德州儀器CTO：2016值得關(guān)注的4個(gè)技術(shù)趨勢

現(xiàn)如今，我們身邊的所有東西似乎都變得越來越智能，它們不僅可以通過網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)實(shí)現(xiàn)更多的全新功能，同時(shí)也更進(jìn)一步地朝著電子化發(fā)展。近幾年，半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域的創(chuàng)新正推動(dòng)著包括個(gè)人電子、汽車、制造業(yè)和許多其它市場中全新產(chǎn)品的快速發(fā)展。接下來，我們將介紹最值得關(guān)注的一些技術(shù)趨勢，以及半導(dǎo)體行業(yè)在其中所發(fā)揮的作用，這些趨勢將會(huì)進(jìn)一步推動(dòng)很多全新市場的創(chuàng)新。

1- 智能電源和高壓：

一直以來，業(yè)界對于更高電源效率的需求從來未停止。電路拓?fù)?、電源器件和先進(jìn)封裝技術(shù)的優(yōu)化已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了1KW/in3 以上的更高功率密度。電源管理方面有著非常明顯的幾個(gè)趨勢：

· 服務(wù)器群的規(guī)模正在不斷增長，以滿足全新云端服務(wù)和社交網(wǎng)絡(luò)的需要。隨著服務(wù)器和數(shù)據(jù)流量的快速增長，電源管理的效率也正在變得越來越關(guān)鍵。從高壓到負(fù)載點(diǎn) (POL)，服務(wù)器電源管理對于更高效率的需求已經(jīng)催生出全新的轉(zhuǎn)換器架構(gòu)和電路拓?fù)洌荚谠黾庸β拭芏?，并消除轉(zhuǎn)換級。

· 在便攜式設(shè)備方面，對于更小、更快充電器的需求也正在不斷攀升。更高開關(guān)頻率與改良的電源器件相結(jié)合有助于實(shí)現(xiàn)更高的功效，即使適配器中穩(wěn)壓電路所占空間增大，也可縮小適配器的總體尺寸。

· 智能電源解決方案已經(jīng)在很多應(yīng)用中被采用，例如汽車中的LED陣列控制器、針對高功率和高轉(zhuǎn)矩?zé)o人機(jī)以及電動(dòng)自行車 (ebike) 的高性能服務(wù)器和電池管理。通過使用數(shù)字和模擬混合控制環(huán)路，可以在不同的負(fù)載電流下實(shí)現(xiàn)更高的效率。此外，支持快速啟動(dòng)的極低待機(jī)電流和睡眠模式電流在很多電源解決方案中也發(fā)揮了顯著的作用。

· 針對替代能源的市場，如太陽能和電動(dòng)或混合動(dòng)力車輛，正在經(jīng)歷著健康的增長。隨之而來的是，更高電壓應(yīng)用中半導(dǎo)體含量的不斷增長，尤其是在600V到1200V的應(yīng)用中。人們翹首以盼的氮化鎵和碳化硅等III-V材料生正逢時(shí)，它們的出現(xiàn)將能夠?qū)崿F(xiàn)全新應(yīng)用。

2- 工業(yè)4.0：

制造業(yè)和庫存管理正向著智能化過渡。例如低功耗連接、嵌入式處理和嵌入式感測等推動(dòng)智能化過渡的技術(shù)已經(jīng)在提供低功耗、智能網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)感測解決方案等領(lǐng)域取得了巨大進(jìn)步。然而，為了實(shí)現(xiàn)工業(yè)4.0更加廣泛和快速的部署，安全性和可靠性才是最值得關(guān)注的問題。諸如濕度、溫度和壓力感測等多模式感測解決方案經(jīng)常被集成在許多工業(yè)和樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)中。從延長電池使用壽命到最終的能量采集，超低功耗是關(guān)鍵所在。正是因?yàn)橛辛烁咝У碾娫垂芾砗托盘?hào)鏈技術(shù)，我們才得以實(shí)現(xiàn)少于1微瓦的待機(jī)功率以及低于100nA的睡眠模式電流。包括模擬和數(shù)字信號(hào)處理器在內(nèi)的集成式超聲波和毫米波感測解決方案能夠在流量計(jì)量、診斷和很多其它工業(yè)應(yīng)用中提供全新的多模式功能。

3- 半自主系統(tǒng)：

電子器件的使用體現(xiàn)了新一代車輛的差異性。半自動(dòng)駕駛車輛中的高級駕駛員輔助系統(tǒng) (ADAS) 正在脫離試用版測試階段，同時(shí)，ADAS不再是豪華車的專屬，而逐漸成為主流配置。攝像頭(每輛車多達(dá)10個(gè))、集成式雷達(dá)、聲吶以及激光雷達(dá) (Lidar) 的大量使用已經(jīng)為智能車輛鋪平了道路，雖然它們需要更高速的接口和不同等級的信號(hào)處理。這些技術(shù)已經(jīng)用親民的價(jià)格實(shí)現(xiàn)了諸如碰撞避免、車道檢測和平滑懸停等特性。

針對LED陣列的智能照明子系統(tǒng)中的先進(jìn)電源解決方案、雙向電力轉(zhuǎn)換、高壓驅(qū)動(dòng)器以及電動(dòng)和混合動(dòng)力車輛內(nèi)的器件表明車輛中的電源器件使用量正在不斷增長。

機(jī)器人已經(jīng)脫離了工業(yè)應(yīng)用的束縛，出現(xiàn)在我們生活的方方面面，在醫(yī)療和制造場所中都能夠看到它們的身影。因此，對于更輕型機(jī)器人的自適應(yīng)感測和學(xué)習(xí)能力的需求是十分迫切的。包括高精度電流、觸覺、超聲波和光學(xué)感測融合在內(nèi)的眾多感測系統(tǒng)已經(jīng)在不同的輕型機(jī)器人和無人機(jī)中涌現(xiàn)出來。支持本地分析功能和高精度電機(jī)驅(qū)動(dòng)的超低功耗感測解決方案也是這些主要使能技術(shù)之一。

4- 無線基礎(chǔ)設(shè)施：

隨時(shí)隨地訪問多媒體、社交網(wǎng)絡(luò)、電子商務(wù)和其它數(shù)據(jù)密集型應(yīng)用拉動(dòng)了對于更高無線數(shù)據(jù)速率的需求。在全世界范圍內(nèi)，很多主要城市中的市區(qū)峰值數(shù)據(jù)密度 (Gbps/km2/MHz) 正在不斷上升。盡管部署了LTE，某些熱點(diǎn)仍然會(huì)出現(xiàn)峰值數(shù)據(jù)限制。小型蜂窩網(wǎng)絡(luò)的部署提升了網(wǎng)絡(luò)能力，但由于部署的業(yè)務(wù)模式仍在發(fā)展中，小型蜂窩網(wǎng)路還未達(dá)到預(yù)期的效果。

通過采用那些獨(dú)立于大型蜂窩網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施之外的小型蜂窩網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，一個(gè)企業(yè)云端服務(wù)的全新模型正在不斷向前發(fā)展。在例如中國的某些市場內(nèi)，OEM與運(yùn)營商之間的協(xié)同配合已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了對于聯(lián)合小型蜂窩網(wǎng)絡(luò)LTE和Wi-Fi服務(wù)的支持。而蜂窩網(wǎng)絡(luò)與Wi-Fi之間的無縫漫游，以及分布式天線系統(tǒng)部署并未像預(yù)期的那樣快速出現(xiàn)。

一個(gè)可由以太網(wǎng)供電 (PoE) 實(shí)現(xiàn)電力傳輸?shù)男⌒?、低功耗、靈活的無線電成為小型蜂窩網(wǎng)絡(luò)的理想選擇。能夠滿足小型蜂窩網(wǎng)絡(luò)發(fā)展需要的全新無線電架構(gòu)依賴于超過100MHz的超寬帶無線電，以及諸如RF采樣等靈活技術(shù)。對于很多全新基站系統(tǒng)，更低振動(dòng)和可編程時(shí)鐘基準(zhǔn)也很關(guān)鍵。功耗與靈活性之間的平衡和取舍也形成了廣泛的基帶架構(gòu)，例如低功耗、高性能DSP、ASIC和FPGA。

總體而言，由于消費(fèi)類市場中某些細(xì)分市場的快速發(fā)展，它們在近幾年已經(jīng)成為創(chuàng)新的主要關(guān)注點(diǎn)和主要增長點(diǎn)。由于更多的電氣化在諸如工業(yè)、汽車等其它市場內(nèi)通過更高的效率和可靠性實(shí)現(xiàn)了全新功能，創(chuàng)新的機(jī)會(huì)也可能隨之?dāng)U展。電源和信號(hào)處理方面的創(chuàng)新能夠進(jìn)一步優(yōu)化系統(tǒng)解決方案，從而直接使用戶受益。德州儀器(TI)憑借電源管理、模擬和嵌入式處理領(lǐng)域內(nèi)最多樣化的IP產(chǎn)品組合，正在積極地推動(dòng)下一代電路、器件和封裝方面的創(chuàng)新，以優(yōu)化全新系統(tǒng)解決方案。