2017電子技術(shù)展望

作者/ 王瑩　王金旺《電子產(chǎn)品世界》編輯

摘要：隨著(zhù)信息化、自動(dòng)化及智能化的不斷發(fā)展深入，社會(huì )生活及生產(chǎn)發(fā)生著(zhù)巨大革新，未來(lái)將會(huì )有哪些技術(shù)變革繼續引領(lǐng)潮流?電子產(chǎn)品世界邀請到半導體領(lǐng)軍企業(yè)分析了未來(lái)電子產(chǎn)品及相關(guān)技術(shù)的發(fā)展方向。

嵌入式平臺開(kāi)啟物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)

　　大數據是物聯(lián)網(wǎng)規模的一項重要指標。據IDC數據統計，2013年產(chǎn)生的數字容器(上網(wǎng)設備)數量是2.8千兆，2020年這個(gè)數據量會(huì )在2.8千兆的基礎上增加1500倍，即4200千兆，這是一個(gè)非?？陀^(guān)的數字。

　　根據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(chǎng)預估總值為11.1萬(wàn)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(huì )。

　　同時(shí)，這個(gè)商業(yè)機會(huì )是給每一個(gè)人的。因為物聯(lián)網(wǎng)數據能夠帶來(lái)如此大的價(jià)值，但這個(gè)數據沒(méi)有用起來(lái)，我們錯失了商機。據統計，2013年實(shí)際分析的數字數據只占生成總量的不足1%，即有2.5千兆未分析的數字容器?，F在，由于眾籌等商業(yè)模式的出現，一些物聯(lián)網(wǎng)企業(yè)/創(chuàng )始人更容易進(jìn)入到這個(gè)市場(chǎng)，使創(chuàng )業(yè)進(jìn)程加速，據統計，2013年到2015年，眾籌資金增長(cháng)量上升到5.5倍，因此，每個(gè)感興趣的人都有機會(huì )做物聯(lián)網(wǎng)。

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

　　但是，在物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，我們需要有新的APP，通過(guò)這些APP從硬件轉向軟件，以契合物聯(lián)網(wǎng)的以服務(wù)為中心的要求。具體地，⒈定義終端產(chǎn)品的應用場(chǎng)景，構建商業(yè)模式，通過(guò)遠程互聯(lián)設備，以社會(huì )予以認可的方式收取費用;⒉明確支持業(yè)務(wù)模式的服務(wù)組合;⒊確定必要的數據，定義數據收集方法;⒋創(chuàng )新：開(kāi)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(gè)完整構建并認證合格的嵌入式平臺，旨在加速開(kāi)發(fā)、激勵創(chuàng )新和實(shí)現變革。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(kāi)發(fā)工具，諸如SSP(Synergy軟件包);QSA(合格軟件插件)是經(jīng)瑞薩質(zhì)量認證、驗證過(guò)其功能的基本軟件;VSA(驗證軟件插件)是第三方開(kāi)發(fā)者自己開(kāi)發(fā)的終端軟件，瑞薩已經(jīng)認證過(guò)其功能。

　　通過(guò)Synergy平臺，可以帶來(lái)三方面的價(jià)值：1.針對開(kāi)發(fā)者，由于可以在Synergy平臺的API層面上直接開(kāi)發(fā)，使推向市場(chǎng)的時(shí)間縮短;2.降低整體成本，因為過(guò)去一定要去買(mǎi)另一些授權的庫，現在這些開(kāi)發(fā)工具費用也節省了;3.可以使用之前的MCU，因為Synergy的MCU是可擴展的，降低了客戶(hù)技術(shù)門(mén)檻。

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

企業(yè)并購仍將繼續，行業(yè)發(fā)展有望突破

　　2016年市場(chǎng)表現

　　半導體行業(yè)在2016年的整體表現平平，增長(cháng)率幾乎和2015年持平。不過(guò)，下半年的表現優(yōu)于上半年?；谶@點(diǎn)， 我們樂(lè )觀(guān)預測2017年將會(huì )超越2016年。我們認為工業(yè)市場(chǎng)、汽車(chē)市場(chǎng)和物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)，在2017年會(huì )是較為熱門(mén)的終端市場(chǎng)。

　　Microchip在2016年的綜合表現統計尚未公布，但根據前九個(gè)月的實(shí)際情況和我們對最后一個(gè)季度設定的最新指導數據，Microchip的表現將會(huì )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(wù)上的有機增長(cháng)帶來(lái)的市場(chǎng)份額增長(cháng)。

　　Microchip為涉及數千種應用的超過(guò)十萬(wàn)客戶(hù)提供服務(wù)，其中既有直接客戶(hù)，也有通過(guò)全球渠道伙伴網(wǎng)絡(luò )獲得支持的間接客戶(hù)。在產(chǎn)品線(xiàn)的角度，我們近90%的收益來(lái)自于單片機和模擬器產(chǎn)品組合;在終端市場(chǎng)的角度，我們涉及的應用領(lǐng)域十分廣泛，但相比之下，工業(yè)市場(chǎng)、汽車(chē)市場(chǎng)和物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)的表現更加強勁。

　　并購將繼續進(jìn)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，這一趨勢對于Microchip和整個(gè)行業(yè)都是有益的。競爭力弱的公司會(huì )被更強大、更系統的公司收購或重組。

　　產(chǎn)業(yè)整合不會(huì )影響我們在市場(chǎng)和產(chǎn)品線(xiàn)上的競爭力。截至2016年9月，Microchip已經(jīng)保持104個(gè)季度的持續盈利。

　　看好中國市場(chǎng)

　　中國是Microchip非常重要的市場(chǎng)，我們在客戶(hù)研發(fā)和生產(chǎn)集中的區域設立了18個(gè)分部。我們非常重視2017年在中國的業(yè)務(wù)發(fā)展，將會(huì )為現有和未來(lái)的客戶(hù)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(shí)，我們會(huì )繼續在全國范圍內舉行技術(shù)研討會(huì )、動(dòng)手實(shí)驗課程及開(kāi)展大學(xué)計劃項目，以提高客戶(hù)自身的技術(shù)水平，培養未來(lái)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(lǐng)先的物聯(lián)網(wǎng)(IoT)實(shí)時(shí)操作系統(RTOS)軟件供應商Micrium。此一戰略性收購有助于所有開(kāi)發(fā)者簡(jiǎn)化IoT 設計，使業(yè)界領(lǐng)先的商業(yè)級嵌入式RTOS 與Silicon Labs的物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)業(yè)知識和解決方案進(jìn)行整合。 Micrium的RTOS和軟件工具將繼續供應全球的合作伙伴，為客戶(hù)提供廣泛的選擇，包括非Silicon Labs的硬件。Micrium也將繼續全力支持現有以及新的客戶(hù)。

　　物聯(lián)網(wǎng)(IoT)的快速發(fā)展使得供應商需要為市場(chǎng)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(kāi)發(fā)人員單獨選擇每個(gè)組件，并自行將所有組件整合在一起)。IoT中預測的設備數量、產(chǎn)品的多樣性和快速上市的需求推動(dòng)了上述變化。實(shí)時(shí)操作系統(RTOS)和嵌入式器件將會(huì )在IoT領(lǐng)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(chǎng)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(xiàn)。Silicon Labs現在已經(jīng)可以提供微控制器、無(wú)線(xiàn)電、傳感器、開(kāi)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(diǎn)，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(hù)的開(kāi)發(fā)過(guò)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(shí)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(kāi)發(fā)。作為Silicon Labs的一部分，我們能夠以更加統一、全面的方式更好地為全球客戶(hù)提供支持。

　　Micrium發(fā)展現狀

　　Micrium提供RTOS內核和相關(guān)的嵌入式通信協(xié)議棧。我們的軟件在大學(xué)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(xué)生可以使用純粹、可靠且經(jīng)驗證的源代碼來(lái)了解嵌入式系統。當這些學(xué)生進(jìn)入勞動(dòng)力市場(chǎng)，他們可以購買(mǎi)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行Micrium產(chǎn)品非常容易。

　　我們目前的開(kāi)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(diǎn)就是讓開(kāi)發(fā)人員在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)時(shí)把重心放在增值部分，所開(kāi)發(fā)出來(lái)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?wù)揑oT，像Linux和Android這樣的系統根本不適合MCU，他們不適合應用在周邊設備里。大多數IoT應用程序非常小，并且不能支持這些操作系統，甚至是其精簡(jiǎn)版本。僅僅從性能的角度，這些開(kāi)源的方案也不能很好地滿(mǎn)足多任務(wù)內核整個(gè)系統的需求。

　　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(wù)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(chē)及電源的未來(lái)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(lái)說(shuō)仍是關(guān)鍵的功能，未來(lái)多年將會(huì )持續創(chuàng )新。有線(xiàn)和無(wú)線(xiàn)充電的改進(jìn)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。充電系統要求供電產(chǎn)品(如壁式適配器)或無(wú)線(xiàn)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(zhuān)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(mǎn)足所有這些產(chǎn)品的功率要求。

　　市場(chǎng)對于更快充電時(shí)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半導體器件或不可行的地步。新一代系統將需要氮化鎵(GaN)方案取代傳統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(wú)線(xiàn)充電發(fā)射器極具吸引力。無(wú)線(xiàn)充電有兩種主要技術(shù)，更易滿(mǎn)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(gè)GaN功率放大器來(lái)設計高能效的系統。

　　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(guān)重要，安森美半導體可為完整的有線(xiàn)和無(wú)線(xiàn)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，并持續使用GaN開(kāi)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字開(kāi)關(guān)，以識別功率和數據信號，并正確連接到系統的其余部分。

　　對于磁共振無(wú)線(xiàn)充電系統，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，并把所有系統電源監控也集成在其中。針對磁共振無(wú)線(xiàn)充電接收端，我們有各種不同的器件，如一個(gè)全橋整流器配一個(gè)IC，用于電源監控和轉換，可處理20W的接收功率。

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

　　汽車(chē)電子發(fā)展需要先進(jìn)的半導體技術(shù)支持

　　汽車(chē)電子是安森美半導體重點(diǎn)關(guān)注的策略領(lǐng)域之一，其最新的應用趨勢包括：汽車(chē)功能電子化、LED照明、車(chē)身/車(chē)艙內、主動(dòng)安全及自動(dòng)駕駛。汽車(chē)電子的發(fā)展有賴(lài)于半導體技術(shù)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(jìn)的CMOS圖像傳感器、傳感器融合、寬帶隙技術(shù)、低導通電阻(RdsOn)、先進(jìn)的混合信號、銅功率金屬等，以實(shí)現更高能效、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)品支持持續的汽車(chē)功能電子化，提供LED內/外部照明、自適應前大燈系統AFS、電機控制、像素燈方案應用于汽車(chē)照明，提供自動(dòng)空調(HVAC)、車(chē)門(mén)模塊、信息娛樂(lè )系統、互通互聯(lián)方案用于車(chē)身/車(chē)艙內，不斷創(chuàng )新傳感器及視覺(jué)技術(shù)應用于主動(dòng)安全和先進(jìn)駕駛輔助系統(ADAS)，以及提供LIN/CAN總線(xiàn)、系統基礎芯片(SBC)等車(chē)載網(wǎng)絡(luò )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(chē)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(zhuān)用標準產(chǎn)品(ASSP)、專(zhuān)用集成電路(ASIC)和系統單芯片，以及通過(guò)AEC認證的產(chǎn)品陣容。

　　數字電源將滿(mǎn)足更復雜的電源要求

　　隨著(zhù)物聯(lián)網(wǎng)(IoT)的不斷發(fā)展，到2020年，市場(chǎng)預計將有500億臺互聯(lián)設備，便攜式醫療和融合健康/健身監測的可穿戴醫療設備也將逐漸興起。隨時(shí)隨地為移動(dòng)設備充電的需求日益增長(cháng)，移動(dòng)電源也越來(lái)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(chē)電子的發(fā)展由自動(dòng)駕駛、燃油經(jīng)濟性及減少排放、車(chē)聯(lián)網(wǎng)等趨勢所推動(dòng)。以上應用領(lǐng)域都要求電源具有更高的功率密度及更高能效。數字電源將可滿(mǎn)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(wú)線(xiàn)和可穿戴市場(chǎng)，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(shí)境和虛擬實(shí)境，及移動(dòng)醫療應用，并幫助實(shí)現高能效和快速有線(xiàn)及無(wú)線(xiàn)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(zhuān)有充電協(xié)議(如高通快速充電3.0)以加快充電時(shí)間，提供智能特性和高集成度，符合下一代移動(dòng)電源的嚴格要求。

　　汽車(chē)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(chē)級電源模塊，適用于48 V系統輕度混合動(dòng)力汽車(chē)和電動(dòng)汽車(chē)。為配合在云計算中采用數字電源，安森美半導體推出了智能功率級器件，這是一個(gè)高度集成的高/低邊MOSFET，集成驅動(dòng)器和溫度/電流檢測。