2016開年的科技盛會CES已經落下帷幕，在今年的CES上，虛擬現實和智能汽車成為焦點，VR將會引發的變革成了全產業鏈熱議的話題。VR也必會給物聯網產業帶來變革。對于IoT可能帶來的更多變化，半導體廠商該如何應對?

 

     1月14日，由EEVIA主辦的第五屆年度ICT媒體論壇暨2016產業和技術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網市場進行了預測，同時探討了物聯網進程中IC設計廠商所面臨的挑戰。

 

     GaN與SiC的差價將變小

 

     IC設計對于整個半導體產業非常重要，半導體材料則能影響整個半導體行業的發展。半導體產業的發展先后經歷了以硅(Si)為代表的第一代半導體材料，以砷化鎵(GaAs)為代表的第二代半導體材料。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體材料以更大的優勢力壓第一、二代半導體材料成為佼佼者，統稱第三代半導體材料。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特性以及適用于高壓應用，GaN在導通電壓、反向截止、載流子等方面的特性優于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。具體的應用到產品中，GaN器件產品相比SiC器件產品能夠在尺寸、重量以及性能上都有一定幅度的提升。不過，目前GaN產品的價格偏高制約其廣泛應用，蔡振宇表示：“隨著生產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。”
 

    網絡連接與傳感器的改變

 

    在對物聯網的分析上，Cypress半導體模擬芯片產品經理李東東說：“物聯網最為核心的就是網絡連接與傳感器。”網絡連接方面，Qorvo移動產品市場戰略部亞太區經理陶鎮分享了他的觀點，隨著移動設備數量的增多以及消費者對于網速需求的提高，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，相應器件的復雜程度也隨之增大。

 

     陶鎮說：“為了提高網絡速率，一方面需要改變網絡制式，另一方面則要增加載波數來提高帶寬，這兩方面的改變也將大大提高對RF器件的要求，傳統的分立的半導體器件已經難以適應未來的需求。因此最佳的解決方案就是集成化。”關于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將會關注頻譜以及上行和下行的調制解調方式來推出集成化的最佳解決方案。

 

    傳感器作為物聯網的另一大核心，ADI亞太區微機電產品市場和應用經理趙延輝表示：“物聯網的發展離不開各種各樣的傳感器，它們是將自然界中的信號轉換成電信號的第一步，而后才是各種各樣的后處理及組網方式。”

 

    數據顯示，醫療MEMS傳感器未來幾年將會迎來最大幅度的增長，可穿戴設備也是驅動市場增長的主要動力。目前可穿戴設備的麥克風、氣壓計、陀螺儀等都使用了MEMS傳感器。在汽車、家電、智能手機、可穿戴設備之后，MEMS將有非常巨大的市場。但MEMS同樣面臨挑戰，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，但ADI的產品在功率、準確性、小尺寸方面都有明顯的優勢，知名的小米手環就采用了ADI MEMS。”

 

    低功耗與無線充電

 

    低功率不僅是MEMS設計的一大個挑戰，也是移動設備都面臨的挑戰。低功率的最大目的是為了能夠讓移動設備能夠在保證輕薄化的基礎上有更長時間的續航來提升產品體驗。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。

 

   目前的電源轉換行業，快速充電迅速發展。為了能夠實現快速充電，充電器與所連接的負載進行通訊并且調整充電器輸出，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。快速充電器設計現在面臨的挑戰包括：設計通常要求非常高的功率密度;變壓器必須經過優化，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，業界致力于高能效電源轉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IC。該IC采用創新的FluxLink?技術，能實現高性能的次級反饋控制。該器件采用恒功率輸出技術，當搭配Qualcomm? Quick Charge? 3.0或USB-PD等自適應電壓協議使用時，讓智能移動設備制造商縮短眾多產品的充電時間，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方面所花費的成本。

 

    物聯網市場趨勢

 

    2013年英特爾、思科預測2020年聯網設備的數量將達到50億臺，雖然低于ARM和IDC的30億臺，但高于Gartner的25億臺的預期，相比2015年的4.9億臺的數量已經大大增加，聯網設備數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換產品，如果能將能量收集，打造無電池綠色環保物聯網將是一個更加理想的解決方案。

 

    Cypress半導體模擬芯片產品經理李東東介紹：“物聯網的成功應用表明各種各樣的傳感器將會為我們的生產和生活帶來許多改變。Cypress推出的能量收集芯片能夠將其他形式的能量包括光能、熱能、震動等轉換為電能，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網設備。通過一套有效的能量收集系統，不僅可以大大減少電池的使用，還能為了綠色環保做出貢獻。”

 

    USB Type-C的運用

 

    聯網設備的增加也讓產品之間的連接變得更加復雜。2015年USB Tpye-C也隨著蘋果Macbook的問世受到了更多的關注，2016年的CES上我們也看到了更多支持USB-C的產品。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Andre Bouwer表示：“全球Type-A或者B接口設備在未來將呈現下滑趨勢，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置了 Analogix的數模IP技術。針對目前市場的發展趨勢，Analogix將提供USB Type-C全產品鏈服務。”

 

    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，但是物聯網的豐富的應用以及廣闊的市場是毋庸置疑的。物聯網的發展也將推動全產業鏈的改變，作為處在上游的IC設計廠商在不同的應用方向面臨著不一樣的挑戰，相信在他們的努力下，物聯網將會迎來爆發式的增長。