2013半導體不相信預言

　　Intersil公司中國/香港總經(jīng)理陳宇對未來(lái)高性能模擬市場(chǎng)的看法是產(chǎn)品會(huì )更集成化，外形會(huì )更小化。如何使用最少的成本的條件下，達到最優(yōu)的效果;如何在芯片成本不增加的條件下，完善高清效果;如何在保證客戶(hù)時(shí)間的條件下，縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期…等等，這些都會(huì )是模擬技術(shù)的發(fā)展趨勢，高性能更會(huì )是趨勢。之前我們提到過(guò)Intersil的SLOC解決方案，我認為這個(gè)SLOC生態(tài)系統也會(huì )是未來(lái)高性能模擬技術(shù)的發(fā)展趨勢，互惠互利，技術(shù)分享也會(huì )是未來(lái)的趨勢。

　　高性能模擬技術(shù)的發(fā)展必然會(huì )導致客戶(hù)的需求增長(cháng)，而客戶(hù)需求增長(cháng)對于高性能模擬企業(yè)來(lái)說(shuō)，是一件好事?？蛻?hù)需求增加必然會(huì )面臨個(gè)性化，給客戶(hù)建議，滿(mǎn)足客戶(hù)的條件的同時(shí)，又能夠縮短產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期，這個(gè)也就是建立模擬的生態(tài)系統的好處，模擬生態(tài)系統將是未來(lái)模擬市場(chǎng)一個(gè)重要的趨勢?？蛻?hù)個(gè)性化期間需求增加，對于模擬廠(chǎng)商而言是一個(gè)機遇，我們可以了解市場(chǎng)需求動(dòng)向，同時(shí)還可以完善自己的產(chǎn)品。

　　安森美半導體電源市場(chǎng)全球銷(xiāo)售及營(yíng)銷(xiāo)高級總監鄭兆雄針對高性能模擬技術(shù)的發(fā)展與客戶(hù)日益增多的個(gè)性化器件需求之間的平衡問(wèn)題表示，如何平衡要視乎應用，也許要在可行性及成本之間進(jìn)行折衷取舍。例如消費市場(chǎng)對成本非常敏感，同時(shí)其應用批量也非常大，故適合針對消費市場(chǎng)開(kāi)發(fā)專(zhuān)用標準產(chǎn)品(ASSP)來(lái)滿(mǎn)足個(gè)性化器件的需求。另一方面，高性能通常意味著(zhù)低批量應用，適合于能夠承受高成本但數量有限的制造商的應用。

　　電源管理：提升能效將是不斷追求

　　電源，是每個(gè)電子設備中必不可少的一部分，電源管理技術(shù)會(huì )慢慢成為重要趨勢，所有應用都離不開(kāi)電源管理，未來(lái)電源管理系統會(huì )更智能更綠色更高效。創(chuàng )新就成為未來(lái)電源管理應對市場(chǎng)的必然因素，而這里的創(chuàng )新不僅僅是指產(chǎn)品技術(shù)的創(chuàng )新，封裝、材料、集成化以及布線(xiàn)排版都要有創(chuàng )新。而在綠色節能理念的倡導下，電源技術(shù)對提升能效的追求將是永不停息的。2013年，可能白金牌電源的標準將逐漸成為主流，而鈦金牌電源的要求也會(huì )逐漸被各家廠(chǎng)商所重視，成為未來(lái)的發(fā)展趨勢。

　　隨著(zhù)創(chuàng )新型高能效應用的需求不斷推進(jìn)，電源管理已經(jīng)成被各公司快速提入日程，現在更深入工程師的思維，并且占據重要位置。對于多種類(lèi)型的終端設計，在功率級和功率密度方面的要求都將不斷提高，因為現在都要求系統可以實(shí)現更多功能。

　　幾年前，數字電源管理一直還只是一項小的技術(shù)，但我們相信，現在它已經(jīng)進(jìn)入了一個(gè)被快速采用的階段。在未來(lái)十年，對于高能效產(chǎn)品的關(guān)注將有望推動(dòng)數字電源管理應用的擴展，主要應用包括DC-DC轉換器、AC-DC轉換器、照明系統和逆變器。

　　要提升電源系統的轉換能效，不僅要提升電源在典型負載到滿(mǎn)載范圍內的能效、改善功率因數，還要提升輕載范圍下的能效，并降低待機(空載)能耗。安森美半導體電源市場(chǎng)全球銷(xiāo)售及營(yíng)銷(xiāo)高級總監鄭兆雄舉例，當今的電源設計人員不僅要提供更高的滿(mǎn)載及典型負載工作能效，也要優(yōu)化電源在輕載條件下的能效，從而在完整負載范圍內均能提供優(yōu)異的高能效性能。談及未來(lái)電源管理系統，鄭兆雄介紹，一方面，可以采用創(chuàng )新的電源架構來(lái)優(yōu)化電源在完整負載范圍內的能效。另一方面，可以細致分析電源各個(gè)可能的功率損耗來(lái)源，采取針對性的措施來(lái)減小功率損耗，進(jìn)而提升能效，并配合減小尺寸及提升功率密度。

　　凌力爾特公司電源產(chǎn)品產(chǎn)品市場(chǎng)總監Tony Armstrong直接指出，任何系統中的功耗問(wèn)題都必須以?xún)煞N方式應對，首先，在整個(gè)負載電流范圍內，最大限度地提高轉換效率，其次，在所有工作模式時(shí)，降低從 DC/DC 轉換器吸取的靜態(tài)電流。因此，為了在降低系統功耗中發(fā)揮積極作用，電源轉換和管理 IC 必須提高效率，即功率損失更低，在輕負載和休眠模式時(shí)，有非常低的功耗水平。應對未來(lái)的能效挑戰，Linear將繼續開(kāi)發(fā)和推出更多具備更低靜態(tài)電流的產(chǎn)品。

　　NXP大中華區資深產(chǎn)品行銷(xiāo)經(jīng)理張錫亮認為，智能電源日漸盛行，并為數字控制系統和數字通信帶來(lái)諸多機會(huì )，包括無(wú)線(xiàn)和有線(xiàn)方式。由于系統可以準確知道所需電量并要求供應相應電量，因此智能電源可以節省更多用電。它還帶來(lái)了組合發(fā)展機遇，例如在電源線(xiàn)上進(jìn)行數據通信。對發(fā)電廠(chǎng)而言，更容易獲知電源負載 (或需求)，從而更易于準備充足的電量。而對于個(gè)人和家庭而言，有更多的電源可供智能分配，如太陽(yáng)能、風(fēng)力發(fā)電和發(fā)電廠(chǎng)供電。

　　ADI電源管理部門(mén)市場(chǎng)工程師張潔萍眼中，綠色、環(huán)保、節能一直是這幾年電源管理系統技術(shù)創(chuàng )新的重點(diǎn)。隨著(zhù)綠色技術(shù)在各行業(yè)的不斷滲透，新的行業(yè)標準也在推動(dòng)產(chǎn)品升級。照明、電信、智能電網(wǎng)、智能家電等領(lǐng)域同樣具有巨大的增長(cháng)空間，也是電源廠(chǎng)商重點(diǎn)關(guān)注的方向。節能主要體現在電源產(chǎn)品本身的節能和整體機房節能，而“綠色”主要體現在提高整機效率、減少對電網(wǎng)的干擾以及節省空間、節約成本等方面。另外，模塊化電源、網(wǎng)絡(luò )化電源等也是目前的關(guān)注焦點(diǎn)。模塊化電源，除了能提高電源供應的可靠性，企業(yè)自身還可根據用電負載選配模塊。因此，廠(chǎng)商們如果想要在激烈的市場(chǎng)競爭中保持甚至提高市場(chǎng)占有率，持續技術(shù)和產(chǎn)品創(chuàng )新是重中之重。

　　功率器件：提升能效的踐行者

　　電源管理技術(shù)供應商已不僅僅局限在電源技術(shù)本身，同時(shí)更多地關(guān)注系統信號鏈的把握和系統的應用。在器件設計角度來(lái)看，通過(guò)器件帶有的特性提升整體工作效率。比如,電源器件通過(guò)檢測系統的工作狀態(tài)，如動(dòng)態(tài)調節輸出電壓來(lái)達到效率優(yōu)化的目的。從工藝角度來(lái)看，功率器件工藝的改進(jìn)是提高效率的關(guān)鍵。

　　富士通半導體亞太區市場(chǎng)副總裁鄭國威則談到了新技術(shù)對提升能效的意義，比如采用基于硅基板的氮化鎵(GaN)功率器件是提升電源效率的新技術(shù)，這些器件可廣泛用于電源增值應用，對實(shí)現低碳社會(huì )做出重大貢獻。與傳統硅基功率器件相比，基于GaN的功率器件具有導通電阻低和能夠進(jìn)行高頻操作等特性。而這些特性恰恰有利于提高電源單元轉換效率，并使電源單元更加緊湊。富士通半導體計劃在硅基板上進(jìn)行GaN功率器件的商業(yè)化，從而可以通過(guò)硅晶圓直徑的增加，來(lái)實(shí)現低成本生產(chǎn)。

　　富士通半導體自2011年起開(kāi)始向特定電源相關(guān)合作伙伴提供GaN功率器件樣品，并對之進(jìn)行優(yōu)化，以便應用在電源單元中。最近，富士通半導體開(kāi)始與富士通研究所 (Fujitsu Laboratories Limited) 合作進(jìn)行技術(shù)開(kāi)發(fā)，包括開(kāi)發(fā)工藝技術(shù)來(lái)增加硅基板上的高質(zhì)量GaN晶體數量;開(kāi)發(fā)器件技術(shù)，如優(yōu)化電極的設計，來(lái)控制開(kāi)關(guān)期間導通電阻的上升;以及設計電源單元電路布局來(lái)支持基于GaN的器件的高速開(kāi)關(guān)。這些技術(shù)開(kāi)發(fā)結果使富士通半導體在使用GaN功率器件的功率因數校正電路中成功實(shí)現了高于傳統硅器件性能的轉換效率。

　　對GaN同樣寄予厚望的是國際整流器公司亞太區銷(xiāo)售副總裁潘大偉，他表示，由于設計者和技術(shù)人員已接近所能實(shí)現的芯片的外形極限，因此想要實(shí)現性能的進(jìn)一步提高將變得異常復雜，實(shí)現成本也變得很高。在一些情況下，為了在浪費很少能源的情況下提高系統的功率密度，同時(shí)降低系統尺寸、復雜性和成本，那么就需要利用新技術(shù)來(lái)構建元件，或者在一些情況下，需要采用新材料。在IR公司GaN功率器件技術(shù)平臺上，我們可以看到一個(gè)很恰當的示例，這也意味著(zhù)高效功率設計新時(shí)代的到來(lái)。IR公司采用GaN功率技術(shù)的GaNpowIR®平臺與采用先進(jìn)硅技術(shù)的平臺相比，能夠把重要的專(zhuān)用應用的優(yōu)值系數 (FOM) 提高達十倍?；旧?，采用GaN的電源器件將最終用于與采用硅功率芯片相同的大部分應用，以及一些潛在的目前還不可采用硅芯片的新應用。電源轉換應用目前GaN功率器件的電源轉換應用目標包括AC-DC轉換器、DC-DC轉換器、電機驅動(dòng)器、D類(lèi)音頻和照明系統。

　　而由于歐美政策上的變化，英特矽爾陳宇認為，消費類(lèi)電子的小功率器件并不被太看好，而大功率器件卻有著(zhù)不小的潛力，但整體來(lái)講，電源IC以及MOSFET還會(huì )有比較好的發(fā)展空間，而我們都知道功率半導體應用范圍正從傳統的工業(yè)控制領(lǐng)域4C領(lǐng)域(計算機、通信、消費類(lèi)電子產(chǎn)品和汽車(chē)電子)擴展到國民經(jīng)濟與國防建設的各個(gè)方面。這種重要性決定了功率半導體在未來(lái)的變化，SiC等材料的關(guān)注度、器件集成化、器件搭載技術(shù)、封裝創(chuàng )新度等都是未來(lái)值得關(guān)注的地方。

　　安森美的鄭兆雄對功率器件的看法是，全球能耗大幅增加、能源價(jià)格不斷上升以及預計對經(jīng)濟及環(huán)境的不利影響，也持續推動(dòng)針對更高性能功率分立元器件的需求。這些高性能功率半導體器件須提供更高能效，幫助降低損耗，并提供更高可靠性。例如，安森美半導體推出NGTB15N120、NGBT20N120及NGBT25N120等新系列的場(chǎng)截止型(Field Stop) 絕緣門(mén)雙極結晶體管(IGBT)，應用于高性能電源轉換方案，適合多種要求嚴格的應用，包括電磁爐、電飯煲及其它廚房小家電應用。

　　新能源應用：綠色是不懈的追求

　　雖然新能源應用在經(jīng)歷了前幾年的火爆之后，看似最近有所降溫，不過(guò)，只要人們對節能與綠色環(huán)保的追求不變，各種新能源應用依然會(huì )逐漸被重視，并取代傳統能源的部分市場(chǎng)，成為人們生活中必不可少的一部分。

　　綠色工程解決方案的市場(chǎng)持續快速增長(cháng)，這是由于大家對環(huán)境的關(guān)注，廠(chǎng)商需要符合最新推出的法律法規，并且從商業(yè)角度，確保能源成本和能源供應的安全性?；谝陨戏N種考慮，新電源管理方法的巨大商機存在于各個(gè)環(huán)節，包括從汽車(chē)到家電，從照明到可再生能源的各個(gè)領(lǐng)域。

　　凌力爾特專(zhuān)注于其倡導的能量收集產(chǎn)品，以專(zhuān)門(mén)服務(wù)于這一新市場(chǎng)。在我們周?chē)胸S富的環(huán)境能源，傳統的能量收集方法一直是使用太陽(yáng)能電池板和風(fēng)力發(fā)電機。不過(guò)，由于有了新的能量收集方法，我們現在可以用多種環(huán)境能源產(chǎn)生電能。此外，重要的不是電路的能量轉換效率，而是可用來(lái)給電路供電的“平均收集”能量的多少。例如: 熱電發(fā)生器將熱能轉換成電力、壓電組件轉換機械振動(dòng)能、光伏組件用于轉換陽(yáng)光 (或任何光子源)、而電流組件則可從濕氣實(shí)現能量轉換。這使得有可能給遠程傳感器供電，或給電容器、薄膜電池等存儲器件充電，以便在沒(méi)有電源的偏僻地點(diǎn)，也能給微處理器或發(fā)送器供電。這為我們的能量收集產(chǎn)品帶來(lái)了商機，這些產(chǎn)品可用于未來(lái)可能出現的各種解決方案。

　　替代能源帶來(lái)商機的一個(gè)絕佳例子是太陽(yáng)能供電的電子設備市場(chǎng)。隨著(zhù)企業(yè)不斷尋求降低能耗的方式，這個(gè)市場(chǎng)也在持續增長(cháng)。例如，我們可以看一下智能電表。智能電表用在智能電網(wǎng)中，可由環(huán)境能源供電，以降低工作能耗費用。一種可行和充足的能源是太陽(yáng)能。不過(guò)，因為太陽(yáng)能變化大、不是穩定可靠的，所以幾乎所有由太陽(yáng)能供電的設備都配備了可再充電電池。因此，一個(gè)重要的目標是，設法得到盡可能多的太陽(yáng)能，以快速給電池充電，并保持電池的充電狀態(tài)，這樣在沒(méi)有太陽(yáng)能可用時(shí)，就可將電池用作能源。

　　節能環(huán)保的新能源是中國十二五規劃產(chǎn)業(yè)升級的重點(diǎn)。中國風(fēng)電機組裝機容量近年迅速增長(cháng)，太陽(yáng)能光伏發(fā)電成長(cháng)空間巨大，逆變器供不應求。新能源的主要市場(chǎng)是新型能源在能源系統暨電力系統中的應用，它存在于電力系統的發(fā)、輸、配、用四大環(huán)節中，這也是智能電網(wǎng)概念中的一個(gè)重要部分。新型能源發(fā)電包括了太陽(yáng)能光伏發(fā)電與風(fēng)能發(fā)電，這是區別于目前大量使用中的化石原料發(fā)電的補充，是可再生的、清潔的能源。這也是新能源技術(shù)關(guān)心的重點(diǎn)，也是主要市場(chǎng)，亦是現階段的投資重點(diǎn)。目前，國家大力提倡快速發(fā)展風(fēng)力發(fā)電，以及太陽(yáng)能光伏發(fā)電，這些變化我可以從有關(guān)部門(mén)的一些數據中看到。其中主要涉及的技術(shù)包括了大功率風(fēng)力發(fā)電機組的設計與組裝技術(shù)、發(fā)電機控制技術(shù)、大功率變流技術(shù)、光伏系統的MPPT控制、光伏逆變技術(shù)和并網(wǎng)技術(shù)等。