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2016年科技趋势预测

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文章出处:骊微电子责任编辑:admin人气:-发表时间:2016-04-06 13:52
    2015年可说是漫长又忙碌的一年,我的水晶球正不断闪烁着提醒电池快用完了,因此,让我们赶快利用仅余的一点微弱讯号看看未来一年有什么值得期待的。
 
    2016年即将发生大规模的裁员。当然,大家都很容易就猜到这一点。安华高科技(Avago)对于LSI与其他并购(M&A)对象采取“大刀阔斧”的处理方式颇负盛名。我预期新的博通(Broadcom)也将成为更加精简、俐落的“机器”。
 
    Avago/Broadcom只是在2015年的众多起并购案之一,但将在未来一年追逐更大利润的浪潮中,为《华尔街》(Wall Street)带来“合作综效”的祭品。随着电子产业从黄金年代衰退至个位数的成长,预计接下来还将出现更多的并购。
 
    我并未在水晶球中看到即将出现的下一件大事。这倒有点吓人。
 
    我还记得自己在1980年代末开始在这个产业跑新闻时,80386 CPU才迅速从加州圣塔克接拉(Santa Clara)窜升起来。从那时起至今,市场上一直都存在一个可加以定义的成长引擎——桌上型PC、笔记型电脑、智慧型手机以及平板电脑等。在未来的一年,这些大规模的市场预计都将持续发展,但却没有一个能带来更大的成长。
 
    有些人可能会说,在今年春天即将亮相的几大平台中,虚拟实境(VR)和增强实境(VR)将会是下一件大事。但我预计,这一波被炒热的话题将会在秋季以前开始淡出消费市场,主要的原因就在于其较高的价格以及反应冷淡的表现,使其难以抢进2016年的圣诞礼物市场。
 
    因此,当所有的目光越来越转向物联网(IoT)时,我预期明年将会以一种怀疑IoT的全新看法退场。普遍的智识将会迎头赶上电子智慧实现IoT的脚 步。但IoT并不会成为下一件大事,而只是众多新事物结合我们一向称为“嵌入式”的一些原有技术,融合在一起成为一种易于炒热话题但难有什么利润的行销话术。
 
    IoT只是由2美元的处理器与50美分的存储器、搭配许多电源以及便宜的软体与服务共同组合而成。IoT将数位技术缓慢地渗透至许多以往的类比市场,但并不至于为电子产业带来一个丰富的“金矿”,更不可能成为PC、智慧型手机或平板市场后的下一件大事。
 
    提到“金矿”,网路巨擘用于探勘巨量资料“金矿”的分析引擎看来仍将像是数位压裂法的同义词。因此,庞大的资料量将开启对于稳私与安全性的要求——这似乎又是一个简单的预测。
 
    水晶球啊!在电力耗尽以前,请给我一些正面的预测吧!
 
    那么,看看这个预测如何:工程师将在10nm节点、3D芯片堆叠以及系统级封装(SiP)方面取得重要进展。这些重要的性能将带来一连串真正强大芯片,包括苹果(Apple)下一代A系列SoC、Nvidia Pascal绘图处理器(GPU),以及英特尔(Intel)/Altera用于伺服器的加速器芯片。
 
    尽管面临成本议题和挑战,工程师将更有意义地继续朝摩尔定律前进。但是,这项预测也十分轻松简单。
 
    智能车引爆多元半导体行业需求
 
    近日,美国联邦法院陪审团全体一致判决日本Enplas公司透镜及应用产品专利侵权成立。
 
    全球知名LED制造商首尔半导体3月30日表示,针对日本透镜制造商Enplas公司LED TV用背光透镜专利侵权诉讼中,再次赢得胜利。此次胜诉的专利是非常重要的核心专利,不仅仅适用于电视,在照明领域中也可使用,预计在未来对照明领域会产生一定影响。车联网风潮扩大蔓延,让各种车用电子元件更加受到产业界重视。随着智慧车不断提升联网及安全功能,包括感测器、MCU、DSP、FPGA,以及各种无线通讯、雷达,甚至是非挥发性记忆体,需求皆将明显增温。
 
    汽车运输业因各国节能减碳、道路安全等政策推动,可望成为2015年物联网应用的前三大垂直产业之一。智慧汽车市场热烧 挹注车用电子需求 以成长率来估算,汽车业将是成长最快的物联网应用,2015年市场成长率可望高达96%。以2014年全年来看,由于高阶和平价新车款采用的IC数量皆稳定增长,车用IC市场产值已达217亿美元,较2013年提升15%。
 
    近年物联网兴起而推动的数位技术变迁,加上云端、行动、社群与资讯等“力量的连结(Nexusof Forces)”,预期2015年将驱动智慧汽车产业大幅成长。未来的智慧车系统,系统里的车辆能直接即时互相通讯,遇到交通误点事件也能向驾驶显示预先警告,或者允许一位驾驶同时控制多部车辆,也能引导车辆绕过危险的道路状况等。
 
    以上这些都属于“智慧化运输”的概念。虽然智慧型手机应用程式(App)能够显示交通壅塞的通知,但从交通开始壅塞到驾驶接获通知,中间必然存在时间误差。
 
    而未来的汽车对汽车(Vehicle-to-Vehicle,V2V)和汽车对基础设施(V2I),都能够让车辆间可以直接通讯,而且只有少许的时间延迟,即使事件仅发生在数百公尺的远方,也能够即时警示驾驶人,引导驾驶人可以预先获知资讯改道,并且顺利前往目的地。
 
    通讯/半导体科技结合 推动ADAS市场成长随着各国通讯基础建设逐渐成熟,以及射频(RF)半导体技术的精进,车载资通讯半导体供应商也加紧开发从Sub-GHz~79GHz以上(5G mm Wave等频段的元件),其中5G毫米波(mmWave)具有超快速反应移动性(Mobility):~350Km/h、低延迟:~20msec,且稳定度超高(Data ErrorRate:~10-9);定位系统精确度也提升至误差少于0.1m。而最重要是可应用超低价感测器与低成本建构的基础建设。
 
    用在智慧装置惯性元件(Inertial)、制动器(Actuator)等之低成本半导体制程,也进展得十分快速,而且有带动车规半导体相关应用加速之趋势,如汽车中应用相当多的电子控制单元(ECU),分别在各汽车系统中扮演重要角色,例如动力总成、车身控制、车载资讯娱乐等,因此未来智慧车的半导体市场可望维持稳定成长。
 
    此外,各国政府日益重视环保与交通安全,在政府明订车辆安全法规以及消费者需求的带动下,例如北美法规要求配备倒车摄影机,预防驾驶从车库或停车场倒车时不小心伤害行人(尤其儿童)安全。类似的安全法规未来预期也将用于规范汽车先进驾驶辅助系统(ADAS)。
 
   未来智慧车辆还可建立起V2V网路,也可与道路交通监控站建立起V2I网路;透过交换方位、速度和位置等匿名的车辆资料,V2V允许车辆运用其他车辆的相对方位,侦测来自360度方位的风险与危机,在计算风险之后对驾驶人发出建议或警告,或者直接采取预防行动,以避免或减轻撞击伤害。
 
    V2I通讯为车辆与高速公路基础设施之间,以无线方式交换重要的安全和运行资料,主要用于避免或减轻车辆的撞击。V2I通讯可将路网(Road Networks)转换成智慧型基础设施,透过演算法的整合,运用车辆及基础设施之间的资料交换来执行计算,事先辨识出高风险的状况,接着再藉由特定的反制措施来提醒或警告驾驶人。此外,汽车并得以自动感知周遭的交通状况,如果驾驶人在开车期间分心,智慧系统将能建议正确的驾驶行为,或完全掌控状况。
 
    ADAS系统的V2I功能亦能提供许多其他的安全性、移动性和环保等附加优势,同时提升长途驾驶人之舒适度。ADAS所采用之传感技术包含摄像系统(Camera)、雷达(Radar)、声纳(Sonar)、红外线(IR)及光达(Lidar)等。
 
    联网/安全需求将加速推动先进车规半导体应用智慧车系统基本须具备“联网”与“安全”功能,因此带动全球的汽车嵌入式资通讯联网服务(Embedded Telematics Services)市场,预期全球市场需至2020年的年复合成长率(CAGR)将超过20%,其中,资讯娱乐系统应用在车用记忆体解决方案的市场中,占了最高的比重;而2015年之后于安全驾驶和环保应用也有呈指数成长的潜力。
 
    预期到2017年全球将有60%的新车加入“联网”行列,这些汽车都能直接连线外部网路,存取并处理各种资料。汽车将透过云端运作,存取车内和外部资料,而这些应用程式都需要记忆体(RAM/OTP/eFlash等)。在2020年以前,智慧汽车产业将持续在物联网半导体需求方面持续扮演着重要角色,并推升嵌入式记忆体(eNVM)MCU、新兴的5G毫米波通讯、MEMS传感器、Wi-Fi/蓝牙(Bluetooth)/GPS多功能组合晶片(Combo Chip)、WiGig射频、汽车雷达Radar/ITS、类比前端模组(Front End Module)、类比混合讯号(Analog Mixed-signal)等车规半导体出货量。其中,基于各国行车安全规定,再加上市场对汽车便利与无人驾驶功能的需求,逐渐带动汽车中新型半导体元件的大量需求,连带地汽车记忆体的重要性也将大幅攀升。
 
    2015年之后,“联网”与“安全”驾驶市场的记忆体成长率或将快速超越资讯娱乐市场应用之记忆体。除了各种资讯娱乐之外,安全性及环保App,也使得专属的记忆体装置对于汽车来说越来越重要。未来随着ADAS与V2V通讯应用快速发展,汽车电子系统须处理的资料量正与日俱增,不仅需要更高效能的处理器或微控制器(MCU),亦须搭配高容量密度且低功耗的先进记忆体方案,方能达到最佳运作效能。记忆体解决方案对于联网汽车极为重要,因为记忆体内储存了ADAS、资讯娱乐和环境系统函式所有的基本程式码,以及所有参数和处理的资料。因此,解决方案必须具备最高等级的可靠性、高密度、高速和高效能,还有低耗电量。
 
    在许多新应用的频宽需求带动下,4Gb以上密度的第三代双倍资料率(DDR3)记忆体等高效能动态随机存取记忆体(DRAM),也有需求不断上升之现象。现今已经普遍用于微控制器晶片内的DRAM,已经不足以支援汽车应用、软体和多媒体资料的储存需求,因此,还必须需要专属的DRAM和快闪记忆体元件。管理型NAND装置(如eMMC记忆体)和高密度管理型NAND装置(如SSD)拥有全新的特色与功能,将为联网汽车的记忆体应用注入新动力。ADAS系统与智慧型车辆通讯网路类似,须仰赖各种不同的电子技术而运作;除了感测器,举凡讯号处理元件和影像辨识引擎等应用,均会占用大量记忆体,使得挥发性和非挥发性记忆体的需求呈现爆炸成长。非挥发性记忆体的需求不断提升,因为可用来储存安全认证。V2I和V2V应用本身即能透过无线连线存取,因此可能会遭到窜改或破解,采用认证的通讯方式,则可以化解这项最主要的疑虑。而为了储存安全认证,防止无线连线遭到窜改,对于高密度(1G~4GB)内建Flash NAND的需求也随之兴起;其中,单层式储存(SLC)NAND Flash是最理想的选择。对于需要4G~6GB储存空间的应用来说,嵌入式多媒体记忆卡(eMMC)模组则是最适合的选择。
 
    而诸如三维(3D)地图、路况监控和气象报告,以及汽车收音机、紧急救援系统(eCall)和语音辨识之类的导航与资讯娱乐应用等,也全部都需要大容量的非挥发性记忆体,其中eMMC记忆体由于采用了管理型NAND架构可以大幅地降低中央处理器(CPU)的负载,因此也是最为适合这些应用类型。车用eMMC嵌入式记忆体架构另采用特殊功能,以达到汽车产业的需求,例如eMMC封装包含专用的测试板,可用于故障分析。
 
    使用这些测试板,测试系统就能直接存取模组内的NAND元件,而不用透过控制器传送资料,也得以针对整个记忆体组进行全面且完整的检查。汽车eMMC装置其他的主要优点,包括电力中断保护和智慧功能,可选择在现场完成韧体更新,于每次须要升级时替系统节省成本。
 
    以美光(Micron)的eMMC记忆体解决方案为例,其整合式的16位元NAND控制器不只可处理更沉重的管理负载(相较于独立型NAND元件),同时也将记忆体最佳化。未来NAND控制器将提升至32位元,甚至可能嵌入在eMMC模组内。过去高阶车款所采用的记忆体元件平均价值约为12.8美元,低价车款约为2美元;而以现阶段来看,某些配备完整的高价车款所采用的记忆体元件已经达到100美元以上的价格。
 
    此外,未来随着5G毫米波技术进展,V2V、V2I等通讯将更为成熟。而先进微控制器(MCU eNVM/Flash)/数位讯号处理器(DSP)/现场可编程闸阵列(FPGA),再搭配无线传感器网路(Wireless Sensor Network)等应用,来达成远程监测(Remote Monitoring)也是未来可能发展的趋势。存取车内和外部资料的应用程序,带动了联网汽车的发展,而这些都将需要下世代5G/毫米波技术,将开辟新的使用案例和应用程序。
 
    抢进新蓝海市场半导体商力攻车规方案 因为全球新兴的5G通讯毫米波技术发展,汽车电子元件对于更高频宽的需求正不断成长中。转型中的智慧汽车电子元件之半导体,可归纳为两大市场,法规强制安全系统的半导体需求,以及半自驾和全自驾车的车用半导体需求。
 
     而车用雷达就是其中一种重要解决方案组成之一,但是该解决方案的系统有下述技术要求,比方说更多的雷达节点(前方、侧方和后方),更高层次的整合度(与车载MCU和DSP、FPGA等整合)。
 
     据了解,现阶段在汽车雷达市场当中,主要可以分割成几种主要的应用,包含24GHz短距雷达(Short Range Radar,SRR)、79GHz短距雷达,以及77GHz长距雷达(Long Range Radar,LRR)等。
 
     另外,针对下一代的5G无线技术,车用市场需求将是追求高频宽、短距/中距离通讯,以支持高传输数据速率内容。其中包含免压缩之高解析视频(HD Video)、周边物联网装置(IoT Device)元件,以及其他相关机器对机器(M2M)应用。5G将会带来新的网通/装置或元件讯息之管理方法与分析(Analytics),包括脉络讯息处理(Contextual Processing)、云计算(Cloud Computing)及传感器网路。其中,通讯架构之创新将在元件成本和效能方面担纲重要影响角色,其中性能方面须特别注意干扰(Interference)、失真(Distortion)和负载错配(Load Mismatch Handling)的处理等。
 
    供应商要进入市场决胜之关键在于能否在时限内,提供差异化的射频效能,以及射频应用的全频谱。
 
    此外,为了真正能够达成设计实现,也将更为需要丰富的矽智财生态系统(IP Ecosystem)来降低风险与客制化支持。
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