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【IC设计】2019年半导体产业与技术展望:聚焦传感器、AI、工业4.0、存储以及功率器件

来源:DX       

近年来,国内半导体产业蓬勃发展,不仅是国家投资力度不断加大,更是因为产业技术的不断迭代更新以及新应用的不断规模普及。

日前,在易维讯(EEVIA)主办的一年一度的中国电子ICT媒体论坛暨2019产业和技术展望研讨会上,英飞凌、ams、赛灵思、ADI、兆易创新、华虹宏力等半导体产业的专家分享了对电子信息产业发展最新认识和看法。

而传感器、AI、工业4.0、存储以及功率器件等半导体产业的最新技术和产业应用成为了大家聚焦的重点。

英飞凌打破ToF的限制和应用边界

本次研讨会第一位演讲嘉宾是英飞凌大中华区射频及传感器业务负责人麦正奇,他首先介绍了英飞凌在ToF传感器领域的布局。据麦正奇介绍:“英飞凌的ToF在消费电子、工业、汽车市场都有不同的领先地位。例如正在VR、AR等移动设备、安防、机器人、自动化、汽车等领域都已经有了很好的应用,并在一些领域具备领先地位。”

据了解,ToF是一种3D成像技术,通过向目标发送近红外光,并利用传感器接收从物体返回的近红外光,进而获得光的飞行时间t,再计算获得目标距离:d=ct/2。简单来说,ToF图像传感器就是在传统的2D图像上增加了Z轴的景深信息,从而生成3D图像。ToF技术在环境光下能够更快、更有效地进行深度信息绘制,减少应用处理器的工作量,从而也降低功耗。

麦正奇还介绍了英飞凌旗下最新基于其ToF技术的REAL3图像传感器的特性和优势。麦正奇表示,LG在今年世界移动通信大会上发布的新机LG G8 ThinQ采用了英飞凌基于ToF技术的REAL3图像传感器,从而为LG G8 ThinQ带来前置摄像头的深度感知能力,支持高度安全的手机解锁和支付识别认证。

实际上,不仅仅是智能手机,英飞凌REAL3图像传感器在多个市场都居于领先地位。面向移动和工业应用的ToF图像传感器已经投入量产,优化的CMOS技术可实现最优性能、最低功耗和较低成本,并且自有工厂和代工厂确保高产能。面向汽车应用的ToF图像传感器尚在研发阶段,相信不久会面市。

ams传感器打造未来移动设备

除了英飞凌外,本次论坛上,全球领先的先进传感器解决方案设计和制造商ams也带来了旗下最新的面向全球智能手机市场的传感器解决方案。

ams先进光学传感器部门执行副总裁兼总经理Jennifer Zhao重点介绍了智能手机三大主流趋势:(1)前置功能设计趋势——3D人脸识别:身份验证、安全、支付;(2)全面屏——无边框:设计和平面显示、OLED屏下环境光亮度测量;(3)摄影增强:激光检测自动对焦、增强现实(AR)、自动白平衡、光源闪烁检测。

这其中3D识别备受市场关注,ams则创新的为所有3D传感平台提供各类关键模块,可谓集三大3D视觉系统于一身:ToF、结构光(SL)、主动立体视觉(ASV)。Jennifer Zhao表示,“三种视觉系统各有优势和使用场景,例如ToF系统适合中远距离,系统集成简单且尺寸小;结构光系统适合近距离,拥有最佳深度图质和安全性;主动立体视觉系统适合中等距离,深度图质量优良。”

ams拥有广泛的光学传感器产品组合(从分立元器件到模块),能够为3D系统提供支持与帮助:在硬件方面,提供VCSEL光源、先进光学封装、近红外和ToF摄像头、驱动器和组装;在软件和算法方面,与旷视科技、Bellus3D、7 Sensing合作提供3D人脸识别、高级相机成像、3D建模、增强现实/虚拟现实等功能;在3D系统方面,与高通合作开发针对手机市场的低成本主动立体视觉解决方案,适用于3D成像、3D扫描,特别是面部生物识别,而ams这一系列的能力增强了3D视觉用户体验及提升摄像头和显示屏性能,并助力智能手机三大主流趋势的不断创新发展!

赛灵思打造AI加速引擎

随着先进制程技术的不断进步,半导体芯片的算力得到指数级的增长,近两年,AI浪潮开始席卷各个行业,从安防、智慧城市到智慧家居甚至比特币领域都无不充满AI的身影。

作为FPGA产业的领军企业赛灵思自然不会错过这一风口。在本次论坛上,赛灵思人工智能市场总监刘竞秀认为,芯片的发展趋势,无论从CPU、GPU到FPGA、ASIC,对于通用芯片来讲,它的好处是应用比较广泛、上手比较快。不过想AI等特定应用场景,众多创业公司都在做各种各样的ASIC,希望在这些领域发力。对这些特定的场景和应用,ASIC的性价比可能更高,所以技术发展的趋势一定是从CPU、GPU到FPGA,最后到ASIC。

不过,刘竞秀还认为,在真正到达ASIC之前,市场上有一个相当长的时间窗口期需要做市场尝试或者将创意快速变成现实,这时候FPGA就是最好的计算平台产品,也是FPGA的价值所在。

事实上,赛灵思推出的下一代的Versal计算引擎,面对通信和人工智能高性能场景,定义了完全不一样的芯片架构,利用3D技术提供高性能的高带宽存储,提供两个能力,一个是计算能力,一个是存储能力。

另一方面,赛灵思还为客户提供基于芯片、IP加上工具,以及客户在真实场景中真实应用的算法,整个一套都帮客户提供参考设计,而参考设计的神经网络,通常会免费提供给客户,目的是帮助客户更好的使用基于赛灵思FPGA的解决方案,为客户各类AI应用提供加速引擎。

ADI加速迈向工业4.0

中国制造2025布局的加速,以及中国人力成本的不断提升,以工业自动化为典型代表的工业4.0时代已经到来。

对于一直关注消费电子和汽车工业的ADI来说,工业自动化领域的机会不容错过。事实上,在本次论坛上,ADI亚太区工业自动化行业市场部经理于常涛就全面介绍了ADI在工业4.0时代看到的机会:像生态系统和伙伴关系、物联网和大数据、机器学习、人工智能、更先进的机器人和协作机器人、增强现实、网络安全、可穿戴设备、自动驾驶车辆等,这也给ADI带来一些额外的增加,面向中长期潜在的机会。

仅仅拿机器人来说,ADI就已经观察到很好的市场前景。于常涛认为,传统机器人机器手臂核心是让机器手臂动起来,它要有控制系统,有相应的硬件软件设计,还有基本的安全功能,最终没有伤到人,不会倾到,但随着智能化、灵活性或物联网概念、人工智能概念融合之后,加上一些更多的元素,这些元素更多体现在传感器本身,比如说各关节,我们一定要检测它当前的角度,我们要看看在大负载情况下,手臂本身的抖动情况,同时机器人在工作过程当中,特别是一些协作机器人,需要跟工作人员紧密配合的时候一定不能伤到人,这涉及到若干传感器的技术。另外,机器人作为工厂的一分子,它也需要把参数上传到云端,这一环节催生了通讯的机会。

所以在ADI看来,在一些新的得益于工业4.0或者中国制造2025的领域,ADI的机会整整翻了一倍都不止,原因是有些新的需求和新的技术导向的存在,而ADI要做的就是把我这些机会,服务工业4.0。

兆易创新专注存储细分市场

存储器作为最重要的半导体产业品类,一直垄断在三星、SK海力士、美光、英特尔等厂商手中。目前,国内发展半导体产业重点以存储器为突破口,尤其在存储器设计和制造环节。

一直以来,兆易创新除了致力于NOR Flash和NAND Flash的设计之外,近年来也积极开发DRAM,并参与合肥长鑫存储DRAM制造产线的建设,可以说,兆易创新是国内存储器设计和制造的重要力量。

在本次论坛上,兆易创新存储事业部资深产品市场总监陈晖就详细介绍了其公司一直在开发的SPI NOR Flash存储产品。陈晖表示,SPI NOR Flash的应用领域非常广泛,其中SPI代表接口规格,每一个新兴的电子设备都需要有一颗Flash来存储代码,所以NOR Flash就是这一颗小小的代码,兆易创新2018年的出货量就达到了约20亿颗,在8-9年时间里累计出货量超过了100亿颗!

自从上世纪80年代发明以来,SPI接口已经从单通道、四通道发展到现在的八通道,当然,这主要是产业发展的结果。陈晖认为,如今SPI NOR Flash广泛应用于车载、AI和IoT等领域,这些引用对数据吞吐率的要求逐步提高,而八通道的SPI可以实现400M/s的数据吞吐率、频率达到200MHz,能够满足相关应用客户的需求。

华虹宏力探索功率器件新机会

当前,云计算、AI、5G等新的技术快速涌现,而智能手机、传统电脑等市场疲态尽显,市场在呼唤新的应用来承载新技术推动的半导体器件需求。

在本次论坛上,华虹宏力华虹宏力战略、市场与发展部科长李健也有同样的感慨,他表示,“华虹宏力一直专注于半导体产品尤其是功率器件的生产制造,自2017年开始,智能手机已显疲态,半导体产业急需新的市场应用拉动业绩上扬,而能够担任多技术融合载体重任的当属智能汽车。”李健分析称,汽车“电子化”大势所趋,从汽车成本结构来看,未来芯片成本有望占汽车总成本的50%以上,这将给半导体带来巨大的市场需求。

李健认为,半导体为智能汽车带来“冷静的头脑”,如自动驾驶处理器、ADAS芯片等,同时也带来“更强壮的肌肉”,即大量的功率器件,如MOSFET。当传统的汽车制造业遇到当今的半导体,就像千里马插上翅膀,会变成下一个引领浪潮的“才子”。