德州儀器CTO：2016值得關注的4個技術趨勢

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絡互聯(lián)實現(xiàn)更多的全新功能，同時也更進一步地朝著電子化發(fā)展。近幾年，半導體技術領域的創(chuàng)新正推動著包括個人電子、汽車、制造業(yè)和許多其它市場中全新產品的快速發(fā)展。接下來，我們將介紹最值得關注的一些技術趨勢，以及半導體行業(yè)在其中所發(fā)揮的作用，這些趨勢將會進一步推動很多全新市場的創(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。電路拓撲、電源器件和先進封裝技術的優(yōu)化已經實現(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趨勢：

服務器群的規(guī)模正在不斷增長，以滿足全新云端服務和社交網絡的需要。隨著服務器和數(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鍵。從高壓到負載點 (POL)，服務器電源管理對于更高效率的需求已經催生出全新的轉換器架構和電路拓撲，旨在增加功率密度，并消除轉換級。在便攜式設備方面，對于更小、更快充電器的需求也正在不斷攀升。更高開關頻率與改良的電源器件相結合有助于實現(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在很多應用中被采用，例如汽車中的LED陣列控制器、針對高功率和高轉矩無人機以及電動自行車 (ebike) 的高性能服務器和電池管理。通過使用數(shù)字和模擬混合控制環(huán)路，可以在不同的負載電流下實現(xiàn)更高的效率。此外，支持快速啟動的極低待機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，如太陽能和電動或混合動力車輛，正在經歷著健康的增長。隨之而來的是，更高電壓應用中半導體含量的不斷增長，尤其是在600V到1200V的應用中。人們翹首以盼的氮化鎵和碳化硅等III-V材料生正逢時，它們的出現(xiàn)將能夠實現(xiàn)全新應用。

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智能化過渡的技術已經在提供低功耗、智能網絡互聯(lián)感測解決方案等領域取得了巨大進步。然而，為了實現(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常被集成在許多工業(yè)和樓宇自動化系統(tǒng)中。從延長電池使用壽命到最終的能量采集，超低功耗是關鍵所在。正是因為有了高效的電源管理和信號鏈技術，我們才得以實現(xiàn)少于1微瓦的待機功率以及低于100nA的睡眠模式電流。包括模擬和數(shù)字信號處理器在內的集成式超聲波和毫米波感測解決方案能夠在流量計量、診斷和很多其它工業(yè)應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，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10個）、集成式雷達、聲吶以及激光雷達 (Lidar) 的大量使用已經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處理。這些技術已經用親民的價格實現(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)中的先進電源解決方案、雙向電力轉換、高壓驅動器以及電動和混合動力車輛內的器件表明車輛中的電源器件使用量正在不斷增長。

機器人已經脫離了工業(yè)應用的束縛，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，對于更輕型機器人的自適應感測和學習能力的需求是十分迫切的。包括高精度電流、觸覺、超聲波和光學感測融合在內的眾多感測系統(tǒng)已經在不同的輕型機器人和無人機中涌現(xiàn)出來。支持本地分析功能和高精度電機驅動的超低功耗感測解決方案也是這些主要使能技術之一。

4-無線基礎設施：
隨時隨地訪問多媒體、社交網絡、電子商務和其它數(shù)據(jù)密集型應用拉動了對于更高無線數(shù)據(jù)速率的需求。在全世界范圍內，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，某些熱點仍然會出現(xiàn)峰值數(shù)據(jù)限制。小型蜂窩網絡的部署提升了網絡能力，但由于部署的業(yè)務模式仍在發(fā)展中，小型蜂窩網路還未達到預期的效果。

通過采用那些獨立于大型蜂窩網絡基礎設施之外的小型蜂窩網絡服務，一個企業(yè)云端服務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，OEM與運營商之間的協(xié)同配合已經實現(xiàn)了對于聯(lián)合小型蜂窩網絡LTE和Wi-Fi服務的支持。而蜂窩網絡與Wi-Fi之間的無縫漫游，以及分布式天線系統(tǒng)部署并未像預期的那樣快速出現(xiàn)。

一個可由以太網供電 (PoE) 實現(xiàn)電力傳輸?shù)男⌒?、低功耗、靈活的無線電成為小型蜂窩網絡的理想選擇。能夠滿足小型蜂窩網絡發(fā)展需要的全新無線電架構依賴于超過100MHz的超寬帶無線電，以及諸如RF采樣等靈活技術。對于很多全新基站系統(tǒng)，更低振動和可編程時鐘基準也很關鍵。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，例如低功耗、高性能DSP、ASIC和FPGA。

總體而言，由于消費類市場中某些細分市場的快速發(fā)展，它們在近幾年已經成為創(chuàng)新的主要關注點和主要增長點。由于更多的電氣化在諸如工業(yè)、汽車等其它市場內通過更高的效率和可靠性實現(xiàn)了全新功能，創(chuàng)新的機會也可能隨之擴展。電源和信號處理方面的創(chuàng)新能夠進一步優(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域內最多樣化的IP產品組合，正在積極地推動下一代電路、器件和封裝方面的創(chuàng)新，以優(yōu)化全新系統(tǒng)解決方案。