2017電子技術展望

作者/ 王瑩　王金旺《電子產(chǎn)品世界》編輯

摘要：隨著信息化、自動化及智能化的不斷發(fā)展深入，社會生活及生產(chǎn)發(fā)生著巨大革新，未來將會有哪些技術變革繼續(xù)引領潮流?電子產(chǎn)品世界邀請到半導體領軍企業(yè)分析了未來電子產(chǎn)品及相關技術的發(fā)展方向。

嵌入式平臺開啟物聯(lián)網(wǎng)市場

　　大數(shù)據(jù)是物聯(lián)網(wǎng)規(guī)模的一項重要指標。據(jù)IDC數(shù)據(jù)統(tǒng)計，2013年產(chǎn)生的數(shù)字容器(上網(wǎng)設備)數(shù)量是2.8千兆，2020年這個數(shù)據(jù)量會在2.8千兆的基礎上增加1500倍，即4200千兆，這是一個非常客觀的數(shù)字。

　　根據(jù)麥肯錫全球研究所與PwC、瑞薩電子公司的分析， 2025年全球物聯(lián)網(wǎng)市場預估總值為11.1萬億美元，約相當于2025年日本GDP的2倍。所以物聯(lián)網(wǎng)有巨大的商業(yè)機會。

　　同時，這個商業(yè)機會是給每一個人的。因為物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)能夠帶來如此大的價值，但這個數(shù)據(jù)沒有用起來，我們錯失了商機。據(jù)統(tǒng)計，2013年實際分析的數(shù)字數(shù)據(jù)只占生成總量的不足1%，即有2.5千兆未分析的數(shù)字容器?，F(xiàn)在，由于眾籌等商業(yè)模式的出現(xiàn)，一些物聯(lián)網(wǎng)企業(yè)/創(chuàng)始人更容易進入到這個市場，使創(chuàng)業(yè)進程加速，據(jù)統(tǒng)計，2013年到2015年，眾籌資金增長量上升到5.5倍，因此，每個感興趣的人都有機會做物聯(lián)網(wǎng)。

　　當然，物聯(lián)網(wǎng)也催生嵌入式開發(fā)流程改變。傳統(tǒng)上重點集中在開發(fā)流程，而非創(chuàng)新與卓越的客戶體驗。在開發(fā)一款產(chǎn)品時，通常是這樣的步驟：⒈根據(jù)功能選擇處理器;⒉圍繞處理器設計硬件模塊;⒊選擇或自己編寫各種軟件模塊、測試和底層系統(tǒng)集成;⒋開發(fā)應用軟件;⒌進行完整的產(chǎn)品測試。所以基本上需要花很多時間在MCU(微控制器)和軟硬件選擇上。

　　但是，在物聯(lián)網(wǎng)時代，我們需要有新的APP，通過這些APP從硬件轉向軟件，以契合物聯(lián)網(wǎng)的以服務為中心的要求。具體地，⒈定義終端產(chǎn)品的應用場景，構建商業(yè)模式，通過遠程互聯(lián)設備，以社會予以認可的方式收取費用;⒉明確支持業(yè)務模式的服務組合;⒊確定必要的數(shù)據(jù)，定義數(shù)據(jù)收集方法;⒋創(chuàng)新：開發(fā)最終應用軟件，而非底層軟件;⒌最終集成并完整測試產(chǎn)品。

　　為此，瑞薩把Synergy平臺推廣到中國。該平臺是一個完整構建并認證合格的嵌入式平臺，旨在加速開發(fā)、激勵創(chuàng)新和實現(xiàn)變革。Synergy平臺的底層硬件是MCU及工具箱，上層是軟件平臺(如圖1)，包括各種軟件開發(fā)工具，諸如SSP(Synergy軟件包);QSA(合格軟件插件)是經(jīng)瑞薩質量認證、驗證過其功能的基本軟件;VSA(驗證軟件插件)是第三方開發(fā)者自己開發(fā)的終端軟件，瑞薩已經(jīng)認證過其功能。

　　通過Synergy平臺，可以帶來三方面的價值：1.針對開發(fā)者，由于可以在Synergy平臺的API層面上直接開發(fā)，使推向市場的時間縮短;2.降低整體成本，因為過去一定要去買另一些授權的庫，現(xiàn)在這些開發(fā)工具費用也節(jié)省了;3.可以使用之前的MCU，因為Synergy的MCU是可擴展的，降低了客戶技術門檻。

　　除了最新的Renesas SynergyTM平臺，瑞薩還有RL78、RX、RZ及車用RH850等微控制器家族。瑞薩的目標市場有五個：樓宇自動化、健康醫(yī)療、工業(yè)自動化、家用電器、能源和功率表。

企業(yè)并購仍將繼續(xù)，行業(yè)發(fā)展有望突破

　　2016年市場表現(xiàn)

　　半導體行業(yè)在2016年的整體表現(xiàn)平平，增長率幾乎和2015年持平。不過，下半年的表現(xiàn)優(yōu)于上半年?；谶@點， 我們樂觀預測2017年將會超越2016年。我們認為工業(yè)市場、汽車市場和物聯(lián)網(wǎng)市場，在2017年會是較為熱門的終端市場。

　　Microchip在2016年的綜合表現(xiàn)統(tǒng)計尚未公布，但根據(jù)前九個月的實際情況和我們對最后一個季度設定的最新指導數(shù)據(jù)，Microchip的表現(xiàn)將會創(chuàng)造紀錄。這有一部分原因歸于我們今年四月份的收購(收購Atmel)，一部分則源于我們在業(yè)務上的有機增長帶來的市場份額增長。

　　Microchip為涉及數(shù)千種應用的超過十萬客戶提供服務，其中既有直接客戶，也有通過全球渠道伙伴網(wǎng)絡獲得支持的間接客戶。在產(chǎn)品線的角度，我們近90%的收益來自于單片機和模擬器產(chǎn)品組合;在終端市場的角度，我們涉及的應用領域十分廣泛，但相比之下，工業(yè)市場、汽車市場和物聯(lián)網(wǎng)市場的表現(xiàn)更加強勁。

　　并購將繼續(xù)進行

　　2015年～2016年，半導體行業(yè)的并購整合連創(chuàng)紀錄。我們預計2017年半導體行業(yè)的并購仍將繼續(xù)，這一趨勢對于Microchip和整個行業(yè)都是有益的。競爭力弱的公司會被更強大、更系統(tǒng)的公司收購或重組。

　　產(chǎn)業(yè)整合不會影響我們在市場和產(chǎn)品線上的競爭力。截至2016年9月，Microchip已經(jīng)保持104個季度的持續(xù)盈利。

　　看好中國市場

　　中國是Microchip非常重要的市場，我們在客戶研發(fā)和生產(chǎn)集中的區(qū)域設立了18個分部。我們非常重視2017年在中國的業(yè)務發(fā)展，將會為現(xiàn)有和未來的客戶提供具有創(chuàng)新性和競爭力的解決方案，幫助他們取得成功。與此同時，我們會繼續(xù)在全國范圍內舉行技術研討會、動手實驗課程及開展大學計劃項目，以提高客戶自身的技術水平，培養(yǎng)未來的工程師。

軟硬件合并，提供完整物聯(lián)網(wǎng)解決方案

　　2016年10月，Silicon Labs(芯科科技)宣布收購業(yè)界領先的物聯(lián)網(wǎng)(IoT)實時操作系統(tǒng)(RTOS)軟件供應商Micrium。此一戰(zhàn)略性收購有助于所有開發(fā)者簡化IoT 設計，使業(yè)界領先的商業(yè)級嵌入式RTOS 與Silicon Labs的物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)知識和解決方案進行整合。 Micrium的RTOS和軟件工具將繼續(xù)供應全球的合作伙伴，為客戶提供廣泛的選擇，包括非Silicon Labs的硬件。Micrium也將繼續(xù)全力支持現(xiàn)有以及新的客戶。

　　物聯(lián)網(wǎng)(IoT)的快速發(fā)展使得供應商需要為市場提供全面的解決方案，被采用的解決方案要能取代目前慣用的做法(即開發(fā)人員單獨選擇每個組件，并自行將所有組件整合在一起)。IoT中預測的設備數(shù)量、產(chǎn)品的多樣性和快速上市的需求推動了上述變化。實時操作系統(tǒng)(RTOS)和嵌入式器件將會在IoT領域獲得大發(fā)展，并且這些設備將是高度相互制約的。

　　像Micrium一樣，Silicon Labs了解市場如何變化，并致力于提供更全面的解決方案。在此次收購前，Silicon Labs已經(jīng)建立了強大的連接、處理和傳感器系列產(chǎn)品線。Silicon Labs現(xiàn)在已經(jīng)可以提供微控制器、無線電、傳感器、開發(fā)工具和軟件，唯獨欠缺嵌入式軟件。Micrium的產(chǎn)品彌補了Silicon Labs這一點，因而，彼此正好互補。合并后，我們將能夠提供完整的硬件/軟件解決方案，使客戶的開發(fā)過程更加輕松，減少了他們在產(chǎn)品底層研發(fā)上所花費的時間和成本，使他們能夠將精力集中在最終產(chǎn)品上的差異化增值開發(fā)。作為Silicon Labs的一部分，我們能夠以更加統(tǒng)一、全面的方式更好地為全球客戶提供支持。

　　Micrium發(fā)展現(xiàn)狀

　　Micrium提供RTOS內核和相關的嵌入式通信協(xié)議棧。我們的軟件在大學尤其受歡迎，因為我們提供教育界使用的免費許可證。我們這樣做，讓學生可以使用純粹、可靠且經(jīng)驗證的源代碼來了解嵌入式系統(tǒng)。當這些學生進入勞動力市場，他們可以購買許可證，以便在他們的商業(yè)產(chǎn)品中使用他們已經(jīng)熟知的軟件。這使得在嵌入式設計中執(zhí)行Micrium產(chǎn)品非常容易。

　　我們目前的開發(fā)計劃，就是盡可能讓RTOS內核和嵌入式器件比從前更容易使用。重點就是讓開發(fā)人員在產(chǎn)品開發(fā)時把重心放在增值部分，所開發(fā)出來的最終產(chǎn)品能運行在成熟的嵌入式軟件之上，從而能更快上市。

　　Micrium的優(yōu)勢

　　特別是如果我們談論IoT，像Linux和Android這樣的系統(tǒng)根本不適合MCU，他們不適合應用在周邊設備里。大多數(shù)IoT應用程序非常小，并且不能支持這些操作系統(tǒng)，甚至是其精簡版本。僅僅從性能的角度，這些開源的方案也不能很好地滿足多任務內核整個系統(tǒng)的需求。

　　就易用性而言，即使內核是免費的，如果這是這家公司提供的唯一產(chǎn)品，設計師仍然要負擔任務去選擇芯片、尋找器件、挑選協(xié)議，然后按需要整合一切。商業(yè)RTOS(例如Micrium，提供內核、組件和通信協(xié)議棧)提供了更完整的解決方案，更易于使用。

安森美對可穿戴、汽車及電源的未來發(fā)展展望

　　手機及可穿戴產(chǎn)品需要快速充電及小體積適配器

　　充電和電池管理對智能手機來說仍是關鍵的功能，未來多年將會持續(xù)創(chuàng)新。有線和無線充電的改進可能大大擴展便攜式產(chǎn)品的使用，我們不斷提升此功能的極限。充電系統(tǒng)要求供電產(chǎn)品(如壁式適配器)或無線充電發(fā)射器和接收器(如智能手機和平板電腦)的設計都具高能效。安森美半導體專注于這兩大應用，提供完整、優(yōu)化和高能效的充電方案，以滿足所有這些產(chǎn)品的功率要求。

　　市場對于更快充電時間、更大電池容量和更小適配器的要求，把智能手機和平板電腦的供電能力推到傳統(tǒng)半導體器件或不可行的地步。新一代系統(tǒng)將需要氮化鎵(GaN)方案取代傳統(tǒng)MOSFET。GaN能在相同面積提供更高的功率密度，使其對于壁式適配器及高功率無線充電發(fā)射器極具吸引力。無線充電有兩種主要技術，更易滿足高功率要求的是如AirFuel聯(lián)盟提供的磁共振(例如筆記本電腦將需要發(fā)射器可在6.78MHz將50瓦推至接收器)和通常使用一個GaN功率放大器來設計高能效的系統(tǒng)。

　　在接收端，以小面積提供高能效的電源轉換對智能手機和可穿戴設備至關重要，安森美半導體可為完整的有線和無線充電提供不同集成度的方案。

　　在壁式適配器方面，我們針對所有主要的智能充電協(xié)議，如USB PD、高通快充QuickCharge和聯(lián)發(fā)科快充ChargePumpExpress，提供初級和次級轉換產(chǎn)品及電源管理和控制，并持續(xù)使用GaN開發(fā)高功率密度的方案。我們也有寬廣陣容的智能手機、可穿戴方案，以及不同集成度的電源和數(shù)字開關，以識別功率和數(shù)據(jù)信號，并正確連接到系統(tǒng)的其余部分。

　　對于磁共振無線充電系統(tǒng)，我們有高度集成的電源管理芯片，可處理2W至50W+的功率傳輸，并把所有系統(tǒng)電源監(jiān)控也集成在其中。針對磁共振無線充電接收端，我們有各種不同的器件，如一個全橋整流器配一個IC，用于電源監(jiān)控和轉換，可處理20W的接收功率。

　　我們?yōu)榱耸乖O計人員開發(fā)可穿戴產(chǎn)品時可領先一步，推出可擴展的下一代可穿戴技術設計平臺WDK1.0，具有軟硬件、固件和集成開發(fā)環(huán)境，以及可下載的SmartApp。

　　汽車電子發(fā)展需要先進的半導體技術支持

　　汽車電子是安森美半導體重點關注的策略領域之一，其最新的應用趨勢包括：汽車功能電子化、LED照明、車身/車艙內、主動安全及自動駕駛。汽車電子的發(fā)展有賴于半導體技術的支持，包括高功率半導體、超低電流半導體、功率封裝、堆疊裸片、電源模塊、先進的CMOS圖像傳感器、傳感器融合、寬帶隙技術、低導通電阻(RdsOn)、先進的混合信號、銅功率金屬等，以實現(xiàn)更高能效、更高集成度、更高性能和更低功耗。

　　安森美半導體可提供全面的方案配合上述應用趨勢的發(fā)展，如提供電源、模擬和傳感產(chǎn)品支持持續(xù)的汽車功能電子化，提供LED內/外部照明、自適應前大燈系統(tǒng)AFS、電機控制、像素燈方案應用于汽車照明，提供自動空調(HVAC)、車門模塊、信息娛樂系統(tǒng)、互通互聯(lián)方案用于車身/車艙內，不斷創(chuàng)新傳感器及視覺技術應用于主動安全和先進駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)，以及提供LIN/CAN總線、系統(tǒng)基礎芯片(SBC)等車載網(wǎng)絡方案。

　　安森美半導體不僅提供半導體器件，還可以提供完整的解決方案，汽車半導體產(chǎn)品陣容涵蓋分立元件、標準集成電路、電源半導體、圖像傳感器、專用標準產(chǎn)品(ASSP)、專用集成電路(ASIC)和系統(tǒng)單芯片，以及通過AEC認證的產(chǎn)品陣容。

　　數(shù)字電源將滿足更復雜的電源要求

　　隨著物聯(lián)網(wǎng)(IoT)的不斷發(fā)展，到2020年，市場預計將有500億臺互聯(lián)設備，便攜式醫(yī)療和融合健康/健身監(jiān)測的可穿戴醫(yī)療設備也將逐漸興起。隨時隨地為移動設備充電的需求日益增長，移動電源也越來越盛行，這將需要準確、可靠的充電容量指示和支持最新的快速充電標準的器件。汽車電子的發(fā)展由自動駕駛、燃油經(jīng)濟性及減少排放、車聯(lián)網(wǎng)等趨勢所推動。以上應用領域都要求電源具有更高的功率密度及更高能效。數(shù)字電源將可滿足云計算更復雜的電源要求。

　　安森美半導體收購Fairchild半導體后，產(chǎn)品陣容匯聚功率分立器件、IC和模塊，橫跨低、中、高壓全電壓范圍。

　　在無線和可穿戴市場，安森美半導體提供從壁式到電池方案，用于智能手機、可穿戴、擴增實境和虛擬實境，及移動醫(yī)療應用，并幫助實現(xiàn)高能效和快速有線及無線充電，以及下一代USB Type-C設備互通互聯(lián)和供電。例如，安森美半導體推出的智能充電控制器LC709501F，采用專有充電協(xié)議(如高通快速充電3.0)以加快充電時間，提供智能特性和高集成度，符合下一代移動電源的嚴格要求。

　　汽車功能電子化可解決燃油經(jīng)濟性及減少排放。安森美半導體可提供許多汽車級電源模塊，適用于48 V系統(tǒng)輕度混合動力汽車和電動汽車。為配合在云計算中采用數(shù)字電源，安森美半導體推出了智能功率級器件，這是一個高度集成的高/低邊MOSFET，集成驅動器和溫度/電流檢測。