物联网将如何影响半导体芯片厂商?

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2016开年的科技盛会CES已经落下帷幕,在今年的CES上,虚拟现实和智能汽车成为焦点,VR将会引发的变革成了全产业链热议的话题。VR也必会给物联网产业带来变革。对于IoT可能带来的更多变化,半导体厂商该如何应对?

  1月14日,由EEVIA主办的第五届年度ICT媒体论坛暨2016产业和技术趋势展望研讨会在深圳举行,在会上,众多知名芯片厂商大咖对物联网市场进行了预测,同时探讨了物联网进程中IC设计厂商所面临的挑战。

  GaN与SiC的差价将变小

  IC设计对于整个半导体产业非常重要,半导体材料则能影响整个半导体行业的发展。半导体产业的发展先后经历了以硅(Si)为代表的第一代半导体材料,以砷化镓(GaAs)为代表的第二代半导体材料。如今,以氮化镓(GaN)、碳化硅(SiC)、氧化锌、金刚石、氮化铝为代表的宽禁带半导体材料以更大的优势力压第一、二代半导体材料成为佼佼者,统称第三代半导体材料。对于目前较为成熟的氮化镓(GaN)、碳化硅(SiC) ,富士通电子元器件市场部高级经理蔡振宇给出了他的理解。

  他认为,SiC与GaN两种材料都具备良好的开关特性以及适用于高压应用,GaN在导通电压、反向截止、载流子等方面的特性优于Si和SiC,Cascode Structure GaN-HEMT器件不仅能够方便的使用,在性能上也比Cool Mos有较大的改进。具体的应用到产品中,GaN器件产品相比SiC器件产品能够在尺寸、重量以及性能上都有一定幅度的提升。不过,目前GaN产品的价格偏高制约其广泛应用,蔡振宇表示:“随着生产工艺的成熟以及市场需求的增大,未来几年GaN与SiC的差价将会微乎其微。”

  网络连接与传感器的改变

  在对物联网的分析上,Cypress半导体模拟芯片产品经理李东东说:“物联网最为核心的就是网络连接与传感器。”网络连接方面,Qorvo移动产品市场战略部亚太区经理陶镇分享了他的观点,随着移动设备数量的增多以及消费者对于网速需求的提高,射频器件的需求量在迅速增加,其在智能手机成本的比重也在上升,相应器件的复杂程度也随之增大。

  陶镇说:“为了提高网络速率,一方面需要改变网络制式,另一方面则要增加载波数来提高带宽,这两方面的改变也将大大提高对RF器件的要求,传统的分立的半导体器件已经难以适应未来的需求。因此最佳的解决方案就是集成化。”关于5G,他表示6GHz将会作为分界点,用6GHz以下做广域覆盖,6GHz以上做热点覆盖,Qorovo将会关注频谱以及上行和下行的调制解调方式来推出集成化的最佳解决方案。

  传感器作为物联网的另一大核心,ADI亚太区微机电产品市场和应用经理赵延辉表示:“物联网的发展离不开各种各样的传感器,它们是将自然界中的信号转换成电信号的第一步,而后才是各种各样的后处理及组网方式。”

  数据显示,医疗MEMS传感器未来几年将会迎来最大幅度的增长,可穿戴设备也是驱动市场增长的主要动力。目前可穿戴设备的麦克风、气压计、陀螺仪等都使用了MEMS传感器。在汽车、家电、智能手机、可穿戴设备之后,MEMS将有非常巨大的市场。但MEMS同样面临挑战,赵延辉表示:“更低的功率、更小的尺寸和厚度以及更高的集成度都是挑战,但ADI的产品在功率、准确性、小尺寸方面都有明显的优势,知名的小米手环就采用了ADI MEMS。”

  低功耗与无线充电

  低功率不仅是MEMS设计的一大个挑战,也是移动设备都面临的挑战。低功率的最大目的是为了能够让移动设备能够在保证轻薄化的基础上有更长时间的续航来提升产品体验。除了从功耗入手,能够拥有更加方便快捷的充电方式是另一种解决思路。

目前的电源转换行业,快速充电迅速发展。为了能够实现快速充电,充电器与所连接的负载进行通讯并且调整充电器输出,要求充电器输出电压的升高允许通过电缆传输更多的电能,同时不增加电缆上的损耗,才能损耗更低、充电更快。快速充电器设计现在面临的挑战包括:设计通常要求非常高的功率密度;变压器必须经过优化,以满足各输出电压的效率范围;需要兼容QC2.0、QC3.0以及许多其他客户自定义的协议;要求具备全面保护功能、输出电压可平滑切换的可靠控制机制。

  对此,业界致力于高能效电源转换的高压集成电路的Power Integrations推出了 InnoSwitch™-CP系列恒压/恒流离线反激式开关IC。该IC采用创新的FluxLink™技术,能实现高性能的次级反馈控制。该器件采用恒功率输出技术,当搭配Qualcomm® Quick Charge™ 3.0或USB-PD等自适应电压协议使用时,让智能移动设备制造商缩短众多产品的充电时间,提高充电效率,同时还可兼容以前的使用USB BC 1.2规范的5V输出通用充电器,可以最大程度降低在热管理及电池充电系统方面所花费的成本。

物联网将如何影响半导体芯片厂商

  物联网市场趋势

  2013年英特尔、思科预测2020年联网设备的数量将达到50亿台,虽然低于ARM和IDC的30亿台,但高于Gartner的25亿台的预期,相比2015年的4.9亿台的数量已经大大增加,联网设备数量的陡然增加将会带来电池更换的困扰。

  为了能够减少更换电视带来的麻烦,除了减小功耗和使用更加高效的电源转换产品,如果能将能量收集,打造无电池绿色环保物联网将是一个更加理想的解决方案。

  Cypress半导体模拟芯片产品经理李东东介绍:“物联网的成功应用表明各种各样的传感器将会为我们的生产和生活带来许多改变。Cypress推出的能量收集芯片能够将其他形式的能量包括光能、热能、震动等转换为电能,该芯片尺寸仅一平方厘米,相当于指甲盖那么大,超低功耗以及高低的启动电压非常适合物联网设备。通过一套有效的能量收集系统,不仅可以大大减少电池的使用,还能为了绿色环保做出贡献。”

  USB Tpye-C的运用

  联网设备的增加也让产品之间的连接变得更加复杂。2015年USB Tpye-C也随着苹果Macbook的问世受到了更多的关注,2016年的CES上我们也看到了更多支持USB-C的产品。USB Type-C标准为我们带来了正反面可插、高传输速率、15W-100W的功率范围以及高至8K的视频支持。

  Analogix市场副总监Andre Bouwer表示:“全球Type-A或者B接口设备在未来将呈现下滑趋势,而Tpye-C将逐年上涨。目前市场上主流芯片组和移动处理平台均内置了Analogix的数模IP技术。针对目前市场的发展趋势,Analogix将提供USB Type-C全产品链服务。”

  无论是可穿戴还是VR都还未能像智能手机一样给我们的生活带来改变,但是物联网的丰富的应用以及广阔的市场是毋庸置疑的。物联网的发展也将推动全产业链的改变,作为处在上游的IC设计厂商在不同的应用方向面临着不一样的挑战,相信在他们的努力下,物联网将会迎来爆发式的增长。

 

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