2016值得关注的4个半导体技术趋势

现如今,我们身边的所有东西似乎都变得越来越智能,它们不仅可以通过网络互联实现更多的全新功能,同时也更进一步地朝着电子化发展。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、制造业和许多其它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1KW/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:

· 服务器群的规模正在不断增长,以满足全新云端服务和社交网络的需要。随着服务器和数据流量的快速增长,电源管理的效率也正在变得越来越关键。从高压到负载点 (POL),服务器电源管理对于更高效率的需求已经催生出全新的转换器架构和电路拓扑,旨在增加功率密度,并消除转换级。

· 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。

· 针对替代能源的市场,如太阳能和电动或混合动力车辆,正在经历着健康的增长。随之而来的是,更高电压应用中半导体含量的不断增长,尤其是在600V到1200V的应用中。人们翘首以盼的氮化镓和碳化硅等III-V材料生正逢时,它们的出现将能够实现全新应用。

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微瓦的待机功率以及低于100nA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、诊断和很多其它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。

针对LED阵列的智能照明子系统中的先进电源解决方案、双向电力转换、高压驱动器以及电动和混合动力车辆内的器件表明车辆中的电源器件使用量正在不断增长。

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、电子商务和其它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