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      企業新聞

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      2016-12

      德州儀器CTO:2016值得關注的4個技術趨勢
      現如今,我們身邊的所有東西似乎都變得越來越智能,它們不僅可以通過網絡互聯實現更多的全新功能,同時也更進一步地朝著電子化發展。近幾年,半導體技術領域的創新正推動著包括個人電子、汽車、制造業和許多其它市場中全新產品的快速發展。接下來,我們將介紹最值得關注的一些技術趨勢,以及半導體行業在其中所發揮的作用,這些趨勢將會進一步推動很多全新市場的創新。1- 智能電源和高壓:一直以來,業界對于更高電源效率的需求從來未停止。電路拓撲、電源器件和先進封裝技術的優化已經實現了1KW/in3以上的更高功率密度。電源管理方面有著非常明顯的幾個趨勢:?服務器群的規模正在不斷增長,以滿足全新云端服務和社交網絡的需要。隨著服務器和數據流量的快速增長,電源管理的效率也正在變得越來越關鍵。從高壓到負載點 (POL),服務器電源管理對于更高效率的需求已經催生出全新的轉換器架構和電路拓撲,旨在增加功率密度,并消除轉換級。?在便攜式設備方面,對于更小、更快充電器的需求也正在不斷攀升。更高開關頻率與改良的電源器件相結合有助于實現更高的功效,即使適配器中穩壓電路所占空間增大,也可縮小適配器的總體尺寸。?智能電源解決方案已經在很多應用中被采用,例如汽車中的LED陣列控制器、針對高功率和高轉矩無人機以及電動自行車 (ebike) 的高性能服務器和電池管理。通過使用數字和模擬混合控制環路,可以在不同的負載電流下實現更高的效率。此外,支持快速啟動的極低待機電流和睡眠模式電流在很多電源解決方案中也發揮了顯著的作用。?針對替代能源的市場,如太陽能和電動或混合動力車輛,正在經歷著健康的增長。隨之而來的是,更高電壓應用中半導體含量的不斷增長,尤其是在600V到1200V的應用中。人們翹首以盼的氮化鎵和碳化硅等III-V材料生正逢時,它們的出現將能夠實現全新應用。2- 工業4.0:制造業和庫存管理正向著智能化過渡。例如低功耗連接、嵌入式處理和嵌入式感測等推動智能化過渡的技術已經在提供低功耗、智能網絡互聯感測解決方案等領域取得了巨大進步。然而,為了實現工業4.0更加廣泛和快速的部署,安全性和可靠性才是最值得關注的問題。諸如濕度、溫度和壓力感測等多模式感測解決方案經常被集成在許多工業和樓宇自動化系統中。從延長電池使用壽命到最終的能量采集,超低功耗是關鍵所在。正是因為有了高效的電源管理和信號鏈技術,我們才得以實現少于1微瓦的待機功率以及低于100nA的睡眠模式電流。包括模擬和數字信號處理器在內的集成式超聲波和毫米波感測解決方案能夠在流量計量、診斷和很多其它工業應用中提供全新的多模式功能。3- 半自主系統:電子器件的使用體現了新一代車輛的差異性。半自動駕駛車輛中的高級駕駛員輔助系統 (ADAS)正在脫離試用版測試階段,同時,ADAS不再是豪華車的專屬,而逐漸成為主流配置。攝像頭(每輛車多達10個)、集成式雷達、聲吶以及激光雷達 (Lidar) 的大量使用已經為智能車輛鋪平了道路,雖然它們需要更高速的接口和不同等級的信號處理。這些技術已經用親民的價格實現了諸如碰撞避免、車道檢測和平滑懸停等特性。針對LED陣列的智能照明子系統中的先進電源解決方案、雙向電力轉換、高壓驅動器以及電動和混合動力車輛內的器件表明車輛中的電源器件使用量正在不斷增長。機器人已經脫離了工業應用的束縛,出現在我們生活的方方面面,在醫療和制造場所中都能夠看到它們的身影。因此,對于更輕型機器人的自適應感測和學習能力的需求是十分迫切的。包括高精度電流、觸覺、超聲波和光學感測融合在內的眾多感測系統已經在不同的輕型機器人和無人機中涌現出來。支持本地分析功能和高精度電機驅動的超低功耗感測解決方案也是這些主要使能技術之一。4- 無線基礎設施:隨時隨地訪問多媒體、社交網絡、電子商務和其它數據密集型應用拉動了對于更高無線數據速率的需求。在全世界范圍內,很多主要城市中的市區峰值數據密度 (Gbps/km2/MHz) 正在不斷上升。盡管部署了LTE,某些熱點仍然會出現峰值數據限制。小型蜂窩網絡的部署提升了網絡能力,但由于部署的業務模式仍在發展中,小型蜂窩網路還未達到預期的效果。通過采用那些獨立于大型蜂窩網絡基礎設施之外的小型蜂窩網絡服務,一個企業云端服務的全新模型正在不斷向前發展。在例如中國的某些市場內,OEM與運營商之間的協同配合已經實現了對于聯合小型蜂窩網絡LTE和Wi-Fi服務的支持。而蜂窩網絡與Wi-Fi之間的無縫漫游,以及分布式天線系統部署并未像預期的那樣快速出現。一個可由以太網供電 (PoE) 實現電力傳輸的小型、低功耗、靈活的無線電成為小型蜂窩網絡的理想選擇。能夠滿足小型蜂窩網絡發展需要的全新無線電架構依賴于超過100MHz的超寬帶無線電,以及諸如RF采樣等靈活技術。對于很多全新基站系統,更低振動和可編程時鐘基準也很關鍵。功耗與靈活性之間的平衡和取舍也形成了廣泛的基帶架構,例如低功耗、高性能DSP、ASIC和FPGA??傮w而言,由于消費類市場中某些細分市場的快速發展,它們在近幾年已經成為創新的主要關注點和主要增長點。由于更多的電氣化在諸如工業、汽車等其它市場內通過更高的效率和可靠性實現了全新功能,創新的機會也可能隨之擴展。電源和信號處理方面的創新能夠進一步優化系統解決方案,從而直接使用戶受益。德州儀器(TI)憑借電源管理、模擬和嵌入式處理領域內最多樣化的IP產品組合,正在積極地推動下一代電路、器件和封裝方面的創新,以優化全新系統解決方案。

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      2016-12

      物聯網安全從“芯”開始,數十億設備有了安全基礎
      12年前,微控制器 (MCU)行業發生了翻天覆地的變化。ARM發布了首款Cortex-M處理器,把通用架構的優勢搬到了微控制器市場。嵌入式開發者迅速接受了Cortex-M系列處理器,因為它具備直觀的程序員模型、出色的性能以及絕佳的節能性。該處理器集簡單易用和深遠的生態系統支持于一身,加快了嵌入式行業的創新速度,大大拓展了微控制器的使用場合。這些基于Cortex-M的小巧型MCU現已無處不在,為我們當今所使用的設備帶來了無形的智能和強化的功能?,F在,大多數MCU和嵌入式設備廠商均采用了這項行業標準,生產了共計220億臺基于Cortex-M的設備。隨著新的挑戰開始浮現,為越來越多的聯網設備提供安全性已變得至關重要,其中就包括保護這些設備的數據機密性、功能和完整性及其從基礎設施到云端的連接。這種安全性不僅需要利用經過驗證的最佳實踐來符合極高的標準,而且必須做到簡單易用、易于編程,從而最大限度減少使用不當的風險。成功部署的最后一個重要要素是,這種創新需要構建在行業標準平臺之上,以確保獲得廣泛的生態系統支持、形成巨大的開發者群體,從而打造出多種多樣的設備,加速各個物聯網縱向細分市場的發展。  為數十億設備提供安全基礎  確保聯網設備的安全是眾所周知的一大挑戰,現在已有超過100億顆Cortex-A芯片為各種移動設備所采用,這些芯片利用ARM TrustZone技術來保護可信根免受潛在的可疑軟件的損害。今年Tech Symposia 2016期間,ARM針對物聯網應用專門推出了兩款全新Cortex-M處理器,分別是基于基本型ARMv8-M、適用于大多數領域和功耗要求嚴苛應用的Cortex-M23以及基于主流型ARMv8-M、適用于高性能系統的Cortex-M33。這兩款產品均搭載ARM TrustZone 技術作為其安全基礎,而且還提供一款更加簡單易用的MPU程序員模型,能夠限制調試的可見性,因此可以保障軟件機密的安全。Cortex-M23和Cortex-M33的安全性概念是全方位的,它超越了處理器的界限,涵蓋了整個系統,包括總線/互聯、內存和外設,因而可利用 AMBA AHB5標準在整個系統上導出處理器的安全狀態。  最適合的應用場景  Cortex-M23和Cortex-M33兩款處理器因內部架構的差異,應用場景也有所區別。據ARM應用市場事業部總經理Noel Hurley介紹,Cortex-M23主要針對聯網傳感器這一類較低成本且有無線功能的應用,比如智能照明系統等?,F在的很多應用其傳感器是相互連接的,不僅需要傳感器收集信息,而且還要在這些信息輸送前進行處理,因此處理器還必須具備數字信號處理(DSP)功能。此類應用場景就需要使用Cortex-M33這樣的技術。接下來,Noel Hurley還對兩個技術的具體應用做了詳細解釋,他表示:“具體應用往往取決于處理工作在整個物聯網的哪個環節進行,如果是在物聯網端點設備上進行,使用基于Cortex-M33的芯片將更適合。如果只是希望安裝一個非常簡單、安全且能夠收集信息的物聯網的終端設備,那么Cortex-M23就能滿足要求。有些時候還可以將兩個技術配合使用,即用基于Cortex-M23的傳感器收集信息,基于Cortex-M23的設備再將這些信息整合起來?!盋ortex-M0+和Cortex-M3是應用最廣泛的兩項技術,ARM全球營銷和戰略聯盟副總裁Ian Ferguson表示,現在,Cortex-M0+和Cortex-M3已有成千上萬種類型的應用,有的公司對于它們的使用已經非常熟練,未來物聯網的設備仍將在這個基礎之上進行設計,因此,Cortex-M0+和Cortex-M3的出貨量在未來會將保持穩定。隨著物聯網的發展,需要的芯片數量會越來越多,Cortex-M23、Cortex-M33出貨量將不斷增加。然而芯片的更新換代替代是一個緩慢的過程,可能需要十多年的時間才能夠全部的完成。全方位方案助力用戶產品差異化現在的芯片技術集成了內核、安全機制、無線接口甚至包括mbed OS等,將眾多的能力提供給設計者,有效節省了開發時間。是否會因此而削弱了彼此產品的差異化呢?Noel Hurley表示這個擔心是不必要的,他認為,ARM公司提供的這些IP技術都是最基本的,是用于開發整個生態系統最基本的基礎設施。產品真正需要差異化的是,企業要在這些基礎設施上開發相關應用, 這才是產品形成差異化過程中比較有價值的部分。Ian Ferguson補充道:“具體來說,有些企業的專長是開發很多的應用、算法。這一次,ARM公司最新發布的Cortex-M23和Cortex-M33,除了TrustZone以及相關的安全特性以外,還分別帶來了ARMv8-M基礎型和主流型的額外功能。它們為芯片設計師和軟件開發者提供了更一致的接口和特性,例如:調試、內存共享和純執行內存支持以及更高的中斷數量上限。所有這些使得系統設計和軟件開發更具擴展性且更加高效,可加快開發速度,這對于數十億物聯網節點的發展而言至關重要?!崩没贑ortex-M23或Cortex-M33的芯片所打造的聯網設備將得益于可信世界所提供的保護,以便執行那些對安全性而言至關重要的功能,例如安全啟動、密碼學、身份和密鑰管理、供應和設備更新。在處理器的常規世界里,來賓應用和非安全服務的運行方式與之前基于Cortex-M的設備類似。TrustZone將讓這些應用和服務能夠訪問可信世界的安全功能,同時確保安全資源不會被來賓誤用、損壞或檢查。值得一提的是,由于程序員模型具有向前兼容性,因此針對現有Cortex-M處理器而編寫的應用程序會在Cortex-M33和Cortex-M23的非安全世界中運行,不會察覺到自己在基于ARMv8-M的處理器上運行。將現有的應用程序快速轉移到新一輪微控制器上也不是什么難事。
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