在不断攀升。更高开关频率与改良的电源器件相结合有助于实现更高的功效，即使适配器中稳压电路所占空间增大，也可缩小适配器的总体尺寸。

智能电源解决方案已经在很多应用中被采用，例如汽车中的LED阵列控制器、针对高功率和高转矩无人机以及电动自行车 (ebike) 的高性能服务器和电池管理。通过使用数字和模拟混合控制环路，可以在不同的负载电流下实现更高的效率。此外，支持快速启动的极低待机电流和睡眠模式电流在很多电源解决方案中也发挥了显著的作用。

2　工业4.0

制造业和库存管理正向着智能化过渡。例如低功耗连接、嵌入式处理和嵌入式感测等推动智能化过渡的技术已经在提供低功耗、智能网络互联感测解决方案等领域取得了巨大进步。然而，为了实现工业4.0更加广泛和快速的部署，安全性和可靠性才是最值得关注的问题。诸如湿度、温度和压力感测等多模式感测解决方案经常被集成在许多工业和楼宇自动化系统中。从延长电池使用寿命到最终的能量采集，超低功耗是关键所在。正是因为有了高效的电源管理和信号链技术，我们才得以实现少于1 μW的待机功率以及低于100 nA的睡眠模式电流。包括模拟和数字信号处理器在内的集成式超声波和毫米波感测解决方案能够在流量计量、诊断和很多其他工业应用中提供全新的多模式功能。

3　半自主系统

电子器件的使用体现了新一代车辆的差异性。半自动驾驶车辆中的高级驾驶员辅助系统 (ADAS) 正在脱离试用版测试阶段，同时，ADAS不再是豪华车的专属，而逐渐成为主流配置。摄像头(每辆车多达10个)、集成式雷达、声呐以及激光雷达 (Lidar) 的大量使用已经为智能车辆铺平了道路，虽然它们需要更高速的接口和不同等级的信号处理。这些技术已经用亲民的价格实现了诸如碰撞避免、车道检测和平滑悬停等特性。

机器人已经脱离了工业应用的束缚，出现在我们生活的方方面面，在医疗和制造场所中都能够看到它们的身影。因此，对于更轻型机器人的自适应感测和学习能力的需求是十分迫切的。包括高精度电流、触觉、超声波和光学感测融合在内的众多感测系统已经在不同的轻型机器人和无人机中涌现出来。支持本地分析功能和高精度电机驱动的超低功耗感测解决方案也是这些主要使能技术之一。

4　无线基础设施

随时随地访问多媒体、社交网络、电子商务和其他数据密集型应用拉动了对于更高无线数据速率的需求。在全世界范围内，很多主要城市中的市区峰值数据密度 (Gbps/km2/MHz) 正在不断上升。尽管部署了LTE，某些热点仍然会出现峰值数据限制。小型蜂窝网络的部署提升了网络能力，但由于部署的业务模式仍在发展中，小型蜂窝网路还未达到预期的效果。

通过采用那些独立于大型蜂窝网络基础设施之外的小型蜂窝网络服务，一个企业云端服务的全新模型正在不断向前发展。在例如中国的某些市场内，OEM与运营商之间的协同配合已经实现了对于联合小型蜂窝网络LTE和Wi-Fi服务的支持。而蜂窝网络与Wi-Fi之间的无缝漫游，以及分布式天线系统部署并未像预期的那样快速出现。

一个可由以太网供电 (PoE) 实现电力传输的小型、低功耗、灵活的无线电成为小型蜂窝网络的理想选择。能够满足小型蜂窝网络发展需要的全新无线电架构依赖于超过100 MHz的超宽带无线电，以及诸如RF采样等灵活技术。对于很多全新基站系统，更低振动和可编程时钟基准也很关键。功耗与灵活性之间的平衡和取舍也形成了广泛的基带架构，例如低功耗、高性能DSP、ASIC和FPGA。

总体而言，由于消费类市场中某些细分市场的快速发展，它们在近几年已经成为创新的主要关注点和主要增长点。由于更多的电气化在诸如工业、汽车等其他市场内通过更高的效率和可靠性实现了全新功能，创新的机会也可能随之扩展。电源和信号处理方面的创新能够进一步优化系统解决方案，从而直接使用户受益。