看到這篇文章之時,你可以很確定的說瑪雅人的預言不過是一個玩笑,同樣如果你看到了這篇文章,意味著半導體已經走入一個讓所有人都看不清未來的2013年。從某種意義上說,曾經指揮半導體產業發展幾十年的摩爾定律,在2013年會經歷前所未有的質疑與解釋,至少當半導體的工藝全面演進到3D技術之時,工藝是否還能成為基于平面工藝的摩爾定律里關于技術的預言的延續,我們已經需要牽強附會才能說服自己再去說服別人。
半導體不相信預言,這也許會成為2013年半導體企業在走過這一年后的集體感悟,畢竟走過從2008年金融危機之后,半導體產業就一直在跌宕起伏中艱難前行。沒有了之前幾年為一個周期習慣性震蕩,也沒有了震蕩后持續幾年的快速增長,連指揮幾十年的摩爾定律都已經看得到壽終正寢的那一刻了。面對這樣的煙鎖重樓,誰又愿意去被那些所謂的預言家霧里看花般的預測所指引,惟有靠自己去感悟市場與技術的脈搏,摸著石頭過河希望自己能早點上岸。
半導體不相信預言,2011年,許多人預測行業悲觀,結果行業增長3%左右,差強人意。2012年普遍預測行業微漲2%,結果全行業平均下跌了2%左右。這樣的預言,分析咨詢公司一定會繼續每年甚至每季度堅持做下去,但是,半導體公司也必須明白一點,整個產業發展如何并不意味著自己的發展會如何,公司業績受整體行業發展態勢的影響會越來越小,更多的將會是具體某個公司是否能夠適應自己所在市場的競爭,并且選擇卓有成效的戰略去爭取自身更好地發展。換言之,如今的大環境下,半導體企業的命運,把握在自己手上,而不再受整個市場的發展所限制。
為何要這么說,看看某分析公司提供的2012年半導體公司20強榜單,除了6家增長之外,其他14家的銷售額均有所下滑,但是這份榜單的詭異之處就在于,除了坑人的存儲器行業集體下滑之外(三星除外),其他的領域你總是能發現有些企業增長有些企業下滑。這就說明,在每個領域,只要你做得足夠好,一樣可能逆勢上揚;而如果你做得不夠好,即使你身處最光明的產業,一樣需要面對業績下滑的命運。2013年的半導體市場,沒有一個應用領域可以確保你只漲不跌,同樣沒有一個領域拒絕提供你壯大自己的機會,關鍵在于企業自己是否能夠找準機遇,并且做好應對殘酷的產業環境的準備。
半導體不相信預言,因為連續兩年的產業發展情況讓我們不得不去面對任何可能發生的產業形勢變化。連續兩年,很多企業面對的情況是,前半年訂單表現非常出色,但是二季度末開始,整個市場需求明顯下滑,最終的結果造成年底的整體表現琢磨不定。面對這樣無法理解的產業形勢,任何年初的預期需要不停的調整自己的預測,與其相信這些預測,不如相信自己的客戶,相信自己的產品,相信自己的戰略和努力。
不過,半導體已經發展成一個超過3000億規模的龐大市場,而電子信息技術的持續演進依然會給半導體足夠多的機遇和足夠長的成長時間。據統計,2010年以后人類主要的經濟增長驅動力中,絕大多數與電子信息技術有關,其中90%的增長受益于電子信息技術的創新,而現有創新的起源,還是要歸結到那些跑在小小芯片里的電信號。我們惟一需要適應的一點是,半導體已經發展得足夠成熟,這個市場不會再出現在幾年時間內的兩位數年復合增長率。作為一個已經成熟的正午產業,半導體會持續釋放著其對整個信息化地球的影響力,并成為人們生活中最不起眼卻又最不可或缺的產品。而這幾年的持續震蕩,并不僅僅是經濟形勢影響半導體的發展,更重要的是,半導體要適應從朝陽走到正午的一個轉變,當這個產業增速不再如此迅猛,當摩爾定律看似走到了末路,當人們已經習慣了硬件不過是一種基礎的工具,當半導體的利潤不再高企……這些不適應造成的影響其實早就該發生,只是2008年的金融危機提前讓這個時間點到來。也許,對半導體產業來說,現在這樣的產業頻繁震蕩只是走上新的正常道路之前必不可少的陣痛和調整期,需要在這樣的痛苦中洗卻之前多年養成的一些壞習慣和舊思維,換個想法,重裝上路。

細微的應用方面,我們依然能夠看到一些注定在2013年會成為半導體增長的主要驅動力的技術與應用,首當其沖的就是智能手機與平板電腦為主的移動便攜信息設備。十幾年之前,你想不到剛剛成立的高通半導體業務可以這么快的超越他們視為最大競爭對手的TI,而現在這個超越已經不是僅僅在手機芯片業務部分,而是實現公司層面的超越,十幾年之前,蘋果還被認為是公司岌岌可危的垃圾股票,現在即使到了600美元還依然受熱捧。在推動蘋果成為全球市值第一的公司以及助力高通市值超過Intel之后,在2013年的移動信息處理大戰中,再塑造出一兩個里程碑式的事件,也不會是什么新聞了。惟一可以肯定的是,移動信息處理大戰在2013年注定成為半導體市場最吸引眼球之處,并極有可能成為改變整個產業格局的推手。畢竟,在這場戰役中下重注的,包括了前20強中的7家,以及可能再闖進來的AMD。而前20強中的絕大部分,這幾年都會受益于智能手機的快速成長。
除去智能手機,還有很多市場在冉冉升起,或者即使傳統已經很成熟的市場,一樣是機遇與挑戰并存,比如電源管理的能效要求,比如MCU的更新換代,比如新能源市場的浮塵,比如電動汽車的撲朔迷離。在今年的新年展望專題中,我們將繼續邀請半導體的領導企業,與我們一起暢談對各自專注領域2013年的發展預測,與之前不同的是,今年我們將分不同的技術領域進行綜合性報道,請大家與我們一起,走進2013,腳踏實地去感受自己身邊的半導體市場。
來自半導體企業的聲音
2013年,擺在各個半導體企業面前的,將是一張沒有標準答案的問卷,面對一個琢磨不定的半導體市場,每位應試者需要做的,就是立足自身的技術優勢,抓住自己所在產業的發展機遇,給出自己認為最合適的答案,而評判的標準,也只有到明年這個時候才會看得出誰的發揮更出色。
聲音之TI
無論市場前景如何,TI 正在超低功耗處理及信號調節、能源管理、云計算、安全與安防以及醫療等領域推進技術發展及產品創新。TI 始終致力于同客戶、行業聯盟以及大專院校密切合作,不斷開發差異化產品,改進我們的工作、生活及娛樂方式,并滿足當前及未來的需求。TI 一直致力于打造更智能、更安全、更環保、更健康以及更精彩的生活,謝兵從應用角度看,3G、物聯網、LED顯示與照明、汽車、太陽能利用、智能電網、電動汽車、下一代寬帶、手持醫療設備、低功耗無線系統等都是很有發展潛力的應用領域。
2013年,TI仍會以模擬和嵌入式處理為重點展開業務。一方面,TI會在傳統的工業、通信、消費電子、醫療電子等行業繼續投入,另一方面,中國十二五規劃的新興產業確定了七大戰略新興產業,包括節能環保、新一代信息技術、高端裝備制造、新能源、新材料、新能源汽車等,在這些戰略性新興產業中,DSP、MCU以及模擬器件都有著廣泛的應用前景。無論是技術還是產品,最重要的是TI始終堅持以客戶需求為導向的創新,為客戶提供完整的解決方案,幫助客戶開發出各種終端應用以滿足消費者的需要。為此,TI成立了Kilby實驗室、太陽能實驗室、LED實驗室以及馬達實驗室,借此向客戶提供全球一流的解決方案,幫助客戶應對在中國及全球市場的挑戰。
聲音之英飛凌
回顧2012年,中國市場經濟增速減緩。而展望2013年,傳統行業市場的不確定性或許將繼續,這確實是電子產業充滿挑戰的一年,其中的挑戰主要包括:
成本的上升造成低附加值制造業的競爭力下降;
針對中國部分出口產品(例如太陽能電池板等)的反傾銷和反補貼稅措施;
部分行業分布零散,規劃和管制力度不足,影響了本地產業的發展速度和規模;
缺乏技術人才和優質知識產權阻礙了創新實力,因此削弱了中國在高附加值產業的競爭力。
雖然面臨這些挑戰,但中國市場的規模及發展潛力仍為電子產業創造了巨大機會。作為業者,如果能找到適合的解決方案,利用市場的優勢,規避薄弱環節,這些挑戰也許會成為發展的機會。而要應對這些挑戰,我們也可以從政策扶持、拉動內需、鼓勵創新以及培養和儲備人才等幾個方面著手。
在2013年,市場的主要增長驅動將來自市場創新、技術創新和產品創新,另一方面來自于環保的需求及行業標準化和法規的實施。值得期待的產品和技術應用包括:
(1)32位多核車用微處理器,執行速度更快;
(2)汽車行業ISO26262體系的實施,使得車輛更安全;
(3)IGBT的產品市場細分及更廣泛的應用啟動
(4)更精細的半導體線寬和更大直徑的晶圓工藝和技術,會使單個IC產品成本更低。
同時,我們認為如下市場將值得大家關注:移動互聯,云計算,新能源 ,個性化消費類產品,電子支付和汽車電子。
聲音之ADI
展望2013年,我們認為新能源、汽車電子以及消費類醫療這些細分市場值得密切關注。
新能源:在中國工業市場,尤其是新能源領域,包括能源運輸、分配、儲備方式等。節能環保的新能源是中國十二五規劃產業升級的重點。中國風電機組裝機容量近年迅速增長,太陽能光伏發電成長空間巨大,逆變器供不應求。在利用半導體技術來極大地改善電能傳輸和分配以及開發新的可再生能源(如風能和太陽能)方面,中國蘊藏著巨大的商機。根據行業內預測,到2020年,中國的電力需求將翻一番。這一增長意味著對各種新產品的需求也將增長,包括智能電表、電站更新換代、太陽能和風力發電廠與傳輸設備以及超高壓輸電線路。在新能源的建設中,所面臨的關鍵問題有很多,其中提高光伏逆變效率、新能源并網接入、低電壓穿越、大容量能量存儲、特高壓輸電、需求側管理及智能計量技術等應該是業界比較關注的關鍵點。
汽車電子:在汽車領域,越來越多的中國公司非常關注混合電動汽車和純電動汽車。兩三年前,電動汽車的發展還僅僅停留在測試階段,而現在他們不僅追求安全標準和特色設置,還包括先進的駕駛輔助系統。
消費類醫療電子:國內消費類醫療市場潛力巨大,競爭對手越來越多。家用醫療監護設備在技術上的發展趨勢概括起來就是“更便攜、更安全、更低耗、更智能,以及更高診斷級的性能”。隨著健康意識的普及以及家用醫療設備技術的不斷革新和制造成本的不斷降低,家用醫療設備,尤其是以預防監測為主的家用醫療設備將面向所有用戶群,成為人們生活中的必需品。另外,隨著醫療基礎的不斷成熟,診斷級的家庭醫療設備亦將得到快速發展。除了傳統的個人醫療電子設備如血壓計、血糖儀之外,其他新的技術和應用,例如針對個人和家庭應用的生命體征信號測量等,也將帶動未來的便攜式醫療電子設備市場的發展。我們預計未來個人監護與診斷以及運動狀態監測等設備也會走入家庭和個人應用場合。我們有理由相信這些新興的醫療電子應用的出現,不久的將來會給我們的生活帶來深遠的影響。
聲音之富士通半導體
由于全球主要市場的經濟減弱,富士通半導體亞太區市場副總裁鄭國威對于2013的整體半導體市場發展持較謹慎態度,由于政策引導和市場環境所致,新能源、LED照明、物聯網、4G、手持移動設備, 家電,汽車電子,智能電表和照相相關應用等會成為2013年的熱點技術應用。他強調,富士通將持續保持“輕晶圓”的公司策略,減少對于不具競爭力產品的投資,加大投資和研發符合市場需求的有競爭力的產品。
在新能源汽車是2013年一個值得關注的應用,存在三大技術挑戰:一需要設計一個更加高效的電池管理系統;二如何預測和提高電池系統的使用壽命問題;戰三:在電機和電控的核心研發上,需要提高開發效率和提升安全規格。富士通半導體提供多種針對性解決方案,助力新能源汽車的快速平穩安全發展。
聲音之安森美
從總體上講,半導體產業正趨向成熟,其增長與全球GDP增長密切相關,整體長期年復合增長率(CAGR)將只有個位數,使競爭加劇及企業整合增多。由于全球經濟放緩及代理商/OEM庫存持續耗盡,2012年半導體銷售收入預計將下降超過4%。預計2013年開始逐漸復蘇.,估計增長率為1.5%。
安森美半導體的策略是積極推動高能效電子的創新。主要市場動力就來自汽車、通信及消費等領域。移動醫療和建筑物自動化等市場的增長前景也看好。另外,在計算機領域,Windows 8及超級本預計將刺激市場需求。
公司將繼續與全球客戶密切合作,開發及提供符合客戶不斷演變之需求的產品,從復雜的混合信號ASIC到標準產品構建模塊及電源模塊等,以構成完整的系統方案。
在通信市場,智能手機、平板電腦和4G網絡部署推動增長。而在消費市場,世界各國更加注重提升消費類白家電產品以及電視產品的能效,如房間空調、洗衣機和電冰箱等消費類白家電將持續轉向采用變速電機以提升能效,進而獲取更大市場份額;同時,“智能”及“連接型”消費類設備將迎來更大發展。此外,向移動醫療過渡的趨勢將推動醫療設備領域的增長,建筑物自動化領域的半導體成分也在快速增加進而推動市場增長。
聲音之Intersil
2013年,就全球而言,主要推動力可能會是智能化和市場分層細化,這倆點會為市場的消費類電子增加更多效益,主要應用仍會是智能消費電子、安防、汽車電子等應用領域, Intersil公司中國/香港總經理陳宇作為模擬半導體廠商,在這幾方面都有涉獵,會繼續開發客戶需求的產品,以創新迎接新的挑戰。2013年Intersil仍會繼續關注LED照明、汽車電子、智能消費電子、安防監控等領域應用,這些領域需要與其他客戶進行不斷的磨合協調溝通,才能做出非常優秀的解決方案或者產品,例如大家所熟知的SLOC產品解決方案,這個就是我們與合作伙伴共同努力打造的生態系統。
聲音之ARM
整個嵌入式市場現在大家都在談論物聯網,包括智能電網,智能交通,智能家居,智慧農業等。對于終端設備或者終端節點而言,都離不開MCU的支持,包括與傳感器的連接,系統的控制相應,與上層云計算的通訊連接等。ARM的MCU內核在開發過程中一直非常注意Energy Efficiency以及Easy of Use的設計理念,比如我們在2012年3月份推出的Cortex-M0+內核,在Cortex-M0的基礎上針對這些需求全新設計了包括2級流水線,Micro Trace Bufer以及單指令周期的I/O總線,使用起來更加方便靈活,同時與傳統的8/16位內核相比具備更高的能效表現。
UMC:制程的特性遷移比邏輯遷移重要
——因為中國IC設計業:20%要快,80%要深
中國IC市場有些特質:快、多、低、短。即比海外市場反應快得多;客戶群多;要求低價/超低價;產品生命周期較短,例如海外有些市場要保證IC用十年。
因此,代工廠要專攻這些特點。聯華電子(UMC)副總經理王國雍分析說,中國500多種本土IC設計中,真正需要先進制程(28和40nm)的不會超過兩成,智能電表、智能卡等八成的大批量產品需要主流節點,但特性(speciality)要到位、每個節點挖掘得夠深。像智能卡要eFlash,性價比合理。還有小型DDI(顯示驅動IC)領域,有HVGA(162nm)、WVGA/ qHD(130/110nm)、HD/WXGA(80nm)、 Full HD(55nm),市場需要這四種產品同時存在,最佳性價比的制程節點也是不同的。
從代工廠角度來看,如果只是邏輯上跟著先進制程遷移也不容易賺到錢,還要注意特性的遷移。據悉,UMC現在的量產制程能力涵蓋從0.5um到 28nm,同時14nm制程也已經在研發當中。 “UMC不是最先進入28nm量產的代工廠,也不是最低價格的。”王國雍說,“但是對性價比要求最嚴苛的中國和亞太地區卻占UMC總營收的47%,高于一些國際著名代工廠。因為UMC能夠幫助客戶找到最佳性價比平衡點,協助客戶同時提升競爭力和獲利能力。”
FPGA:將革ASIC的命進行到底
在2011年底的時候,某測試領導廠商創始人談到對2012年的電子市場最大的期待時,唯一提到的產品就是集成ARM核的FPGA,這足以讓我們感受到整個產業對FPGA產品的足夠關注,在最近幾年的半導體市場中,你很難找到一個產品種類像FPGA那樣蓬勃的發展,借助自身獨特的技術優勢,對傳統ASIC發起了極大的挑戰。
靈活化的設計與個性化的需求,這是每個電子設計者與消費者共同的需求,在與ASIC 競爭的時候,FPGA 特有的靈活性、可升級能力所帶來的成本效益(沒有NRE或昂貴的重制費用)以及差異化的生產力和更快的產品上市時間,是最明顯的優勢。
2013年,FPGA無疑將繼續展現其獨特的魅力,當幾家FPGA企業紛紛計劃將FPGA+ARM的全新技術結構付諸實現之際,FPGA產業又將迎來全新的一次革命。作為緊跟制程的幾個半導體產品之一,高性能高密度的FPGA在2013年將全面向20nm工藝進軍,FPGA在工藝上的領先,帶給客戶的是突破性的領先技術,可以在五大領域帶給客戶重價值: 性能更高、功耗更低、成本更少、集成度更高,生產力大幅提升。而在低密度和低成本的FPGA市場,將更加強調針對性,靈活性與易用性,直接對ASIC形成強有力的挑戰。
從28nm開始,賽靈思已經從可編程邏輯公司成功轉向所有可編程(All Programmable)公司。All Programmable器件采用“全面”的可編程技術,超越了可編程硬件范疇進而包含軟件,超越數字進而包含模擬混合信號 (AMS),超越單芯片實現了多芯片的 3D IC。20nm時代,賽靈思全球高級副總裁兼亞太區執行總裁湯立人介紹其產品組合將繼續沿著下面三大類方向繼續加強:
(1)All Programmable FPGA:具有傳統的可編程邏輯和可編程模擬、DSP、收發器和其他功能。
(2)All Programmable SoC:將完整處理器系統集成到單個FPGA架構上,硬件、軟件和I/O均可編程的器件。
(3)All Programmable 3D IC:利用3D堆疊硅片技術擴大集成度,克服傳統FPGA壁壘如高速收發器,內存等功能障礙。
20nm All Programmable 產品系列專門滿足下一代的、更加“智能”、集成度更高、亟需更高帶寬的系統而精心打造。其目標應用分別是:
(1)智能Nx100G - 400G有線網絡;
(2)智能自適應天線、認知無線電技術、基帶和回程設備的LTE高級無線基站;
(3)高吞吐量、低功耗的數據中心存儲、智能網絡和高度集成的低時延應用加速;
(4)圖像/視頻處理以及面向新一代顯示、專業攝像機、工廠自動化、高級汽車駕駛員輔助和監視系統的嵌入式視覺;
(5)面向幾乎所有可以想象到的應用的尖端連接技術。
萊迪思作為在低密度和超低密度FPGA市場的領導企業,更專注于提供符合成本效益的設計解決方案。萊迪思系統開發部副總裁Suresh Menon很自信的表示,低成本FPGA將繼續向更高的性能、更低的功耗和更小的尺寸方向發展。此外,低成本FPGA將通過更高的集成度和新功能帶來更多的價值。因此,這些低成本FPGA將打開新的FPGA市場和應用,并刺激行業的發展。他還介紹FPGA正越來越多地用于以前使用ASIC和ASSP的一些新的領域和市場,如消費電子/移動、安防/監控系統和數碼攝像/顯示器等。
在這個細分市場中,萊迪思通過各種方式幫助客戶控制開發成本,首先緊密關注客戶的需求并且開發具有競爭力的產品,這些產品專為滿足客戶特定需求而設計,并幫助他們迅速將產品推向市場。此外,我們還通過開發基于通用構建模塊的多功能產品平臺,適用于多種新產品的開發,從而進一步降低開發成本。
移動信息處理:最具活力的技術演進
據IDC最新預測, 2012年僅中國智能手機市場的出貨量就將接近3億臺,年增長率將達44.0%。受智能手機在未來兩年高速增長的影響,2013年中國智能終端市場的出貨量將接近3.9億臺,年增長率達33.1%。在移動信息處理終端市場,幾乎主要的半導體企業都參與到這場慘烈的競爭中。
為提供更好的用戶體驗,移動應用處理器在控制功耗前提下性能繼續提升,多核是不可避免的趨勢。ARM移動產品經理王俊超認為,未來兩年以Cortex-A15/A7大小核產品滿足高端智能機高性能低功耗需求,中低端也將由Cortex-A5演進到Cortex-A7,四核及雙核Cortex-A7將滿足中低端智能機的需求,使得用戶可以獲得2011年高端手機的用戶體驗。采用多核應用處理器能夠有效提高移動設備處理能力。為平衡高性能與低功耗,選擇合適的架構非常重要,高端應用處理器采用A15/A7大小核架構能夠有效滿足高端設備高性能和低功耗的需求,中低端可采用小核如Cortex-A7低功耗處理器,達到接近Cortex-A9處理能力,功耗低于A9一半。
在具體應用ARM多核理念的芯片廠商看來,核的作用是不同的,有些核強調高性能,有些核則強調低功耗。因此,不應該單一把核的數量作為考量手機整體應用能力的標準。Marvell移動通信事業部產品市場總監吳慧雄介紹,目前的趨勢是采用大小核的架構來構成4核,比如采用2個高性能的核(如A15)加上兩個低功耗的核(如A5、A7)組合的方式,這樣可以根據具體應用需求的不同,將切換到不同模式。如工作量較小的時候,可以切換到低功耗模式,如多個應用并行訪問的時候,則可切換到高性能模式。
吳慧雄特別指出,多核模式,對軟件的優化和運行效率提出了很大挑戰,因此,對整個軟件生態系統的開發,所有手機軟件的開發都提出了更高要求。也就是說,如何使軟件與硬件的快速發展匹配,是一個很棘手也很重要的問題。這是整個手機軟件生態系統需要加強的工作,任重道遠。
總體概括起來,整個手機處理平臺的趨勢是向低成本、高集成度、高處理能力的方向發展。
趨勢一: 芯片集成度將不斷提高。手機外圍處理芯片的一些數字部分功能將被陸續集成到基帶處理芯片中,例如一些外設應用技術,如WiFi、藍牙等將融合到主處理芯片中。
趨勢二: 整個芯片的處理能力將大幅度提升。由于信息處理量越來越高,因此對芯片平臺的處理能力將提出更高要求。
趨勢三: 對多媒體需求的處理能力將會增強。具體表現為對視音頻處理能力要求更高:對視頻編解碼,對高級音頻處理技術,如多聲道,干擾消除需求等。
趨勢四: 對LTE Modem的需求更加迫切。這是因為,LTE已經在世界各地廣泛部署,明年在中國也將面臨大面積的商用,因此對相應Modem的需求更加強烈。
圖形處理器是移動處理平臺中,完整用戶體驗中非常重要的部分,在滿足目前UI及游戲需求的圖形處理基礎上,需要在功耗受限的情況下滿足用戶對支持更復雜的UI,應用及游戲體驗的需求,GPU計算將有效利用GPU處理能力更高效地支持人臉識別,游戲機級別的游戲及AR等應用。王俊超表示,圖形處理能力已成為應用處理器中越來越重要的指標,至少將成為與CPU處理能力同等重要的指標。面向高端智能機在滿足UI及游戲所需圖形處理需求基礎上還將支持GPU計算,以更高效地支持人臉識別姿態識別等應用提供更好的交互體驗,API標準方面需要支持Rendscript Compute, OpenCL, DirectX11等標準。
吳慧雄還提及,Marvell正在推動移動技術、智能家庭和云技術的融合,這將使消費者創建、使用和分享信息的方式發生根本性的變化,這種Marvell倡導的新的互聯生活方式,也將是未來幾年中最重要的消費趨勢之一。
半導體工藝的2013:3D全面入侵

當Intel在2011年底將工藝演進到22nm之前,很多人依然對3D的半導體制造工藝保持著觀望的態度,認為這離實際應用還有一段日子。也許是Intel為了在45nm率先引入HKMG之后,再次讓自己的工藝演進吸引眼球并繼續引領技術發展,所以FINFET這種完全3D的半導體工藝被“提前”實現量產。
2013年,我們從各家搜集到的消息是,FINFET并不會在代工廠里實現大規模量產,但是2014年是各代工廠決戰3D的年份。另一個原因是,2014年,幾大代工廠憋著一口氣,希望在這個年份從工藝上縮短于Intel的差距。促成幾大代工廠要追趕制程的重要原因是,在三大緊跟制程的應用中,CPU的市場基本接近飽和,而另外兩個主要的驅動力——便攜移動處理器和FPGA則都是代工廠最重要的客戶群之一,先進的制程可以為其產品提供足夠的競爭優勢,他們也可以忍受相對較高的制造成本和略低的良率。而為了應對2014的3D革命,設計公司們必須在2013年全面掌握這種新的3D制造工藝能為自己的產品帶來多大好處,并且做好自己設計轉移制程的準備。
臺積電(TSMC)中國區業務發展副總經理羅鎮球介紹,該公司在開放創新平臺(Open Innovation Platform, OIP)架構下,支持20nm技術的設計生態環境已經準備就緒,20SoC工藝預計2012年底進入試產,而延續20SoC工藝的將是采用3D鰭形場效晶體管(FinFET)架構的16nm工藝,預計2013年11月推出,TSMC也在著手開發10nmFinFET工藝,預計2015年底推出。隨著行動電子產品成為市場主流,集成電路的尺寸朝更微小化發展,TSMC相信采用20nm及16nmFinFET先進技術能夠滿足客戶對高效能、低耗電及更小產品尺寸的市場需求。20nmSoC工藝將采用第二代的HKMG技術,而更先進的16nm工藝則將采用FinFET技術;在微影技術方面,20SoC與16nmFinFET工藝皆將采用雙重曝影技術,有別于28nm采用的193nm浸潤式曝光顯影技術。另外,在性能方面,相較于28nm工藝,20SoC工藝在相同漏電基礎上速度增快15-20%,而在相同速度基礎上功耗減低20%-25%;相較于20SoC工藝,16nmFinFET工藝速度快2 5 %,功耗亦再降低25%-30%,廣泛支持下一代平板計算機、智能手機、桌面計算機以及各類消費性便攜移動電子產品的應用。
羅鎮球認為全新的半導體制造技術將朝更先進、更細微的技術前進,而創新的FinFET技術是繼續將摩爾定律往前推進的主要動力之一。相較于目前的平面式(planar)晶體管設計,FinFET技術將導電通路設計于兩側,形成可控制電流流動的閘極環繞的3D鰭型架構,能夠大幅改善速度與功率,并且在較低的電壓下運作,將漏電減到最低,進而延長移動便攜應用產品的電池使用壽命,這些優勢克服了二維SoC技術進一步微縮時所遭遇的關鍵障礙。
在過去十年以來,整個半導體產業面臨著一個重大的挑戰,就是市場不斷需求更高的效能,同時要求更低的功耗。GLOBALFOUNDRIES(GF)全球銷售和市場營銷執行副總裁Michael Noonen過去與客戶的交流中可以看到,客戶需要代工廠推出更先進的制程技術來滿足市場的需求,應對耗電部分越來越嚴苛的挑戰。GF計劃在2014年量產14XM這種14nm基于最新的FinFET架構的工藝,XM代表eXtreme Mobility的意思,希望該解決方案能夠幫助客戶提升更快速的產品上市時間,同時能夠達到降低功耗的目標,在成本跟效能上都能夠更具競爭力。不只是這樣一個技術能夠讓大家感到驚喜,而且GF能夠以更快的速度把這個技術帶到市場上。過去,每一次新技術的顯著提升大概都要花兩年時間,但是在XM這個部分GF能夠加快它的速度,在一年之前就達到這樣一個成績。
在14XM應用上面,Michael Noonen特別指出在功耗上面的優勢。如圖2紅色部分是20nm技術的表現,藍色部分則是14XM。無論是在耗電或者是在性能上面,都能夠有非常優異的表現。客戶可以按照不同的設計目標設計更高性能,或者是提升某個性能,而控制密度降低,延長電池壽命這樣一個應用來達到他們的需求。未來客戶所需要的不只是個備份而已,他們希望能夠有一個完整的解決方案,換言之,他們希望能夠有一個非常完善的SoC平臺來滿足他們。除了剛剛提到的能夠有一個完整的SoC提供之外,此次在14XM上面GF也能夠提供Mobile上面一個平臺來滿足客戶的需求。另外,14XM這樣一個技術也能夠符合SoC解決方案的需求,同時也能夠更針對封裝技術,這邊可以看到3D的封裝,都能夠搭配XM的應用。
3D打印:掀起下一次工業革命浪潮
2 0 1 2年,X P R I Z E C E O Dr.Diamandis在談及未來電子及工業創新時,重點提到了3D打印技術。在今年的意法半導體傳感器設計大賽中,獲得最高獎的西電代表隊的作品外形也是用3D打印技術制作出來的。
對于用戶來說,3D打印已經不再是一個陌生或者僅限于科研領域的技術和產品,現在3D打印已經逐漸開始普及到各個企業、辦公室和設計工作室。客戶端角度來講,3D打印對他的應用不外乎四個方面:第一概念模型;第二是叫裝配或者叫原型;第三功能性測試;第四是直接制造。
Stratasys亞太及日本地區總經理特別介紹了3D打印的一些原理,3D打印的流程和普通打印沒什么區別,從打印原理上只是在打印機的維度上增加了一個Z軸方向,打印的時候材料通過程序控制,以非常精細的距離差而實現一層層堆積起來,最終形成實際設計的真實體現,從而實現了立體的效果;從打印實際操作上,只需要將現有的3D設計進行簡單的轉換就可以直接打印出來。
你可以把3D打印看成對鑄造模具的一種有效替代,畢竟對于電子設計工程師來說,在設計模具的過程中采用3D打印,可以快速且成本極低地將自己的設計變成實物,從而降低很多設計成本,從另一個角度來說,對許多消費電子產品的細微設計而言,能夠達到16微米精度的3D打印技術,能夠非常完美的將每一個你設計出的細節完整的呈現出來。而更主要的一點是,未來的消費電子將是個性化的時代,你是否希望你自己的手機有個獨一無二的造型,是否希望在電腦外殼銘刻著自己公司或者個人的LOGO,這些,3D打印可以讓你的消費電子產品真正的個性起來。
可以說,3D打印機的市場已經興起,未來的發展年復合增長率預計可以達到40%左右,對電子產業從業者來說,3D打印機不僅是自己工作的好助手,更可能是新的創業機遇,而惟一需要注意的是,目前3D打印機的核心競爭力是打印材料,而非打印機本身,新合并的Stratasys公司的產品已經可以支持123種不同材料進行3D打印。
模擬:高利潤源自堅守與專注
2012年,模擬半導體總算多年媳婦熬成婆,之所以這么說,是因為2011年底NASDAQ的一條消息表明,2011年最會賺錢的公司是專注模擬與電源市場的Linear公司,而由此引發的深度關注是,整個高性能模擬行業的利潤率比半導體的整體利潤率高2-3倍。
當然,高利潤的背后,也意味著模擬半導體市場必然有其值得高利潤之處,比如更專注于工業與多元化市場,比如研發對設計人員的要求更高,需要更貼近客戶的實際設計需求等。可以說,模擬相比于數字,更講究慢工出細活,拼的是企業的技術積累和對市場把握的準確,而并不只是反應速度。
就高性能模擬技術方面,短期內主要技術趨勢存在于:1.高集成度;2.小型化; 3.低功耗;4.更高精度和穩定性。ADI華中區銷售經理張靖看到,目前半導體工藝不斷創新,現在65nm 技術在高速模數混合器件上的應用已經十分成熟。同時45nm,32nm,22nm,15nm工藝也取得了突破性進展。這為模擬器件小型化,降低功耗和成本提供了條件。但是高性能模擬產品不是線寬越窄越穩定,還要兼顧器件的穩定性,抗干擾性以及精度。半導體電路的非理想導致的失調(offset),非線型,漂移是高性能模擬技術一直不斷追求以力圖減少的。
其實高性能模擬技術的發展是與客戶個性化器件需求的趨勢相統一,協調的。半導體業界不僅在半導體工藝,精度,穩定性上尋求更高的突破,還不斷在ASSP和SOC 等集成度更高的領域發展以滿足客戶日益增多的個性化需求。同時,在模數混合器件的發展也是高性能模擬產品發展的一個趨勢。這種ASSP 或SOC產品不是簡單的多芯片混合封裝,而是在同一硅片上集成多種標準電路的產品。
ADI華中區銷售經理張靖還介紹,為滿足客戶定制化需求,減小開發難度,高集成度也是未來1-2年各家廠商努力的方向。這種集成不是簡單的多裸片連接技術,而是單硅片的半導體技術,融合了多種標準電路以及其連接電路,補償電路等。中長期,多種材料技術的融合是一個方向,例如,光電技術,生物技術,傳感器技術與半導體技術的融合集成會給半導體帶來更光明的未來。
Intersil公司中國/香港總經理陳宇對未來高性能模擬市場的看法是產品會更集成化,外形會更小化。如何使用最少的成本的條件下,達到最優的效果;如何在芯片成本不增加的條件下,完善高清效果;如何在保證客戶時間的條件下,縮短產品開發周期?等等,這些都會是模擬技術的發展趨勢,高性能更會是趨勢。之前我們提到過Intersil的SLOC解決方案,我認為這個SLOC生態系統也會是未來高性能模擬技術的發展趨勢,互惠互利,技術分享也會是未來的趨勢。
高性能模擬技術的發展必然會導致客戶的需求增長,而客戶需求增長對于高性能模擬企業來說,是一件好事。客戶需求增加必然會面臨個性化,給客戶建議,滿足客戶的條件的同時,又能夠縮短產品的開發周期,這個也就是建立模擬的生態系統的好處,模擬生態系統將是未來模擬市場一個重要的趨勢。客戶個性化期間需求增加,對于模擬廠商而言是一個機遇,我們可以了解市場需求動向,同時還可以完善自己的產品。
安森美半導體電源市場全球銷售及營銷高級總監鄭兆雄針對高性能模擬技術的發展與客戶日益增多的個性化器件需求之間的平衡問題表示,如何平衡要視乎應用,也許要在可行性及成本之間進行折衷取舍。例如消費市場對成本非常敏感,同時其應用批量也非常大,故適合針對消費市場開發專用標準產品(ASSP)來滿足個性化器件的需求。另一方面,高性能通常意味著低批量應用,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,是每個電子設備中必不可少的一部分,電源管理技術會慢慢成為重要趨勢,所有應用都離不開電源管理,未來電源管理系統會更智能更綠色更高效。創新就成為未來電源管理應對市場的必然因素,而這里的創新不僅僅是指產品技術的創新,封裝、材料、集成化以及布線排版都要有創新。而在綠色節能理念的倡導下,電源技術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逐漸被各家廠商所重視,成為未來的發展趨勢。
隨著創新型高能效應用的需求不斷推進,電源管理已經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,但我們相信,現在它已經進入了一個被快速采用的階段。在未來十年,對于高能效產品的關注將有望推動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全球銷售及營銷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載及典型負載工作能效,也要優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異的高能效性能。談及未來電源管理系統,鄭兆雄介紹,一方面,可以采用創新的電源架構來優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可能的功率損耗來源,采取針對性的措施來減小功率損耗,進而提升能效,并配合減小尺寸及提升功率密度。
凌力爾特公司電源產品產品市場總監Tony Armstrong直接指出,任何系統中的功耗問題都必須以兩種方式應對,首先,在整個負載電流范圍內,最大限度地提高轉換效率,其次,在所有工作模式時,降低從 DC/DC 轉換器吸取的靜態電流。因此,為了在降低系統功耗中發揮積極作用,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,有非常低的功耗水平。應對未來的能效挑戰,Linear將繼續開發和推出更多具備更低靜態電流的產品。
NXP大中華區資深產品行銷經理張錫亮認為,智能電源日漸盛行,并為數字控制系統和數字通信帶來諸多機會,包括無線和有線方式。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。它還帶來了組合發展機遇,例如在電源線上進行數據通信。對發電廠而言,更容易獲知電源負載(或需求),從而更易于準備充足的電量。而對于個人和家庭而言,有更多的電源可供智能分配,如太陽能、風力發電和發電廠供電。
ADI電源管理部門市場工程師張潔萍眼中,綠色、環保、節能一直是這幾年電源管理系統技術創新的重點。隨著綠色技術在各行業的不斷滲透,新的行業標準也在推動產品升級。照明、電信、智能電網、智能家電等領域同樣具有巨大的增長空間,也是電源廠商重點關注的方向。節能主要體現在
電源產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、減少對電網的干擾以及節省空間、節約成本等方面。另外,模塊化電源、網絡化電源等也是目前的關注焦點。模塊化電源,除了能提高電源供應的可靠性,企業自身還可根據用電負載選配模塊。因此,廠商們如果想要在激烈的市場競爭中保持甚至提高市場占有率,持續技術和產品創新是重中之重。
功率器件:提升能效的踐行者
電源管理技術供應商已不僅僅局限在電源技術本身,同時更多地關注系統信號鏈的把握和系統的應用。在器件設計角度來看,通過器件帶有的特性提升整體工作效率。比如,電源器件通過檢測系統的工作狀態,如動態調節輸出電壓來達到效率優化的目的。從工藝角度來看,功率器件工藝的改進是提高效率的關鍵。
富士通半導體亞太區市場副總裁鄭國威則談到了新技術對提升能效的意義,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,這些器件可廣泛用于電源增值應用,對實現低碳社會做出重大貢獻。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行GaN功率器件的商業化,從而可以通過硅晶圓直徑的增加,來實現低成本生產。
富士通半導體自2011年起開始向特定電源相關合作伙伴提供GaN功率器件樣品,并對之進行優化,以便應用在電源單元中。最近,富士通半導體開始與富士通研究所 (Fujitsu Laboratories Limited) 合作進行技術開發,包括開發工藝技術來增加硅基板上的高質量GaN晶體數量;開發器件技術,如優化電極的設計,來控制開關期間導通電阻的上升;以及設計電源單元電路布局來支持基于GaN的器件的高速開關。這些技術開發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售副總裁潘大偉,他表示,由于設計者和技術人員已接近所能實現的芯片的外形極限,因此想要實現性能的進一步提高將變得異常復雜,實現成本也變得很高。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,同時降低系統尺寸、復雜性和成本,那么就需要利用新技術來構建元件,或者在一些情況下,需要采用新材料。在IR公司GaN功率器件技術平臺上,我們可以看到一個很恰當的示例,這也意味著高效功率設計新時代的到來。IR公司采用GaN功率技術的GaNpowIR?平臺與采用先進硅技術的平臺相比,能夠把重要的專用應用的優值系數(FOM) 提高達十倍。基本上,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、電機驅動器、D類音頻和照明系統。
而由于歐美政策上的變化,英特矽爾陳宇認為,消費類電子的小功率器件并不被太看好,而大功率器件卻有著不小的潛力,但整體來講,電源IC以及MOSFET還會有比較好的發展空間,而我們都知道功率半導體應用范圍正從傳統的工業控制領域4C領域(計算機、通信、消費類電子產品和汽車電子)擴展到國民經濟與國防建設的各個方面。這種重要性決定了功率半導體在未來的變化,SiC等材料的關注度、器件集成化、器件搭載技術、封裝創新度等都是未來值得關注的地方。
安森美的鄭兆雄對功率器件的看法是,全球能耗大幅增加、能源價格不斷上升以及預計對經濟及環境的不利影響,也持續推動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等新系列的場截止型(Field Stop) 絕緣門雙極結晶體管(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歷了前幾年的火爆之后,看似最近有所降溫,不過,只要人們對節能與綠色環保的追求不變,各種新能源應用依然會逐漸被重視,并取代傳統能源的部分市場,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持續快速增長,這是由于大家對環境的關注,廠商需要符合最新推出的法律法規,并且從商業角度,確保能源成本和能源供應的安全性。基于以上種種考慮,新電源管理方法的巨大商機存在于各個環節,包括從汽車到家電,從照明到可再生能源的各個領域。
凌力爾特專注于其倡導的能量收集產品,以專門服務于這一新市場。在我們周圍有豐富的環境能源,傳統的能量收集方法一直是使用太陽能電池板和風力發電機。不過,由于有了新的能量收集方法,我們現在可以用多種環境能源產生電能。此外,重要的不是電路的能量轉換效率,而是可用來給電路供電的“平均收集”能量的多少。例如: 熱電發生器將熱能轉換成電力、壓電組件轉換機械振動能、光伏組件用于轉換陽光 (或任何光子源)、而電流組件則可從濕氣實現能量轉換。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,以便在沒有電源的偏僻地點,也能給微處理器或發送器供電。這為我們的能量收集產品帶來了商機,這些產品可用于未來可能出現的各種解決方案。
替代能源帶來商機的一個絕佳例子是太陽能供電的電子設備市場。隨著企業不斷尋求降低能耗的方式,這個市場也在持續增長。例如,我們可以看一下智能電表。智能電表用在智能電網中,可由環境能源供電,以降低工作能耗費用。一種可行和充足的能源是太陽能。不過,因為太陽能變化大、不是穩定可靠的,所以幾乎所有由太陽能供電的設備都配備了可再充電電池。因此,一個重要的目標是,設法得到盡可能多的太陽能,以快速給電池充電,并保持電池的充電狀態,這樣在沒有太陽能可用時,就可將電池用作能源。
節能環保的新能源是中國十二五規劃產業升級的重點。中國風電機組裝機容量近年迅速增長,太陽能光伏發電成長空間巨大,逆變器供不應求。新能源的主要市場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、輸、配、用四大環節中,這也是智能電網概念中的一個重要部分。新型能源發電包括了太陽能光伏發電與風能發電,這是區別于目前大量使用中的化石原料發電的補充,是可再生的、清潔的能源。這也是新能源技術關心的重點,也是主要市場,亦是現階段的投資重點。目前,國家大力提倡快速發展風力發電,以及太陽能光伏發電,這些變化我可以從有關部門的一些數據中看到。其中主要涉及的技術包括了大功率風力發電機組的設計與組裝技術、發電機控制技術、大功率變流技術、光伏系統的MPPT控制、光伏逆變技術和并網技術等。
ADI技術業務經理張松剛介紹,在新能源的建設中所面臨的關鍵問題有很多,其中提高光伏逆變效率、降低光伏逆變系統的成本、新能源并網接入、低電壓穿越、大容量能量存儲、特高壓輸電、需求側管理及智能計量技術等應該是業界比較關注的關鍵點。在2013年,與智能電網相關的微網建設,包括了怎樣考慮新能源介入、能源存儲、電動汽車充電樁等應用都會帶來相應的新技術。這其中光伏逆變系統、電池充放電管理技術、新型電池、充電樁能量合理分配技術及配套產品等都會促進新能源市場的良性發展。對于半導體產品來說,表現為怎樣提高系統效率、降低總的系統成本、快速推向市場等,主要的機會將體現在電能計量產品的多樣化、可提供高性能ADC及支持高載頻PWM輸出的MCU、高頻率的門極驅動產品、高性能的隔離電壓電流檢測、高效率及數字化電源技術等。
汽車電子:一半是智能安全 一半是清潔環保
對于汽車電子來說,市場的要求一直存在,并且很簡單:一個方向是要車輛駕駛更智能化更安全更舒適,并且娛樂和信息功能要逐漸完善,而另一個方向則是要堅持走新能源和混合動力汽車方向,逐漸替代現有的汽油動力或者盡可能減少碳的排放量。
在汽車電子領域,富士通半導體亞太區市場副總裁鄭國威最關注純電動汽車,同國家政策一樣,把“三橫”(電池、電機、電控)作為富士通研發布局的核心。在電池方面,我們提供最新的BMS解決方案和預測并提高電池使用壽命的LEV控制器算法。在電機方面,富士通主要是提供高集成度的MB91580 MCU,而且從車廠的角度來說,該MCU可以做到一并整合BMS管理和DC-DC轉換模塊的系統能力,大大節省整車的控制系統成本。在電控方面,重點推薦的是最新低成本MB91520系列MCU,在總線方面,該系列已經先期集成了一路FlexRay,3路CAN和7路LIN總線。同時目前比較熱門的ADAS(先進駕駛輔助系統)也是未來的一個發展趨勢,富士通的ADAS技術主要涉及透過攝像頭和傳感器的結合,實現圖像識別輔助和接近目標檢測,應用的領域主要有360度三維立體全景輔助、可視停車輔助、駕駛盲區監控、安全開車門以及車行駛方向周圍的障礙物和行人的識別。
ADI公司亞洲區行業市場總監周文勝認為電池技術是新能源汽車的重要驅動力。目前,新能源汽車中的電池對新能源汽車的發展帶來很大的挑戰。如何改善電池的充電時間、使用壽命、減輕電池的重量,增加電池的續航能力、降低成本、保證使用安全等等問題,都是新能源汽車迫切需要而且必需要解決的問題。在中國,經過幾年的快速發展,消費者對汽車已逐漸轉向對安全等更高層次的需求。這些高需求也使得汽車安全系統越來越向智能化的方向發展。代表一種重要的市場新趨勢,ADAS作為ABS(防抱死制動系統),安全氣囊,和穩定控制系統之后的技術革新,其普及步伐不斷加快。基于視覺的高級駕駛員輔助系統(ADAS) 的核心,是通過視覺或者雷達技術檢測車輛周圍的環境信息,經DSP處理,然后采取相應的預警或干預措施,可以從多方面大大提高行車安全性。通過安裝后視/前視/側視攝像頭和視覺處理ECU,可以實現多種功能來幫助駕駛員提前防范風險。
英飛凌科技(中國)有限公司總裁兼執行董事賴群鑫相信汽車電子市場依然充滿著機會,是值得繼續關注的產業,英飛凌的關注點依然是高能效、移動性和安全性三個方面。在產品和市場策略上,利用豐富的系統應用經驗,使產品能為客戶帶來最大價值以增強其市場競爭力;借助傳統動力、車身、舒適、安全及新能源的產品線以此推動汽車產業向高效、減排及安全舒適方向快速發展。傳感器會在汽車電子的各項應用中占越來越多的比例。排放法規更加嚴格,摩托車繼續從化油器升級為電噴系統;國人更加關注汽車的安全,電子系統裝車率提高;法規成為技術進步的主要推動力。
安森美半導體電源市場全球銷售及營銷高級總監鄭兆雄先生對汽車電子也非常看好。以汽車應用為例,全球各地的政府機構正在推動相關提案及法規,迫使汽車OEM設法減少燃油消耗及廢氣(二氧化碳、NOx等)排放。因此,一個重要趨勢就是新世代的混合動力及電動汽車在加快發展。如果從半導體的視角比較標準內燃發動機汽車與混合動力汽車的動力系統,可以估計出兩者的半導體成分之比為1:5,也就是說,混合動力汽車動力系統的半導體成分相較于標準內燃發動機動力系統提升到5倍。
測試:自動化與靈活測試逐漸成為主流
兼容更多最新技術是推動測試測量領域不斷向前發展的永恒驅動力。包括半導體技術,總線技術,處理器技術等在內的最新商業現成可用技術無疑將會進一步拓展測試測量的應用領域。以PXI技術發展為例,經過十五年的發展,PXI技術已經日趨成熟,但這并不妨礙PXI技術將與時俱進地兼容更多新的技術。基于最新的技術,PXI平臺的應用范圍進一步拓寬,比如利用高帶寬的中頻儀器進行通信系統測試,高速數字協議接口,高速圖像采集等等。可以期待,隨著商業PC總線的進一步發展,PXI平臺還將繼續利用這些商業現成可用技術,幫助更多領域的工程師和科研人員,確保他們測試測量與控制應用的成功。
具體到整個無線通信測試行業,我們可以看到一些明顯的趨勢:首先,測試的自動化程度越來越高,對射頻測試的速度要求也越來越嚴苛。其次,很多新興的產品會在同一個設備上集成多種無線通信標準,以蘋果公司的iphone 5為例,它同時集成了GSM、EDGE、CDMA2000、WLAN以及用于4G通信的LTE等模式,在方便用戶的同時,也給相關設備的研發和測試帶來了巨大的挑戰。再次,各種新的無線通信標準的不斷涌入也同樣使人感到束手無策,每個公司和組織都在根據自己特定應用的需求來制定和優化不同的標準和協議,這就使得大量的新標準如雨后春筍般出現,而每個標準的生命周期卻被縮短,如圖所示。通常射頻設備的購買周期是5至7年,但新標準與新技術的推出周期卻縮短至每兩年一輪,這給測試廠商帶來巨大壓力。
軟件定義的射頻測試系統架構是應對諸多射頻測試挑戰的一個思路。如今,射頻應用變得越來越為復雜,工程師們正面臨增強功能性且不增加測量次數與成本的兩難。盡管在測試測量算法、總線速度和CPU速度上的提高減少了測試次數,在射頻測量系統中運用基于FPGA的硬件可以帶來從低延時待測設備的控制到減少CPU負載等諸多好處:
使用交互式待測設備控制方法,提高測試系統的整合度;
使用硬件測量減少測試時間,提高測試可靠性;
通過閉環反饋快速達到最理想的測試條件;
通過用戶自定義觸發來處理特定的數據。
軟件定義的模塊化架構為用戶的個性化測試需求提供了非常廣闊的空間。用戶可以根據自己的測試需求,選擇合適的模塊化儀器,通過軟件集成,完成自定義的測控系統。軟件定義的自動化測控系統的另一個優勢在于增加系統的可擴展性。以目前智能手機為例,要支持多頻段,多個無線標準,事實上,更多情況下,除了射頻部分測試,還可能進行音視頻接口以及電池功率等方面的測試。
在未來,電子測試市場的一個最引人注目的發展趨勢就是設計與測試的不斷融合。事實上,過去十五年以來,NI中國技術市場工程師姚遠總結了自動化測試領域出現的一些明顯趨勢:從設計到生產的每個階段,自動化程度越來越高;單一的待測設備往往集成了多種的標準和協議;從商業角度考慮,縮短產品投放市場時間的壓力也與日俱增。如果我們在設計階段就引入測試的概念,通過共享IP的方式可以大大加速產品的上市時間,提高整個流程的自動化程度(如圖所示)。這樣一個概念的實現取決于需要通過系統級的設計軟件在簡化,抽象整個設計與測試過程。NI的圖形化系統設計平臺正是這樣一個高效、高整合度的平臺。這個系統級設計平臺不僅提供了高效的軟硬件工具,并且遍布全球的集成商與應用案例使其成為了一個強大的生態系統。