2016開年的科技盛會CES已經(jīng)落下帷幕，在今年的CES上，虛擬現(xiàn)實和智能汽車成為焦點，VR將會引發(fā)的變革成了全產(chǎn)業(yè)鏈熱議的話題。VR也必會給物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)帶來變革。對于IoT可能帶來的更多變化，半導(dǎo)體廠商該如何應(yīng)對?
1月14日，由EEVIA主辦的第五屆年度ICT媒體論壇暨2016產(chǎn)業(yè)和技術(shù)趨勢展望研討會在深圳舉行，在會上，眾多知名芯片廠商大咖對物聯(lián)網(wǎng)市場進行了預(yù)測，同時探討了物聯(lián)網(wǎng)進程中IC設(shè)計廠商所面臨的挑戰(zhàn)。
GaN與SiC的差價將變小
IC設(shè)計對于整個半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)非常重要，半導(dǎo)體材料則能影響整個半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展。半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展先后經(jīng)歷了以硅(Si)為代表的第一代半導(dǎo)體材料，以砷化鎵(GaAs)為代表的第二代半導(dǎo)體材料。如今，以氮化鎵(GaN)、碳化硅(SiC)、氧化鋅、金剛石、氮化鋁為代表的寬禁帶半導(dǎo)體材料以更大的優(yōu)勢力壓第一、二代半導(dǎo)體材料成為佼佼者，統(tǒng)稱第三代半導(dǎo)體材料。對于目前較為成熟的氮化鎵(GaN)、碳化硅(SiC) ，富士通電子元器件市場部高級經(jīng)理蔡振宇給出了他的理解。
他認為，SiC與GaN兩種材料都具備良好的開關(guān)特性以及適用于高壓應(yīng)用，GaN在導(dǎo)通電壓、反向截止、載流子等方面的特性優(yōu)于Si和SiC，Cascode Structure GaN-HEMT器件不僅能夠方便的使用，在性能上也比Cool Mos有較大的改進。具體的應(yīng)用到產(chǎn)品中，GaN器件產(chǎn)品相比SiC器件產(chǎn)品能夠在尺寸、重量以及性能上都有一定幅度的提升。不過，目前GaN產(chǎn)品的價格偏高制約其廣泛應(yīng)用，蔡振宇表示：“隨著生產(chǎn)工藝的成熟以及市場需求的增大，未來幾年GaN與SiC的差價將會微乎其微。”
網(wǎng)絡(luò)連接與傳感器的改變
在對物聯(lián)網(wǎng)的分析上，Cypress半導(dǎo)體模擬芯片產(chǎn)品經(jīng)理李東東說：“物聯(lián)網(wǎng)最為核心的就是網(wǎng)絡(luò)連接與傳感器。”網(wǎng)絡(luò)連接方面，Qorvo移動產(chǎn)品市場戰(zhàn)略部亞太區(qū)經(jīng)理陶鎮(zhèn)分享了他的觀點，隨著移動設(shè)備數(shù)量的增多以及消費者對于網(wǎng)速需求的提高，射頻器件的需求量在迅速增加，其在智能手機成本的比重也在上升，相應(yīng)器件的復(fù)雜程度也隨之增大。
陶鎮(zhèn)說：“為了提高網(wǎng)絡(luò)速率，一方面需要改變網(wǎng)絡(luò)制式，另一方面則要增加載波數(shù)來提高帶寬，這兩方面的改變也將大大提高對RF器件的要求，傳統(tǒng)的分立的半導(dǎo)體器件已經(jīng)難以適應(yīng)未來的需求。因此最佳的解決方案就是集成化。”關(guān)于5G，他表示6GHz將會作為分界點，用6GHz以下做廣域覆蓋，6GHz以上做熱點覆蓋，Qorovo將會關(guān)注頻譜以及上行和下行的調(diào)制解調(diào)方式來推出集成化的最佳解決方案。
傳感器作為物聯(lián)網(wǎng)的另一大核心，ADI亞太區(qū)微機電產(chǎn)品市場和應(yīng)用經(jīng)理趙延輝表示：“物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展離不開各種各樣的傳感器，它們是將自然界中的信號轉(zhuǎn)換成電信號的第一步，而后才是各種各樣的后處理及組網(wǎng)方式。”
數(shù)據(jù)顯示，醫(yī)療MEMS傳感器未來幾年將會迎來最大幅度的增長，可穿戴設(shè)備也是驅(qū)動市場增長的主要動力。目前可穿戴設(shè)備的麥克風(fēng)、氣壓計、陀螺儀等都使用了MEMS傳感器。在汽車、家電、智能手機、可穿戴設(shè)備之后，MEMS將有非常巨大的市場。但MEMS同樣面臨挑戰(zhàn)，趙延輝表示：“更低的功率、更小的尺寸和厚度以及更高的集成度都是挑戰(zhàn)，但ADI的產(chǎn)品在功率、準確性、小尺寸方面都有明顯的優(yōu)勢，知名的小米手環(huán)就采用了ADI MEMS。”
低功耗與無線充電
低功率不僅是MEMS設(shè)計的一大個挑戰(zhàn)，也是移動設(shè)備都面臨的挑戰(zhàn)。低功率的最大目的是為了能夠讓移動設(shè)備能夠在保證輕薄化的基礎(chǔ)上有更長時間的續(xù)航來提升產(chǎn)品體驗。除了從功耗入手，能夠擁有更加方便快捷的充電方式是另一種解決思路。
目前的電源轉(zhuǎn)換行業(yè)，快速充電迅速發(fā)展。為了能夠?qū)崿F(xiàn)快速充電，充電器與所連接的負載進行通訊并且調(diào)整充電器輸出，要求充電器輸出電壓的升高允許通過電纜傳輸更多的電能，同時不增加電纜上的損耗，才能損耗更低、充電更快。快速充電器設(shè)計現(xiàn)在面臨的挑戰(zhàn)包括：設(shè)計通常要求非常高的功率密度;變壓器必須經(jīng)過優(yōu)化，以滿足各輸出電壓的效率范圍;需要兼容QC2.0、QC3.0以及許多其他客戶自定義的協(xié)議;要求具備全面保護功能、輸出電壓可平滑切換的可靠控制機制。
對此，業(yè)界致力于高能效電源轉(zhuǎn)換的高壓集成電路的Power Integrations推出了 InnoSwitch?-CP系列恒壓/恒流離線反激式開關(guān)IC。該IC采用創(chuàng)新的FluxLink?技術(shù)，能實現(xiàn)高性能的次級反饋控制。該器件采用恒功率輸出技術(shù)，當搭配Qualcomm? Quick Charge? 3.0或USB-PD等自適應(yīng)電壓協(xié)議使用時，讓智能移動設(shè)備制造商縮短眾多產(chǎn)品的充電時間，提高充電效率，同時還可兼容以前的使用USB BC 1.2規(guī)范的5V輸出通用充電器，可以最大程度降低在熱管理及電池充電系統(tǒng)方面所花費的成本。
物聯(lián)網(wǎng)市場趨勢
2013年英特爾、思科預(yù)測2020年聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的數(shù)量將達到50億臺，雖然低于ARM和IDC的30億臺，但高于Gartner的25億臺的預(yù)期，相比2015年的4.9億臺的數(shù)量已經(jīng)大大增加，聯(lián)網(wǎng)設(shè)備數(shù)量的陡然增加將會帶來電池更換的困擾。
為了能夠減少更換電視帶來的麻煩，除了減小功耗和使用更加高效的電源轉(zhuǎn)換產(chǎn)品，如果能將能量收集，打造無電池綠色環(huán)保物聯(lián)網(wǎng)將是一個更加理想的解決方案。
Cypress半導(dǎo)體模擬芯片產(chǎn)品經(jīng)理李東東介紹：“物聯(lián)網(wǎng)的成功應(yīng)用表明各種各樣的傳感器將會為我們的生產(chǎn)和生活帶來許多改變。Cypress推出的能量收集芯片能夠?qū)⑵渌问降哪芰堪ü饽堋崮堋⒄饎拥绒D(zhuǎn)換為電能，該芯片尺寸僅一平方厘米，相當于指甲蓋那么大，超低功耗以及高低的啟動電壓非常適合物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。通過一套有效的能量收集系統(tǒng)，不僅可以大大減少電池的使用，還能為了綠色環(huán)保做出貢獻。”
USB Tpye-C的運用
聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的增加也讓產(chǎn)品之間的連接變得更加復(fù)雜。2015年USB Tpye-C也隨著蘋果Macbook的問世受到了更多的關(guān)注，2016年的CES上我們也看到了更多支持USB-C的產(chǎn)品。USB Type-C標準為我們帶來了正反面可插、高傳輸速率、15W-100W的功率范圍以及高至8K的視頻支持。
Analogix市場副總監(jiān)Andre Bouwer表示：“全球Type-A或者B接口設(shè)備在未來將呈現(xiàn)下滑趨勢，而Tpye-C將逐年上漲。目前市場上主流芯片組和移動處理平臺均內(nèi)置了Analogix的數(shù)模IP技術(shù)。針對目前市場的發(fā)展趨勢，Analogix將提供USB Type-C全產(chǎn)品鏈服務(wù)。”
無論是可穿戴還是VR都還未能像智能手機一樣給我們的生活帶來改變，但是物聯(lián)網(wǎng)的豐富的應(yīng)用以及廣闊的市場是毋庸置疑的。物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展也將推動全產(chǎn)業(yè)鏈的改變，作為處在上游的IC設(shè)計廠商在不同的應(yīng)用方向面臨著不一樣的挑戰(zhàn)，相信在他們的努力下，物聯(lián)網(wǎng)將會迎來爆發(fā)式的增長。
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