2023年9月26日,由EEVIA公司主办的一年一度的盛会——第11届EEVIA年度中国硬科技媒体论坛暨产业链研创趋势展望研讨会在深圳成功举办,来自英飞凌、ADI、艾迈斯欧司朗、合见工软、兆易创新、Bosch Sensortec等知名半导体厂商与分析机构专家、硬科技媒体和众多业内人士通过线上与线下相结合的形式共襄盛会,热烈探讨今年中国硬科技发展的新成果、新机遇与新挑战。
时值周期下行,市场需求不显,2023年翘首以盼的规模复苏也迟迟未至,但有些领域依旧热闹,甚至展现出巨大活力:新能源和储能市场风景独好,效率和功率密度将成未来光伏户用储能系统的重要竞争优势;电源赛道略显拥挤,而高性能板块的演进逻辑并未改变;新一代嵌入式存储解决方案又从多一个角度折射边缘存算和AI应用的新特性;传感器与AI融合趋势已成定局,新一代消费电子正在迎接一波创新应用浪潮;赶上智能化和AI平权的热潮,光学和传感技术正在赋能更多人机交互与协作场景;争当IC产业皇冠上的明珠,本土EDA新锐开始在细分领域独树一帜。
英飞凌一站式系统解决方案,助力户用储能爆发式发展
在会议开始,英飞凌电源与传感系统事业部应用管理高级经理徐斌向大家介绍了户用储能的全球市场总览,户用储能的发展,从英飞凌的角度看户用储能的未来趋势,以及介绍英飞凌一站式解决方案、一些亮点产品和应用案例。
徐斌认为我们所处时代的最大挑战是气侯变化。那么怎么应对挑战?就需要我们扩张新能源的应用,包括风能、光伏发电,以及做储能。
户用储能,根据它的技术特点可以分为两种:一部分叫AC coupled,交流耦合;第二部分叫DC coupled,是直流耦合。AC coupled针对的主要是存量市场,而DC coupled针对的是新装市场。新装市场需要同时考虑光伏发电及储能,比较有代表的就是特斯拉刚刚发布的Powerwall 3。
援引IHS的最新报告,近十年户用储能的增长已经达到30.9%这样一个非常高的幅度。那么,未来的户用储能会往什么方向发展,它有什么特点?徐斌表示,第一,我们看到以前的户用光伏系统,只是一个单纯的光伏发电功能,可能是一个微型逆变器,也可能是一个分布式的光伏组件加一些优化器。但近年来,大家装光伏的时候会配备储能,这是一个特点。第二,随着未来户用储能的需求更加强烈以及新能源汽车的爆发,大家需要把充电跟储能和光伏系统做搭配,也就是现在非常热的光储充一体系统。第三,除了硬件上面的光储充一体系统以外,在户用储能市场还会有软件方面和能源管理方面的突破。以后的每个家庭装了光储充一体机以后,形成自发自用的能量微网,特别在一些偏远地区,或者在欧美国家,在电网没有那么顺畅或者电网出现问题的时候,完全能满足自己家庭的使用。
关于户用储能系统的发展,从英飞凌的角度看,有三点非常重要:第一,未来,光伏一定会搭配储能。第二,如果效率做得更高,体积和成本的竞争力都能得到相应的提升。第三,户用的条件限制了体积不能太大,里面的散热最好是无风扇散热。这时候如何选择半导体元器件,保证它的温升最小,这也是很大的挑战。总结来说,基于以上三条,我们看到未来光伏户用储能系统的效率和功率密度是最制约未来产品竞争力的重要因素。
为了应对这样的高功率密度、最小的温升的挑战,徐斌推荐大家使用SiC MOS,也就是第三代半导体。第三代半导体有四点优势非常匹配当前户用储能方案的需求:第一,从现在硅的器件转到碳化硅系统,可以提升很高的效率;第二,SiC MOS的体积比较小,可以提升功率密度;第三,它非常灵活,SiC MOS的pin脚或者使用方法都可以跟硅的系统做到无缝连接;第四,它的Scalability非常好,从650V,到1200V,1700V都有。
徐斌表示,从硅的MOS和IGBT到碳化硅650V到1200V的MOS、包括GaN的产品,英飞凌是目前全球仅有少数几家能同时做到以上三种半导体的公司,并且它们的设计和生产、封装全部在英飞凌内部进行,这样可以保证产品的高品质。目前户用储能系统看起来很简单,其实它的内部结构很复杂,里面涉及的器件很多,英飞凌可以提供完整的解决方案,从大家耳熟能详的产品,包括功率器件、MOS、IGBT、IGBT模块等,还可以提供MCU、安全保护芯片、电流传感器等方案。所以在整个户用储能里面,英飞凌可以解决一站式的解决方案,可以帮大家做最快最易用的设计。
泛在的高性能电源技术和解决方案正在如何演进
电源无处不在,非常重要。ADI公司亚太区电源市场经理黄庆义表示,如果要做一个技术非常先进、水平非常高的电源,它其实是需要从很多方面获得突破的。一方面,做一个非常好的IC,需要有先进的半导体工艺、先进的制程和比较好的电路设计水平。对电力电子在各方面涉及的技术,需要比较深的积累。另一方面,把它做成IC,后面可能把它做成模块,所以封装技术也非常重要,因为如果想要减小体积,目前不管是芯片级还是模块级、系统级的封装都很重要。如果单从半导体到芯片再到模块,最终客户看到的是一个系统。所以如果有一个非常先进的电力电子设备,还是需要先进的系统集成能力。
纵观ADI的发展,ADI衍生出了很多在业界比较领先、比较有特点的一些方向和技术,比如Silent Switcher技术,模块技术。各种技术的类型都代表了它在行业中应用的需求以及市场的发展方向。比如Silent Switcher,传统的电源开关噪声比较大,Silent Switcher的技术可以在很大程度上降低开关噪声。模块,大大降低了电源设计的面积,同时大幅提高可靠性。LDO,噪声水平非常接近电池,甚至比电池噪声还要低,这样使得用户在进行噪声敏感的电路设计时,可以获得比较好的电源保障。还有功耗越来越低,低到纳安级别的电源,也希望有更可靠、更稳定的电源设计。此外,对功率保护、电源诊断类电源的需求也会越来越强烈。
如今,大家谈论得比较多的是电源解决方案,以及怎么把电源方案跟其他的信号链产品放在一起。这也是ADI现在正在做的事情:将不同产品打包,形成整体解决方案推向市场。ADI今年推出了中国在线商城。在线商城支持人民币支付,同时也有专业高效的在线客服解答问题。
创新性光学和传感技术如何提升未来汽车价值
光学方案,有几个构成部分:首先是光源、接收,中间还有光学器件,如光路控制、滤波器等等,最后还有传感器的接口,各种传感器的芯片以及算法等。艾迈斯欧司朗可以提供完整光学方案的所有关键环节器件。简单举例,比如发射器有可见光和不可见光LED,有EEL和VCSEL激光器等;光学元器件和微型模组包括晶圆级别的微透镜、玻璃基/硅基上滤波器等;探测器如各种光传感器,包括环境光、接近光、TOF传感器,还有机器视觉传感器等等。集成电路就更多了。
艾迈斯欧司朗大中华区及亚太区汽车应用技术总监白燕恭介绍,汽车应用方面,艾迈斯欧司朗既有传统的、比较成熟的应用,比如车的前、后静态信号灯,环境光、雨量传感器等光传感器,车里面所有的内饰功能照明等等。也有随着汽车电气化到智能化进程中,发展出来的一些新应用,比如有动态的高像素的头灯,以后我们看到的趋势是说,头灯不只是ADB防眩光,还可以在路上投射一些视宽线或者信号、标识,来跟行人交互;还有车里的投影,现在电动车里面的抬头显示发展非常快,装车率也非常高,从最早的C-HUD变成W-HUD到现在的AR HUD;以及DMS,现在的驾驶员监控、疲劳监测等等应该都已是电动车的标配了,现在DMS也正从2D到3D变化。
如今,车的属性已从传统的交通工具,变成现在带着个人属性的私人空间。这个交互方式的改变,会对所有的这些新的应用带来新的增长和促进。这是它的根本变化。这也引出了智能表面话题。
智能表面是隐藏式的电子按键替代机械式的按键。它可以降低整车成本和重量,自定义功能,简洁设计。虽然好处多多,但实现智能表面的应用没那么容易。首先智能表面需要传感器配合,在要用时唤醒,不需要的时候藏起来。智能表面的唤醒意味着要亮起来,需要照明的配合;唤醒后要做压力的传感,确认你有这样的动作;产生这个动作之后,还要反馈,就跟机械按键一样,需要给出振动做反馈,告诉你这个动作已完成了。在这个基础上才会有一些其他的,有可能是灯光,或其他方面的配合,这才算一个完整的动作。
但是想把像素化LED、按钮、滑条、传感的控制等等所有东西都糅合在一起,做流畅的配合,有没有更好、更简单的办法?有,答案就是OSP总线。基于这条总线,艾迈斯欧司朗推出了相应的智能RGB LED,也提供了把传感器接入到OSP总线的转换器。通过这样一整套方式,可以把整个智能表面应用串起来。当然这不限于智能表面,白燕恭表示,相信在车内的应用里面会有很多的场景,不只是内饰,甚至外饰,只要有传感和照明结合这样的场景,艾迈斯欧司朗的OSP概念和生态,都会给整个产业带来无穷的潜力。
把握芯片设计关键核心,助力国产EDA新格局
从摩尔定律的角度和现实的数字来看,大家可以看到,2011年的时候,整个半导体的生产制造成本大概在28纳米,达到低点。后面随着技术的进步,工艺制程的演进,成本在持续地往上涨,也就是说要生产一颗设计、制造、生产一颗芯片,成本非常高。在现在国际大环境下,据IMEC预测,2024年到2032年,它的制造工艺会从2纳米到1.4纳米、1.0纳米、0.7纳米、0.5纳米,不停地往前进步。但是这些先进工艺目前都是对中国封锁的。所以这也是EDA要突破的地方。所有的这些工艺都离不开工具软件和技术的支撑,国产EDA的发展,要领先于工艺的发展,才能支撑工艺的落地。
上海合见工业软件集团产品工程副总裁孙晓阳表示,合见工软布局在EDA产业,从芯片的设计验证,一直到系统级的这些封装设计,再到应用级,可以支撑整个超算或者大数据、软件等方面的应用。
芯片验证是合见工软的一个很重要的着力点。一颗芯片要设计、制造出来,随着工艺的演进,集成度非常地高,集成度越高它的功能就越复杂,对芯片的功耗、性能又有很多的要求,在这种情况下,验证占的比例非常高。既然从验证的角度来讲,需求是最大的,我们就从这个角度切入到EDA,从验证的领域来讲,就涉及到仿真验证、硬件加速、原型、虚拟原型、形式验证、时序分析等,这些都是合见工软覆盖的范围。此外,合见工软的原型验证系统,也是一个非常让人骄傲的产品。
孙晓阳表示,此前合见工软和华大九天一起发布了一个解决方案,合见工软提供数字仿真器UVS,华大九天提供ALPS,做模拟仿真,两者互相结合在客户端一起打通接口,在客户的混合模拟场景下可以使用。
结合在EDA产业从芯片、系统到应用层次的愿景,合见工软希望能够团结更多人才,一起来打造国内的EDA解决方案。
持续开拓,兆易新一代存储产品助力行业创新
什么是Flash?Flash是一种非易失的存储器,有高可靠性的特点。在断电和掉电的情况下,Flash的存储内容也都不会丢失。所以作为高可靠性的系统代码存储的媒介,大部分的电子产品都会把这个启动代码存储到Flash中。
从应用来看,近几年来Flash的需求应用领域越来越广泛,十年前仅在消费类领域应用,近些年一些物联网、手机OLED屏幕、5G基站、汽车电子等新兴领域的发展也给NOR Flash带来了新机遇。兆易创新Flash事业部产品市场经理张静表示,兆易创新紧跟各类应用需求,可以说几乎所有需要存储代码的应用领域都有覆盖。
兆易创新现在的产品线拓展得非常丰富。存储线的产品线不止有NOR Flash、NAND,还支持四种类型,容量拓展到8GB,根据不同应用,也推出了非常丰富的产品系列,近些年来也开发了比较多的新型封装。在温度等级方面,兆易创新不只拓展了工规的85度,车规125度也可以支持。张静介绍,当前的产品布局,兆易创新存储产品线可以支持27大产品系列、16种产品容量、4个电压范围、7款温度规格、29种封装方式。针对不同的市场应用需求,在兆易都可以找到解决方案。这些产品布局也可以满足各类应用对全容量、高性能、低功耗、小封装的需求。
秉承节约能源的思想和趋势,兆易创新推出了不同低电压、低功耗的解决方案,来满足不同应用的需求情况。电压是从3V,再到低电压的1.8V,再到宽电压1.65V到3.6V,再到更低的电压需求,到1.2V,不同类型电压的解决方案可以满足不同的应用需求。针对缩小封装,兆易创新一直在引领创新,我们推出了业界首颗1.2×1.2的封装,USON6封装形式,这种封装易于焊接和封装,比较耐用。另外推出了WLCSP封装,可以做到和裸die封装尺寸大小一致,也可以做到产品中最小的封装形式。此外,我们还在扩大封装容量上提出了不同的引领创新的解决方案。
兆易创新也一直在关注和探索未来的发展趋势。张静表示,在容量方面,当前NOR Flash最大是2GB,后面可能还会有更大的容量需求。在性能方面,当前我们可以做到400MB/s,后面可能对Flash会有进一步的高性能的需求。在电压方面,我们现在可以做到1.2V,随着先进工艺制程的进一步发展,可能需要Flash支持更低的电压,比如说有1.1V的需求。在封装方面,我们还是在持续不断地引领创新,推出小封装大容量的封装形式。除了这四个方面,兆易创新还在关注Flash的需其他方面的要求,。
嵌入式AI与MEMS传感器塑造未来,开启全新视野
本次论坛的压轴演讲由Bosch Sensortec GmbH高级现场应用工程师皇甫杰带来,他向大家介绍Bosch集团及其传感器产品案例。
Bosch集团涉及到四大业务领域:最大的一块就是汽车和智能交通领域;第二块是工业技术;第三块是能源与建筑技术;最后一块是消费品。Bosch不造车,但汽车里面的零部件涉及到Bosch各种各样的模块或者传感器,或者底盘系统等,都涉及到Bosch的零部件工艺。
Bosch的MEMS传感器发展是从汽车开始,慢慢拓展到消费领域,再渗透到现在的IoT领域。而万物互联离不开传感器对物理信号的感知。现在MEMS传感器已经渗透到人们生活的方方面面,比如应用于增强现实的AR眼镜,比如通过传感器检测停车位,进行室内的导航、空气质量检测、入侵检测、睡眠监测等等,比如用传感器对一些工厂设备进行追踪,帮助手机计算更精确的卡路里,记录更准确的步数,以及实现拍照防抖功能。
接下来,结合消费类Bosch传感器产品,皇甫杰做了一些案例分享。首先是智能传感器。传统的AI会有成千上万的硬件传感器来承载信号的传递,它通过无线的方式或者其他的方式把这种物理信号传递到网络端,网络端收到成百上千甚至上万个传感器的信号之后,可以对大数据做建模,在云端提供一些智能的响应、智能的策略,这是一个传统的方案。除了这个方案之外,其实这个边缘AI算法也可以集成到传感器本体里面,因为传感器只要集成一个超低功耗的处理器,就可以做这个动作。这也是Bosch Sensortec现在正在做的事情。
皇甫杰介绍了Bosch的一颗最新的环境类传感器BME 688四合一的传感器,也是目前世界上最小的一颗四合一传感器,它里面集成了温度、气压、湿度、气体。基于这个环境类传感器,它可以给用户提供一个微环境的监测,甚至可以做一些微环境的天气预报预估,以及配合智能家居的联动等。通过四合一的传感器怎么实现AI的功能呢?皇甫杰表示,这颗传感器没有办法再进一步集成控制器或者处理器,所以我们通过PC端,给用户提供一个AI学习的开发工具,用户可以基于这个工具去做自己的一些定制,或者应用场景的定制。
如今新一轮科技革命和产业变革持续演进,而变革意味着机遇。基于15年的产业洞察和研究积累,EEVIA将不断壮大开放合作的“朋友圈”,让不同思维相互碰撞出新火花,共创产业发展新价值。
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