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3D传感、AI、工业4.0、IoT 2019半导体产业热点技术展望

2019-04-17
王伟
关键词: 英飞凌 ADI Xilinx 艾迈斯

  2019年,全球半导体产业在经历了2017年的爆发性增长和2018年的历史新高后,迎来了新一段调整。据WSTS发布的数据预测,2019年全球半导体市场规模可能增加到4900亿美元。半导体企业也将迎来全新的机会与挑战,3D传感、AI、工业4.0、IoT等行业热点也备受关注。

  2019年4月11日,EEVIA主办的第八届年度中国电子ICT媒体论坛暨2019产业和技术展望研讨会在深圳成功举办,英飞凌艾迈斯、赛灵思、ADI、兆易创新、华虹宏力等公司参加并发表主题演讲,就3D传感、AI、工业4.0、IoT等行业热点展开探讨和交流。

  英飞凌:打破TOF技术在各种智能场景中的应用限制与挑战

  在5G时代,传感器的作用越来越重要。而当下最火热的3D传感技术当中,ToF技术因具有抗太阳光干扰性能强、可扩展性强等特点,可提供准确、可靠的深度数据,支持构建复杂程度更高、细节更多的3D模型,因而备受青睐。

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  英飞凌科技电源管理及多元化市场事业部大中华区射频及传感器业务负责人麦正奇 (Jeffrey Mai)

  英飞凌研制的REAL3 3D图像传感器系列正是基于ToF技术。REAL3传感器可以直接记录深度图和2D灰度图,从实现又快又准确的3D成像。REAL3图像传感器系列产品在消费电子、工业、汽车都有不同的领先地位。消费电子中主要是以移动装置为主,可以分成手持或者VR、AR头戴的产品。工业方面有自动化、安防、机器人等的应用已经在发酵。面向汽车应用的REAL3图像传感器目前正在研发阶段,工业移动方面的REAL3 图像传感器已经量产化。

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  REAL3图像传感器优势概览

  基于REAL3 图像传感器,英飞凌为客户提供摄像头、软件驱动程序、3D深度处理管道、参考设计和定制支持、模块制造商培训和支持资源,以及参考生产装置设置,以便模块制造商和原始设备制造商进行校准和测试。

  艾迈斯:用先进的传感器解决方案打造移动设备的未来

  艾迈斯半导体是是全球领先的先进传感器解决方案设计和制造商,专注于光学、图像及音频传感器,业务领域设计传感器解决方案、传感器IC、接口、相关算法和应用软件。

  “当下智能手机有三大主流趋势,即3D人脸识别、全面屏/无边框、摄影增强。针对这三个趋势,艾迈斯都有相应的解决方案。”艾迈斯半导体先进光学传感器部门执行副总裁兼总经理Jennifer Zhao表示。

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  艾迈斯半导体先进光学传感器部门执行副总裁兼总经理 Jennifer Zhao

  针对3D人脸识别的三种技术--结构光(SL)、主动立体视觉(ASV)和飞行时间(TOF),艾迈斯均可提供成熟的解决方案。帮助客户将其产品投放到移动计算、智能家居/自动化、工业自动化、汽车等各种应用场景中。

  针对智能手机的全屏化趋势,艾迈斯开发了一种“OLED屏后”环境光/接近传感器,使智能手机制造商能够实现最高的显示区域与机身尺寸比例,同时保留关键的触摸屏禁用和自动显示亮度/色彩调节功能。RGB光传感器和红外接近传感器TCS3701采用2.0mm x 2.5mm x 0.5mm OQFN小型封装,可放置在智能手机的OLED屏幕后面。它让智能手机设计人员能够灵活安装红外发射器,以便在最佳前置位置支持接近传感功能。串扰补偿算法提供可靠的接近传感性能。

  智能手机的第三个趋势是改善摄影头的功能。艾迈斯的TMF8801可以解决激光检测自动对焦问题,检测距离为2cm~2.5米,精确度达到5%,同时期间尺寸比同行业产品降低了30%左右,而且可以忽略玻璃盖的污渍,在强太阳光下功能依旧良好。

  FPGA - 人工智能计算的加速引擎

  在过去的20多年技术发展过程中,我们经历了PC时代、互联网时代、移动互联网时代、AI时代,接下来我们将迎来AI+IoT时代。当下这个时间点,人们讨论最多的就是AI的落地问题。而阻碍AI落地的因素有两个,第一,需要处理的数据和计算芯片所能够提供的处理能力之间的剪刀差。第二,快速变化、快速迭代的市场和ASIC开发周期漫长之间的差距。要实现AI真正的落地,必须要解决这个两个时间差问题,而FPGA就是一个不错的选择。

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赛灵思人工智能市场总监 刘竞秀

  Xilinx的下一代的Versal计算引擎,面对通信和人工智能高性能场景,定义了完全不一样的芯片架构,利用3D技术提供高性能的高带宽存储,提供计算和存储两大能力,同时充分利用硬核处理器功能,支持AI场景的快速运算。

  Xilinx希望为客户提供端到端的AI解决方案,包括硬件、IP、软件、应用层神经网络模型、生态环境、工具链、各种参考应用等,从而为客户提供不同层次的支持,快速实现产品的部署。

  从行业的角度来讲,Xilinx提供的是一个通用的AI解决方案,不局限于人脸检测或车辆检测等某一种应用场景。为了实现这样的目的,Xilinx在底层定义了自己的指令级和IP,这些高效的定制IP专门为人工智能做不同的算子,比如特殊编程、提供定向加速等。Xilinx还开发了工具,通过这些工具和SDK为客户提供接口。所以客户不需要写任何一行代码,只需要调用起来接口就可以支持不同行业不同场景的应用。

  

  ADI:加速迈向工业4.0

  有人说中国的工业只处在2.5,还没有必要谈4.0,也有人说中国是想弯道超车。但无论工业4.0到什么程度,从业者们都看到了一些机会,像生态系统和伙伴关系、物联网和大数据、机器学习、人工智能、更先进的机器人和协作机器人、增强现实、网络安全、可穿戴设备、自动驾驶车辆等。ADI也在其中窥到了一些中长期潜在的市场机会。

  ADI作为一家领先的模拟器件供应商,长期耕耘在工业领域,对技术、产品、品质都有相当高的要求。目前,ADI的解决方案已经覆盖到了工业自动化的各个环节,包括有机器人的应用、控制系统、仪表/传感器、传输通讯网络。

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  ADI公司亚太区工业自动化行业的市场部经理 于常涛

  针对传统的机器人控制,ADI提供完整功能的解决方案,如角度控制、姿态控制、震动检测等。借助ADI的核心板、评估板,客户可以快速地将方案利用起来,大大缩短开发人员的投入时间。针对工厂的控制系统,ADI推出最新一代的AD411X,AD411X作为全集成产品做了很多保护功能,不仅十分贴近国内客户的应用场景,同时ADI还为其提供了相应的电源解决方案。对此,于常涛表示,“由于每个通道都可以任意地定义为数字量的输入输出,或者模拟量的输入输出,因此,我们把它叫做软件定义I/O。”

  针对工业以太网,ADI的核心优势体现在集成度和灵活性。ADI可以用单一一颗芯片支持现有的主流工业以太网协议,可以在一个单一硬件平台上,通过调用或者编写部分软件的方式,直接实施不同的工业以太网协议。

  兆易创新:SPI NOR Flash应对高性能应用需求

  NOR Flash是高可靠性的系统代码存储媒介,优点是指令协议简单、信号引脚少、体积小,符合这些新的电子设备对体积的要求。SPI协议是80年代发明的一项传输协议,经过几代产品的演变,数据吞吐量从最初的2.5MB发展到了今天的200 MB或400 MB。最新一代超高速SPI接口规范是xSPI,去年8月由国际规范组织JEDEC通过的SPI NOR Flash领域的协议。

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兆易创新存储事业部资深产品市场总监陈晖

  SPI NOR Flash的应用领域非常广泛,几乎每一个新兴的电子设备里面都需要有一颗Flash来存储代码。兆易创新作为第三大SPI NOR Flash供应商,去年出货量大概达到了20亿颗,累计出货量达到100亿颗。

  兆易创新存储事业部资深产品市场总监陈晖从车载、AI和IoT等热点应用,讲述了如何从xSPI NOR Flash中受益。无论是AI、5G或是车载、IoT,产品的发展趋势都是性能越来越好、速度越来越快,这就要求数据的读取速度同步提升,从而对Flash提出了更高的数据吞吐率要求。

  华虹宏力:电动汽车“芯”机遇

  2020年,国内新能源车的销售目标是200万台,全球是700万台,这是一个非常大的市场。有别于传统车,新能源车里面的电机、电池、车载充电机、电机逆变器和空调压缩机,这些都需要大量的功率器件芯片。电动化除了车辆本身的变化之外,还给后装的零部件市场也带来新的需求,同时配套用电设施,比如充电桩,也带来大量的功率器件需求。据预测,2020年全球汽车市场可能需要30万片/月的8英寸IGBT晶圆产能。

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华虹宏力战略、市场与发展部科长李健

  华虹宏力从2002年开始自主创“芯”路,是全球第一家关注功率器件的8英寸纯晶圆厂。2002年到2010年,陆续完成先进的沟槽型中低压MOSFET/SGT/TBO等功率器件技术开发并量产;2010年,高压600V到700V沟槽型、平面型MOSFET工艺开发完成,并进入量产阶段;2011年第一代深沟槽超级结工艺进入量产阶段,同年,1200V沟槽型NPT IGBT工艺也完成研发进入量产阶段;2013年,第2代深沟槽超级结工艺推向市场,同时600V到1200V沟槽场截止型IGBT(FDB工艺)也成功量产……经过多年研发创新和持续积累,华虹宏力得以有节奏地逐步推进自主创芯进程。截至2018年第4季度,作为全球最大的功率芯片纯晶圆代工厂,华虹宏力8英寸MOSFET晶圆出货已超过700万片。

  在功率器件方面,华虹宏力主要聚焦以下4个方面。一是Trench MOS/SGT,即低压段200伏以下的应用,如汽车辅助系统应用12V/24V/48V等。二是超级结MOSFET工艺(DT-SJ),涵盖300V到800V,在汽车应用中主要是汽车动力电池电压转12V低电压,以及直流充电桩功率模块。三是IGBT。IGBT在电动汽车里面是核心中的核心,主要是在600V到3300V甚至高达6500V的高压上的应用,如汽车主逆变、车载充电机等。四是GaN/SiC新材料,这是华虹宏力一直关注的方向。未来五到十年,SiC类功率器件会成为汽车市场的主力,主要是在电动汽车的主逆变器,和大功率直流快速充电的充电桩上。

  未来,华虹宏力依然坚持走特色工艺之路,也就是坚持“8+12”的战略布局。华虹宏力有超过20年的特色工艺技术积累,包括功率器件、Flash技术等;同时这20余年来积累了很多战略客户合作的情谊;连续超过32个季度盈利的赫赫成绩,也为华虹宏力积累了大量的资本。正因为有这些积累,华虹宏力可以开始布局12英寸先进工艺。华虹宏力将通过12英寸先进技术,延伸8英寸特色工艺优势,提高技术壁垒,拉开与身后竞争者的差距。

  


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