電子技術(shù)展望

能源效率：產(chǎn)品需要高能效和更低能耗

　　近日，聯(lián)合國氣候變化巴黎峰會達(dá)成全球氣候新協(xié)定《巴黎協(xié)定》，以遏制溫室效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，近200個國家在協(xié)定上簽字，為綠色低碳、節(jié)能減排開啟了新篇章。據(jù)國際能源署《世界能源展望2015》，要把未來25年世界能源需求增長限制在三分之一，而同期經(jīng)濟(jì)增長150%，提升能效將是關(guān)鍵所在。 節(jié)能高效一直是全球的共同目標(biāo)，各國政府陸續(xù)出臺一系列日趨嚴(yán)苛的法規(guī)，如過去美國能源之星(Energy Star)標(biāo)準(zhǔn)或歐洲行為準(zhǔn)則，規(guī)定某些產(chǎn)品的空載待機(jī)能耗必須小于500 mW，而美國能源部DOE最新的六級能效標(biāo)準(zhǔn)，已將此要求提高至須低于100 mW，并將輸出功率水平提高到250 W以上，而將于2016年實(shí)施的歐盟最新版能效標(biāo)準(zhǔn) (CoC Tier 2) ，要求0.3 W~49 W的低輸出功率應(yīng)用的空載能耗低于75 mW。而消費(fèi)者在購物時(shí)也會將產(chǎn)品是否節(jié)能作為重要的考慮因素。因而不論是消費(fèi)電子、汽車或是工業(yè)領(lǐng)域，都要求產(chǎn)品無論在滿載、輕載或是空載時(shí)都實(shí)現(xiàn)更高能效和更低能耗。這涉及到集成度、功率密度、功率損耗、散熱性、封裝等多方面的技術(shù)挑戰(zhàn)。

　　安森美半導(dǎo)體的電源產(chǎn)品及技術(shù)創(chuàng)新每每領(lǐng)先于全球，如NCP1366初級端穩(wěn)流控制器，空載能耗不到10 mW，符合美國DOE及歐盟CoC Tier 2;NCP4305 同步整流控制器，用于CCM反激和LLC 轉(zhuǎn)換器，進(jìn)一步提升電源能效;NCP1399業(yè)界首款電流模式LLC控制器采用專用跳周期模式提升輕載能效; GaN(氮化鎵) 晶體管的電源轉(zhuǎn)換能效超越硅;新一代場截止型溝槽IGBT降低開關(guān)損耗;T6/8 MOSFET技術(shù)利用最低導(dǎo)通電阻提供高性能電源轉(zhuǎn)換;及采用領(lǐng)先封裝技術(shù)的智能功率模塊(IPM)和功率集成模塊(PIM)。

正在進(jìn)入移動通信網(wǎng)絡(luò)的下一個發(fā)展階段

　　我們正在進(jìn)入移動通信網(wǎng)絡(luò)的下一個發(fā)展階段，一個我們將看到移動設(shè)備連接生活中一切事物的階段。在這種新的互聯(lián)生活中，移動的生活方式將改變社會，不僅對我們?nèi)伺c人之間彼此的互動方式產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響，也將影響人與環(huán)境之間的互動。我們會看到緊湊的、連接的傳感器和執(zhí)行器以不同的方式普及到日常消費(fèi)電子、家用電器以及一般的基礎(chǔ)設(shè)施上。這就是趨勢：物聯(lián)網(wǎng)——萬物相連。

　　有數(shù)據(jù)表明，到2020年，全球?qū)⒂?00~750億個傳感器設(shè)備連接到網(wǎng)絡(luò)，這個數(shù)字是全球人口數(shù)量的7~10倍。面對如此巨大的傳感器數(shù)量，以及更加龐大的傳輸數(shù)據(jù)，傳統(tǒng)的電力線或電池供電方式將面臨安裝成本、運(yùn)營成本、維護(hù)成本、使用壽命以及環(huán)保方面的問題，在這種情況下，使用能量采集技術(shù)可以幫助傳感器設(shè)備實(shí)現(xiàn)易安置、免維護(hù)、長壽命以及綠色環(huán)保等目的。能量采集技術(shù)將往更低功耗、更高效率、更易用的趨勢發(fā)展。

　　目前的難點(diǎn)在于整個能量采集系統(tǒng)需要專用的、昂貴的低功耗模擬電路芯片;需要非常仔細(xì)地去設(shè)計(jì)能量采集、轉(zhuǎn)換以及存儲;需要計(jì)算復(fù)雜的能量收集負(fù)載功耗;需要靈活的低功耗芯片去執(zhí)行能量收集系統(tǒng)負(fù)載的傳感、處理以及通信功能。

　　賽普拉斯提供一個基于S6AE101A的完整的、無電池能量采集套件($49)方案，并免費(fèi)提供Easy DesignSim?在線仿真軟件，簡化能量采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及能量采集系統(tǒng)負(fù)載的計(jì)算，可以幫助客戶快速熟悉能量采集技術(shù)并解決能量采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)難點(diǎn)。(作者：蔣家亮、李冬冬)

工業(yè)4.0/機(jī)器人：人工智能和人機(jī)交互技術(shù)將會起到至關(guān)重要的作用

　　伴隨德國總理默克爾訪華，“工業(yè)4.0/機(jī)器人”的相關(guān)話題受到廣泛關(guān)注。未來，人工智能的研究成果和新一代人機(jī)交互技術(shù)將參與到制造業(yè)的所有關(guān)鍵領(lǐng)域，并對大眾社會造成廣泛影響。工業(yè)3.0時(shí)代向工業(yè)4.0時(shí)代的過渡，實(shí)質(zhì)上是現(xiàn)有的工業(yè)自動化向工業(yè)智能化、網(wǎng)絡(luò)化轉(zhuǎn)型，而這其中人工智能和人機(jī)交互技術(shù)將會起到至關(guān)重要的作用?？拼笥嶏w于2014年正式啟動了訊飛超腦計(jì)劃，該計(jì)劃的目標(biāo)是研發(fā)實(shí)現(xiàn)具有深層語言理解、全面知識表示、邏輯推理聯(lián)想、自主學(xué)習(xí)進(jìn)化等高級人工智能的智能系統(tǒng)，并且在教育、客服、人機(jī)交互、醫(yī)療等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)推廣應(yīng)用，推動相關(guān)應(yīng)用系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)智能程度的本質(zhì)突破。目前，工業(yè)智能化中呈現(xiàn)三個主要功能方向——“自主互聯(lián)”、“自然交互”及“智能決策”，也是科大訊飛“訊飛超腦”計(jì)劃已經(jīng)部分實(shí)現(xiàn)同時(shí)正在全面深入研究的課題。這種高級人工智能的突破，必將涉及認(rèn)知智能領(lǐng)域的各個信息服務(wù)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)本質(zhì)的飛躍，而人工智能產(chǎn)業(yè)也將從代替體力勞動升級到代替大量的腦力勞動工作，某種意義上說，將有望實(shí)現(xiàn)人類勞動的更大程度的解放。在剛剛結(jié)束的科大訊飛年度發(fā)布會上，我們也已向外界展示了科大訊飛在人工智能和人機(jī)交互技術(shù)等領(lǐng)域的最新研究成果和實(shí)力基礎(chǔ)。正如所見，在推動工業(yè)4.0發(fā)展的道路上我們已經(jīng)踏出了堅(jiān)實(shí)的一步。

　　作為中國最大的智能語音技術(shù)提供商，科大訊飛在智能語音技術(shù)領(lǐng)域有著長期的研究積累。核心技術(shù)代表了世界最高水平，并在語音合成、語音識別、口語評測、自然語言處理等多項(xiàng)技術(shù)上擁有國際領(lǐng)先的成果，占有中文語音技術(shù)市場70%以上市場份額。隨著移動互聯(lián)網(wǎng)、智能硬件浪潮的到來，科大訊飛整合了各技術(shù)領(lǐng)域多年的研究成果，構(gòu)建了全球首個智能人機(jī)交互平臺——“訊飛開放平臺”：將以語音交互為核心的人工智能技術(shù)開放給業(yè)界開發(fā)者，隨著各產(chǎn)品領(lǐng)域的持續(xù)豐富和合作伙伴的不斷加入，“訊飛開放平臺”將不斷為產(chǎn)業(yè)發(fā)展推波助瀾。

針對工業(yè)IoT應(yīng)用的主要無線要求

　　目前，大家都在談工業(yè)物聯(lián)網(wǎng) (Industrial Internet of Things ―IIoT)以及對于工業(yè)傳感器之無線連接能力的關(guān)聯(lián)需求。對工業(yè)界來說，給機(jī)器、泵、流水線和軌道車輛等物件裝備傳感器的概念并不新鮮。為特定用途而設(shè)計(jì)的傳感器和網(wǎng)絡(luò)已在工業(yè)環(huán)境中激增，從煉油廠到生產(chǎn)線均在其列。

　　歷史上，這些網(wǎng)絡(luò)在網(wǎng)絡(luò)可靠性和安全性方面遇到了一個很高的門檻，完全無法利用消費(fèi)類技術(shù)來應(yīng)對。特別地，這些傳感器實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)的方法決定了在工業(yè)應(yīng)用特有的嚴(yán)苛環(huán)境中是否能夠以安全、牢固和具成本效益的方法來部署傳感器。

　　由于其工作涉及工業(yè)級的可靠和安全無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，因此凌力爾特的 Dust Networks 產(chǎn)品組開創(chuàng)了幾項(xiàng)如今是主要無線網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)之組成部分的關(guān)鍵技術(shù)，包括WirelessHART (IEC62591) 和新涌現(xiàn)的 6TiSCH IETF 標(biāo)準(zhǔn)。這些無線網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)專為滿足工業(yè)應(yīng)用的需要而特別制定的，下文進(jìn)行了概要總結(jié)。

　　首先要考慮的是可靠性和安全性。與消費(fèi)類應(yīng)用不同，成本往往是消費(fèi)類應(yīng)用中最重要的系統(tǒng)屬性，而工業(yè)應(yīng)用一般是把可靠性和安全性列為榜首。在OnWorld對工業(yè)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN) 用戶所做的全球性調(diào)查中，可靠性和安全性被受訪者舉出為兩個最重要的問題。如果您考慮到一家公司生產(chǎn)商品的盈利能力、質(zhì)量和效率，以及工人的安全要常常依賴于這些網(wǎng)絡(luò)時(shí)，這就沒什么好驚訝的了。可靠性和安全性對于工業(yè)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)之所以不可或缺，原因即在于此。

　　工業(yè)IoT并不是由無線技術(shù)專家安裝的。大多數(shù)情況下，已確立的行業(yè)將逐步地在其傳統(tǒng)產(chǎn)品以外增添工業(yè)IoT產(chǎn)品和服務(wù)，而其客戶則將在新和老式設(shè)備混合使用的環(huán)境中進(jìn)行部署。工業(yè) WSN 中所體現(xiàn)的智能必須給工業(yè)IoT產(chǎn)品提供一種易用性，從而使得過渡過程對于現(xiàn)有的現(xiàn)場工作人員而言是無縫的。而且，系統(tǒng)應(yīng)可供全球部署之用，因?yàn)樽罱K用戶對于工業(yè)IoT的廣泛采用常常是遍及全公司，并且要求多地點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)化。

　　傳感器可安放在任何地方。對于工業(yè)IoT應(yīng)用而言，傳感器或控制點(diǎn)的精準(zhǔn)布設(shè)是至關(guān)緊要。無線技術(shù)有望實(shí)現(xiàn)無線通信，但是如果您需要插上電源來給無線節(jié)點(diǎn)供電，或者每隔幾小時(shí)或甚至幾個月對其進(jìn)行再充電，那么部署的成本和不切實(shí)際的方法就變得讓人望而生畏了。(作者：于繼棟、Joy Weiss)

聯(lián)網(wǎng)家庭：無線連接技術(shù)是最大的推動力

　　物聯(lián)網(wǎng)的演變與發(fā)展推動了多種不同終端細(xì)分市場的快速發(fā)展，也帶來了巨大機(jī)遇。隨著消費(fèi)者對家庭自動化監(jiān)控的需求持續(xù)上升，分析師預(yù)測家庭自動化市場到2019年的產(chǎn)值將達(dá)164億美元。在當(dāng)今的智能家居中，人們可遠(yuǎn)程操控一系列不同的設(shè)備和系統(tǒng)，如照明、取暖、空調(diào)、安保系統(tǒng)以及冰箱、洗衣機(jī)、烘干機(jī)、洗碗機(jī)等家用電器。利用家庭無線網(wǎng)絡(luò)，對上述系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制可使我們快速了解一切家用設(shè)備的運(yùn)行狀況，且在任何地方都能輕松管理家庭能耗，并可對家用電器的功能進(jìn)行調(diào)節(jié)。在物聯(lián)網(wǎng)市場蓬勃發(fā)展的早期階段，許多產(chǎn)品創(chuàng)新都來源于創(chuàng)業(yè)公司的奇思妙想，但這些創(chuàng)業(yè)公司都會面臨人力、資金和產(chǎn)能的限制。為了幫助新生企業(yè)茁壯成長，跟上市場需求，智能家居技術(shù)還需要眾多要素的支持，其中包括充滿活力的智能家居生態(tài)系統(tǒng)、功能強(qiáng)大的組件、設(shè)計(jì)出色的軟硬件平臺，以及最重要的——不同設(shè)備之間的互操作性。

　　智能家居家電開發(fā)和推廣的背后，無線連接技術(shù)是最大的推動力，它實(shí)現(xiàn)了智能設(shè)備與家庭網(wǎng)絡(luò)的連接，從而能隨時(shí)隨地監(jiān)控家用電器。在Wi-Fi、智能藍(lán)牙、NFC和電力線通信(PLC)等業(yè)經(jīng)實(shí)踐證明的技術(shù)支持下，高效的設(shè)計(jì)方案不斷降低智能家電的處理功耗需求。反過來，其高效性又能幫助制造商設(shè)計(jì)、生產(chǎn)并向市場推出低成本產(chǎn)品，大規(guī)模地促進(jìn)消費(fèi)。(作者：Brian Bedrosian)

汽車電子：新能源汽車會越來越多

　　今后中國新能源汽車會越來越多，針對新能源汽車相關(guān)的產(chǎn)品，東芝推出了例如在節(jié)能方面非常有功效的馬達(dá)驅(qū)動的電路，還有在電動車混合動力里面廣泛使用的光機(jī)電器件類似的產(chǎn)品。車載信息化方面，東芝除了既有的車載音箱產(chǎn)品以外，還增加了與互聯(lián)網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的無線互聯(lián)的藍(lán)牙產(chǎn)品、存儲產(chǎn)品。

　　針對環(huán)保的要求，東芝提供非常獨(dú)特的有優(yōu)勢的電機(jī)控制技術(shù)，東芝的BiCMOS的制成技術(shù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)130納米高性能的制程，可以提供非常高性能的低導(dǎo)通阻抗。安全領(lǐng)域東芝提供獨(dú)特的專利技術(shù)的圖像處理技術(shù)。如Visconti? 的ADAS系方面的識別芯片，還有汽車儀表方面提供的是Capricorn? 系列的車載儀表的解決方案。信息領(lǐng)域，東芝把在消費(fèi)電子領(lǐng)域里非常強(qiáng)的存儲方案提供到車載方面，如東芝特別推出SLC NAND、e?MMC、SD卡和SSD，針對車載的要求。(作者：田中基仁)

本文來源于中國科技期刊《電子產(chǎn)品世界》2016年第1期第8頁，歡迎您寫論文時(shí)引用，并注明出處。