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第九届EEVIA年度中国电子ICT论坛:半导体厂商带来哪些技术革新

2021年7月20日,由EEVIA主办的第九届年度中国电子ICT媒体论坛暨2021产业和技术展望研讨会在深圳顺利召开,近50家行业资深媒体,数位半导体产业核心负责人,百名工程师的头脑风暴,呈现出一场技术与产业的年度盛宴。

论坛上,来自ADI、英飞凌、艾迈斯欧司朗、NI、Qorvo、安谋中国、伏达半导体的技术专家和高管们同台论道,通过前沿创新技术讲解与成功案例展示,为现场众多行业媒体和业内观众详尽解读了当前电子产业现状,以及企业对未来发展的独特思考。

ADI:工业4.0数字化转型洞察 无缝连接推动工业创新

蔡振宇——ADI中国区工业市场总监

在ADI中国区工业市场总监蔡振宇看来,产能利用率及加速产品上市、供应链优化、自动化与机器人、面向定制化应用的灵活性与模块化,以及利用绿色能源成为了当前智能工业创新发展的五大推动力。在这其中,提高产线效率成为了至关重要的环节。就市场发展而言,现在工厂中大量使用人工智能技术,使得节点上各类数据(比如工业环境里的温度、振动等)的收集变得越来越方便。

正如ADI的《无缝连接推动工业创新》白皮书中提到的,拿到越来越多的数据,连接可靠性也越来越高,数据易获性也越来越高。在轻易获取了大量数据以后该如何实现提高产能的目标?首先要加强数据的分析能力,拿到数据分析以后,就可以对工厂做一些优化改进,通过实时调整负载状况将工厂整体效率提高。在演讲中,蔡振宇还提到一个“增强连接,迈向工业4.0”的概念。何谓连接?连接是工业4.0第一步也是最重要的工作,在目前阶段,提升连接的质量和能力至关重要。

在提及智慧工厂的话题时,蔡振宇表示,“工业连接和实时数据是智慧工厂的基础和基石,只有你有了好的技术和基石数据,才能做到真正的数字化转型概念。”今年中国在“十四五”规划里面也着重强调了数字化转型的概念,数字工厂可以提高资产管理效率,降低工厂的运营成本,提高灵活性和提升效率,减少废品率提高环境可持续性,以及保证工人的安全等等。蔡振宇认为,未来工厂需要无缝连接,随着工业以太网标准的提出,可以直接从智能的终端产品到智能工厂,最后连接到真正的互联网,达到IT和OT融合,把工厂数据跟现实的IT端融合。

对于当前广大的工业厂商来说,实现自动化转型困难颇多,高中低不同水平的自动化企业,甚至对自动化转型的阶段和要求都不一样。但无论高中低水平的客户,做工业互联网或者工业连接最核心的点在要找一个好的拍档,ADI或许能成为这些公司最好的合作伙伴之一。2020年整个ADI的收入在56亿美金,其中有53%来自于工业产品;从地域来看,2020年开始中国已经成ADI在全球第二大的市场,这也是为什么这次ADI会把白皮书在中国做发布的重要原因。

ADI会如何去引入或者帮助中国客户进行数字化转型?据介绍,ADI有很强的工业以太网的芯片核心,从终端的节点到以后的企业IT连接都会需要用到整个工业互联网的芯片,给大家带来相应的连接。其次是ADI能提供边缘至云端的无缝、安全连接技术可扩展、安全的确定性以太网解决方案,比如在可靠的物理层提供最新的10BASE-T1L的双绞线的新技术芯片;在端口数上提供2~6端口的相应产品;提供10兆、100兆、1000兆带宽的网络速率;提供基本上兼容或者支持这些传统主流的工业协议接口;以及网络安全方面的硬件信任根和安全引导与更新。

英飞凌:低碳互联时代的第三代半导体技术发展演进

程文涛——英飞凌电源与传感系统事业部市场总监

第三代半导体是已经写到我国“十四五”计划里面的一个内容,同样也是当前半导体行业的一个热门话题。在本次论坛上,英飞凌电源与传感系统事业部市场总监程文涛带来的关于第三代半导体的话题也引起了广大观众的热切探讨。

碳达峰也是一个极具热度的话题,全球能源的消耗导致二氧化碳的排放量与日俱增,目前全球已经都达成了要减少二氧化碳排放的共识,但如何在这个过程减少排放,仍然存在很多值得讨论的地方,”程文涛提到,“全球每年消耗16万TWH的能量,相当于160万亿度电量。如果能在发电的过程中,把电能损耗减少的话,就能够为碳达峰、为减排做出很重要的贡献。”

在能换转换的过程中,以碳化硅和氮化镓为首的第三代半导体材料相比于第一代、第二代半导体材料带来了更大的贡献,尤其是在功率转换领域,硅基半导体目前无论是从架构上还是可靠性上来说基本已经接近物理极限,而第三代半导体会沿着降低导通损耗一直往下走,不仅能提高能源转换效率,还能够做到体积更小,一举两得。

涌入第三代半导体赛道的玩家很多,相比之下英飞凌的优势又体现在哪些方面呢?据程文涛介绍,传统的功率开关器件用的是平面结构,难以在导通损耗和长期可靠性上保持平衡,而英飞凌在碳化硅功率器件设计上采用了沟槽式结构,这种结构解决了大多数功率开关器件可靠性的问题。还有一个更细致的问题,第三代半导体的Qoss远远地小于现有的硅基产品的Qoss,每次开关过程中这个电量不可避免地要变成热耗散掉。Qoss越小,每次开关过程损耗的就越小,这就是第三代半导体更省电的原理。

程文涛提到,第三代半导体不会全面取代硅器件,最大的原因是从性价比的角度考虑,硅基半导体依然是在非常宽的应用范围之内的不二之选。第三代半导体最大的商业化上瓶颈就是它的成本很高,虽然一直在迅速下降,但还是远高于硅基半导体。如今,碳化硅主要用在高功率、高电压的场景,而氮化镓主要是用在追求超高频率的场景。

艾迈斯欧司朗:先进光学技术赋能未来智能驾驶

金安敏——艾迈斯欧司朗市场与业务发展总监

去年,艾迈斯半导体以全现金的形式收购了欧司朗集团,如今整合完毕完毕后的艾迈斯欧司朗致力于成为无可争议的光学解决方案全球领导者。不管是光学光源还是光学传感器,以及定制化芯片,甚至包括软件方面,艾迈斯欧司朗都可提供完整闭环的方案,并做到全球领先的地位。

艾迈斯欧司朗大中华区汽车事业部市场应用及业务发展总监金安敏在“先进光学技术赋能未来智能驾驶”主题演讲中提到,整个光学系统的核心无非四个方面:发射器、光学元器件+微型模组、探测器、集成电路+算法。这也是整个艾迈斯欧司朗集团背后的技术核心组成,能够支撑非常大量的应用,实现光学方面的三大功能:传感、光源、可视化。

在非汽车领域,艾迈斯欧司朗重点布局消费电子(移动、可穿戴、计算机)、工业与医疗、照明。在汽车领域,艾迈斯欧司朗主要针对未来智能驾驶涉及的核心应用,一是外饰照明,未来大灯不仅仅是照明的作用,大灯很可能有像投影仪一样,以后整个大灯会变得非常智能化和数字化;二是内饰照明,以后座舱内饰不仅会变得非常酷炫,还会跟内饰控制、传感结合起来,在同一个地方,照明显示出它的氛围,但同时嵌入相应的传感器、反馈控制,整个座舱里面可以实现更加酷炫的功能;三是自动驾驶,真正要实现L4、L5的自动驾驶,肯定要用到激光雷达、毫米波雷达和车载摄像头的结合,但是激光雷达迄今为止成本都还没降低下来,因此也没有足够多的车进行搭载。接下来3~5年可能是真正的激光雷达开始进入车载的一个爆发期,艾迈斯欧司朗在激光雷达这部分有非常核心的光源技术,能够提供各种形式的激光雷达,帮助激光雷达上车、降低成本上起到很大支持。

在针对激光雷达的成本发展上,金安敏表示,“现在我们看到,国内主机厂在激光雷达的计划上面非常激进,尤其‘造车新势力’提出来要把激光雷达做成标配,传统车厂也积极跟进,现在新势力带动的影响力非常大。所以我们看到整个国内主机厂带动激光雷达的这一波量可能是比较大的,这也就能够非常好地带动整个成本的下降,”金安敏还表示,“两三年前,业界提到激光雷达一定要做到五六百美金以下才能大规模应用,现在我相信业界很快就能做到五百美金以内的激光雷达,预计在未来3~5年的时间内,激光雷达可以实现规模化应用。”

NI:平台化测试方案应对无限自动驾驶测试场景

郭堉——NI资深汽车行业客户经理

当前自动驾驶测试行业还面临哪些挑战?在NI资深汽车行业客户经理郭堉看来,首先是汽车电子电气结构所带来的挑战,其次是目前自动驾驶法规以及场景的完善,第三是自动驾驶软件的投入和软件的测试,最后是AI与深度学习技术在ADAS里面的算法部署,通过真实的道路场景不断优化ADAS算法,更好地识别目标物,从而提升用户的安全性。

为了解决上述挑战难题,自动驾驶往往需要通过千百次测试才能顺利上路,而目前所有的测试手段还是基于硬件测试或者真实的道路测试,如何提高测试效率,通过仿真测试又能否得到更保真更可靠的数据。对于这些问题,郭堉表示,“NI曾做过调研得出结论,通过仿真测试提高效率是大家共同的需求,未来必然会需要更多的仿真测。但如今,仿真测试难以普及的原因在于,一是缺少高保真度的模型和场景,二是目前很多厂商之间的链路没有打通,三是国内还没有出台明确的法规,尤其是特定的场景库很多都是从欧美来的,我们急需中国搭建自己的高保真仿真库。”

对此,NI带来的平台化测试方案应对无限自动化驾驶场景。郭堉以四种道路场景为例:一是纯仿真的实验;二是通过录制下来的数据进行开环的回放;三是硬件在环的仿真;四是道路测试,把所有传感器数据无损录制下来。所有的这些应用都是基于PXI的平台来做,所以用一个同样的平台,可以实现四大类型的控制。NI所有的数据也支持上云端,然后帮助客户实现不同的应用。

郭堉介绍,NI产品的大框架包括模块化硬件以及应用软件,软硬件平台可以做到从研发开始到最后的生产部署,都用同样的工具链去实现。这对于一个工程师而言,不需要去学习新的软件,学习各种厂商的不同接口,学习各种厂商的硬件平台怎么操作,用NI的平台就可以实现整个从研发到部署的流程。

Qorvo:UWB(超宽带)技术在消费市场的应用和前景

江雄——Qorvo中国区移动事业部销售总监

今年4月份,苹果发布了一款“寻物神器”AirTag,其原理就是利用UWB(超宽带)技术找物。但除此之外,UWB还可以应用于很多场景,拿苹果手机来说,可以控制音响,也可以控制灯,可以做很多场景的应用。在本次论坛上,Qorvo中国区移动业务部销售总监江雄也带来了关于UWB技术在消费市场的应用和前景的深度解读。

UWB实际上是一种专为精准定位和安全通信而设计的技术。最早的位置寻找系统是GPS,大概在2000年初,GPS给大家带来了非常多的方便。今天大家开车旅游GPS必不可少,但也有个问题就是GPS比较适合在室外导航。那在室内导航该怎么办?比如去某个商场找不到车子停在商场哪个位置了,有没有一些室内定位技术可以帮助寻找?这就是UWB产生的背景。

据江雄介绍,UWB技术的五大优点包括:精准度极高、可靠性强、低时延、低功耗、安全性。UWB技术工作的原理是,当一个射频信号源把信号发出去以后,接收源会第一时间收到直线距离到达的信号,通过接收的时间戳可以计算信号飞行距离。虽然在屋里面有很多的反射,反射以后有互相的干扰,而且反射以后信号有时候还会增强,对于UWB来讲,所有的反射对它来说都可以忽略不计,直接可以接收分辨出最先到达的信号。它有一种计算方式,算出哪个是最短距离到它位置的,那个就是信号源。不止这些,还可以通过到达相位差、计算出角度差,最后通过距离和角度来定位出接收端的目标在什么相对位置。

当然,UWB除了位置的服务,还有数据的服务。利用其27M bps传输速率,还有低延时比较短的特性可以做数据的传输。目前已经出现在VR/AR、手机对手机、手机对耳机等新应用上。江雄认为,当前已经是UWB技术爆发的最佳时间点,Qorvo作为UWB技术的先行者,早在2013年就开始了相应的产业布局,目前有将近40个不同的垂直市场在使用UWB技术,包括矿山、公安系统、仓储、物流、工厂等等。从UWB技术标准上来说,覆盖了包括IEEE 802.15.4a/z,以及欧洲汽车联盟CCC的标准,以及UWB生态联盟Fira的标准等等。

安谋科技:打造新计算时代的大计算平台

邹伟——安谋科技高级FAE经理

安谋科技高级FAE经理邹伟也在本次论坛上对打造新计算时代的大计算平台进行了详细的介绍。据悉,从2011年推出Armv8到2021年推出Armv9,十年来基于Arm设备出货已经1800亿,涵盖在各行各业每一个角落每一个环节。由于各个不同的环节会有不同的计算形态,对于芯片架构以及算力的不同要求都会有所区别。Armv9除了传统的全项兼容,还引入了三个主要方面内容:机器学习,更多的数据处理要求,以及增强安全性的考虑。

产业发展迅猛,CPU的负载越来越复杂,随着摩尔定律的减缓,芯片对性能、功耗的追求却依然没有停歇。对此,邹伟提到:“我们设计一款芯片,比如基于5纳米的芯片,我们希望ROI特别好,因为它非常贵,生产周期又非常长。所以我们希望不仅覆盖当前的应用,也能覆盖以后的应用,希望生命周期变长。另外希望投片能一次成功,所以当前环境下,对IP的要求其实是非常高的,希望它成熟,不容易失败。第二个是希望它能覆盖更广的应用,生命周期更长等等。所以这就是我们希望通过架构、设计、IP来应对这些客户遇到的挑战。Armv9推出来之后,我们预计会继续延续这个趋势,近两年内还能继续提升30%左右的性能。”

邹伟还重点提到了安全领域的布局,大家使用手机、各种物联网设备越来越频繁,联网数据的增加让越来越多私人数据存储在网络链路上,这给了犯罪分子有机可图。预测今年因为网络攻击受损的规模大概6万亿级别,这种情况该如何应对?面对这种情况,Arm和合作伙伴推出了一个平台安全架构——PSA,“例如在国内我们和信通院(中国信息通信研究院)的实验室联合,做PSA的认证,希望给大家引入一个安全的概念。刚刚说的,其实很多我们觉得不安全的设备,并不是说设计的时候不懂,更多的是没有这个意识,我们推动这个安全认证的话,会让大家设计的时候会考虑这个,例如是否符合安全规范,上面需要一些什么样的安全IP等等,”邹伟表示,“PSA认证,就是让整个设计有安全的认证,有个标准可以遵循。另外从采购方的角度来说,知道我买的设备更安全,满足某种设计规范。”

邹伟还表示:“我们在Armv9中引入了‘机密领域’,区别以往,应用程序可以根据自己的需求在非安全领域运行的时候,如果觉得这些数据、这段代码需要保护,便可申请进入机密计算,VA就可以满足这个需求,我们就分配相应的空间,让这段空间,即便你是非安全的OS或者Hypervisor,也没有办法访问,达到机密计算的概念。”

伏达半导体:无线充电3.0时代竞争,靠什么

李锃——伏达半导体无线充电事业部副总裁

如今,无线充电技术在人们生活中已经很常见,但实相信很多人不知道这项技术早在距今一个多世纪前就已经出现。1893年,特斯拉通过两个线圈点亮了一盏灯,用的就是无线充电的技术。今天的无线充电基本原理也是如此,发射线圈通过感应交流的电流产生交变的磁场,在接收线圈里面,提供无线电能传输的原理。2008年,一个叫WPC(无线充电联盟)的组织统一了标准,制造了无线充电的规范,此后很多厂商都融入这个规范,逐步形成无线充电的生态。如今,很多厂商的旗舰手机和耳机都具备无线充电功能,这些无线充电产品其实都这个规范下做的应用。

伏达半导体无线充电事业部副总裁李锃为大家展示了伏达半导体的前世今生,伏达半导体于2014年在硅谷和上海成立了研发中心,到了2017年,又分别在合肥、深圳、和北京建立了销售分支。去年和今年,伏达半导体又分别在马来西亚、美国东海岸、以及韩国建立了销售和研发中心。今天伏达半导体已经有6个研发中心,4个销售分支,整个公司已经超过200人。

从2019年20W的无线充电功率发展到今年80W,伏达半导体在充电产品研发上投入了很多人力和物力。去年,伏达半导体推出了30和40W的电荷泵的芯片,上个月伏达半导体最新发布了一款高达100W的有线快充芯片,这款芯片的发射效率非常高,传输效率可以达到98%。”李锃表示,“伏达半导体的业务除了无线充电、有线充电以外,还包括电荷泵、汽车无线充电、以及特色定制方案等,我们会针对一些客户他们特殊的需求,提供模组的定制化方案,给客户提供完整的解决方案。”

在演讲最后,谈及今年芯片缺货潮话题时,李锃如此表示:“晶圆短缺导致芯片产能缺货情况的出现带来了机遇和挑战。今年大家遇到比较困难的问题就是产能,有了产品怎么给客户交付,实际上我们伏达在上半年也遇到这样一些困难,就是晶圆的短缺,怎么给客户供货,也感谢当时我们的供应商和客户,跟我们一起努力,解决了交付的问题,一个产品一个产品交付上来,也打了很多场硬仗。”

一天下来,半导体厂商们精彩的演讲分享涵盖了目前产业界最受关注的焦点问题。演讲虽然已经结束了,但是嘉宾们的精彩分享和独特的视角也感染了现场的每一个人,让各位观众意犹未尽,尤其是一些前沿的技术以及未来的发展趋势,更值得业界人士深入思考。

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