2013半导体不相信预言.

时间:2022-05-11 08:21:23

看到这篇文章之时,你可以很确定的说玛雅人的预言不过是一个玩笑,同样如果你看到了这篇文章,意味着半导体已经走入一个让所有人都看不清未来的2013年。从某种意义上说,曾经指挥半导体产业发展几十年的摩尔定律,在2013年会经历前所未有的质疑与解释,至少当半导体的工艺全面演进到3D技术之时,工艺是否还能成为基于平面工艺的摩尔定律里关于技术的预言的延续,我们已经需要牵强附会才能说服自己再去说服别人。

半导体不相信预言,这也许会成为2013年半导体企业在走过这一年后的集体感悟,毕竟走过从2008年金融危机之后,半导体产业就一直在跌宕起伏中艰难前行。没有了之前几年为一个周期习惯性震荡,也没有了震荡后持续几年的快速增长,连指挥几十年的摩尔定律都已经看得到寿终正寝的那一刻了。面对这样的烟锁重楼,谁又愿意去被那些所谓的预言家雾里看花般的预测所指引,惟有靠自己去感悟市场与技术的脉搏,摸着石头过河希望自己能早点上岸。

半导体不相信预言,2011年,许多人预测行业悲观,结果行业增长3%左右,差强人意。2012年普遍预测行业微涨2%,结果全行业平均下跌了2%左右。这样的预言,分析咨询公司一定会继续每年甚至每季度坚持做下去,但是,半导体公司也必须明白一点,整个产业发展如何并不意味着自己的发展会如何,公司业绩受整体行业发展态势的影响会越来越小,更多的将会是具体某个公司是否能够适应自己所在市场的竞争,并且选择卓有成效的战略去争取自身更好地发展。换言之,如今的大环境下,半导体企业的命运,把握在自己手上,而不再受整个市场的发展所限制。

为何要这么说,看看某分析公司提供的2012年半导体公司20强榜单,除了6家增长之外,其他14家的销售额均有所下滑,但是这份榜单的诡异之处就在于,除了坑人的存储器行业集体下滑之外(三星除外),其他的领域你总是能发现有些企业增长有些企业下滑。这就说明,在每个领域,只要你做得足够好,一样可能逆势上扬;而如果你做得不够好,即使你身处最光明的产业,一样需要面对业绩下滑的命运。2013年的半导体市场,没有一个应用领域可以确保你只涨不跌,同样没有一个领域拒绝提供你壮大自己的机会,关键在于企业自己是否能够找准机遇,并且做好应对残酷的产业环境的准备。

半导体不相信预言,因为连续两年的产业发展情况让我们不得不去面对任何可能发生的产业形势变化。连续两年,很多企业面对的情况是,前半年订单表现非常出色,但是二季度末开始,整个市场需求明显下滑,最终的结果造成年底的整体表现琢磨不定。面对这样无法理解的产业形势,任何年初的预期需要不停的调整自己的预测,与其相信这些预测,不如相信自己的客户,相信自己的产品,相信自己的战略和努力。

不过,半导体已经发展成一个超过3000亿规模的庞大市场,而电子信息技术的持续演进依然会给半导体足够多的机遇和足够长的成长时间。据统计,2010年以后人类主要的经济增长驱动力中,绝大多数与电子信息技术有关,其中90%的增长受益于电子信息技术的创新,而现有创新的起源,还是要归结到那些跑在小小芯片里的电信号。我们惟一需要适应的一点是,半导体已经发展得足够成熟,这个市场不会再出现在几年时间内的两位数年复合增长率。作为一个已经成熟的正午产业,半导体会持续释放着其对整个信息化地球的影响力,并成为人们生活中最不起眼却又最不可或缺的产品。而这几年的持续震荡,并不仅仅是经济形势影响半导体的发展,更重要的是,半导体要适应从朝阳走到正午的一个转变,当这个产业增速不再如此迅猛,当摩尔定律看似走到了末路,当人们已经习惯了硬件不过是一种基础的工具,当半导体的利润不再高企……这些不适应造成的影响其实早就该发生,只是2008年的金融危机提前让这个时间点到来。也许,对半导体产业来说,现在这样的产业频繁震荡只是走上新的正常道路之前必不可少的阵痛和调整期,需要在这样的痛苦中洗却之前多年养成的一些坏习惯和旧思维,换个想法,重装上路。

细微的应用方面,我们依然能够看到一些注定在2013年会成为半导体增长的主要驱动力的技术与应用,首当其冲的就是智能手机与平板电脑为主的移动便携信息设备。十几年之前,你想不到刚刚成立的高通半导体业务可以这么快的超越他们视为最大竞争对手的TI,而现在这个超越已经不是仅仅在手机芯片业务部分,而是实现公司层面的超越,十几年之前,苹果还被认为是公司岌岌可危的垃圾股票,现在即使到了600美元还依然受热捧。在推动苹果成为全球市值第一的公司以及助力高通市值超过Intel之后,在2013年的移动信息处理大战中,再塑造出一两个里程碑式的事件,也不会是什么新闻了。惟一可以肯定的是,移动信息处理大战在2013年注定成为半导体市场最吸引眼球之处,并极有可能成为改变整个产业格局的推手。毕竟,在这场战役中下重注的,包括了前20强中的7家,以及可能再闯进来的AMD。而前20强中的绝大部分,这几年都会受益于智能手机的快速成长。

除去智能手机,还有很多市场在冉冉升起,或者即使传统已经很成熟的市场,一样是机遇与挑战并存,比如电源管理的能效要求,比如MCU的更新换代,比如新能源市场的浮尘,比如电动汽车的扑朔迷离。在今年的新年展望专题中,我们将继续邀请半导体的领导企业,与我们一起畅谈对各自专注领域2013年的发展预测,与之前不同的是,今年我们将分不同的技术领域进行综合性报道,请大家与我们一起,走进2013,脚踏实地去感受自己身边的半导体市场。

来自半导体企业的声音

2013年,摆在各个半导体企业面前的,将是一张没有标准答案的问卷,面对一个琢磨不定的半导体市场,每位应试者需要做的,就是立足自身的技术优势,抓住自己所在产业的发展机遇,给出自己认为最合适的答案,而评判的标准,也只有到明年这个时候才会看得出谁的发挥更出色。

声音之TI

无论市场前景如何,TI 正在超低功耗处理及信号调节、能源管理、云计算、安全与安防以及医疗等领域推进技术发展及产品创新。TI 始终致力于同客户、行业联盟以及大专院校密切合作,不断开发差异化产品,改进我们的工作、生活及娱乐方式,并满足当前及未来的需求。TI 一直致力于打造更智能、更安全、更环保、更健康以及更精彩的生活,谢兵从应用角度看,3G、物联网、LED显示与照明、汽车、太阳能利用、智能电网、电动汽车、下一代宽带、手持医疗设备、低功耗无线系统等都是很有发展潜力的应用领域。

2013年,TI仍会以模拟和嵌入式处理为重点展开业务。一方面,TI会在传统的工业、通信、消费电子、医疗电子等行业继续投入,另一方面,中国十二五规划的新兴产业确定了七大战略新兴产业,包括节能环保、新一代信息技术、高端装备制造、新能源、新材料、新能源汽车等,在这些战略性新兴产业中,DSP、MCU以及模拟器件都有着广泛的应用前景。无论是技术还是产品,最重要的是TI始终坚持以客户需求为导向的创新,为客户提供完整的解决方案,帮助客户开发出各种终端应用以满足消费者的需要。为此,TI成立了Kilby实验室、太阳能实验室、LED实验室以及马达实验室,借此向客户提供全球一流的解决方案,帮助客户应对在中国及全球市场的挑战。

声音之英飞凌

回顾2012年,中国市场经济增速减缓。而展望2013年,传统行业市场的不确定性或许将继续,这确实是电子产业充满挑战的一年,其中的挑战主要包括:

成本的上升造成低附加值制造业的竞争力下降;

针对中国部分出口产品(例如太阳能电池板等)的反倾销和反补贴税措施;

部分行业分布零散,规划和管制力度不足,影响了本地产业的发展速度和规模;

缺乏技术人才和优质知识产权阻碍了创新实力,因此削弱了中国在高附加值产业的竞争力。

虽然面临这些挑战,但中国市场的规模及发展潜力仍为电子产业创造了巨大机会。作为业者,如果能找到适合的解决方案,利用市场的优势,规避薄弱环节,这些挑战也许会成为发展的机会。而要应对这些挑战,我们也可以从政策扶持、拉动内需、鼓励创新以及培养和储备人才等几个方面着手。

在2013年,市场的主要增长驱动将来自市场创新、技术创新和产品创新,另一方面来自于环保的需求及行业标准化和法规的实施。值得期待的产品和技术应用包括:

(1)32位多核车用微处理器,执行速度更快;

(2)汽车行业ISO26262体系的实施,使得车辆更安全;

(3)IGBT的产品市场细分及更广泛的应用启动

(4)更精细的半导体线宽和更大直径的晶圆工艺和技术,会使单个IC产品成本更低。

同时,我们认为如下市场将值得大家关注:移动互联,云计算,新能源 ,个性化消费类产品,电子支付和汽车电子。

声音之ADI

展望2013年,我们认为新能源、汽车电子以及消费类医疗这些细分市场值得密切关注。

新能源:在中国工业市场,尤其是新能源领域,包括能源运输、分配、储备方式等。节能环保的新能源是中国十二五规划产业升级的重点。中国风电机组装机容量近年迅速增长,太阳能光伏发电成长空间巨大,逆变器供不应求。在利用半导体技术来极大地改善电能传输和分配以及开发新的可再生能源(如风能和太阳能)方面,中国蕴藏着巨大的商机。根据行业内预测,到2020年,中国的电力需求将翻一番。这一增长意味着对各种新产品的需求也将增长,包括智能电表、电站更新换代、太阳能和风力发电厂与传输设备以及超高压输电线路。在新能源的建设中,所面临的关键问题有很多,其中提高光伏逆变效率、新能源并网接入、低电压穿越、大容量能量存储、特高压输电、需求侧管理及智能计量技术等应该是业界比较关注的关键点。

汽车电子:在汽车领域,越来越多的中国公司非常关注混合电动汽车和纯电动汽车。两三年前,电动汽车的发展还仅仅停留在测试阶段,而现在他们不仅追求安全标准和特色设置,还包括先进的驾驶辅助系统。

消费类医疗电子:国内消费类医疗市场潜力巨大,竞争对手越来越多。家用医疗监护设备在技术上的发展趋势概括起来就是“更便携、更安全、更低耗、更智能,以及更高诊断级的性能”。随着健康意识的普及以及家用医疗设备技术的不断革新和制造成本的不断降低,家用医疗设备,尤其是以预防监测为主的家用医疗设备将面向所有用户群,成为人们生活中的必需品。另外,随着医疗基础的不断成熟,诊断级的家庭医疗设备亦将得到快速发展。除了传统的个人医疗电子设备如血压计、血糖仪之外,其他新的技术和应用,例如针对个人和家庭应用的生命体征信号测量等,也将带动未来的便携式医疗电子设备市场的发展。我们预计未来个人监护与诊断以及运动状态监测等设备也会走入家庭和个人应用场合。我们有理由相信这些新兴的医疗电子应用的出现,不久的将来会给我们的生活带来深远的影响。

声音之富士通半导体

由于全球主要市场的经济减弱,富士通半导体亚太区市场副总裁郑国威对于2013的整体半导体市场发展持较谨慎态度,由于政策引导和市场环境所致,新能源、LED照明、物联网、4G、手持移动设备, 家电,汽车电子,智能电表和照相相关应用等会成为2013年的热点技术应用。他强调,富士通将持续保持“轻晶圆”的公司策略,减少对于不具竞争力产品的投资,加大投资和研发符合市场需求的有竞争力的产品。

在新能源汽车是2013年一个值得关注的应用,存在三大技术挑战:一需要设计一个更加高效的电池管理系统;二如何预测和提高电池系统的使用寿命问题;战三:在电机和电控的核心研发上,需要提高开发效率和提升安全规格。富士通半导体提供多种针对性解决方案,助力新能源汽车的快速平稳安全发展。

声音之安森美

从总体上讲,半导体产业正趋向成熟,其增长与全球GDP增长密切相关,整体长期年复合增长率(CAGR)将只有个位数,使竞争加剧及企业整合增多。由于全球经济放缓及商/OEM库存持续耗尽,2012年半导体销售收入预计将下降超过4%。预计2013年开始逐渐复苏.,估计增长率为1.5%。

安森美半导体的策略是积极推动高能效电子的创新。主要市场动力就来自汽车、通信及消费等领域。移动医疗和建筑物自动化等市场的增长前景也看好。另外,在计算机领域,Windows 8及超级本预计将刺激市场需求。

公司将继续与全球客户密切合作,开发及提供符合客户不断演变之需求的产品,从复杂的混合信号ASIC到标准产品构建模块及电源模块等,以构成完整的系统方案。

在通信市场,智能手机、平板电脑和4G网络部署推动增长。而在消费市场,世界各国更加注重提升消费类白家电产品以及电视产品的能效,如房间空调、洗衣机和电冰箱等消费类白家电将持续转向采用变速电机以提升能效,进而获取更大市场份额;同时,“智能”及“连接型”消费类设备将迎来更大发展。此外,向移动医疗过渡的趋势将推动医疗设备领域的增长,建筑物自动化领域的半导体成分也在快速增加进而推动市场增长。

声音之Intersil

2013年,就全球而言,主要推动力可能会是智能化和市场分层细化,这俩点会为市场的消费类电子增加更多效益,主要应用仍会是智能消费电子、安防、汽车电子等应用领域, Intersil公司中国/香港总经理陈宇作为模拟半导体厂商,在这几方面都有涉猎,会继续开发客户需求的产品,以创新迎接新的挑战。2013年Intersil仍会继续关注LED照明、汽车电子、智能消费电子、安防监控等领域应用,这些领域需要与其他客户进行不断的磨合协调沟通,才能做出非常优秀的解决方案或者产品,例如大家所熟知的SLOC产品解决方案,这个就是我们与合作伙伴共同努力打造的生态系统。

声音之ARM

整个嵌入式市场现在大家都在谈论物联网,包括智能电网,智能交通,智能家居,智慧农业等。对于终端设备或者终端节点而言,都离不开MCU的支持,包括与传感器的连接,系统的控制相应,与上层云计算的通讯连接等。ARM的MCU内核在开发过程中一直非常注意Energy Efficiency以及Easy of Use的设计理念,比如我们在2012年3月份推出的Cortex-M0+内核,在Cortex-M0的基础上针对这些需求全新设计了包括2级流水线,Micro Trace Bufer以及单指令周期的I/O总线,使用起来更加方便灵活,同时与传统的8/16位内核相比具备更高的能效表现。

UMC:制程的特性迁移比逻辑迁移重要

——因为中国IC设计业:20%要快,80%要深

中国IC市场有些特质:快、多、低、短。即比海外市场反应快得多;客户群多;要求低价/超低价;产品生命周期较短,例如海外有些市场要保证IC用十年。

因此,代工厂要专攻这些特点。联华电子(UMC)副总经理王国雍分析说,中国500多种本土IC设计中,真正需要先进制程(28和40nm)的不会超过两成,智能电表、智能卡等八成的大批量产品需要主流节点,但特性(speciality)要到位、每个节点挖掘得够深。像智能卡要eFlash,性价比合理。还有小型DDI(显示驱动IC)领域,有HVGA(162nm)、WVGA/ qHD(130/110nm)、HD/WXGA(80nm)、 Full HD(55nm),市场需要这四种产品同时存在,最佳性价比的制程节点也是不同的。

从代工厂角度来看,如果只是逻辑上跟着先进制程迁移也不容易赚到钱,还要注意特性的迁移。据悉,UMC现在的量产制程能力涵盖从0.5um到 28nm,同时14nm制程也已经在研发当中。 “UMC不是最先进入28nm量产的代工厂,也不是最低价格的。”王国雍说,“但是对性价比要求最严苛的中国和亚太地区却占UMC总营收的47%,高于一些国际著名代工厂。因为UMC能够帮助客户找到最佳性价比平衡点,协助客户同时提升竞争力和获利能力。”

FPGA:将革ASIC的命进行到底

在2011年底的时候,某测试领导厂商创始人谈到对2012年的电子市场最大的期待时,唯一提到的产品就是集成ARM核的FPGA,这足以让我们感受到整个产业对FPGA产品的足够关注,在最近几年的半导体市场中,你很难找到一个产品种类像FPGA那样蓬勃的发展,借助自身独特的技术优势,对传统ASIC发起了极大的挑战。

灵活化的设计与个性化的需求,这是每个电子设计者与消费者共同的需求,在与ASIC 竞争的时候,FPGA 特有的灵活性、可升级能力所带来的成本效益(没有NRE或昂贵的重制费用)以及差异化的生产力和更快的产品上市时间,是最明显的优势。

2013年,FPGA无疑将继续展现其独特的魅力,当几家FPGA企业纷纷计划将FPGA+ARM的全新技术结构付诸实现之际,FPGA产业又将迎来全新的一次革命。作为紧跟制程的几个半导体产品之一,高性能高密度的FPGA在2013年将全面向20nm工艺进军,FPGA在工艺上的领先,带给客户的是突破性的领先技术,可以在五大领域带给客户重价值: 性能更高、功耗更低、成本更少、集成度更高,生产力大幅提升。而在低密度和低成本的FPGA市场,将更加强调针对性,灵活性与易用性,直接对ASIC形成强有力的挑战。

从28nm开始,赛灵思已经从可编程逻辑公司成功转向所有可编程(All Programmable)公司。All Programmable器件采用“全面”的可编程技术,超越了可编程硬件范畴进而包含软件,超越数字进而包含模拟混合信号 (AMS),超越单芯片实现了多芯片的 3D IC。20nm时代,赛灵思全球高级副总裁兼亚太区执行总裁汤立人介绍其产品组合将继续沿着下面三大类方向继续加强:

(1)All Programmable FPGA:具有传统的可编程逻辑和可编程模拟、DSP、收发器和其他功能。

(2)All Programmable SoC:将完整处理器系统集成到单个FPGA架构上,硬件、软件和I/O均可编程的器件。

(3)All Programmable 3D IC:利用3D堆叠硅片技术扩大集成度,克服传统FPGA壁垒如高速收发器,内存等功能障碍。

20nm All Programmable 产品系列专门满足下一代的、更加“智能”、集成度更高、亟需更高带宽的系统而精心打造。其目标应用分别是:

(1)智能Nx100G - 400G有线网络;

(2)智能自适应天线、认知无线电技术、基带和回程设备的LTE高级无线基站;

(3)高吞吐量、低功耗的数据中心存储、智能网络和高度集成的低时延应用加速;

(4)图像/视频处理以及面向新一代显示、专业摄像机、工厂自动化、高级汽车驾驶员辅助和监视系统的嵌入式视觉;

(5)面向几乎所有可以想象到的应用的尖端连接技术。

莱迪思作为在低密度和超低密度FPGA市场的领导企业,更专注于提供符合成本效益的设计解决方案。莱迪思系统开发部副总裁Suresh Menon很自信的表示,低成本FPGA将继续向更高的性能、更低的功耗和更小的尺寸方向发展。此外,低成本FPGA将通过更高的集成度和新功能带来更多的价值。因此,这些低成本FPGA将打开新的FPGA市场和应用,并刺激行业的发展。他还介绍FPGA正越来越多地用于以前使用ASIC和ASSP的一些新的领域和市场,如消费电子/移动、安防/监控系统和数码摄像/显示器等。

在这个细分市场中,莱迪思通过各种方式帮助客户控制开发成本,首先紧密关注客户的需求并且开发具有竞争力的产品,这些产品专为满足客户特定需求而设计,并帮助他们迅速将产品推向市场。此外,我们还通过开发基于通用构建模块的多功能产品平台,适用于多种新产品的开发,从而进一步降低开发成本。

移动信息处理:最具活力的技术演进

据IDC最新预测, 2012年仅中国智能手机市场的出货量就将接近3亿台,年增长率将达44.0%。受智能手机在未来两年高速增长的影响,2013年中国智能终端市场的出货量将接近3.9亿台,年增长率达33.1%。在移动信息处理终端市场,几乎主要的半导体企业都参与到这场惨烈的竞争中。

为提供更好的用户体验,移动应用处理器在控制功耗前提下性能继续提升,多核是不可避免的趋势。ARM移动产品经理王俊超认为,未来两年以Cortex-A15/A7大小核产品满足高端智能机高性能低功耗需求,中低端也将由Cortex-A5演进到Cortex-A7,四核及双核Cortex-A7将满足中低端智能机的需求,使得用户可以获得2011年高端手机的用户体验。采用多核应用处理器能够有效提高移动设备处理能力。为平衡高性能与低功耗,选择合适的架构非常重要,高端应用处理器采用A15/A7大小核架构能够有效满足高端设备高性能和低功耗的需求,中低端可采用小核如Cortex-A7低功耗处理器,达到接近Cortex-A9处理能力,功耗低于A9一半。

在具体应用ARM多核理念的芯片厂商看来,核的作用是不同的,有些核强调高性能,有些核则强调低功耗。因此,不应该单一把核的数量作为考量手机整体应用能力的标准。Marvell移动通信事业部产品市场总监吴慧雄介绍,目前的趋势是采用大小核的架构来构成4核,比如采用2个高性能的核(如A15)加上两个低功耗的核(如A5、A7)组合的方式,这样可以根据具体应用需求的不同,将切换到不同模式。如工作量较小的时候,可以切换到低功耗模式,如多个应用并行访问的时候,则可切换到高性能模式。

吴慧雄特别指出,多核模式,对软件的优化和运行效率提出了很大挑战,因此,对整个软件生态系统的开发,所有手机软件的开发都提出了更高要求。也就是说,如何使软件与硬件的快速发展匹配,是一个很棘手也很重要的问题。这是整个手机软件生态系统需要加强的工作,任重道远。

总体概括起来,整个手机处理平台的趋势是向低成本、高集成度、高处理能力的方向发展。

趋势一: 芯片集成度将不断提高。手机处理芯片的一些数字部分功能将被陆续集成到基带处理芯片中,例如一些外设应用技术,如WiFi、蓝牙等将融合到主处理芯片中。

趋势二: 整个芯片的处理能力将大幅度提升。由于信息处理量越来越高,因此对芯片平台的处理能力将提出更高要求。

趋势三: 对多媒体需求的处理能力将会增强。具体表现为对视音频处理能力要求更高:对视频编解码,对高级音频处理技术,如多声道,干扰消除需求等。

趋势四: 对LTE Modem的需求更加迫切。这是因为,LTE已经在世界各地广泛部署,明年在中国也将面临大面积的商用,因此对相应Modem的需求更加强烈。

图形处理器是移动处理平台中,完整用户体验中非常重要的部分,在满足目前UI及游戏需求的图形处理基础上,需要在功耗受限的情况下满足用户对支持更复杂的UI,应用及游戏体验的需求,GPU计算将有效利用GPU处理能力更高效地支持人脸识别,游戏机级别的游戏及AR等应用。王俊超表示,图形处理能力已成为应用处理器中越来越重要的指标,至少将成为与CPU处理能力同等重要的指标。面向高端智能机在满足UI及游戏所需图形处理需求基础上还将支持GPU计算,以更高效地支持人脸识别姿态识别等应用提供更好的交互体验,API标准方面需要支持Rendscript Compute, OpenCL, DirectX11等标准。

吴慧雄还提及,Marvell正在推动移动技术、智能家庭和云技术的融合,这将使消费者创建、使用和分享信息的方式发生根本性的变化,这种Marvell倡导的新的互联生活方式,也将是未来几年中最重要的消费趋势之一。

半导体工艺的2013:3D全面入侵

当Intel在2011年底将工艺演进到22nm之前,很多人依然对3D的半导体制造工艺保持着观望的态度,认为这离实际应用还有一段日子。也许是Intel为了在45nm率先引入HKMG之后,再次让自己的工艺演进吸引眼球并继续引领技术发展,所以FINFET这种完全3D的半导体工艺被“提前”实现量产。

2013年,我们从各家搜集到的消息是,FINFET并不会在代工厂里实现大规模量产,但是2014年是各代工厂决战3D的年份。另一个原因是,2014年,几大代工厂憋着一口气,希望在这个年份从工艺上缩短于Intel的差距。促成几大代工厂要追赶制程的重要原因是,在三大紧跟制程的应用中,CPU的市场基本接近饱和,而另外两个主要的驱动力——便携移动处理器和FPGA则都是代工厂最重要的客户群之一,先进的制程可以为其产品提供足够的竞争优势,他们也可以忍受相对较高的制造成本和略低的良率。而为了应对2014的3D革命,设计公司们必须在2013年全面掌握这种新的3D制造工艺能为自己的产品带来多大好处,并且做好自己设计转移制程的准备。

台积电(TSMC)中国区业务发展副总经理罗镇球介绍,该公司在开放创新平台(Open Innovation Platform, OIP)架构下,支持20nm技术的设计生态环境已经准备就绪,20SoC工艺预计2012年底进入试产,而延续20SoC工艺的将是采用3D鳍形场效晶体管(FinFET)架构的16nm工艺,预计2013年11月推出,TSMC也在着手开发10nmFinFET工艺,预计2015年底推出。随着行动电子产品成为市场主流,集成电路的尺寸朝更微小化发展,TSMC相信采用20nm及16nmFinFET先进技术能够满足客户对高效能、低耗电及更小产品尺寸的市场需求。20nmSoC工艺将采用第二代的HKMG技术,而更先进的16nm工艺则将采用FinFET技术;在微影技术方面,20SoC与16nmFinFET工艺皆将采用双重曝影技术,有别于28nm采用的193nm浸润式曝光显影技术。另外,在性能方面,相较于28nm工艺,20SoC工艺在相同漏电基础上速度增快15-20%,而在相同速度基础上功耗减低20%-25%;相较于20SoC工艺,16nmFinFET工艺速度快2 5 %,功耗亦再降低25%-30%,广泛支持下一代平板计算机、智能手机、桌面计算机以及各类消费性便携移动电子产品的应用。

罗镇球认为全新的半导体制造技术将朝更先进、更细微的技术前进,而创新的FinFET技术是继续将摩尔定律往前推进的主要动力之一。相较于目前的平面式(planar)晶体管设计,FinFET技术将导电通路设计于两侧,形成可控制电流流动的闸极环绕的3D鳍型架构,能够大幅改善速度与功率,并且在较低的电压下运作,将漏电减到最低,进而延长移动便携应用产品的电池使用寿命,这些优势克服了二维SoC技术进一步微缩时所遭遇的关键障碍。

在过去十年以来,整个半导体产业面临着一个重大的挑战,就是市场不断需求更高的效能,同时要求更低的功耗。GLOBALFOUNDRIES(GF)全球销售和市场营销执行副总裁Michael Noonen过去与客户的交流中可以看到,客户需要代工厂推出更先进的制程技术来满足市场的需求,应对耗电部分越来越严苛的挑战。GF计划在2014年量产14XM这种14nm基于最新的FinFET架构的工艺,XM代表eXtreme Mobility的意思,希望该解决方案能够帮助客户提升更快速的产品上市时间,同时能够达到降低功耗的目标,在成本跟效能上都能够更具竞争力。不只是这样一个技术能够让大家感到惊喜,而且GF能够以更快的速度把这个技术带到市场上。过去,每一次新技术的显著提升大概都要花两年时间,但是在XM这个部分GF能够加快它的速度,在一年之前就达到这样一个成绩。

在14XM应用上面,Michael Noonen特别指出在功耗上面的优势。如图2红色部分是20nm技术的表现,蓝色部分则是14XM。无论是在耗电或者是在性能上面,都能够有非常优异的表现。客户可以按照不同的设计目标设计更高性能,或者是提升某个性能,而控制密度降低,延长电池寿命这样一个应用来达到他们的需求。未来客户所需要的不只是个备份而已,他们希望能够有一个完整的解决方案,换言之,他们希望能够有一个非常完善的SoC平台来满足他们。除了刚刚提到的能够有一个完整的SoC提供之外,此次在14XM上面GF也能够提供Mobile上面一个平台来满足客户的需求。另外,14XM这样一个技术也能够符合SoC解决方案的需求,同时也能够更针对封装技术,这边可以看到3D的封装,都能够搭配XM的应用。

3D打印:掀起下一次工业革命浪潮

2 0 1 2年,X P R I Z E C E O Dr.Diamandis在谈及未来电子及工业创新时,重点提到了3D打印技术。在今年的意法半导体传感器设计大赛中,获得最高奖的西电代表队的作品外形也是用3D打印技术制作出来的。

对于用户来说,3D打印已经不再是一个陌生或者仅限于科研领域的技术和产品,现在3D打印已经逐渐开始普及到各个企业、办公室和设计工作室。客户端角度来讲,3D打印对他的应用不外乎四个方面:第一概念模型;第二是叫装配或者叫原型;第三功能性测试;第四是直接制造。

Stratasys亚太及日本地区总经理特别介绍了3D打印的一些原理,3D打印的流程和普通打印没什么区别,从打印原理上只是在打印机的维度上增加了一个Z轴方向,打印的时候材料通过程序控制,以非常精细的距离差而实现一层层堆积起来,最终形成实际设计的真实体现,从而实现了立体的效果;从打印实际操作上,只需要将现有的3D设计进行简单的转换就可以直接打印出来。

你可以把3D打印看成对铸造模具的一种有效替代,毕竟对于电子设计工程师来说,在设计模具的过程中采用3D打印,可以快速且成本极低地将自己的设计变成实物,从而降低很多设计成本,从另一个角度来说,对许多消费电子产品的细微设计而言,能够达到16微米精度的3D打印技术,能够非常完美的将每一个你设计出的细节完整的呈现出来。而更主要的一点是,未来的消费电子将是个性化的时代,你是否希望你自己的手机有个独一无二的造型,是否希望在电脑外壳铭刻着自己公司或者个人的LOGO,这些,3D打印可以让你的消费电子产品真正的个性起来。

可以说,3D打印机的市场已经兴起,未来的发展年复合增长率预计可以达到40%左右,对电子产业从业者来说,3D打印机不仅是自己工作的好助手,更可能是新的创业机遇,而惟一需要注意的是,目前3D打印机的核心竞争力是打印材料,而非打印机本身,新合并的Stratasys公司的产品已经可以支持123种不同材料进行3D打印。

模拟:高利润源自坚守与专注

2012年,模拟半导体总算多年媳妇熬成婆,之所以这么说,是因为2011年底NASDAQ的一条消息表明,2011年最会赚钱的公司是专注模拟与电源市场的Linear公司,而由此引发的深度关注是,整个高性能模拟行业的利润率比半导体的整体利润率高2-3倍。

当然,高利润的背后,也意味着模拟半导体市场必然有其值得高利润之处,比如更专注于工业与多元化市场,比如研发对设计人员的要求更高,需要更贴近客户的实际设计需求等。可以说,模拟相比于数字,更讲究慢工出细活,拼的是企业的技术积累和对市场把握的准确,而并不只是反应速度。

就高性能模拟技术方面,短期内主要技术趋势存在于:1.高集成度;2.小型化; 3.低功耗;4.更高精度和稳定性。ADI华中区销售经理张靖看到,目前半导体工艺不断创新,现在65nm 技术在高速模数混合器件上的应用已经十分成熟。同时45nm,32nm,22nm,15nm工艺也取得了突破性进展。这为模拟器件小型化,降低功耗和成本提供了条件。但是高性能模拟产品不是线宽越窄越稳定,还要兼顾器件的稳定性,抗干扰性以及精度。半导体电路的非理想导致的失调(offset),非线型,漂移是高性能模拟技术一直不断追求以力图减少的。

其实高性能模拟技术的发展是与客户个性化器件需求的趋势相统一,协调的。半导体业界不仅在半导体工艺,精度,稳定性上寻求更高的突破,还不断在ASSP和SOC 等集成度更高的领域发展以满足客户日益增多的个性化需求。同时,在模数混合器件的发展也是高性能模拟产品发展的一个趋势。这种ASSP 或SOC产品不是简单的多芯片混合封装,而是在同一硅片上集成多种标准电路的产品。

ADI华中区销售经理张靖还介绍,为满足客户定制化需求,减小开发难度,高集成度也是未来1-2年各家厂商努力的方向。这种集成不是简单的多裸片连接技术,而是单硅片的半导体技术,融合了多种标准电路以及其连接电路,补偿电路等。中长期,多种材料技术的融合是一个方向,例如,光电技术,生物技术,传感器技术与半导体技术的融合集成会给半导体带来更光明的未来。

Intersil公司中国/香港总经理陈宇对未来高性能模拟市场的看法是产品会更集成化,外形会更小化。如何使用最少的成本的条件下,达到最优的效果;如何在芯片成本不增加的条件下,完善高清效果;如何在保证客户时间的条件下,缩短产品开发周期?等等,这些都会是模拟技术的发展趋势,高性能更会是趋势。之前我们提到过Intersil的SLOC解决方案,我认为这个SLOC生态系统也会是未来高性能模拟技术的发展趋势,互惠互利,技术分享也会是未来的趋势。

高性能模拟技术的发展必然会导致客户的需求增长,而客户需求增长对于高性能模拟企业来说,是一件好事。客户需求增加必然会面临个性化,给客户建议,满足客户的条件的同时,又能够缩短产品的开发周期,这个也就是建立模拟的生态系统的好处,模拟生态系统将是未来模拟市场一个重要的趋势。客户个性化期间需求增加,对于模拟厂商而言是一个机遇,我们可以了解市场需求动向,同时还可以完善自己的产品。

安森美半导体电源市场全球销售及营销高级总监郑兆雄针对高性能模拟技术的发展与客户日益增多的个性化器件需求之间的平衡问题表示,如何平衡要视乎应用,也许要在可行性及成本之间进行折衷取舍。例如消费市场对成本非常敏感,同时其应用批量也非常大,故适合针对消费市场开发专用标准产品(ASSP)来满足个性化器件的需求。另一方面,高性能通常意味着低批量应用,适合于能够承受高成本但数量有限的制造商的应用。

电源管理:提升能效将是不断追求

电源,是每个电子设备中必不可少的一部分,电源管理技术会慢慢成为重要趋势,所有应用都离不开电源管理,未来电源管理系统会更智能更绿色更高效。创新就成为未来电源管理应对市场的必然因素,而这里的创新不仅仅是指产品技术的创新,封装、材料、集成化以及布线排版都要有创新。而在绿色节能理念的倡导下,电源技术对提升能效的追求将是永不停息的。2013年,可能白金牌电源的标准将逐渐成为主流,而钛金牌电源的要求也会逐渐被各家厂商所重视,成为未来的发展趋势。

随着创新型高能效应用的需求不断推进,电源管理已经成被各公司快速提入日程,现在更深入工程师的思维,并且占据重要位置。对于多种类型的终端设计,在功率级和功率密度方面的要求都将不断提高,因为现在都要求系统可以实现更多功能。

几年前,数字电源管理一直还只是一项小的技术,但我们相信,现在它已经进入了一个被快速采用的阶段。在未来十年,对于高能效产品的关注将有望推动数字电源管理应用的扩展,主要应用包括DC-DC转换器、AC-DC转换器、照明系统和逆变器。

要提升电源系统的转换能效,不仅要提升电源在典型负载到满载范围内的能效、改善功率因数,还要提升轻载范围下的能效,并降低待机(空载)能耗。安森美半导体电源市场全球销售及营销高级总监郑兆雄举例,当今的电源设计人员不仅要提供更高的满载及典型负载工作能效,也要优化电源在轻载条件下的能效,从而在完整负载范围内均能提供优异的高能效性能。谈及未来电源管理系统,郑兆雄介绍,一方面,可以采用创新的电源架构来优化电源在完整负载范围内的能效。另一方面,可以细致分析电源各个可能的功率损耗来源,采取针对性的措施来减小功率损耗,进而提升能效,并配合减小尺寸及提升功率密度。

凌力尔特公司电源产品产品市场总监Tony Armstrong直接指出,任何系统中的功耗问题都必须以两种方式应对,首先,在整个负载电流范围内,最大限度地提高转换效率,其次,在所有工作模式时,降低从 DC/DC 转换器吸取的静态电流。因此,为了在降低系统功耗中发挥积极作用,电源转换和管理 IC 必须提高效率,即功率损失更低,在轻负载和休眠模式时,有非常低的功耗水平。应对未来的能效挑战,Linear将继续开发和推出更多具备更低静态电流的产品。

NXP大中华区资深产品行销经理张锡亮认为,智能电源日渐盛行,并为数字控制系统和数字通信带来诸多机会,包括无线和有线方式。由于系统可以准确知道所需电量并要求供应相应电量,因此智能电源可以节省更多用电。它还带来了组合发展机遇,例如在电源线上进行数据通信。对发电厂而言,更容易获知电源负载(或需求),从而更易于准备充足的电量。而对于个人和家庭而言,有更多的电源可供智能分配,如太阳能、风力发电和发电厂供电。

ADI电源管理部门市场工程师张洁萍眼中,绿色、环保、节能一直是这几年电源管理系统技术创新的重点。随着绿色技术在各行业的不断渗透,新的行业标准也在推动产品升级。照明、电信、智能电网、智能家电等领域同样具有巨大的增长空间,也是电源厂商重点关注的方向。节能主要体现在

电源产品本身的节能和整体机房节能,而“绿色”主要体现在提高整机效率、减少对电网的干扰以及节省空间、节约成本等方面。另外,模块化电源、网络化电源等也是目前的关注焦点。模块化电源,除了能提高电源供应的可靠性,企业自身还可根据用电负载选配模块。因此,厂商们如果想要在激烈的市场竞争中保持甚至提高市场占有率,持续技术和产品创新是重中之重。

功率器件:提升能效的践行者

电源管理技术供应商已不仅仅局限在电源技术本身,同时更多地关注系统信号链的把握和系统的应用。在器件设计角度来看,通过器件带有的特性提升整体工作效率。比如,电源器件通过检测系统的工作状态,如动态调节输出电压来达到效率优化的目的。从工艺角度来看,功率器件工艺的改进是提高效率的关键。

富士通半导体亚太区市场副总裁郑国威则谈到了新技术对提升能效的意义,比如采用基于硅基板的氮化镓(GaN)功率器件是提升电源效率的新技术,这些器件可广泛用于电源增值应用,对实现低碳社会做出重大贡献。与传统硅基功率器件相比,基于GaN的功率器件具有导通电阻低和能够进行高频操作等特性。而这些特性恰恰有利于提高电源单元转换效率,并使电源单元更加紧凑。富士通半导体计划在硅基板上进行GaN功率器件的商业化,从而可以通过硅晶圆直径的增加,来实现低成本生产。

富士通半导体自2011年起开始向特定电源相关合作伙伴提供GaN功率器件样品,并对之进行优化,以便应用在电源单元中。最近,富士通半导体开始与富士通研究所 (Fujitsu Laboratories Limited) 合作进行技术开发,包括开发工艺技术来增加硅基板上的高质量GaN晶体数量;开发器件技术,如优化电极的设计,来控制开关期间导通电阻的上升;以及设计电源单元电路布局来支持基于GaN的器件的高速开关。这些技术开发结果使富士通半导体在使用GaN功率器件的功率因数校正电路中成功实现了高于传统硅器件性能的转换效率。

对GaN同样寄予厚望的是国际整流器公司亚太区销售副总裁潘大伟,他表示,由于设计者和技术人员已接近所能实现的芯片的外形极限,因此想要实现性能的进一步提高将变得异常复杂,实现成本也变得很高。在一些情况下,为了在浪费很少能源的情况下提高系统的功率密度,同时降低系统尺寸、复杂性和成本,那么就需要利用新技术来构建元件,或者在一些情况下,需要采用新材料。在IR公司GaN功率器件技术平台上,我们可以看到一个很恰当的示例,这也意味着高效功率设计新时代的到来。IR公司采用GaN功率技术的GaNpowIR?平台与采用先进硅技术的平台相比,能够把重要的专用应用的优值系数(FOM) 提高达十倍。基本上,采用GaN的电源器件将最终用于与采用硅功率芯片相同的大部分应用,以及一些潜在的目前还不可采用硅芯片的新应用。电源转换应用目前GaN功率器件的电源转换应用目标包括AC-DC转换器、DC-DC转换器、电机驱动器、D类音频和照明系统。

而由于欧美政策上的变化,英特矽尔陈宇认为,消费类电子的小功率器件并不被太看好,而大功率器件却有着不小的潜力,但整体来讲,电源IC以及MOSFET还会有比较好的发展空间,而我们都知道功率半导体应用范围正从传统的工业控制领域4C领域(计算机、通信、消费类电子产品和汽车电子)扩展到国民经济与国防建设的各个方面。这种重要性决定了功率半导体在未来的变化,SiC等材料的关注度、器件集成化、器件搭载技术、封装创新度等都是未来值得关注的地方。

安森美的郑兆雄对功率器件的看法是,全球能耗大幅增加、能源价格不断上升以及预计对经济及环境的不利影响,也持续推动针对更高性能功率分立元器件的需求。这些高性能功率半导体器件须提供更高能效,帮助降低损耗,并提供更高可靠性。例如,安森美半导体推出NGTB15N120、NGBT20N120及NGBT25N120等新系列的场截止型(Field Stop) 绝缘门双极结晶体管(IGBT),应用于高性能电源转换方案,适合多种要求严格的应用,包括电磁炉、电饭煲及其它厨房小家电应用。

新能源应用:绿色是不懈的追求

虽然新能源应用在经历了前几年的火爆之后,看似最近有所降温,不过,只要人们对节能与绿色环保的追求不变,各种新能源应用依然会逐渐被重视,并取代传统能源的部分市场,成为人们生活中必不可少的一部分。

绿色工程解决方案的市场持续快速增长,这是由于大家对环境的关注,厂商需要符合最新推出的法律法规,并且从商业角度,确保能源成本和能源供应的安全性。基于以上种种考虑,新电源管理方法的巨大商机存在于各个环节,包括从汽车到家电,从照明到可再生能源的各个领域。

凌力尔特专注于其倡导的能量收集产品,以专门服务于这一新市场。在我们周围有丰富的环境能源,传统的能量收集方法一直是使用太阳能电池板和风力发电机。不过,由于有了新的能量收集方法,我们现在可以用多种环境能源产生电能。此外,重要的不是电路的能量转换效率,而是可用来给电路供电的“平均收集”能量的多少。例如: 热电发生器将热能转换成电力、压电组件转换机械振动能、光伏组件用于转换阳光 (或任何光子源)、而电流组件则可从湿气实现能量转换。这使得有可能给远程传感器供电,或给电容器、薄膜电池等存储器件充电,以便在没有电源的偏僻地点,也能给微处理器或发送器供电。这为我们的能量收集产品带来了商机,这些产品可用于未来可能出现的各种解决方案。

替代能源带来商机的一个绝佳例子是太阳能供电的电子设备市场。随着企业不断寻求降低能耗的方式,这个市场也在持续增长。例如,我们可以看一下智能电表。智能电表用在智能电网中,可由环境能源供电,以降低工作能耗费用。一种可行和充足的能源是太阳能。不过,因为太阳能变化大、不是稳定可靠的,所以几乎所有由太阳能供电的设备都配备了可再充电电池。因此,一个重要的目标是,设法得到尽可能多的太阳能,以快速给电池充电,并保持电池的充电状态,这样在没有太阳能可用时,就可将电池用作能源。

节能环保的新能源是中国十二五规划产业升级的重点。中国风电机组装机容量近年迅速增长,太阳能光伏发电成长空间巨大,逆变器供不应求。新能源的主要市场是新型能源在能源系统暨电力系统中的应用,它存在于电力系统的发、输、配、用四大环节中,这也是智能电网概念中的一个重要部分。新型能源发电包括了太阳能光伏发电与风能发电,这是区别于目前大量使用中的化石原料发电的补充,是可再生的、清洁的能源。这也是新能源技术关心的重点,也是主要市场,亦是现阶段的投资重点。目前,国家大力提倡快速发展风力发电,以及太阳能光伏发电,这些变化我可以从有关部门的一些数据中看到。其中主要涉及的技术包括了大功率风力发电机组的设计与组装技术、发电机控制技术、大功率变流技术、光伏系统的MPPT控制、光伏逆变技术和并网技术等。

ADI技术业务经理张松刚介绍,在新能源的建设中所面临的关键问题有很多,其中提高光伏逆变效率、降低光伏逆变系统的成本、新能源并网接入、低电压穿越、大容量能量存储、特高压输电、需求侧管理及智能计量技术等应该是业界比较关注的关键点。在2013年,与智能电网相关的微网建设,包括了怎样考虑新能源介入、能源存储、电动汽车充电桩等应用都会带来相应的新技术。这其中光伏逆变系统、电池充放电管理技术、新型电池、充电桩能量合理分配技术及配套产品等都会促进新能源市场的良性发展。对于半导体产品来说,表现为怎样提高系统效率、降低总的系统成本、快速推向市场等,主要的机会将体现在电能计量产品的多样化、可提供高性能ADC及支持高载频PWM输出的MCU、高频率的门极驱动产品、高性能的隔离电压电流检测、高效率及数字化电源技术等。

汽车电子:一半是智能安全 一半是清洁环保

对于汽车电子来说,市场的要求一直存在,并且很简单:一个方向是要车辆驾驶更智能化更安全更舒适,并且娱乐和信息功能要逐渐完善,而另一个方向则是要坚持走新能源和混合动力汽车方向,逐渐替代现有的汽油动力或者尽可能减少碳的排放量。

在汽车电子领域,富士通半导体亚太区市场副总裁郑国威最关注纯电动汽车,同国家政策一样,把“三横”(电池、电机、电控)作为富士通研局的核心。在电池方面,我们提供最新的BMS解决方案和预测并提高电池使用寿命的LEV控制器算法。在电机方面,富士通主要是提供高集成度的MB91580 MCU,而且从车厂的角度来说,该MCU可以做到一并整合BMS管理和DC-DC转换模块的系统能力,大大节省整车的控制系统成本。在电控方面,重点推荐的是最新低成本MB91520系列MCU,在总线方面,该系列已经先期集成了一路FlexRay,3路CAN和7路LIN总线。同时目前比较热门的ADAS(先进驾驶辅助系统)也是未来的一个发展趋势,富士通的ADAS技术主要涉及透过摄像头和传感器的结合,实现图像识别辅助和接近目标检测,应用的领域主要有360度三维立体全景辅助、可视停车辅助、驾驶盲区监控、安全开车门以及车行驶方向周围的障碍物和行人的识别。

ADI公司亚洲区行业市场总监周文胜认为电池技术是新能源汽车的重要驱动力。目前,新能源汽车中的电池对新能源汽车的发展带来很大的挑战。如何改善电池的充电时间、使用寿命、减轻电池的重量,增加电池的续航能力、降低成本、保证使用安全等等问题,都是新能源汽车迫切需要而且必需要解决的问题。在中国,经过几年的快速发展,消费者对汽车已逐渐转向对安全等更高层次的需求。这些高需求也使得汽车安全系统越来越向智能化的方向发展。代表一种重要的市场新趋势,ADAS作为ABS(防抱死制动系统),安全气囊,和稳定控制系统之后的技术革新,其普及步伐不断加快。基于视觉的高级驾驶员辅助系统(ADAS) 的核心,是通过视觉或者雷达技术检测车辆周围的环境信息,经DSP处理,然后采取相应的预警或干预措施,可以从多方面大大提高行车安全性。通过安装后视/前视/侧视摄像头和视觉处理ECU,可以实现多种功能来帮助驾驶员提前防范风险。

英飞凌科技(中国)有限公司总裁兼执行董事赖群鑫相信汽车电子市场依然充满着机会,是值得继续关注的产业,英飞凌的关注点依然是高能效、移动性和安全性三个方面。在产品和市场策略上,利用丰富的系统应用经验,使产品能为客户带来最大价值以增强其市场竞争力;借助传统动力、车身、舒适、安全及新能源的产品线以此推动汽车产业向高效、减排及安全舒适方向快速发展。传感器会在汽车电子的各项应用中占越来越多的比例。排放法规更加严格,摩托车继续从化油器升级为电喷系统;国人更加关注汽车的安全,电子系统装车率提高;法规成为技术进步的主要推动力。

安森美半导体电源市场全球销售及营销高级总监郑兆雄先生对汽车电子也非常看好。以汽车应用为例,全球各地的政府机构正在推动相关提案及法规,迫使汽车OEM设法减少燃油消耗及废气(二氧化碳、NOx等)排放。因此,一个重要趋势就是新世代的混合动力及电动汽车在加快发展。如果从半导体的视角比较标准内燃发动机汽车与混合动力汽车的动力系统,可以估计出两者的半导体成分之比为1:5,也就是说,混合动力汽车动力系统的半导体成分相较于标准内燃发动机动力系统提升到5倍。

测试:自动化与灵活测试逐渐成为主流

兼容更多最新技术是推动测试测量领域不断向前发展的永恒驱动力。包括半导体技术,总线技术,处理器技术等在内的最新商业现成可用技术无疑将会进一步拓展测试测量的应用领域。以PXI技术发展为例,经过十五年的发展,PXI技术已经日趋成熟,但这并不妨碍PXI技术将与时俱进地兼容更多新的技术。基于最新的技术,PXI平台的应用范围进一步拓宽,比如利用高带宽的中频仪器进行通信系统测试,高速数字协议接口,高速图像采集等等。可以期待,随着商业PC总线的进一步发展,PXI平台还将继续利用这些商业现成可用技术,帮助更多领域的工程师和科研人员,确保他们测试测量与控制应用的成功。

具体到整个无线通信测试行业,我们可以看到一些明显的趋势:首先,测试的自动化程度越来越高,对射频测试的速度要求也越来越严苛。其次,很多新兴的产品会在同一个设备上集成多种无线通信标准,以苹果公司的iphone 5为例,它同时集成了GSM、EDGE、CDMA2000、WLAN以及用于4G通信的LTE等模式,在方便用户的同时,也给相关设备的研发和测试带来了巨大的挑战。再次,各种新的无线通信标准的不断涌入也同样使人感到束手无策,每个公司和组织都在根据自己特定应用的需求来制定和优化不同的标准和协议,这就使得大量的新标准如雨后春笋般出现,而每个标准的生命周期却被缩短,如图所示。通常射频设备的购买周期是5至7年,但新标准与新技术的推出周期却缩短至每两年一轮,这给测试厂商带来巨大压力。

软件定义的射频测试系统架构是应对诸多射频测试挑战的一个思路。如今,射频应用变得越来越为复杂,工程师们正面临增强功能性且不增加测量次数与成本的两难。尽管在测试测量算法、总线速度和CPU速度上的提高减少了测试次数,在射频测量系统中运用基于FPGA的硬件可以带来从低延时待测设备的控制到减少CPU负载等诸多好处:

使用交互式待测设备控制方法,提高测试系统的整合度;

使用硬件测量减少测试时间,提高测试可靠性;

通过闭环反馈快速达到最理想的测试条件;

通过用户自定义触发来处理特定的数据。

软件定义的模块化架构为用户的个性化测试需求提供了非常广阔的空间。用户可以根据自己的测试需求,选择合适的模块化仪器,通过软件集成,完成自定义的测控系统。软件定义的自动化测控系统的另一个优势在于增加系统的可扩展性。以目前智能手机为例,要支持多频段,多个无线标准,事实上,更多情况下,除了射频部分测试,还可能进行音视频接口以及电池功率等方面的测试。

在未来,电子测试市场的一个最引人注目的发展趋势就是设计与测试的不断融合。事实上,过去十五年以来,NI中国技术市场工程师姚远总结了自动化测试领域出现的一些明显趋势:从设计到生产的每个阶段,自动化程度越来越高;单一的待测设备往往集成了多种的标准和协议;从商业角度考虑,缩短产品投放市场时间的压力也与日俱增。如果我们在设计阶段就引入测试的概念,通过共享IP的方式可以大大加速产品的上市时间,提高整个流程的自动化程度(如图所示)。这样一个概念的实现取决于需要通过系统级的设计软件在简化,抽象整个设计与测试过程。NI的图形化系统设计平台正是这样一个高效、高整合度的平台。这个系统级设计平台不仅提供了高效的软硬件工具,并且遍布全球的集成商与应用案例使其成为了一个强大的生态系统。

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