芯耀
587
到今年，EEVIA年度中國(guó)電子ICT媒體論壇已經(jīng)連續(xù)舉辦了9屆，從最初的面向行業(yè)媒體的迷你沙龍，逐漸演變成一個(gè)開(kāi)放的產(chǎn)業(yè)論壇，來(lái)自全球半導(dǎo)體公司的議題和觀點(diǎn)，為產(chǎn)業(yè)提供了一個(gè)觀察階段性市場(chǎng)和技術(shù)趨勢(shì)的窗口。今年的會(huì)議，我們可以看到工業(yè) 4.0、第三代半導(dǎo)體、智能駕駛、自動(dòng)駕駛測(cè)試、UWB、大計(jì)算平臺(tái)、無(wú)線充電這些領(lǐng)域的應(yīng)用熱點(diǎn)和趨勢(shì)，以及相關(guān)的最新技術(shù)和產(chǎn)品。
工業(yè) 4.0：融合IT和OT需要增強(qiáng)連接
由于工業(yè)4.0已經(jīng)納入到中國(guó)的新基建規(guī)劃，ADI希望自己能夠在未來(lái)發(fā)揮領(lǐng)導(dǎo)者的作用，因此投入了很大的精力來(lái)進(jìn)行研究和規(guī)劃。不久前，ADI委托Forrester推出了一個(gè)關(guān)于工業(yè)4.0的白皮書，ADI中國(guó)區(qū)工業(yè)市場(chǎng)總監(jiān)蔡振宇在會(huì)上發(fā)布了這一名為《無(wú)縫連接推動(dòng)工業(yè)創(chuàng)新》的白皮書。
蔡振宇重點(diǎn)分析了提高產(chǎn)線效率的幾個(gè)關(guān)鍵要素。首先是隨著工廠中AI或連接的大量使用，節(jié)點(diǎn)上各個(gè)數(shù)據(jù)的收集越來(lái)越方便。對(duì)連接、連接可靠性、數(shù)據(jù)易獲性的要求都越來(lái)越高。
其次是加強(qiáng)數(shù)據(jù)的分析能力，如人工智能、大數(shù)據(jù)，或者機(jī)器學(xué)習(xí)的結(jié)合。而后是基于數(shù)據(jù)分析結(jié)果的優(yōu)化改進(jìn)的處理，如通過(guò)調(diào)整電機(jī)運(yùn)動(dòng)負(fù)載狀態(tài)下，將整體效率提高。
獲取大量的數(shù)據(jù)至關(guān)重要，而這依靠大量的連接。因此ADI提出了增強(qiáng)連接，邁向工業(yè)4.0的概念，目前，提升連接的質(zhì)量和能力是關(guān)鍵。蔡振宇認(rèn)為，智能制造中，工業(yè)連接和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)是基礎(chǔ)，有了這個(gè)基礎(chǔ)才能做到真正的數(shù)字化轉(zhuǎn)型進(jìn)而降本增效，并且提高安全性、環(huán)保和生產(chǎn)敏捷性，這些共同構(gòu)成了智慧工廠的內(nèi)涵。
在智慧工廠的有線和無(wú)線連接網(wǎng)絡(luò)中，以太網(wǎng)將發(fā)揮重要的作用，其帶來(lái)的價(jià)值包括降低運(yùn)維成本、提高靈活性和提升效率。不同于傳統(tǒng)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備端到控制端到應(yīng)用端再通過(guò)防火墻連接外網(wǎng)的線性模式，借助工業(yè)以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，新的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)是直接從智能的終端設(shè)備到智能工廠到互聯(lián)網(wǎng)，達(dá)到IT和OT融合，把工廠數(shù)據(jù)跟現(xiàn)實(shí)的IT端融合。
圖、傳統(tǒng)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)將被平行結(jié)構(gòu)取代，這是工業(yè)4.0上的最大的區(qū)別
《無(wú)縫連接推動(dòng)工業(yè)創(chuàng)新》中的結(jié)論顯示了工業(yè)自動(dòng)化成熟度不同的的企業(yè)對(duì)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)不同的需求。中等成熟度和高等成熟度的企業(yè)已經(jīng)把IOT技術(shù)應(yīng)用到相應(yīng)的設(shè)備中，但低成熟度的還在看基于云分析的一些應(yīng)用。在針對(duì)技術(shù)的投資優(yōu)先級(jí)上，低成熟度的公司在物聯(lián)網(wǎng)的投入少，中成熟公司覺(jué)得不夠，繼續(xù)投。高成熟度的公司則不再增加投資。
圖、企業(yè)對(duì)新興技術(shù)的投資優(yōu)先級(jí)
目前，工業(yè)自動(dòng)化的痛點(diǎn)主要是計(jì)劃外停機(jī)，傳統(tǒng)系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)無(wú)法支持現(xiàn)代數(shù)字化的業(yè)務(wù)，以及缺乏專業(yè)知識(shí)降低了網(wǎng)絡(luò)改進(jìn)速度，《無(wú)縫連接推動(dòng)工業(yè)創(chuàng)新》針對(duì)不同成熟度的企業(yè)給出了工業(yè)4.0轉(zhuǎn)型的不同的圖譜概念，其中不乏商業(yè)機(jī)會(huì)的分析。
2020年，ADI營(yíng)收為56億美金，其中有53%來(lái)自于工業(yè)產(chǎn)品，超過(guò)一半，可見(jiàn)工業(yè)市場(chǎng)對(duì)于ADI的重要性。在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)方面，ADI的主要產(chǎn)品是工業(yè)以太網(wǎng)連接芯片，其ADI Chronous的系列方案，包括支持多協(xié)議的百兆的PHY，支持多端口、多協(xié)議的fido5100 /5200；最新推出的支持TSN的三端口ADIN1300，支持千兆PHY，目前已被中國(guó)一些頭部客戶選用于軌道交通和工業(yè)，下一代即將推出的ADIN6300則升級(jí)到六端口，支持更大容量的TSN；純物理層的10BASE-T1L，單端收發(fā)，可以給設(shè)備供電。
目前，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)以有線連接為主，無(wú)線連接還存在功耗和可靠性問(wèn)題，蔡振宇認(rèn)為，雖然現(xiàn)在工廠中核心的控制信號(hào)基本上是有線方式傳輸，無(wú)線主要用于傳數(shù)據(jù)，但隨著5G的推進(jìn)，其URLLC將在工業(yè)領(lǐng)域落地，無(wú)線連接會(huì)形成一個(gè)新的趨勢(shì)。由于URLLC的接口和5G以太網(wǎng)或TSN通用，因此，ADI的連接芯片可以把TSN的信號(hào)傳到5G，通過(guò)5G發(fā)到云端滿足工業(yè)需求。
第三代半導(dǎo)體:關(guān)鍵性能在設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)
電力將成為21世紀(jì)最重要的能量載體,高能效解決方案對(duì)于促進(jìn)全球發(fā)展和滿足由此產(chǎn)生的能源需求越來(lái)越重要，而第三代半導(dǎo)體將在其中發(fā)揮重要作用。從更廣泛的意義上看，后者將成為減緩地球溫室效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰的一個(gè)重要推手。
目前，全球每年消耗的能量為16萬(wàn)TWH，相當(dāng)于160萬(wàn)億度電。其中三分之一是電力，而轉(zhuǎn)化電能損耗掉的能量巨大。英飛凌電源與傳感系統(tǒng)事業(yè)部市場(chǎng)總監(jiān)程文濤認(rèn)為，如果能在發(fā)電的過(guò)程中，減少這部分的損耗，就能夠?yàn)樘歼_(dá)峰、為減排做出重要貢獻(xiàn)，而英飛凌希望在其中作出自己的貢獻(xiàn)。
目前，整個(gè)能源轉(zhuǎn)換的鏈條中，從發(fā)電（風(fēng)力、太陽(yáng)能）到電力傳輸，英飛凌的市占率很高，包括開(kāi)關(guān)器件、模塊和分立器件。
圖：英飛凌在電力產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)品線
而第三代半導(dǎo)體SiC和GaN之所以成為大家最關(guān)注的方向，主要是材料特性使之能夠?qū)崿F(xiàn)高能效比。傳統(tǒng)硅基半導(dǎo)體導(dǎo)通損耗的物理極限約在0.4Ω mm2，往下，只能是SiC和GaN。通常，硅基半導(dǎo)體必須要用較多元件的結(jié)構(gòu)，才能實(shí)現(xiàn)相對(duì)較高的效率。而SiC和GaN能用很少的器件實(shí)現(xiàn)很高的效率，如在服務(wù)器和通訊電源領(lǐng)域，相關(guān)功率開(kāi)關(guān)的轉(zhuǎn)換效率已達(dá)到98%。
“硅基半導(dǎo)體目前從架構(gòu)、可靠性、性能提升上，基本已經(jīng)接近物理極限，”程文濤說(shuō)，“英飛凌預(yù)期在幾年后做出來(lái)的下兩代產(chǎn)品，能夠接近這個(gè)物理極限。而有關(guān)功率半導(dǎo)體領(lǐng)域的第三代半導(dǎo)體的研究，起步雖早，但是真正大量投入資本和技術(shù)，也是最近這幾年的事情?！?/p>
相較于其他廠商，英飛凌的第三代半導(dǎo)體的差異化體現(xiàn)在獨(dú)特的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上。如SiC采用的是溝槽式結(jié)構(gòu)，解決了大多數(shù)功率開(kāi)關(guān)器件的可靠性的問(wèn)題。而針對(duì)GaN的電壓敏感性，英飛凌也設(shè)計(jì)出了脫敏結(jié)構(gòu)。
圖：SiC兩種不同結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的對(duì)比
從功率器件的應(yīng)用上看，由于具有較高性價(jià)比，目前硅基半導(dǎo)體還是主導(dǎo)，SiC和GaN的成本短期內(nèi)還無(wú)法降下來(lái)。SiC主要用于高功率、高電壓的領(lǐng)域，GaN則主要是用在追求超高頻率的應(yīng)用，如手機(jī)快充、5G基站和數(shù)據(jù)中心。程文濤表示，一些定價(jià)接近硅基半導(dǎo)體的第三代半導(dǎo)體器件，更多是出于商業(yè)策略的定價(jià)考量。今年GaN和SiC的價(jià)格相似，但都明顯高于Si，隨著規(guī)模經(jīng)濟(jì)、缺陷密度控制和產(chǎn)量的提高，以及向新一代的技術(shù)升級(jí)，預(yù)計(jì)明年開(kāi)始，第三代半導(dǎo)體的價(jià)格將迅速下降。
智能駕駛：光學(xué)技術(shù)大有可為
從光學(xué)光源到光學(xué)傳感器，以及定制化芯片，包括軟件，艾邁斯和歐司朗的合并使之能夠?yàn)榭蛻籼峁┩暾]環(huán)的方案，年?duì)I收達(dá)到50~60億美金，從而穩(wěn)居全球領(lǐng)先的地位——這是外界對(duì)早前兩家公司合并案的主要解讀，不過(guò)，這背后另有更深一層的邏輯，即業(yè)務(wù)市場(chǎng)的互補(bǔ)。
歐司朗在汽車行業(yè)深耕多年，大量的汽車頭燈、尾燈、內(nèi)飾燈，都用到歐司朗的產(chǎn)品；艾邁斯半導(dǎo)體則在消費(fèi)電子領(lǐng)域深耕多年，合并后新公司的業(yè)務(wù)變得更加均衡：60%業(yè)務(wù)比重是汽車、工業(yè)、醫(yī)療業(yè)務(wù)（AIM業(yè)務(wù)），40%比重是消費(fèi)業(yè)務(wù)，這將使這家超過(guò)110年的設(shè)計(jì)和制造歷史的新集團(tuán)的發(fā)展更加穩(wěn)健。
在半導(dǎo)體行業(yè)里，光學(xué)比較特殊，專注光學(xué)的半導(dǎo)體公司并不多。據(jù)艾邁斯歐司朗市場(chǎng)與業(yè)務(wù)發(fā)展總監(jiān)金安敏介紹，艾邁斯歐司朗專注的光學(xué)包括傳感、光源，以及未來(lái)比較重要的可視化。這三塊是光學(xué)領(lǐng)域目前對(duì)半導(dǎo)體的需求很大的三塊。而通過(guò)對(duì)顛覆性創(chuàng)新技術(shù)的投資，艾邁斯歐司朗將不斷積累核心技術(shù)，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)增長(zhǎng)。
金安敏表示，光學(xué)系統(tǒng)的核心技術(shù)主要包括四個(gè)方面：一是光學(xué)發(fā)射器，即光源，其中光源整形的晶圓級(jí)光學(xué)元器件，是系統(tǒng)里比較重要的技術(shù)；二是光接收探測(cè)器。如圖像傳感器，以及其它的光電傳感器，像激光雷達(dá)中的二極管探測(cè)器系統(tǒng)硬件涉及到發(fā)射器、微型光器件和接收器；三是光系統(tǒng)的算法軟件。不同于其他傳感器的單維信息，光信息往往是二維或者三維，信息量巨大，對(duì)信息處理的軟件和算法的要求遠(yuǎn)高于其它的傳感系統(tǒng)；四是光學(xué)傳感系統(tǒng)的定制電路。
圖：光學(xué)系統(tǒng)的核心技術(shù)及產(chǎn)品
這四個(gè)方向也是艾邁斯歐司朗集團(tuán)背后的技術(shù)核心。如在光源方面，艾邁斯半導(dǎo)體是VCSEL，歐司朗則是在LED、邊發(fā)射EEL等發(fā)射器領(lǐng)域，以及傳統(tǒng)光源。整合后的公司，其產(chǎn)品技術(shù)可以支撐大量的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)光學(xué)方面的三大功能：傳感、光源、可視化。
光學(xué)系統(tǒng)的應(yīng)用非常廣泛，包括消費(fèi)電子、工業(yè)醫(yī)療、汽車和照明。其中汽車應(yīng)用無(wú)疑是一個(gè)有著巨大增長(zhǎng)潛力的市場(chǎng)。據(jù)金安敏介紹，艾邁斯歐司朗在該領(lǐng)域主要針對(duì)未來(lái)智能駕駛涉及的核心應(yīng)用，包括3個(gè)：智能化和數(shù)字化的外飾照明；與內(nèi)飾控制、傳感結(jié)合起來(lái)的內(nèi)飾照明；自動(dòng)駕駛。
圖：智能外飾照明技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)
自動(dòng)駕駛主要是激光雷達(dá)。相對(duì)于毫米波雷達(dá)和車載攝像頭的應(yīng)用，目前激光雷達(dá)還遠(yuǎn)未普及。金安敏認(rèn)為，未來(lái)3~5年，激光雷達(dá)將開(kāi)始進(jìn)入車載的爆發(fā)期。這里面，光源主要有邊發(fā)射EEL，是原歐司朗的強(qiáng)項(xiàng)，而純固態(tài)激光雷達(dá)、泛光式激光雷達(dá)所用到的VCSEL則是原艾邁斯的強(qiáng)項(xiàng)（該公司擁有全球最大功率的VCSEL）。
在內(nèi)飾照明這個(gè)部分，機(jī)會(huì)點(diǎn)在于駕駛員疲勞駕駛檢測(cè)DMS。歐盟已經(jīng)有相關(guān)法規(guī)，要求歐洲新車評(píng)價(jià)系統(tǒng)將DMS列入條目，作為五星安全的必要條件，中國(guó)的法規(guī)也會(huì)跟進(jìn)。這意味著以后乘用車會(huì)廣泛加入DMS功能，這一系統(tǒng)也將有更多升級(jí)的方向，如從目前的2D方案升級(jí)為3D，可以非常準(zhǔn)確地知道艙內(nèi)有幾個(gè)人，每個(gè)人的動(dòng)作、狀態(tài)，再基于這些來(lái)調(diào)節(jié)氛圍燈、空調(diào)系統(tǒng)等，另外還有車內(nèi)遺留物檢測(cè)，避免把小孩子遺留車內(nèi)的事故發(fā)生。這里面，環(huán)境光傳感器、監(jiān)控光源和傳感系統(tǒng)、背光LED和手勢(shì)傳感器等都是艾邁斯歐司朗的強(qiáng)項(xiàng)。
人機(jī)交互是另一個(gè)機(jī)會(huì)場(chǎng)景。目前，人機(jī)交互最大的載體是顯示屏，其配置數(shù)量呈上升趨勢(shì)。從單塊屏到三塊屏、五塊屏，乃至具有盲區(qū)提醒功能的車窗，這些都將增加光源和屏控光學(xué)傳感器的需求。另外，抬頭顯示HUD，已經(jīng)成為一些車廠標(biāo)配的應(yīng)用，發(fā)展較快，已經(jīng)有AR-HUD的方向，對(duì)光源提出更高的要求，其中的LED和激光光源是艾邁斯歐司朗的強(qiáng)項(xiàng)。
自動(dòng)駕駛測(cè)試：需要找到新的方法
汽車行業(yè)的三大零愿景是零事故、零排放、零損耗。就自動(dòng)駕駛而言，零事故和零損耗對(duì)系統(tǒng)測(cè)試提出了更多的挑戰(zhàn)。
NI資深汽車行業(yè)客戶經(jīng)理郭堉表示，目前自動(dòng)化駕駛測(cè)試面臨四大挑戰(zhàn)：
首先是電子電氣結(jié)構(gòu)，從原來(lái)的傳感器到ECU模式，轉(zhuǎn)變?yōu)橹醒?a class="article-link" target="_blank" href="/baike/1547034.html">域控制器處理模式；
二是目前的法規(guī)還不是特別完善，就中國(guó)而言，相關(guān)測(cè)試的場(chǎng)景庫(kù)搭建的不是特別完善，而隨著法規(guī)的完善，也會(huì)帶來(lái)很多新的測(cè)試需求和測(cè)試挑戰(zhàn)。如軟件定義汽車的趨勢(shì)，對(duì)軟件的測(cè)試變得非常重要。針對(duì)ADAS的AI和深度學(xué)習(xí)的測(cè)試復(fù)雜度日益增加，自動(dòng)化測(cè)試的硬件和軟件，需要不斷的迭代和更新，包括提供完整的工具鏈，幫助工程師最大化工作效率，不需要一直學(xué)習(xí)新的工具；
三是非常緊迫的測(cè)試開(kāi)發(fā)流程和周期；
四是更多的仿真，意味著更多的測(cè)試以后會(huì)停留在軟件在環(huán)的測(cè)試中。這是因?yàn)槁窚y(cè)實(shí)測(cè)成本太高，需要構(gòu)建一個(gè)非常高保真度的軟件測(cè)試環(huán)境，去訓(xùn)練AI的算法，幫助汽車識(shí)別目標(biāo)物，從而達(dá)到避障和主動(dòng)駕駛的功能。
“產(chǎn)品的復(fù)雜度日益增加，汽車價(jià)格一直在降。所以我們必須采用新的測(cè)試方法，改變整個(gè)測(cè)試思路，”郭堉說(shuō)，“不同于傳統(tǒng)汽車的測(cè)試，我們對(duì)于ADAS全新的技術(shù)框架，需要找到一個(gè)新的測(cè)試方法。
在傳統(tǒng)的汽車測(cè)試研發(fā)和驗(yàn)證流程中，設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)從最底層系統(tǒng)的要求，逐漸部署到每一個(gè)子部件的研發(fā)，這個(gè)過(guò)程主要會(huì)依賴于軟件，包括原型驗(yàn)證的環(huán)節(jié)，而大部分的時(shí)間會(huì)花在從部件測(cè)試到整車級(jí)如NVH可靠性測(cè)試過(guò)程中，隨著ADAS技術(shù)的不斷完善，整機(jī)廠的測(cè)試需求向軟件設(shè)計(jì)端轉(zhuǎn)移，需要更多進(jìn)行軟件測(cè)試，提高測(cè)試效率。
圖：汽車系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)流程
一份NI在5月份邀請(qǐng)多家公司測(cè)試主管做的問(wèn)卷調(diào)查結(jié)果顯示，目前在自動(dòng)駕駛上所有的測(cè)試手段還是基于硬件測(cè)試或者真實(shí)的道路測(cè)試，而仿真測(cè)試的模型并不保真，驗(yàn)證數(shù)據(jù)不可靠，但未來(lái)車廠更希望通過(guò)仿真測(cè)試來(lái)提高效率。
郭堉表示，目前仿真測(cè)試主要難點(diǎn)在于缺少高保真度的模型和場(chǎng)景，無(wú)法去媲美真實(shí)采集到的道路狀況，通過(guò)仿真的方法沒(méi)有辦法保證ADAS汽車路面上和場(chǎng)景中跑的結(jié)果一樣。尤其是中國(guó)目前還沒(méi)有出臺(tái)非常明確的法規(guī)，沒(méi)有特定的中國(guó)場(chǎng)景庫(kù)，現(xiàn)在所有的場(chǎng)景庫(kù)幾乎都是來(lái)自歐美，廠商急需中國(guó)搭建自己的高保真仿真庫(kù)。
另一個(gè)痛點(diǎn)是，目前很多廠商之間的鏈路沒(méi)有打通，需要很多工程師去打通各個(gè)廠商之間的鏈路，從而測(cè)試的流程和工具鏈需要重新進(jìn)行學(xué)習(xí)，不同的廠商需要學(xué)習(xí)不同的硬件。
一個(gè)典型的ADAS測(cè)試驗(yàn)證工作流程，是從動(dòng)態(tài)的高可靠性數(shù)據(jù)的錄制到打標(biāo)簽，再到數(shù)據(jù)重構(gòu)，通過(guò)數(shù)字孿生的技術(shù)，把重構(gòu)數(shù)據(jù)通過(guò)軟件重構(gòu)為一個(gè)虛擬的場(chǎng)景，通過(guò)數(shù)據(jù)管理，再進(jìn)行測(cè)試。之后再把這個(gè)數(shù)據(jù)和高保真場(chǎng)景一起進(jìn)行硬件在環(huán)仿真，最后才加上硬件，進(jìn)行硬件在環(huán)仿真?？梢?jiàn)，數(shù)字孿生是非常重要的技術(shù)，如Waymo測(cè)L4一天要跑2000萬(wàn)英里的路程，不可能花大量的時(shí)間和金錢用幾千輛車去跑。所以99.9%的測(cè)試都是通過(guò)仿真進(jìn)行，仿真測(cè)試的數(shù)據(jù)可靠性就非常重要。
圖：典型的ADAS測(cè)試驗(yàn)證工作流程
NI在今年正式宣布收購(gòu)monoDrive公司，就是想通過(guò)該公司的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)重構(gòu)和孿生，因?yàn)橐€原一個(gè)真實(shí)的道路情況，把樹(shù)葉、欄桿、地面上的標(biāo)志圖形、路面的積水狀況、路燈和垃圾筒表面的參數(shù)系數(shù)，反射系數(shù)等完整地復(fù)現(xiàn)出來(lái)，目前只有monoDrive這個(gè)軟件可以做到?？紤]到中國(guó)的幅員遼闊，每個(gè)地方的仿真的難度都很大，NI可以借助這樣一個(gè)軟件，快速創(chuàng)建中國(guó)的場(chǎng)景，以便驗(yàn)證算法，實(shí)現(xiàn)ADAS算法的快速地迭代。
當(dāng)然，ADAS測(cè)試僅有仿真還不夠，需要平臺(tái)來(lái)支持實(shí)車錄制的道路實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。包括毫米波雷達(dá)、激光雷達(dá)、超聲波雷達(dá)等傳感器，以及多路和高清攝像頭的數(shù)據(jù)，需要有豐富接口的硬件平臺(tái)支持收錄，NI的PXI平臺(tái)可以滿足這類需求，把所有傳感器數(shù)據(jù)無(wú)損的保存下來(lái)，也能夠進(jìn)行壓縮，并通過(guò)完整的軟件工具鏈，去做數(shù)據(jù)管理和回放。
硬件在環(huán)仿真HIL對(duì)ECU算法驗(yàn)證十分重要，通過(guò)模仿外圍的設(shè)備,用軟件導(dǎo)入模型，對(duì)ECU算法進(jìn)行驗(yàn)證。例如NI的PXI硬件平臺(tái)通過(guò)把模型部署到FPGA的板卡中，通過(guò)毫秒級(jí)的運(yùn)算，可以跑車輛動(dòng)力學(xué)模型，就可以真實(shí)的反饋車輛在虛擬場(chǎng)景中如何運(yùn)轉(zhuǎn)，之后再連到DUT，去實(shí)現(xiàn)HIL的ECU算法驗(yàn)證。
UWB：除了定位還有數(shù)據(jù)傳輸
今年4月份，蘋果發(fā)布AirTag后把UWB這個(gè)一直被藍(lán)牙和WiFi所遮蔽的無(wú)線技術(shù)重新拉進(jìn)大眾視野，其精準(zhǔn)定位的特性給找物、手機(jī)定向控制、博物館導(dǎo)覽、增強(qiáng)型支付等應(yīng)用場(chǎng)景提供了想象空間，而基于UWB特性的更多的應(yīng)用也開(kāi)始趨熱。
Qorvo中國(guó)區(qū)移動(dòng)事業(yè)部銷售總監(jiān)江雄表示，UWB精準(zhǔn)定位的應(yīng)用已經(jīng)比較成熟，如小孩、寵物的防走失，老人行動(dòng)監(jiān)測(cè)，電視自動(dòng)控制——大人或孩子靠近電視會(huì)自動(dòng)識(shí)別，播放不同的適合的節(jié)目等。另外就是尋找失物，因?yàn)槭抢迕准?jí)定位，效果比藍(lán)牙好。一個(gè)新的應(yīng)用是智慧家庭中“跟隨我”的場(chǎng)景：照明或音響娛樂(lè)設(shè)備可以配合人的位置自動(dòng)開(kāi)關(guān)。
由于專為精準(zhǔn)定位和安全通信而設(shè)計(jì)，UWB可以彌補(bǔ)GPS在室內(nèi)無(wú)法定位的不足，這也是當(dāng)初其誕生的背景。UWB具有五大特性：厘米級(jí)精準(zhǔn)定位，是目前最高精度定位技術(shù)；高可靠性。最強(qiáng)的抗多徑干擾的能力；毫秒級(jí)延時(shí)，比GPS的響應(yīng)時(shí)間快50倍；易開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)和低功耗，便于手持產(chǎn)品應(yīng)用；安全性——符合IEEE 802.15.4z標(biāo)準(zhǔn)。
這些特性使得UWB和其他無(wú)線技術(shù)形成差異化應(yīng)用，如UWB室內(nèi)室外都可以用，GPS只能室外。在定位上，UWB是厘米級(jí)，GPS是5到20米，WiFi是5到15米；覆蓋范圍UWB為25到250米，藍(lán)牙100到15米，WiFi是50到150米。還有一個(gè)有待充分利用的是數(shù)據(jù)傳輸力，UWB速率可以達(dá)到27M bps，另外其安全性也遠(yuǎn)超其它技術(shù)。
“傳統(tǒng)的定位方式主要依靠信號(hào)強(qiáng)度來(lái)測(cè)量，例如WiFi、藍(lán)牙，這種方式一般能做到5米的精度，準(zhǔn)確率能有70%?！苯壅f(shuō)，“有些技術(shù)能通過(guò)窄帶TOF的方式定位，在保證70%準(zhǔn)確率的情況下也只能做到2米精度。UWB技術(shù)是100%物件的識(shí)別精度都是小于0.1米，對(duì)于定位技術(shù)來(lái)講，是最強(qiáng)的?！?/p>
圖：UWB的工作原理決定其技術(shù)特性
Qorvo從2013年就開(kāi)始進(jìn)入U(xiǎn)WB領(lǐng)域，目前主要針對(duì)工業(yè)應(yīng)用。其方案符合多種標(biāo)準(zhǔn)，包括IEEE 802.15.4a/z、歐洲汽車聯(lián)盟CCC的標(biāo)準(zhǔn)、以及UWB生態(tài)聯(lián)盟Fira的標(biāo)準(zhǔn)等。憑借在射頻、軟件和生態(tài)系統(tǒng)方面的積累，該公司下一代產(chǎn)品將具有更高的集成度（SiP）。
而前文提到的數(shù)據(jù)傳輸特性，有著更為廣泛的應(yīng)用前景，利用27M bps傳輸速率，以及超低延時(shí)特性，可以做數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)用，如物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)收集、VR/AR、手機(jī)對(duì)手機(jī)、手機(jī)對(duì)耳機(jī)等。江雄認(rèn)為，眼下UWB已經(jīng)到了一個(gè)爆發(fā)時(shí)間點(diǎn)，該公司不少客戶非常關(guān)注并使用UWB。而OPPO、小米、美的等公司也都在關(guān)注UWB。
大計(jì)算平臺(tái):新架構(gòu)減緩后摩爾焦慮
隨著芯片設(shè)計(jì)制造的工藝節(jié)點(diǎn)逼近物理極限，產(chǎn)業(yè)進(jìn)入后摩爾時(shí)代。承載數(shù)據(jù)傳輸?shù)接?jì)算處理的CPU負(fù)載越來(lái)越復(fù)雜，各處理單元面臨不同的挑戰(zhàn)。同時(shí)，芯片設(shè)計(jì)對(duì)性能、功耗的要求不斷提高，而成本、生產(chǎn)周期以及產(chǎn)品生命周期、一次流片成功等也都在考驗(yàn)芯片供應(yīng)商的綜合實(shí)力。這些挑戰(zhàn)，都需要通過(guò)架構(gòu)、設(shè)計(jì)、IP來(lái)應(yīng)對(duì)。
從2011年推出Arm v8，到2021年推出Arm v9，十年間，全球基于Arm的設(shè)備出貨已經(jīng)1800億，包括IoT設(shè)備、手機(jī)、智能電腦等，從前端的數(shù)據(jù)收集到服務(wù)器，基于Arm的處理器已經(jīng)實(shí)現(xiàn)廣泛覆蓋，甚至在一些超算領(lǐng)域，Arm也開(kāi)始進(jìn)入。安謀科技高級(jí)FAE經(jīng)理鄒偉表示，數(shù)據(jù)鏈處理的各個(gè)環(huán)節(jié)存在不同的計(jì)算形態(tài)，對(duì)算力的要求也不同，因此Arm提供了不同的產(chǎn)品，包括面向應(yīng)用處理器的Cortex-A系列，實(shí)時(shí)處理的Cortex-R系列，和低功耗的Cortex-M系列。這些產(chǎn)品在提高性能的同時(shí)，會(huì)進(jìn)行架構(gòu)的演進(jìn)以適應(yīng)新的計(jì)算需求。
基于今年推出的Arm v9架構(gòu)的相關(guān)芯片預(yù)計(jì)將在今年下半年面市。除了包括兼容v8在內(nèi)的全項(xiàng)兼容，v9處理器引入了三個(gè)主要的功能：機(jī)器學(xué)習(xí)專用加速器、數(shù)字信號(hào)處理和增強(qiáng)安全性。如同之前Arm產(chǎn)品在性能上的演進(jìn)——Cortex-A73的邏輯性能提升了2.5倍，Neoverse系列的性能提升了2.4倍——v9在兩年內(nèi)還將繼續(xù)提升30%左右的性能。
結(jié)合自身的產(chǎn)品策略，Arm提出了全面計(jì)算的概念，涉及到整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的頻率、帶寬、緩存大小等等的優(yōu)化。這一概念也有利于Arm的處理器從手機(jī)向PC延伸。而由于PC比手機(jī)能接受更大的空間和散熱，Arm的CPU和GPU可以在性能上追求更多變化，包括big.LITTLE的基礎(chǔ)架構(gòu)的創(chuàng)新、計(jì)算性能和安全性能的提升、普適性，以及經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的技術(shù)。
其中，安全是一個(gè)越來(lái)越重要的需求，包括手機(jī)和物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備等，“今年因?yàn)?a class="article-link" target="_blank" href="/baike/521558.html">網(wǎng)絡(luò)攻擊受損可能達(dá)6萬(wàn)億，越來(lái)越多的設(shè)備連接在網(wǎng)上，被攻擊的面會(huì)越來(lái)越大。面對(duì)這種情況，Arm和合作伙伴推出了一個(gè)平臺(tái)安全架構(gòu)——PSA，”鄒偉說(shuō)，“例如在國(guó)內(nèi)我們和信通院（中國(guó)信息通信研究院）的實(shí)驗(yàn)室聯(lián)合，做PSA的認(rèn)證，希望給大家引入一個(gè)安全的概念，讓整個(gè)設(shè)計(jì)有安全的認(rèn)證，也滿足采購(gòu)方對(duì)安全的需求?！?/p>
圖：Arm v9的機(jī)密計(jì)算架構(gòu)
在安全上，Arm v9的一個(gè)重要特性是專門設(shè)計(jì)了機(jī)密計(jì)算架構(gòu)，分為Manager、Hypervisor和SPM三個(gè)區(qū)，對(duì)應(yīng)不同的安全需求。Arm希望在v9引入之后，能在全鏈路上保護(hù)數(shù)據(jù)，提供一個(gè)成熟的IP滿足行業(yè)對(duì)差異化和對(duì)通用性的需求，以及日益增長(zhǎng)的多樣化的負(fù)載計(jì)算的需求。
無(wú)線充電：競(jìng)爭(zhēng)邁向3.0
自從2008年WPC（無(wú)線充電聯(lián)盟）成立并統(tǒng)一了無(wú)線充電標(biāo)準(zhǔn)后，隨著全球廠商融入規(guī)范，逐漸形成了無(wú)線充電的生態(tài)。目前，不少?gòu)S商的旗艦手機(jī)和耳機(jī)都具備無(wú)線充電功能，而圍繞無(wú)線充電芯片市場(chǎng)也可謂巨頭環(huán)伺，競(jìng)爭(zhēng)十分激烈，新進(jìn)者沒(méi)有絕活絕難出位。
2014年，一家公司在硅谷和上海成立了研發(fā)中心，3年后，該公司分別在合肥、深圳、和北京建立了銷售分支。2020年和2021年，又分別在馬來(lái)西亞、美國(guó)東海岸、以及韓國(guó)建立了銷售和研發(fā)中心。短短7年間，這家公司已經(jīng)有6個(gè)研發(fā)中心，4個(gè)銷售分支，整個(gè)公司已經(jīng)超過(guò)200人，這家公司就是無(wú)線充電芯片領(lǐng)域的低調(diào)黑馬——伏達(dá)半導(dǎo)體。
目前，無(wú)線充電沿著兩個(gè)技術(shù)路線發(fā)展：一是更快，二是更自由。據(jù)伏達(dá)半導(dǎo)體無(wú)線充電事業(yè)部副總裁李锃介紹，針對(duì)第一項(xiàng)，該公司無(wú)線充電功率已從2019年的20W發(fā)展到今年的80W；而在讓無(wú)線充電更自由方面，現(xiàn)在整個(gè)產(chǎn)業(yè)還停留在初級(jí)階段，屬于隨放隨充，接下來(lái)可以做到邊走邊充，包括耳機(jī)、手表放在一起充電的應(yīng)用。
除了這兩條技術(shù)路線，無(wú)線充電的應(yīng)用生態(tài)也在發(fā)展，除了家居、車載、自拍補(bǔ)光燈外，諸如鬧鐘和音響也都可以集成無(wú)線充電。
成為黑馬，伏達(dá)走了三步：一是成立之初以Pin to Pin的產(chǎn)品作替代，通過(guò)量產(chǎn)來(lái)證明國(guó)產(chǎn)半導(dǎo)體產(chǎn)品也有實(shí)力去發(fā)展手機(jī)應(yīng)用的高精尖技術(shù)；二是推出第二代產(chǎn)品，給客戶提供一個(gè)更高效率的充電方案，如今年推出的80W方案采用伏達(dá)自己的專利技術(shù)，改變了充電架構(gòu)；第三步是持續(xù)簡(jiǎn)化架構(gòu)創(chuàng)新，把無(wú)線充電的成本和體驗(yàn)做得更好，以擴(kuò)大其無(wú)線充電應(yīng)用設(shè)備范疇。
在市場(chǎng)策略上，伏達(dá)也有自己的節(jié)奏，先從最主流的手機(jī)無(wú)線充電切入，繼而拓展到耳機(jī)、手表等可穿戴領(lǐng)域，以及更高要求的汽車應(yīng)用——目前，很多電動(dòng)車都在主控平臺(tái)上開(kāi)始標(biāo)配無(wú)線充電發(fā)射器。有賴于技術(shù)實(shí)力，這一策略已經(jīng)發(fā)揮作用，2019年該公司用于小米手機(jī)的無(wú)線充電的速度，約70分鐘可以充滿，有線充只需要59分鐘左右；到2020年，該公司在華為P40手機(jī)上量產(chǎn)的產(chǎn)品，大概65分鐘可以充滿，而用于小米11的無(wú)線充電接收大概只需要48分鐘即可充滿。今年上半年，該公司又發(fā)布了一款新的無(wú)線充電技術(shù)，無(wú)線和有線充電時(shí)間充滿都只需要36分鐘。
決定無(wú)線快充時(shí)間的是功率和效率。據(jù)李锃介紹，該公司第一代產(chǎn)品是7.5W，第二代產(chǎn)品35W，最新產(chǎn)品達(dá)到67W，無(wú)線充電的效率從發(fā)射到接收達(dá)90%。目前該公司正在開(kāi)發(fā)第三代技術(shù)，會(huì)把功率降低到50W，但效率會(huì)提更高，在提升用戶無(wú)線充電體驗(yàn)和價(jià)值的同時(shí)降低成本，另一個(gè)重要原因是響應(yīng)工信部關(guān)于無(wú)線充電功率最高不超過(guò)50W的意見(jiàn)稿。
無(wú)線充電芯片設(shè)計(jì)頗具門檻，在接收芯片設(shè)計(jì)上，一個(gè)芯片要同時(shí)處理功率、協(xié)議、算法。同時(shí)，為了提供比較好的體驗(yàn)，每一個(gè)接收芯片的軟件算法中，都需要兼容市面上符合WPC認(rèn)證的發(fā)射端。另外，還要支持手機(jī)反向充電功能這類功能。
和接收芯片不同，發(fā)射芯片設(shè)計(jì)對(duì)于EMI噪聲有更高要求。由于無(wú)線充電是輻射開(kāi)放的磁場(chǎng)，會(huì)對(duì)外面其它的設(shè)備產(chǎn)生影響，在做芯片設(shè)計(jì)的時(shí)候，要特意降低寄生參數(shù)，調(diào)整驅(qū)動(dòng)的速度和時(shí)間，以保證對(duì)其它電子設(shè)備非常友好。這個(gè)特性在汽車無(wú)線充電中非常重要。據(jù)悉，一個(gè)即將發(fā)布的首款國(guó)產(chǎn)車載無(wú)線充電方案——業(yè)界最高輸出功率的50W無(wú)線充電發(fā)射盤——搭載了伏達(dá)的無(wú)線充電產(chǎn)品，效率達(dá)到80%（目前市面已經(jīng)量產(chǎn)的產(chǎn)品都是70%），同時(shí)符合車載專用的AEC-Q100的認(rèn)證。該方案用到了伏達(dá)的專利架構(gòu)SmartBridge，可以提供更好的EMI，以及更安全可靠的系統(tǒng)。
圖：無(wú)線充電收發(fā)芯片設(shè)計(jì)要素
目前，小米、華為，以及oppo最新的手機(jī)都已采用伏達(dá)的無(wú)線充電芯片。此外，oppo、紅米、小米的耳機(jī)也已經(jīng)集成伏達(dá)的無(wú)線充電芯片，這些耳機(jī)可以放在手機(jī)上通過(guò)反向充電補(bǔ)電。另外，伏達(dá)提供支持一拖三應(yīng)用的芯片，即同時(shí)給手機(jī)、手表和耳機(jī)等設(shè)備充電。
除了無(wú)線充電，伏達(dá)也一直在研發(fā)有線快充芯片，去年30和40W的電荷泵的芯片已經(jīng)面世，今年繼3月發(fā)布80W的無(wú)線充電芯片后，該公司在6月份最新發(fā)布了一款高達(dá)100W的有線快充芯片，作為獻(xiàn)給國(guó)家建黨一百周年禮物。該芯片的發(fā)射效率非常高，傳輸效率可以達(dá)到98%。
在國(guó)產(chǎn)半導(dǎo)體公司中，伏達(dá)半導(dǎo)體是唯一一家同時(shí)提供無(wú)線充電和有線快充成熟方案的公司。李锃強(qiáng)調(diào)，他們?cè)诜烹娭胁捎秒姾杀玫姆绞?，降低手機(jī)放電速度。而除了手機(jī)、PC，該技術(shù)還可以用在服務(wù)器上，李锃相信，未來(lái)高效率DC/DC轉(zhuǎn)換中，電荷泵是電源芯片必然的發(fā)展路徑。
