新基建全稱“新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)”，2020年4月，在央視報(bào)道國(guó)家發(fā)改委首次明確了新基建的范圍后，這一概念受到了廣泛關(guān)注。93nesmc

新基建主要包括信息基礎(chǔ)建設(shè)、融合基礎(chǔ)建設(shè)、創(chuàng)新基礎(chǔ)建設(shè)三方面內(nèi)容，除了此前央視報(bào)道中覆蓋的7大領(lǐng)域：5G基建、特高壓、城際高鐵和城際軌道交通、新能源汽車充電樁、大數(shù)據(jù)中心、人工智能、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，還將衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)加入。93nesmc

如果深入這些行業(yè)的核心，會(huì)發(fā)現(xiàn)集成電路產(chǎn)業(yè)雖然不是新基建領(lǐng)域之一，但卻是新基建基礎(chǔ)性和先導(dǎo)性的產(chǎn)業(yè)支撐。沒(méi)有集成電路，就沒(méi)有現(xiàn)代信息技術(shù)，也就無(wú)法實(shí)現(xiàn)兩者融合，新基建背景下蘊(yùn)含著“芯基建”的無(wú)限機(jī)遇。93nesmc

2020年，在疫情、貿(mào)易爭(zhēng)端等因素影響下，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)整體形勢(shì)不容樂(lè)觀；2021年，新基建能否帶來(lái)轉(zhuǎn)機(jī)？本期《電子工程專輯》雜志采訪了半導(dǎo)體行業(yè)內(nèi)的多位專家，他們針對(duì)新基建各大領(lǐng)域?qū)Π雽?dǎo)體和相關(guān)技術(shù)的需求發(fā)表了自己的看法，也讓我們對(duì)2021年的半導(dǎo)體剛需市場(chǎng)有了一個(gè)展望。93nesmc

5G基建

自 2019 年工信部 5G 商用啟動(dòng)以來(lái)，三大運(yùn)營(yíng)商在全國(guó)的基站建設(shè)腳步不斷加快，預(yù)計(jì)到2024年將建設(shè)554萬(wàn)座。此外，終端市場(chǎng)進(jìn)一步打開(kāi)后，5G基帶芯片和射頻芯片等關(guān)鍵元器件的需求將大幅上升。93nesmc

但是5G技術(shù)同樣為行業(yè)帶來(lái)了復(fù)雜性——頻譜擴(kuò)展、高速度、高頻率、寬帶寬、低時(shí)延和高通道數(shù)，還要求降低尺寸、重量、功耗(SWaP)和成本并支持所有當(dāng)前和新興的蜂窩標(biāo)準(zhǔn)。舉例來(lái)說(shuō)，5G系統(tǒng)的工作頻率從低頻到100GHz，瞬時(shí)帶寬從20MHz 到 1GHz，功率放大器的平均輸出功率從幾瓦到幾十瓦。這些改變和要求，讓5G關(guān)鍵元件、新的軟件模式、網(wǎng)絡(luò)自優(yōu)化、故障檢測(cè)和自我修復(fù)等功能、計(jì)算與交換功能擴(kuò)展都成為未來(lái)的關(guān)注重點(diǎn)。93nesmc

5G標(biāo)準(zhǔn)影響最大的是射頻(RF)領(lǐng)域，需要一系列更高性能的射頻器件來(lái)支持。Qorvo亞太區(qū)市場(chǎng)公關(guān)部經(jīng)理漆惠(Fay Qi)認(rèn)為，隨著5G大規(guī)?；A(chǔ)建設(shè)的到來(lái)，射頻前端的各類半導(dǎo)體產(chǎn)品都會(huì)出現(xiàn)明顯的需求增長(zhǎng)，包括功率放大器、濾波器、開(kāi)關(guān)等等。93nesmc

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以RF濾波器這一類器件來(lái)舉例，作為5G的關(guān)鍵支持組件之一，在需求增長(zhǎng)的同時(shí)，5G也對(duì)RF濾波器也提出了更高的要求。在5G中，它被要求在實(shí)現(xiàn)更強(qiáng)整體性能的同時(shí)，還要用更少的空間、更高的2級(jí)功率(PC2)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)完成濾波工作。不僅尺寸成為制約因素，5G的高頻特性還影響了RFFE設(shè)計(jì)，需要增加額外頻譜。93nesmc

“這些問(wèn)題當(dāng)然是挑戰(zhàn)也是機(jī)遇，讓我們很興奮。”漆惠說(shuō)到，具有高Q(品質(zhì)因數(shù))、低雜散和陡峭帶緣等技術(shù)特性的體聲波(BAW)濾波器產(chǎn)品是5G系統(tǒng)需要的。此外滿足5G的2級(jí)功率要求還需要優(yōu)異的熱性能，濾波器在寬溫范圍內(nèi)工作時(shí)不能降低帶寬，才能有效利用額外的5G頻譜。“Qorvo的BAW具有垂直熱通量反射器，可讓熱量快速有效地從濾波器中消散。”BAW的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)提供了較低的電阻并防止了諧振器過(guò)熱，再加上頻移很小，這使它更適合因發(fā)射功率較高而易于自發(fā)熱的5G應(yīng)用。93nesmc

不僅是濾波器產(chǎn)品，由于能夠在5G sub-6GHz的頻率實(shí)現(xiàn)更高的數(shù)據(jù)容量、更廣的覆蓋范圍和室內(nèi)滲透率，5G對(duì)于射頻前端領(lǐng)域的收發(fā)器解決方案、可用于大規(guī)模多輸入多輸出基站的波束成形技術(shù)都有更大的需求。93nesmc

大多數(shù)通信設(shè)備制造商在壓力的驅(qū)使下，提高其系統(tǒng)的數(shù)據(jù)吞吐率和性能，以及添加更多的功能和特性，然而他們也面臨著降低系統(tǒng)總功耗和成本的壓力。要滿足這些需求，就要先了解終端用戶設(shè)備的功耗，通過(guò)恰當(dāng)設(shè)計(jì)的數(shù)字電源管理系統(tǒng)(DPSM)可以向用戶提供功耗數(shù)據(jù)，幫助做出明智的能源管理決策。93nesmc

ADI中國(guó)區(qū)工業(yè)市場(chǎng)總監(jiān)蔡振宇認(rèn)為，通信設(shè)備商需要一個(gè)強(qiáng)大的全新解決方案，既能支持新興寬帶應(yīng)用，又能提供現(xiàn)有應(yīng)用所需的高性能單一無(wú)線電平臺(tái)。“類似ADI的射頻收發(fā)器系列，以及一些高集成度的微波上變頻器和下變頻器。利用好這類新型器件的特性，有助于簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)并降低成本，加快大規(guī)模MIMO的上市時(shí)間。”93nesmc

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5G通信中，除了大家關(guān)注的基帶單元之外，還有被稱為“遠(yuǎn)程無(wú)線電頭（RHH）”的單元，據(jù)羅姆半導(dǎo)體（深圳）有限公司技術(shù)中心高級(jí)經(jīng)理蘇勇錦介紹，這種單元在每個(gè)基帶單元上都會(huì)附有幾個(gè)，負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)換RF信號(hào)等。由于RRH中配備了大量通信用的陣列天線，因此用來(lái)放大功率的傳感器放大器，以及用來(lái)進(jìn)行高級(jí)控制的電流檢測(cè)用分流電阻器等通用產(chǎn)品的需求日益增長(zhǎng)。93nesmc

電源技術(shù)在5G時(shí)代同樣面臨很大挑戰(zhàn)，尤其是新一代基站體積越來(lái)越小，帶寬越來(lái)越寬，功率越來(lái)越高，讓基帶單元對(duì)先進(jìn)功率元器件和模擬元器件的需求與日俱增。盡管各國(guó)所使用的頻段各不相同，但與4G通信相比，5G通信通常是在高頻段進(jìn)行的，因此業(yè)內(nèi)正在研究能夠高效率且高頻工作的碳化硅(SiC)和氮化鎵(GaN)等寬禁帶半導(dǎo)體功率器件的應(yīng)用。93nesmc

另外在基帶單元設(shè)計(jì)中，通過(guò)優(yōu)化電源設(shè)計(jì)來(lái)節(jié)能的做法正在增加。這是因?yàn)?G通信需要的基站數(shù)量比4G多，尤其需要減少基站外圍的功耗，一些好的設(shè)計(jì)方案也能夠改善供電。例如，由于拉線成本很高，以太網(wǎng)供電(Power over Ethernet, PoE)通過(guò)傳輸數(shù)據(jù)的網(wǎng)線來(lái)供電能節(jié)省大量成本，“PoE供電方案的功率可以從13W直到150W，普通小基站一根網(wǎng)線就能提供數(shù)據(jù)和電源傳輸?shù)墓δ?，同時(shí)PoE供電加上模塊設(shè)計(jì)，可以讓基站電源的設(shè)計(jì)更簡(jiǎn)化。”蔡振宇舉例道，另外雙通道 50A 或單通道 100A 降壓型DC/DC 穩(wěn)壓器，也能滿足小尺寸、大功率電源需求。93nesmc

5G的普及，也將成為先進(jìn)FPGA器件應(yīng)用的強(qiáng)大驅(qū)動(dòng)力。由于3GPP標(biāo)準(zhǔn)一直在演進(jìn)，芯片開(kāi)發(fā)的進(jìn)度一般會(huì)滯后標(biāo)準(zhǔn)2年左右。為了在5G通信爭(zhēng)奪中保持領(lǐng)先，前期企業(yè)都需要在基站主板和外圍用到大量靈活的FPGA，以實(shí)現(xiàn)功能搶占上市先機(jī)，然后在升級(jí)中重復(fù)編程，規(guī)?；院笤儆肁SIC芯片替代，降低成本和開(kāi)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)。93nesmc

在過(guò)去的15年中，F(xiàn)PGA已經(jīng)成為移動(dòng)基站的重要支撐技術(shù)，5G基站所需的數(shù)據(jù)處理能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于之前。Achronix半導(dǎo)體公司亞太區(qū)總經(jīng)理羅煒亮 (Eric Law)表示: “Speedster 7t系列FPGA帶有二維片上網(wǎng)絡(luò)(2D-NoC)，就像一條高速公路橫跨在可編程邏輯架構(gòu)和其他電路之上，總帶寬超過(guò)20Tbps。能幫助基站設(shè)計(jì)人員擁有更多的資源來(lái)處理大量的數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)5G的高速、低延遲和高可靠性等特點(diǎn)。”93nesmc

5G基站中FPGA的用量相比4G設(shè)備超過(guò)1倍以上，但是中國(guó)目前在通信領(lǐng)域應(yīng)用的FPGA芯片基本依賴進(jìn)口。5G通信由于需要處理大量的計(jì)算，千萬(wàn)門級(jí)高性能FPGA是一個(gè)門檻，目前國(guó)內(nèi)僅紫光同創(chuàng)推出了自主產(chǎn)權(quán)2000千萬(wàn)門級(jí)高性能FPGA。未來(lái)無(wú)線基帶處理、高速傳輸和交換、承載網(wǎng)和核心網(wǎng)業(yè)務(wù)處理等高端通信應(yīng)用場(chǎng)景，還需要5000萬(wàn)門級(jí)、乃至億門級(jí)自主產(chǎn)權(quán)超高性能FPGA，國(guó)產(chǎn)化替代空間巨大的同時(shí)，難度也非常大。93nesmc

特高壓

隨著國(guó)家電網(wǎng)發(fā)布《2020年特高壓和跨省500千伏及以上交直流項(xiàng)目前期工作計(jì)劃》，明確了加速“5交5直”特高壓工程相關(guān)工作，特高壓輸變電網(wǎng)絡(luò)建設(shè)正在加速落地。不過(guò)在全球范圍來(lái)看，特高壓都是新產(chǎn)品，它不僅僅是一條輸送線路，還需要很多變電站(針對(duì)交流輸電)及換流站(針對(duì)直流輸電)來(lái)保證電壓等級(jí)的變換電力輸送的安全可靠，同時(shí)對(duì)不同類型的終端客戶做到按需分配電力及交直流的切換。作為技術(shù)上游，如何幫助沒(méi)有成熟運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)的中國(guó)電力運(yùn)營(yíng)商實(shí)現(xiàn)特高壓商業(yè)化，成為了半導(dǎo)體廠商們最關(guān)注的課題。93nesmc

首先，各種設(shè)備和控制系統(tǒng)不能少，包括一次設(shè)備(直接連接高電壓大電流，如變壓器、開(kāi)關(guān)和換流器等)和二次設(shè)備(用來(lái)監(jiān)測(cè)和控制一次設(shè)備的智能控制設(shè)備)。一次設(shè)備更多的是金屬和絕緣材料，二次設(shè)備則提供了更多的智能選項(xiàng)。93nesmc

在電力二次設(shè)備中，主要由智能感知技術(shù)來(lái)感知電壓電流及外部環(huán)境的變化，根據(jù)需求和具體的變化，再由控制技術(shù)完成對(duì)故障的切除及保護(hù)、電力運(yùn)行的測(cè)量控制及保護(hù)、日常的維護(hù)及保養(yǎng)等工作。能夠精確地檢測(cè)到電壓電流的變化是整個(gè)控制及保護(hù)的關(guān)鍵，而對(duì)感知數(shù)據(jù)能及時(shí)做出判斷、并能快速發(fā)出控制指令的智能器件不可或缺。要把各類傳感信號(hào)和不同設(shè)備及電站的信號(hào)統(tǒng)一協(xié)調(diào)起來(lái)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)及通信的要求也會(huì)越來(lái)越多，半導(dǎo)體技術(shù)在這里扮演了重要角色。93nesmc

集成電路可以把模擬的電壓電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)并進(jìn)行調(diào)理，由微控制器(MCU)來(lái)完成邏輯判斷并發(fā)出控制命令，并能將各類收集整理好的信號(hào)輸送到其它設(shè)備中，由多種芯片組成的信號(hào)鏈可以滿足智能設(shè)備所有的功能要求。93nesmc

相對(duì)于高電壓大電流的一次設(shè)備來(lái)講，二次智能設(shè)備會(huì)有更多的變化及快速的技術(shù)演進(jìn)。例如對(duì)于電力設(shè)備的電壓電流檢測(cè)，傳感器通常采用電壓和電流互感器(PT/CT)，信號(hào)調(diào)理從早期的運(yùn)放加12位ADC，到信號(hào)調(diào)理集成加多通道同步采樣16位ADC，只用了幾年的時(shí)間，而且還一直在不停的演進(jìn)中。93nesmc

“目前ADI有多款A(yù)DC用在電力二次智能設(shè)備中，具備的多通道同步采樣、高輸入阻抗及內(nèi)嵌信號(hào)調(diào)理、滿足單電源供電雙極性輸入、高轉(zhuǎn)換精度及更高的輸入電壓容忍度等特性，都是特高壓應(yīng)用最需要的。”蔡振宇說(shuō)到。93nesmc

未來(lái)隨著集成電路精度、集成度、可靠性及兼容性變高，系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化，將促進(jìn)特高壓技術(shù)的不斷完善，在安全可靠的同時(shí)也能更好地滿足未來(lái)的需求。93nesmc

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其實(shí)當(dāng)前新基建中的新能源汽車充電樁、儲(chǔ)能、數(shù)據(jù)中心、高鐵和城市軌道交通等，都需要能源及電力系統(tǒng)強(qiáng)有力的支持，特高壓輸送的電力將會(huì)直接應(yīng)用在這些領(lǐng)域。而這些領(lǐng)域?qū)τ诎雽?dǎo)體的需求同樣強(qiáng)烈，技術(shù)演進(jìn)及安全可靠的要求同樣迫切。93nesmc

在電能的輸送過(guò)程中，包括特高壓和未來(lái)的超高壓電纜都要翻山越嶺，經(jīng)過(guò)許多移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)盲區(qū)，因此一些補(bǔ)齊“最后一公里”的廣域網(wǎng)技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用。比如“基于LoRa的故障指示器已經(jīng)為全球許多地方的電網(wǎng)保駕護(hù)航。” Semtech中國(guó)區(qū)銷售副總裁黃旭東說(shuō)到，“在電能的配送和消費(fèi)使用中，LoRa也早已用于自動(dòng)抄表、變壓器和充電樁等設(shè)備的監(jiān)測(cè)上，包括各種電力資產(chǎn)追蹤管理等應(yīng)用，中外廠商都開(kāi)發(fā)了許多基于LoRa的傳感器和控制器。”93nesmc

城際高速鐵路和城市軌道交通

電力牽引傳動(dòng)系統(tǒng)是高鐵列車的動(dòng)力之源，是動(dòng)車組的“心臟”，其中的核心器件IGBT和MOSFET對(duì)技術(shù)、可靠性要求極高，也是構(gòu)成高鐵牽引變流器以及輔助電源系統(tǒng)中恒壓恒頻逆變器的核心部件。93nesmc

相比于MOSFET，IGBT 在軌交設(shè)備中的應(yīng)用有著更長(zhǎng)的歷史。早在上世紀(jì)80 年代，IGBT就被用于電動(dòng)列車牽引變流器，以代替原先采用的晶閘管和一般二級(jí)晶體管。經(jīng)過(guò)30 多年的發(fā)展，IGBT 工作電壓已從最初的1200V 左右擴(kuò)展到了400-6500V 之間的各個(gè)層級(jí)，且未來(lái)都將固定在這一范圍之內(nèi)。[!--empirenews.page--]93nesmc

高鐵及軌交牽引變流器使用的主要是工作電壓在4500V 以上的高端IGBT，技術(shù)在國(guó)外已經(jīng)較為成熟。西門子、三菱、英飛凌、富士電機(jī)等國(guó)外廠商，以及國(guó)內(nèi)的中車時(shí)代電氣均有能力制造工作電壓為6500V的IGBT；地鐵及輕軌主要采用3300V的IGBT，上述國(guó)外企業(yè)以及中國(guó)的中車時(shí)代電氣、比亞迪、嘉興斯達(dá)和南京銀茂等企業(yè)均有能力供應(yīng)。93nesmc

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在特高壓、城際高速鐵路和城市軌道交通這三種電力設(shè)施中，都需要3.5kV～6kV的功率元器件。IGBT短期內(nèi)仍是主流，但即將逼近硅基材料的性能極限，人們對(duì)采用SiC來(lái)實(shí)現(xiàn)節(jié)能和小型化寄以厚望。蘇勇錦表示：“ROHM目前重點(diǎn)發(fā)展的SiC產(chǎn)品適用于1000V級(jí)車載和工業(yè)設(shè)備應(yīng)用。作為長(zhǎng)期生產(chǎn)模擬IC產(chǎn)品的制造商，不僅提供SiC單品，還可以配套提供電源和模擬相結(jié)合的解決方案。” 雖然不是主電源，但在上述領(lǐng)域的輔助電源應(yīng)用中已經(jīng)開(kāi)始采用SiC。93nesmc

關(guān)于另一種迅速崛起的寬禁帶半導(dǎo)體GaN，ROHM認(rèn)為在耐壓100V～600V左右的范圍有望普及。其應(yīng)用包括耐壓600V的車載充電器，耐壓100V的48V服務(wù)器以及車載電源領(lǐng)域。“ROHM目前正在面向這些領(lǐng)域開(kāi)發(fā)GaN產(chǎn)品。” 蘇勇錦說(shuō)到，GaN的某些性質(zhì)只有在高頻下才會(huì)發(fā)揮出其優(yōu)點(diǎn)，因此GaN器件的驅(qū)動(dòng)變得非常重要，“我們?cè)陂_(kāi)發(fā)用于驅(qū)動(dòng)GaN的驅(qū)動(dòng)器，并且通過(guò)將LSI驅(qū)動(dòng)器和GaN配套發(fā)布，與僅開(kāi)發(fā)GaN器件的同行業(yè)公司相比實(shí)現(xiàn)差別化。”93nesmc

新能源汽車充電樁

隨著中國(guó)新能源汽車的銷量迅速增長(zhǎng)，為下游市場(chǎng)帶來(lái)了大量需求，其中最大需求就是充電樁。直流充電樁一般由通信模塊、開(kāi)關(guān)電源模塊及控制模塊等構(gòu)成，開(kāi)關(guān)電源模塊占充電樁建造成本的50%左右，其中硅基MOSFET和IGBT 是核心器件。近年來(lái)隨著SiC、GaN等寬禁帶半導(dǎo)體功率器件技術(shù)成熟、成本降低，下游整車廠商開(kāi)始大量采用，相信不久也會(huì)全面滲透到充電樁市場(chǎng)，在提升輸出功率的同時(shí)縮小設(shè)施體積。93nesmc

充電樁的主要發(fā)展趨勢(shì)包括大功率和雙向充電。93nesmc

得益于半導(dǎo)體技術(shù)的進(jìn)步，讓功率器件開(kāi)關(guān)頻率得到提升，從而讓充電樁能夠以更大功率充電。舉例來(lái)說(shuō)，“IGBT從過(guò)去的20kHz左右提升到現(xiàn)在40-50kkHz，而GaN和SiC MOSFET器件可以達(dá)到更高的開(kāi)關(guān)頻率。” 蔡振宇說(shuō)到。93nesmc

驅(qū)動(dòng)方式是這些開(kāi)關(guān)器件達(dá)到所需頻率的關(guān)鍵，而開(kāi)關(guān)頻率決定著系統(tǒng)設(shè)計(jì)成本、尺寸與效率之間的最佳平衡。更高開(kāi)關(guān)頻率對(duì)柵極驅(qū)動(dòng)器的要求越來(lái)越高，傳輸延遲、死區(qū)時(shí)間、共模瞬變抗擾度(CMTI)等指標(biāo)對(duì)提升充電樁功率和效率有著關(guān)鍵的影響。93nesmc

直流充電樁往往需要能夠在30分鐘內(nèi)充電至80%的高功率轉(zhuǎn)換器，而且為了操作MOSFET/IGBT，通常須將一個(gè)電壓施加于柵極，使用專門驅(qū)動(dòng)器向功率器件的柵極施加電壓并提供驅(qū)動(dòng)電流。蔡振宇認(rèn)為，隔離式柵極驅(qū)動(dòng)器的隔離性能、共模瞬變抗擾度、總傳播傳輸延遲等指標(biāo)將決定直流模塊的整體功率、效率和系統(tǒng)尺寸。93nesmc

另外在大功率趨勢(shì)方面，通過(guò)將充電樁的功率從以往的120kW提高到300kW，可以大大縮短充電時(shí)間。但相應(yīng)地，控制用的功率元器件也需要具有更高的耐壓能力，比如從以往的400V提到1000V。目前主流的充電樁模塊，依然是以硅基MOSFET和IGBT為主，但為了提高功率元器件的耐壓，更多新充電樁方案已經(jīng)開(kāi)始使用SiC或Si超級(jí)結(jié)MOSFET進(jìn)行替代。93nesmc

SiC成本雖高，但考慮到充電樁應(yīng)用最廣的城市場(chǎng)景中，選址一般在地價(jià)或租金昂貴的繁華地段，對(duì)設(shè)備體積有很高要求，SiC的優(yōu)勢(shì)便能抵消成本上的劣勢(shì)。蘇勇錦提到了ROHM正在開(kāi)發(fā)中的第四代SiC MOSFET，耐壓能力在1000V以上，特性變化受溫度影響較小，并且損耗更低，因此有助于提高充電樁的效率并進(jìn)一步節(jié)能。93nesmc

在雙向充電趨勢(shì)方面，作為智能電網(wǎng)的一部分，V2H(Vehicle to Home，由車輛向家庭供電)和V2G(Vehicle to Grid，由車輛向電網(wǎng)供電)等雙向充電樁開(kāi)始普及。在雙向充電的情況下，要求功率元器件要在比當(dāng)前主流的單向充電方式更高的頻率范圍工作。“上述第四代SiC MOSFET能夠高速開(kāi)關(guān)，因此不僅可以在高頻范圍工作，而且還有助于線圈的小型化，是雙向充電樁的理想選擇。” 蘇勇錦說(shuō)到。93nesmc

在車輛處于停放或未使用狀態(tài)時(shí)，V2G允許能量從電池流向電網(wǎng)，以保持電網(wǎng)的穩(wěn)定性。德州儀器(TI)深圳總經(jīng)理梁建雄表示，這要求兩個(gè)功率級(jí)都可以雙向工作，且需要一個(gè)高效轉(zhuǎn)換器來(lái)提供電源隔離供電。除電源管理外，“多核實(shí)時(shí)控制MCU，能夠提供快速的計(jì)算密集型實(shí)時(shí)處理功能，幫助確保系統(tǒng)在幾微秒內(nèi)做出反應(yīng)，并防止對(duì)充電樁或電動(dòng)汽車造成任何損害。一些更高級(jí)的MCU集成了高性能的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，這對(duì)于有效監(jiān)控控制環(huán)路至關(guān)重要。”93nesmc

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梁建雄表示，諸如具有用于SiC或IGBT的12V欠壓鎖定(UVLO)的隔離式柵極驅(qū)動(dòng)器，以及用于MOSFET的具有8V UVLO的新型電源管理產(chǎn)品，可支持不同的電壓等級(jí)以及基于SiC或IGBT設(shè)計(jì)的電源拓?fù)?。也可采用GaN架構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)更高的功率密度和系統(tǒng)效率。功率密度的增加，能幫助實(shí)現(xiàn)更小的尺寸，降低總體系統(tǒng)成本的同時(shí)減少組件上的熱應(yīng)力。“我們的三電平三相SiC交流/直流轉(zhuǎn)換器參考設(shè)計(jì)，能創(chuàng)建一個(gè)可實(shí)現(xiàn)50kHz開(kāi)關(guān)頻率的高功率密度系統(tǒng)，從而縮小磁性器件的尺寸。” 93nesmc

此外，“正確選擇充電樁的隔離解決方案非常關(guān)鍵，”蔡振宇解釋道，“傳統(tǒng)光耦合隔離的方式傳輸延時(shí)時(shí)間長(zhǎng)(例如150—200納秒)，而iCoupler柵極驅(qū)動(dòng)器傳輸延時(shí)在50—60個(gè)納秒左右，提高開(kāi)關(guān)頻率和效率的同時(shí)，最新款甚至可實(shí)現(xiàn)150 kV/µs的共模瞬變抗擾度，以數(shù)百kHz的開(kāi)關(guān)頻率驅(qū)動(dòng)SiC MOSFET，加上去飽和保護(hù)等快速故障管理功能，設(shè)計(jì)人員可以正確驅(qū)動(dòng)高達(dá)1200V的單個(gè)或并聯(lián)SiC MOSFET。”可以確保充電樁在不犧牲效率的情況下，在功率變換器中實(shí)現(xiàn)超高的功率密度。93nesmc

隔離柵極驅(qū)動(dòng)器的死區(qū)時(shí)間也是關(guān)鍵特性之一，更低的死區(qū)時(shí)間將有效降低損耗。對(duì)于大規(guī)模部署的充電樁來(lái)說(shuō)，即使零點(diǎn)幾個(gè)百分點(diǎn)效率提升都具有很大經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。93nesmc

最后從功能安全和用戶人生和財(cái)產(chǎn)安全來(lái)說(shuō)，良好的隔離性能也非常關(guān)鍵。充電樁的充電機(jī)功能電路中，隔離式柵極驅(qū)動(dòng)器發(fā)揮的隔離功能非常關(guān)鍵，可以實(shí)現(xiàn)充電模塊中功能電路之間的電氣分離，使得它們之間不存在直接導(dǎo)通路徑，從而提升安全性能。93nesmc

大數(shù)據(jù)中心

大數(shù)據(jù)、人工智能等新基建核心模塊離不開(kāi)數(shù)據(jù)中心的支持，其技術(shù)進(jìn)步也在推動(dòng)電信網(wǎng)特別是核心網(wǎng)云化轉(zhuǎn)型?，F(xiàn)在無(wú)論互聯(lián)網(wǎng)公司、電信運(yùn)營(yíng)商還是系統(tǒng)設(shè)備公司都在部署自己的云及數(shù)據(jù)中心，將加大對(duì)服務(wù)器、存儲(chǔ)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、安全設(shè)備、光模塊等產(chǎn)品的需求。93nesmc

數(shù)據(jù)中心對(duì)帶寬的需求一直走在有線、無(wú)線接入網(wǎng)的前面，現(xiàn)在200Gbps、400Gbps的光連接已經(jīng)在國(guó)外大批量部署，800Gbps及更高速率的連接也在積極開(kāi)發(fā)或試產(chǎn)之中。據(jù)黃旭東介紹，國(guó)內(nèi)數(shù)據(jù)中心對(duì)于帶寬速率的需求比國(guó)外要晚一兩年，但發(fā)展很快，“Semtech針對(duì)數(shù)據(jù)中心的光模塊電芯片實(shí)現(xiàn)了從NRZ到PAM4，從SR、DR、FR、LR到ER，從TIA，LDD到CDR的全覆蓋。同時(shí)專利Tri-edge技術(shù)使模擬CDR代替昂貴、高功耗的DSP成為可能。”93nesmc

穩(wěn)定可靠的電源供應(yīng)能力，也是數(shù)據(jù)中心建設(shè)中的一大痛點(diǎn)。特別是在狹小空間內(nèi)，實(shí)現(xiàn)像ASIC、CPU、FPGA等各類處理器低至0.6-0.8V 的核心電壓與50-800A 超高電流高穩(wěn)定性供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)，極具挑戰(zhàn)性，需要高可靠性電源的和高效DC/DC轉(zhuǎn)換解決方案來(lái)實(shí)現(xiàn)。93nesmc

如同5G基站為了進(jìn)行協(xié)議處理，會(huì)用X86處理器；數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的輔助計(jì)算，需要用到高端FPGA 一樣，MPS北中國(guó)區(qū)副總經(jīng)理盧平表示，數(shù)據(jù)中心里服務(wù)器需要同時(shí)用到X86處理器和FPGA，外加交換機(jī)里的多核處理器、連通交換機(jī)之間高速光模塊里的DSP等等。各類處理器對(duì)電流的需求量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)其他芯片，“這是因?yàn)楦叨斯に嚱档土颂幚砥餍酒墓╇婋妷海╇婋娏鲄s在不斷提高；而且為了實(shí)現(xiàn)并行計(jì)算采用的多核設(shè)計(jì)，將電流成倍增加。”93nesmc

目前最先進(jìn)的處理器的內(nèi)核供電峰值電流超過(guò)1000A，盧平認(rèn)為這對(duì)電源方案的挑戰(zhàn)主要有三個(gè)方面：93nesmc

1.如何在受限的面積提供更大的電流輸出？93nesmc

2.如何解決處理器大動(dòng)態(tài)負(fù)載跳變帶來(lái)的電源軌穩(wěn)定性問(wèn)題？93nesmc

3.能源降功耗的需求。93nesmc

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如何解決？或許需要一種完整的系統(tǒng)級(jí)封裝(SiP)解決方案，在緊湊的表面貼裝型 BGA 或 LGA 封裝中內(nèi)置了集成化 DC/DC 控制器、功率晶體管、輸入和輸出電容器、補(bǔ)償組件和電感器?？勺畲笙薅瓤s短設(shè)計(jì)時(shí)間，并解決常見(jiàn)的電路板空間和安裝密度問(wèn)題。蔡振宇表示，比如ADI的微型模塊產(chǎn)品系列將組件選擇、優(yōu)化和布局的設(shè)計(jì)負(fù)擔(dān)從設(shè)計(jì)師轉(zhuǎn)移到了器件身上，從而縮短了總體設(shè)計(jì)時(shí)間和系統(tǒng)故障排除過(guò)程，并最終加快產(chǎn)品上市速度。93nesmc

在提升功率密度和縮小產(chǎn)品體積上，TI也在其新一代600V GaN FET上做了努力。與現(xiàn)有解決方案相比，快速切換的2.2MHz集成柵極驅(qū)動(dòng)器可幫助工程師實(shí)現(xiàn)功率密度翻倍，“達(dá)到99％的效率并將功率磁性器件尺寸縮小59％。”，梁建雄表示，“新器件可在注重低損耗和減小電路板空間的AC/DC供電應(yīng)用中，實(shí)現(xiàn)更高的效率和功率密度，如超大規(guī)模的企業(yè)計(jì)算平臺(tái)以及5G電信整流器等。”93nesmc

人工智能

人工智能在應(yīng)用上和大數(shù)據(jù)密不可分，需要專用芯片提供大量的算力在云端進(jìn)行訓(xùn)練，同時(shí)需要在邊緣端布局更多的推理型AI芯片。如今，AI已經(jīng)廣泛應(yīng)用到我們生活的方方面面，但CPU、GPU等傳統(tǒng)芯片對(duì)于AI模型的加速能力非常有限。瑞薩電子認(rèn)為，兼具傳統(tǒng)CPU的通用功能以外，同時(shí)能夠?qū)I模型進(jìn)行加速的這類復(fù)合型芯片必將成為未來(lái)的一大熱門。因?yàn)檫@類芯片無(wú)需外掛AI加速器，極大地縮減了BoM成本和硬件復(fù)雜度。93nesmc

滿足新基建需求的人工智能專用芯片應(yīng)該具有芯片集成度高、易于開(kāi)發(fā)、異構(gòu)計(jì)算結(jié)構(gòu)、計(jì)算性能強(qiáng)等特點(diǎn)。華夏芯（北京）通用處理器技術(shù)有限公司董事長(zhǎng)李科奕認(rèn)為，應(yīng)該同時(shí)包括CPU和GPU這些通用計(jì)算處理器，以及FPGA和深度學(xué)習(xí)(神經(jīng)網(wǎng)絡(luò))計(jì)算單元，假如是面對(duì)嵌入式AI或者通信市場(chǎng)，還需要加上DSP的異構(gòu)融合芯片，才能發(fā)揮最重要的作用。93nesmc

根據(jù)中金公司的調(diào)研報(bào)告，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人均算力隨之水漲船高，算力與各國(guó)人均GDP之間具有高度相關(guān)性。未來(lái)5年，計(jì)算芯片的國(guó)產(chǎn)化空間超過(guò)500億美金；異構(gòu)計(jì)算快速發(fā)展，計(jì)算芯片進(jìn)口替代空間進(jìn)一步打開(kāi)。先進(jìn)計(jì)算領(lǐng)域的一個(gè)熱點(diǎn)就是以深度學(xué)習(xí)(神經(jīng)網(wǎng)絡(luò))為代表的AI計(jì)算，那么這類專用(計(jì)算)芯片會(huì)不會(huì)替代CPU或GPU這些通用(計(jì)算)芯片呢？李科奕表示：“深度學(xué)習(xí)只是AI眾多應(yīng)用中的一個(gè)功能，它的優(yōu)勢(shì)在于細(xì)分市場(chǎng)的某些應(yīng)用場(chǎng)景，和已經(jīng)實(shí)現(xiàn)相同功能的通用芯片廠商在主流市場(chǎng)上進(jìn)行芯片集成度、異構(gòu)計(jì)算性能的比拼，就不是專用(計(jì)算)芯片廠商所擅長(zhǎng)的了。”93nesmc

2020年，英偉達(dá)的市值一度超過(guò)英特爾，高居全球芯片行業(yè)市值第一。“這反映了一個(gè)不爭(zhēng)的事實(shí)，在人工智能等先進(jìn)計(jì)算的應(yīng)用場(chǎng)景，GPU將比CPU承擔(dān)更多的計(jì)算任務(wù)。”李科奕指出，但對(duì)于任何計(jì)算芯片，CPU仍然是必要條件，因?yàn)橹挥蠧PU才能實(shí)現(xiàn)強(qiáng)大的控制功能，運(yùn)行操作系統(tǒng)。“這一點(diǎn)從英偉達(dá)收購(gòu)Arm便可看出，CPU與GPU的異構(gòu)融合發(fā)源自AMD的Fusion Core，英偉達(dá)與Arm的結(jié)合可能將構(gòu)建一個(gè)全新的異構(gòu)生態(tài)。”93nesmc

此前，英特爾和AMD都有自己的GPU，Arm和之前的Imagination也嘗試在嵌入式領(lǐng)域提供CPU+GPU的平臺(tái)。今天全球幾乎所有的CPU公司，都在設(shè)計(jì)自己的GPU，包括蘋果、高通，以及中國(guó)的龍芯和華夏芯。“未來(lái)只有CPU或GPU單一產(chǎn)品的公司，都很難打入主流市場(chǎng)。”李科奕說(shuō)到。93nesmc

其實(shí)AI和數(shù)據(jù)中心這兩大新基建領(lǐng)域，對(duì)數(shù)據(jù)加速的性能要求是相似的。多年來(lái)，F(xiàn)PGA技術(shù)在這些應(yīng)用中已被越來(lái)越多地用于硬件加速。羅煒亮表示，帶有2D-NoC的FPGA和具有革命性的機(jī)器學(xué)習(xí)處理器(MLP)在這些應(yīng)用中提供了最佳的加速性能。與5G領(lǐng)域不同的是，大型云服務(wù)、數(shù)據(jù)中心和人工智能領(lǐng)域的運(yùn)營(yíng)商擁有更多選擇，諸如加速卡和集成eFPGA IP的定制SoC。因此，Achronix預(yù)測(cè)到2021年，新基建中的這些領(lǐng)域?qū)⑹笷PGA架構(gòu)的應(yīng)用更加多樣化。93nesmc

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除了云端需求，邊緣設(shè)備對(duì)AI性能的需求也與日俱增。瑞薩電子認(rèn)為，其內(nèi)嵌DRP-AI加速單元的RZ/V2M處理器，可對(duì)目前主流的Tensorflow、caffe等多種AI框架進(jìn)行加速，模塊運(yùn)行過(guò)程無(wú)需CPU參與，“如何幫助邊緣端的用戶降低使用難度？是芯片廠商未來(lái)努力的方向。”93nesmc

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)也可稱之為工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)或工業(yè)4.0，是物聯(lián)網(wǎng)在工業(yè)領(lǐng)域的垂直應(yīng)用。當(dāng)中的工業(yè)數(shù)據(jù)采集、傳輸、本地及云分析和處理，分別對(duì)應(yīng)于智能化終端、專網(wǎng)通信、云計(jì)算和大數(shù)據(jù)。基于數(shù)據(jù)價(jià)值挖掘的服務(wù)與商業(yè)模式創(chuàng)新，成為國(guó)內(nèi)外共同追逐熱點(diǎn)，如數(shù)據(jù)增值服務(wù)、平臺(tái)經(jīng)濟(jì)等商業(yè)模式探索不斷涌現(xiàn)。瑞薩電子認(rèn)為，現(xiàn)階段中國(guó)企業(yè)既關(guān)注生產(chǎn)數(shù)字化能力普及，如MES的低成本快速部署，同時(shí)也基于制造資源大范圍連接探索優(yōu)化配置模式，開(kāi)展分布式制造、大規(guī)模定制等應(yīng)用。[!--empirenews.page--]93nesmc

瑞薩電子表示，新技術(shù)應(yīng)用價(jià)值不斷涌現(xiàn)，AI、大數(shù)據(jù)應(yīng)用在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中的滲透率已接近20%，成為資產(chǎn)設(shè)備管理與生產(chǎn)深度優(yōu)化的主要驅(qū)動(dòng)；同時(shí)數(shù)字孿生、邊緣計(jì)算應(yīng)用初具規(guī)模，滲透率接近6%，推動(dòng)數(shù)字化設(shè)計(jì)等能力提升。整體來(lái)看，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用進(jìn)一步釋放賦能潛力，應(yīng)用聚焦基于設(shè)備物聯(lián)的數(shù)據(jù)價(jià)值挖掘和特定場(chǎng)景深度優(yōu)化，這為傳統(tǒng)工業(yè)基礎(chǔ)架構(gòu)帶來(lái)眾多創(chuàng)新的同時(shí)，也帶來(lái)了更多設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)。93nesmc

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈較長(zhǎng)，包括網(wǎng)絡(luò)通信、傳感器、控制器和AI芯片等。其一大優(yōu)勢(shì)，就是能夠充分利用傳感器采集不斷增加的數(shù)據(jù)，做出更好的決策，而在整個(gè)工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)中，能否及時(shí)獲取和傳輸數(shù)據(jù)取決于網(wǎng)絡(luò)連接。工業(yè)以太網(wǎng)在這里發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用，另外芯片供應(yīng)商還需要幫助工程師在控制器、通信地面感應(yīng)等應(yīng)用領(lǐng)域開(kāi)發(fā)智能系統(tǒng)。93nesmc

首先是網(wǎng)絡(luò)/通信方面，許多現(xiàn)代系統(tǒng)目前都具有通信接口，以增強(qiáng)設(shè)計(jì)的整體連通性，但幾十年的發(fā)展歷程導(dǎo)致工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議和拓?fù)湫问奖姸?，越?lái)越多的工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)供應(yīng)商和制造商都希望能獲得獨(dú)立的開(kāi)放式通信平臺(tái)，給設(shè)計(jì)工程師帶來(lái)新挑戰(zhàn)。因此，“未來(lái)的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用必須支持各種常見(jiàn)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，如PROFINET、EtherNet/IP®、EtherCAT®、POWERLINK®等常用工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議，以及線狀和環(huán)狀拓?fù)浜托切瓮負(fù)洹?rdquo; 蔡振宇說(shuō)到。93nesmc

哪類芯片產(chǎn)品可以勝任？可以是具有兩個(gè)以太網(wǎng)端口的實(shí)時(shí)以太網(wǎng)、多協(xié)議(REM)交換芯片，是可編程的 IEEE 802.3 10/100 Mbps 以太網(wǎng)互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議版本6 (IPv6) 和互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議版本4(IPv4) 交換機(jī)，可虛擬支持任意 2 層或 3 層協(xié)議。蔡振宇表示：“此外，可以連接任何主機(jī)處理器，讓開(kāi)發(fā)人員可以使用自己的處理器和他們首選的開(kāi)發(fā)環(huán)境很重要，并且還要支持時(shí)間敏感型網(wǎng)絡(luò)(TSN)。”93nesmc

支持從串行接口(IO-Link、CAN、RS-485)到工業(yè)以太網(wǎng)，以及諸如TSN和單對(duì)以太網(wǎng)(SPE)等新且廣泛的工業(yè)通信標(biāo)準(zhǔn)，也是工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中的剛需，這種支持滿足了工程師對(duì)更高連通性和可擴(kuò)展性的需求。梁建雄表示，要幫助簡(jiǎn)化向智能生產(chǎn)系統(tǒng)的過(guò)渡，需要能用于PROFIBUS、多協(xié)議工業(yè)以太網(wǎng)、IO-Link主站和未來(lái)千兆位TSN的產(chǎn)品，而“Sitara處理器系列直接將這些協(xié)議集成，可簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)過(guò)程。”93nesmc

快速的節(jié)點(diǎn)互連和信息交換可實(shí)現(xiàn)具有快速、精確的執(zhí)行單元或驅(qū)動(dòng)程序的分散系統(tǒng)。從低速現(xiàn)場(chǎng)總線到PROFINET、EtherCAT、IO-Link等10/100 Mbps工業(yè)以太網(wǎng)的發(fā)展都展現(xiàn)了這一趨勢(shì)。它們逐漸成為每個(gè)執(zhí)行節(jié)點(diǎn)上的標(biāo)準(zhǔn)，“處理器提供了適用于主要工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議的單個(gè)硬件平臺(tái)系統(tǒng)，具有內(nèi)置EtherCAT堆棧的實(shí)時(shí)控制MCU則有助于實(shí)現(xiàn)分散式多軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。 ” 梁建雄說(shuō)到。93nesmc

控制器方面，用于工業(yè)設(shè)備中數(shù)據(jù)處理和設(shè)備控制的MCU，以及用于數(shù)據(jù)安全存儲(chǔ)和加密傳輸?shù)陌踩酒枪I(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中必不可少的器件。不同于消費(fèi)電子，工業(yè)領(lǐng)域?qū)?guó)產(chǎn)芯片的應(yīng)用需求提出了更高的要求和挑戰(zhàn)。國(guó)民技術(shù)市場(chǎng)部技術(shù)專家表示，目前正在工業(yè)領(lǐng)域通過(guò)低功耗金融級(jí)安全芯片與國(guó)民安全云平臺(tái)相結(jié)合，構(gòu)建工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全整體解決方案。93nesmc

國(guó)民技術(shù)認(rèn)為，一款安全的工業(yè)互聯(lián)型MCU除了在性能上要過(guò)硬，還需要內(nèi)置多種密碼算法硬件加速引擎，支持內(nèi)置Flash存儲(chǔ)加密、Flash分區(qū)保護(hù)，以及支持安全啟動(dòng)等多種安全特性。這樣才能防止應(yīng)用程序系統(tǒng)在未經(jīng)授權(quán)的情況下被復(fù)制及篡改，并支持對(duì)真實(shí)設(shè)備的身份驗(yàn)證，“例如我們推出的工業(yè)互聯(lián)領(lǐng)域首顆集成國(guó)際及中國(guó)商用密碼雙算法的通用MCU，可廣泛應(yīng)用于工業(yè)小型網(wǎng)關(guān)、DTU、小型PLC、工業(yè)風(fēng)機(jī)等工業(yè)互聯(lián)應(yīng)用領(lǐng)域。”93nesmc

另外工業(yè)應(yīng)用場(chǎng)景相比消費(fèi)應(yīng)用場(chǎng)景，對(duì)MCU材料和工藝有著更加嚴(yán)苛的要求，首先必須滿足工業(yè)級(jí)溫度范圍；其次對(duì)算力和穩(wěn)定性也有更高的標(biāo)準(zhǔn)，雅特力科技(重慶)有限公司產(chǎn)品市場(chǎng)經(jīng)理林金海表示：“將針對(duì)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)推出基于Arm Cortex-M4最高主頻288MHz的MCU，集成兼容IEEE-802.3 10/100Mbps以太網(wǎng)口控制器，能夠助推工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)智能硬件端的發(fā)展。”93nesmc

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邊緣計(jì)算是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的核心目標(biāo)，也是云計(jì)算的重要補(bǔ)充，它的一個(gè)顯著特點(diǎn)是大大提高了處理近端數(shù)據(jù)的時(shí)效性，可實(shí)時(shí)分析和處理物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)收集的大量數(shù)據(jù)，減少云計(jì)算的時(shí)延和流量，對(duì)MCU的數(shù)據(jù)處理能力和網(wǎng)絡(luò)連接能力有更高的要求。93nesmc

最后在感應(yīng)方面，智能工廠自動(dòng)化和無(wú)人化管理需要精確、強(qiáng)大的感應(yīng)技術(shù)，來(lái)感知和采集產(chǎn)品、設(shè)備和工業(yè)環(huán)境的各種狀態(tài)信息。傳感器將向智能化、微型化、多功能、低功耗、高精度等方向發(fā)展，提高工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)底層神經(jīng)末梢的感知靈敏度。“基于在汽車?yán)走_(dá)系統(tǒng)方面的經(jīng)驗(yàn)，TI基于CMOS的SoC解決方案可以輕松開(kāi)發(fā)雷達(dá)技術(shù)。” 梁建雄說(shuō)到，最新的雷達(dá)感應(yīng)技術(shù)可幫助智能工廠設(shè)計(jì)人員部署智能機(jī)器人手臂、協(xié)作式的機(jī)器人系統(tǒng)和無(wú)人化工廠管理。93nesmc

新基建下工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)最大的價(jià)值便是工業(yè)應(yīng)用的落地，其中包括激增的高質(zhì)量傳感器、可靠連接和數(shù)據(jù)分析，不斷提高的智能節(jié)點(diǎn)自動(dòng)化程度對(duì)傳感器進(jìn)行精密數(shù)據(jù)捕捉與位置跟蹤要求也與日俱增。蔡振宇表示，近些年越來(lái)越多被提及的設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)CBM則引入了以振動(dòng)監(jiān)測(cè)為核心的技術(shù)，把旋轉(zhuǎn)設(shè)備的振動(dòng)狀態(tài)采集分析以進(jìn)行產(chǎn)品性能、生產(chǎn)效率與附加值的進(jìn)一步提升，這是最具現(xiàn)實(shí)經(jīng)濟(jì)意義也最容易落地的應(yīng)用。93nesmc

衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)

衛(wèi)星在導(dǎo)航定位、數(shù)據(jù)圖像傳輸以及物聯(lián)網(wǎng)方面有非常好的應(yīng)用或者前途。當(dāng)前隨著技術(shù)進(jìn)步，衛(wèi)星發(fā)射的投入成本明顯下降，各國(guó)紛紛將衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)上升為國(guó)家的戰(zhàn)略之一，衛(wèi)星通信發(fā)展迎來(lái)新風(fēng)口。93nesmc

當(dāng)前國(guó)外有不少衛(wèi)星行業(yè)用戶將網(wǎng)關(guān)放在低空衛(wèi)星上，使用低功耗廣域網(wǎng)進(jìn)行物聯(lián)網(wǎng)覆蓋。黃旭東表示：“LoRa具有高靈敏度、傳輸距離長(zhǎng)的特點(diǎn)，可以從衛(wèi)星上通過(guò)LoRa技術(shù)接受地面網(wǎng)關(guān)的無(wú)線信號(hào)進(jìn)行廣域覆蓋。”在森林、草原防火、地質(zhì)災(zāi)害防護(hù)等方面，衛(wèi)星加LoRa技術(shù)有其天然的組合優(yōu)勢(shì)，因?yàn)樵谀切┑胤酵鶝](méi)有電信網(wǎng)絡(luò)。93nesmc

衛(wèi)星的制造、發(fā)射、通信、導(dǎo)航，都需要關(guān)鍵的芯片技術(shù)參與。與傳統(tǒng)衛(wèi)星不同，商用衛(wèi)星更強(qiáng)調(diào)商用性，追求更低廉的發(fā)射成本、更小的尺寸以及更容易制造，這些特性有助于提高潛在運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。所以商用衛(wèi)星在選擇芯片時(shí)，更希望是體積更小、質(zhì)量更好、成本又較優(yōu)的芯片。93nesmc

“高性能信號(hào)鏈產(chǎn)品廣泛用于全球航空航天市場(chǎng)，對(duì)于商用衛(wèi)星也發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。” 蔡振宇表示，此外高頻收發(fā)器平臺(tái)技術(shù)在衛(wèi)星通信頻段中可以實(shí)現(xiàn)更高的選擇率，利用其小尺寸和低功耗的特性，可將收發(fā)器的整體尺寸收小到一個(gè)數(shù)量級(jí)，為解決下一代衛(wèi)星通信的難題提供解決方案和實(shí)例。93nesmc

行業(yè)內(nèi)能夠提供符合航空航天標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品和技術(shù)解決方案的公司不多，“ADI有40多年的經(jīng)驗(yàn)，幫助一些創(chuàng)新商業(yè)衛(wèi)星公司快速進(jìn)入低地球軌道(LEO)和地球靜止軌道(GEO)。”比如商用現(xiàn)貨(COTS)塑料組件，可以幫助衛(wèi)星系統(tǒng)方案廠商更快地進(jìn)行原型制作，并保持相同的飛行板設(shè)計(jì)，耐輻射的同時(shí)節(jié)省板空間和重量，降低發(fā)射成本。蔡振宇表示，芯片廠商要做到這些，傳統(tǒng)航空航天產(chǎn)品方面的經(jīng)驗(yàn)以及端到端信號(hào)鏈設(shè)計(jì)能力缺一不可，擁有經(jīng)QML-V認(rèn)證的設(shè)施則是一個(gè)加分項(xiàng)，這是對(duì)宇航電子元器件的最高等級(jí)認(rèn)證。93nesmc

以新基建為契機(jī)，展望2021

半導(dǎo)體構(gòu)筑了新基建的基石，新基建則給半導(dǎo)體行業(yè)帶來(lái)了另一個(gè)超級(jí)機(jī)會(huì)。93nesmc

二十年前，國(guó)家談基建，談的是鐵路、公路、橋梁；而今天新基建的七個(gè)主要方向中有四個(gè)與信息直接相關(guān)：工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、5G、數(shù)據(jù)中心和人工智能。5G和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)解決的是信息渠道的問(wèn)題，數(shù)據(jù)中心則是存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，人工智能則是怎么利用海量的數(shù)據(jù)。93nesmc

隨著信息容量的不斷增大，數(shù)據(jù)不論是在傳輸，轉(zhuǎn)換，存儲(chǔ)和計(jì)算都需要用到越來(lái)越復(fù)雜的芯片，高速處理器用越來(lái)越多的場(chǎng)合。盧平認(rèn)為：“大家往往只關(guān)注到這些處理器需要用最先進(jìn)的工藝支撐，在單位面積內(nèi)集成了更多的晶體管，也降低了處理器的功耗。其實(shí)還有一個(gè)很重要的需求，在于電源芯片的支持。數(shù)字電源、非線性控制、新的功率器件、新封裝技術(shù)是解決未來(lái)處理器供電的創(chuàng)新點(diǎn)。”93nesmc

梁建雄認(rèn)為，縱觀新基建所覆蓋的多個(gè)領(lǐng)域中，半導(dǎo)體是新基建基礎(chǔ)性和先導(dǎo)性的產(chǎn)業(yè)支撐。作為新基建的關(guān)鍵核心技術(shù)支撐，半導(dǎo)體行業(yè)將會(huì)繼續(xù)主導(dǎo)新基建技術(shù)發(fā)展方向并加速項(xiàng)目的落地速度。同時(shí)為半導(dǎo)體行業(yè)的復(fù)蘇帶來(lái)轉(zhuǎn)機(jī)，為半導(dǎo)體行業(yè)注入更多發(fā)展動(dòng)力，給國(guó)內(nèi)外的半導(dǎo)體企業(yè)帶來(lái)新的增長(zhǎng)機(jī)遇。93nesmc

展望2021年，新基建建設(shè)的逐步展開(kāi)將為半導(dǎo)體行業(yè)帶來(lái)更多發(fā)展新機(jī)遇，“我們相信市場(chǎng)將逐步回暖，也會(huì)給半導(dǎo)體行業(yè)帶來(lái)更多的增長(zhǎng)空間。” 梁建雄說(shuō)到，世界在變，TI的初心不變，“從1986年建立第一間辦公室，我們?cè)谥袊?guó)市場(chǎng)耕耘了近35年，TI也將持續(xù)投資中國(guó)市場(chǎng)，繼續(xù)貼近中國(guó)客戶的需求。”據(jù)悉，TI在2013年公布了成都制造基地的長(zhǎng)期戰(zhàn)略，未來(lái)15年內(nèi)在成都投資100億人民幣，目前已經(jīng)建成晶圓廠、封裝測(cè)試廠、凸點(diǎn)加工廠和晶圓測(cè)試廠，形成了TI全球唯一一個(gè)一站式的制造中心。93nesmc

林金海表示，5G和人工智能將迎來(lái)一個(gè)快速增長(zhǎng)時(shí)期，新基建將帶動(dòng)國(guó)產(chǎn)芯片技術(shù)和生態(tài)鏈全面升級(jí)。應(yīng)用終端產(chǎn)品的升級(jí)和迭代將對(duì)芯片算力、可靠性、安全性、傳輸帶寬、存儲(chǔ)能力等提出更高要求，促使國(guó)產(chǎn)芯片迎合新基建需求進(jìn)行升級(jí)換代，并有望在眾多領(lǐng)域中實(shí)現(xiàn)更高比例的國(guó)產(chǎn)化。93nesmc

當(dāng)前由先進(jìn)計(jì)算推動(dòng)的“第四次工業(yè)革命”，將再一次改變世界歷史的發(fā)展軌跡——算力、算法、大數(shù)據(jù)成為新的生產(chǎn)力，人工智能成為先進(jìn)計(jì)算的落地場(chǎng)景。從先知先覺(jué)的資本市場(chǎng)可以發(fā)現(xiàn)，全球市值排名前10名的公司，有7家是從事計(jì)算科技的公司。李科奕認(rèn)為，2021年新基建中，半導(dǎo)體行業(yè)將圍繞高性能的先進(jìn)計(jì)算進(jìn)行更加激烈的競(jìng)爭(zhēng)，在云計(jì)算、邊緣計(jì)算領(lǐng)域，CPU、GPU這些通用計(jì)算處理器開(kāi)始和FPGA以及深度學(xué)習(xí)(神經(jīng)網(wǎng)絡(luò))計(jì)算單元，或其他通訊領(lǐng)域的專用加速器異構(gòu)融合。這種通用和專用計(jì)算單元之間的高效協(xié)同計(jì)算，就稱之為異構(gòu)計(jì)算，“可以肯定地說(shuō)，異構(gòu)計(jì)算已經(jīng)成為先進(jìn)計(jì)算中的主流架構(gòu)”，CPU和GPU大廠在異構(gòu)計(jì)算領(lǐng)域?qū)⑼ㄟ^(guò)收購(gòu)或戰(zhàn)略合作，補(bǔ)齊短板，構(gòu)筑異構(gòu)融合芯片的新賽道、創(chuàng)造新物種、搭建新生態(tài)。93nesmc

原文發(fā)布于《國(guó)際電子商情》姊妹刊《電子工程專輯》2021年1月刊雜志93nesmc