物联网时代,底层技术公司都在做什么?

iot101君
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2018-05-11 10:30:15 来源: 物联网智库 Aug

传统的传感器、存储、电源管理、测试、射频厂商在新技术的加持下,获得了新生,创新应用层出不穷。在第七届EEVIA年度中国ICT媒体论坛暨2018产业和技术展望研讨会上,英飞凌、ADI、富士通、NI、Qorvo给我们带来了一场技术渗透应用的科技盛宴!

在云计算、大数据、人工智能爆发的物联网时代,底层技术公司利用我们高中都见识过的技术原理都做了哪些创新的应用?

传统的传感器、存储、电源管理、测试、射频厂商在新技术的加持下,获得了新生,创新应用层出不穷。在第七届EEVIA年度中国ICT媒体论坛暨2018产业和技术展望研讨会上,英飞凌、ADI、富士通、NI、Qorvo给我们带来了一场技术渗透应用的科技盛宴!

英飞凌——人机交互新可能
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英飞凌电源管理及多元化市场事业部大中华区射频及传感器部门总监麦正奇
 
英飞凌电源管理及多元化市场事业部大中华区射频及传感器部门总监麦正奇先生表示:“人机交互就是人与机器之间的互动,这一过程中需要大量的传感器。英飞凌拥有广博的传感器产品组合,如毫米波雷达、硅基麦克风、压力传感器、环境传感器等,这些都可用于检测外在环境的反应。这个部分在人机交互中属于非常重要的一环。”
 
其中,毫米波作为近年来最为火热的话题,主要应用的两大主轴是数据传输与雷达探测,主要应用就是5G和人机交互。英飞凌作为业界领先的传感器技术大厂,在雷达应用上拥有超过十年的技术研发积累与行业市场经验,在24GHz与77GHz汽车雷达芯片的市场份额占据全球第一。
 
雷达的全名是Radio Detection And Ranging,简单来看就是用无线电来探讨测距和测速。而单根据这两个功能特性久可以引申出诸多应用,利用多普勒效应可以测算物体移动速度;利用电磁波或者是FSK等方式去做一些演算,可以测算与物体的距离;根据天线的相位差可以测速角度和目标方向;根据一些调频连续波FMCW的演算方式来计算出目标位置;有了这些硬体参数,便可以结合各种各样的算法去侦察移动物体,甚至是一个静态物的存在性。
 
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例如,英飞凌24GHz雷达方案可实现物体/人员存在检测、计数和追踪、位置和密度图,以及速度和距离测量、防撞,甚至生命体征感测等强大功能,其天线设计十分灵活,通过配置,最远测量距离长达100m、最大范围FoV达到100°,并可以检测出静止不动的人。这使得英飞凌24GHz雷达在室内外智能照明、安防监控、智能开门装置、无人机、智能家电等应用中大放异彩!
 
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XMOS基于英飞凌60GHz雷达与MEMS麦克风打造的位置监测与语音交互系统
 
在60GHz雷达芯片领域,英飞凌也是将其作为重点领域进行研发。由于频段较为接近的原因,60GHz雷达同样也可用于空间和运动感测,如物体/人员存在检测、速度和距离测量等,通过天线的特殊设计,测量距离可以达到10m以上。但60GHz雷达频率更高、波长更短,准确度更高,加上对光、灰尘或潮湿不敏感的特性,因此对比24GHz雷达也有一些特殊的应用,比如物体和材料分类,以及可附加在智能手机、平板、可穿戴设备、家电等3C产品上的人机交互功能——科幻感十足的隔空手势识别。
 
富士通——非易失性存储器
 
非易失性存储器技术是在关闭计算机或者突然性、意外性关闭计算机的时候数据不会丢失的技术。具有性能高、能耗低和体积小等优点,对于数据密集型应用的性能提升具有重要意义。随着高性能计算和大数据分析对数据的存储与处理的要求越来越高,对非易失性存储器的使用有着迫切的需求。
 
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FRAM 优于 EEPROM和Flash的耐久性
 
富士通电子元器件产品管理部总监冯逸新就富士通对非易失性存储器的策略以及创新方向为大家做了分享。他表示:FRAM(铁电存储器)用于数据记录;NRAM(碳纳米管存储)用于数据记录和电码储存, 还可替代NOR Flash;ReRAM(电阻式记忆体)可替代大容量EEPROM。

其中,FRAM有三大优势,一是高读写入耐久性,可进行较多次数的数据写入。二是高速写入,可以跟纳米秒的速度相比。三是低功耗,NOR Flash写入和擦除的时候需要一个升降电路,那么FRAM不需要,可做到低功耗。

冯逸新介绍,无论是从读写耐久性、写入的速度还是功耗来讲,FRAM比传统的Flash、EEPROM等都更具有优势,但是目前FRAM 成本比较高,一般的消费类产品还无法承担。因此,在NRAM上,针对一般的消费类市场,富士通与开发了NRAM? 专利技术的Nantero公司合作,共同研发55nm CMOS技术的NRAM。
 
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NRAM的优势
 
NRAM是一种基于CNT(Carbon,NanoTubes,碳素纳米管)的非易失性RAM。它不但可以做数据储存也可以做程序储存,这一特性对消费类电子市场很有吸引力。就竞争格局来说,NRAM在高温操作、数据保持、高速读写上都比传统存储器更具优势,未来NRAM 有望替换大容量EEPROM (容量低于8Mb)和小容量NOR Flash (容量大于16Mb)。
 
BCC Research预计,全球NRAM市场将从2018年到2023年实现62.5%的复合年成长率(CAGR),其中嵌入式系统市场预计将在2018年达到470万美元,到了2023年将成长至2.176亿美元,CAGR高达115.3% 。
 
而ReRAM作为存储器前沿技术,未来预期可以替代目前的FlashRAM,并且具有成本更低、性能更突出的优势。预期ReRAM高密度且低功耗的特性可使其大量运用在电池供电的穿戴式设备、助听器等医疗设备,以及量表与传感器等物联网设备。
 
ADI——高性能电源技术
 
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ADI电源产品中国区市场总监梁再信
 
ADI电源产品中国区市场总监梁再信先生强调,ADI在整合Linear后,致力于高性能的模拟半导体工业的领导者,并推出了新的子品牌并命名为“Power by Linear”,其中Linear的电源产品占品牌的85%。Power by Linear未来将考虑三个重要的问题:其一,高性能的电源如何帮助客户产品减少PCB的尺寸、增加更多的功能;其二,效率的提升问题,如电源之间转换效率难点的攻克;其三,如何更好的处理电路中的EMI和ESD问题。
 
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在尺寸方面,要缩小电路板的尺寸就是提高集成度,把一个复杂系统做成一个电源模块。这样的集成让产品设计工程师能够专注于做系统级的设计,而不是花时间调一个复杂的电源系统。它最大的好处是能够节省30-100倍的元器件数量,系统可靠性也会提升,采购、整个研发电路板这些都会比以前要简化很多。梁再信强调,ADI电源模块正在趋向小型化、薄型化和支持大电流的方向发展。
 
在EMI方面,ADI的Silent Switcher把一个普通开关电源的噪声和EMI做的更小。其工程团队在芯片的堆叠和电路的设计结构上做了一些非常创新的突破。在一个DC/DC里实现两个电流环路的对称排列。这样做的好处是产生的电场磁场是两个反向的,可以相互抵消。它同时解决了三个问题,即占位面积、效率和EMI。

梁再信现场介绍了ADI第三代Silent Switcher3技术。它将包罗更多的技术专利,但是最简朴的最通俗易懂的看法就是在电路的设计上,让这个电流环在芯片上是两个反偏向的环路,电生磁、磁生电,如果能够环路是反向的,发生的磁场就是反向的,它就会相互抵消。

在可靠性方面,ADI有差异的产物做无线传感网络,Dust Networks,它通过切频或者换频、换通道来实现99.999%的可靠性。同时通过一个新的技术时间同步,去实现超低功耗。
 
NI——以软件中心测试平台抢位5G时代
 
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NI中国技术市场工程师马力斯
 
2017年12月份的时候3GPP第一版NR部分Sub-6GHz部分的草案已经落地。这个时候,非常多的半导体厂商以及终端厂商第一时间基于该草案开始非常快速商用化进程。而NI在这一进程中,帮助厂商在非常快速的变化中帮助他们实现商业测试。

NI中国技术市场工程师马力斯表示,“快”对于5G的布局非常的重要。大家都已经非常明确5G
主要应用的三大场景:增强型的移动网络、海量机器通信、超低延时等。在VR/AR、远程医疗、自动驾驶、车联网、大规模物联网业务等场景都有极大的优势。因此,怎么样进行更快速的测试、更快速的部署、更快速的商用化,半导体和终端厂商急迫需要解决的事情。
 
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NI以软件为中心测试平台的优越性被用于Qorvo首款市售5G FEM芯片测试
 
而NI以软件为中心的平台化解决方案正是为“时间紧、任务重”而生。不同于传统实验室台式仪器的多种类(频谱仪、信号源、电源等)、尺寸大、多个仪器难以同步配合、测试速度慢等特点,NI将其平台化仪器封装在一个小尺寸的机箱中,并利用PXI技术实现了很好的同步机制,由此带来的是测试速度的极大提升。同时,通过将高精尖算法部署到FPGA中,得益于其天然运行的处理能力NI从软硬件双维度大幅提升测试效率。
 
例如,NI与Qorvo联合测试了这款集成了一个功率放大器和一个低噪声放大器的5G FEM。借助NI PXI系统的灵活性,Qorvo可以在重复使用相同的硬件前提下,使用各种波形快速测试FEM设计。
 
Qorvo——创新RF解决方案提供商

Qorvo射频半导体公司真正成立只有3年时间,但它由之前有20-30年射频半导体器件研发的公司RFMD与TriQuint两家传统射频半导体大厂合并而成。Qorvo同时在致力于基础设施和终端射频半导体器件的产品。Qorvo在手机类、基础设施、国防事业部以及外太空探索的应用场景都用涉及。
 
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Qorvo亚太区移动事业部市场战略高级经理陶镇
 
Qorvo亚太区移动事业部市场战略高级经理陶镇在会议中表示,在5G快速推进过程中,作为通信运营商的中国移动、中国电信、中国联通的步伐基本上决定了中国的步伐。幸运的是与2G、3G、4G时代相比,我国在5G时代的布局并不晚于其他国家。据预估,从2019年下半年到2020年,全球运营商都希望有更多基于3GPP Release-15版本的5G商用,2020年到2021年真正实现5G大规模商用。如何引入5G网络,并且兼顾与4G的融合,最后实现长远的5G网络的目标架构,不同运营商则有着不同的启动思路。
 
其中,大多数运营商因部署成本、商用时间等原因部署了NSA架构;中国移动与中国电信作为全球唯二跳过NSA直接采用SA架构布局5G网络的运营商,亦表现了科技强国的国家使命。
 
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业界首个Sub-6GHz 5G射频前端模块QM19000
 
随着5G商业化的逐步临近,现已形成的初步共识认为5G标准下现有的移动通信、物联网通信标准将进行统一,因此未来在统一标准下射频前端芯片产品的应用领域会被进一步放大。Qorvo作为全球领先的创新RF解决方案提供商,从2017年开始开发了第一款基于5G NR新标准的射频前端模块。陶镇表示,无论是走独立组网还是非独立组网,无论是从技术的角度还是支持的角度Qorvo都已经做好了准备。
 
总结

万物互联时代的到来,淘汰了很多传统的技术或工艺,但底层技术作为一切应用的支撑依然从硬件创新到软件协调再到平台赋能,电源管理、存储、传感器、测试厂商都在开拓创新以最前沿,最可靠的技术为物联网筑造应用基础。

 

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