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【IC设计】入华25年:ADI立志超越摩尔

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12月12日,ADI中国25周年媒体技术日在深圳举办,ADI系统解决方案事业部总经理赵轶苗、亚太区微机电产品线总监赵延、中国区医疗行业市场总监彭智峰、系统应用工程经理李佳在会上对ADI过去在中国的成绩以及未来布局做了详细的介绍和展望。

超越摩尔战略

一直以来,摩尔定律可谓半导体行业的金科玉律,指引半导体产业技术不断向前发展。摩尔定律是指每18-24个月,芯片里的晶体管数量翻一倍,这一点一直得到了可靠的实践,特别是在数字电路里。 

不过,ADI的思路不太一样。赵轶苗表示,ADI更关注的是到底需要一些什么样的工艺,能够把模拟世界的很多需求和信号转换到数字世界里?因为ADI越来越多的发现,这种工艺级别、器件级别的创新是不够的,应对今天越来越快的技术发展,创新应该往更加系统级、更加朝着解决方案的方向来走。 

赵轶苗表示,ADI提出了一个超越摩尔(More than moore)战略,它的核心思想是从模拟芯片需要什么样的工艺着手做准备。为此,ADI开发了很多特别的工艺,比如针对高精度、高速模拟工艺、射频工艺,比如砷化镓、锗硅的射频工艺,还有高压工艺,可以把放大器的输出做到200伏,将来的超高压可以做到1200伏,还有很多传感器工艺。针对环境交互所需要的电信号的特点,ADI开发出了多样化摩尔的工艺结构。 

从ADI的角度看,以摩尔定律为基础的数字工艺芯片上的集成叫做SoC(system on chip),不同的模拟工艺、多芯片封装的可以叫做SiP(system in package),把这两个结合起来,可以帮助客户包括应用提供更高的系统价值。

“这也是ADI在More than moore战略上的考量。”赵轶苗说道。

同样是从这个角度出发,ADI将业务聚焦在通信、仪器仪表、能源工业系统、汽车电子、医疗健康与消费电子等众多领域领域。这些领域ADI能发挥作用,也是因为准确解读模拟信号的含义对于各类电子系统来说至关重要。

赵轶苗表示,ADI定义产品,更多的是面向系统应用。如今的ADI针对应用领域,拓展对系统的理解,除了半导体技术外,引入更多的软件、算法去提升系统级产品的能力,解决更多客户面临的棘手问题。 

在本次ADI中国25周年媒体技术日,ADI则重点展示和介绍了MEMS、ToF和医疗健康领域的技术布局。

MEMS不可或缺

IMU属于MEMS传感器,即惯性测量单元,是测量物体三轴姿态角(或角速率)以及加速度的装置。一般由三个单轴的加速度计和三个单轴的陀螺仪组成,加速度计检测物体在载体坐标系统独立三轴的加速度信号,而陀螺仪检测载体相对于导航坐标系的角速度信号,结合高精度地图,即可解算出载体的准确位置和姿态。

相对于毫米波雷达、激光雷达、摄像头以及GNSS来说,IMU能够完全不受外界环境的影响地为自动驾驶系统提供连续的、高精度、高可靠的车辆位置、方向、速度、里程(车载里程计会受到路面打滑等情况的影响)、时间等维度的信息,保障车辆的安全行驶。

“我认为,惯性导航(IMU)或者说MEMS技术,是我们定位安全的最后一道屏障。”赵延辉在ADI中国25周年媒体技术日上说到。

虽然,目前在高精度定位导航领域,除了MEMS惯性导航之外,也还有采用光纤组件和激光组件的方案,但是相比之下,MEMS惯性导航具有体积更小、价格更低、测量范围更大、使用更方便的优点。

值得一提的是,IMU还能够提供相比卫星导航、摄像头更快的信号更新速度。比如,卫星导航一般是一秒钟更新一次位置信息,现在最快的也只能做到一秒钟更新几十次,即便是在一些高端应用上,最多也只能达到秒几百次更新的级别,远远达不到连续导航的水平(连续导航至少要达到几毫秒就更新一次的级别),特别是在车速较快时,卫星导航和摄像头识别就会有滞后的问题。而IMU则完全没有这些问题,其能够轻松做到几毫秒级的连续定位。

赵延辉表示,做传感器融合的时候,并不是说你选择的传感器越多越好,也不管是什么样的传感器,什么样的性能,如果选择不当,可能就是拿来的都是一些无用的数据,那么自然会导致无用的判断。

据悉,ADI的IMU主要就是实现在各种极端环境下,依然给你准确的输出,这个极端的环境包括各种高低温的变化,包括各种颠簸的路面都可以做得到。

事实上,自从2007年ADI推出了首款IMU产品以来,经过十多年的发展,ADI的IMU产品在性能持续提升的同时,尺寸也是越来越小。现在,ADI还推出了芯片级的IMU,比如今年11月正式发布的ADIS1650X系列。

3D ToF无处不在

这两年,智能手机带火了3D ToF技术。实际上,除了大家熟知的智能手机上的应用,ToF现在也越来越多的应用在虚拟现实、汽车电子、安防、工控等新兴市场。

为何3D技术得到普及?ADI系统应用工程经理李佳表示,在3D技术出现之前,许多应用在二维领域的发展都逐渐进入瓶颈期,正是为了打破这些瓶颈和限制,产业和行业开始形成了通过科技手段将二维升级到三维这样的趋势。

ADI公司系统解决方案事业部总经理赵轶苗在演讲中也提到,3D技术已经成为我们现实和虚拟之间相互连接的桥梁。

其实说起3D技术,时下最受业界关注的便是3D结构光和3D ToF。“相比结构光而言,ToF的适配范围更加广泛,同时兼具覆盖距离以及信息抓取的的精准度的优势,我们看到许多厂商的应用其实已经从双目、结构光慢慢转到ToF技术上,这也是ADI在ToF领域持续投资的原因。”李佳在演讲中说到。

早在2019年之前,ADI就用已有的量产芯片在各个领域搭建了一些成功落地的案例,而对于ADI来讲,在ToF领域的开拓从未止步。

李佳表示:“此前ADI的ToF产品已经涵盖了从工业、消费到汽车电子。在2019年,ADI开始把ToF的方向慢慢在工业领域上慢慢普及。”与此同时,ADI的ToF技术在移动支付、安防检查以及物流等领域的使用也非常广泛。

根据李佳介绍,ADI的产品在车载领域的应用主要涵盖三大方向:一是车内传感,它的适配距离是40到200cm,主要的用处在手势操控、驾驶员跟副驾驶以及后面乘客体态的监控;二是车外近距离解锁,也就是说我们可以直接用人脸识别进行解锁;三是远距离探测,借此拓展到车外的辅助驾驶的方向上。

健康的未来之门

随着经济的不断发展,健康管理与智慧医疗的理念在中国市场已深入人心,相关的医疗嗲你在设备以及可穿戴设备也越来越多。

ADI同样十分看好中国的医疗市场,并早早就做了很深的布局。

ADI中国区医疗行业市场总监彭智峰认为,“中国市场有两个重要的特点,一是政策驱动因素强烈一方面,二是本土医疗器械如今也正加速国产替代。此外,在相同条件下,可能政策上会更倾向于在医院招标上会更集中于本土企业。最后,可穿戴领域也十分明显,因为中国如今已经成为全球第一大智能可穿戴市场。”

从目前的应用端需求来看,无论是健康监测还是智能可穿戴,最终还是回归于体能信号监测,比如心率、心电以及BMI等等。在过去,这些体征信号监测都是来自于医院内部的ICU或者CCU。但随着如今医学以及慢病诊疗的持续发展,加之全民对大健康需求的暴涨,这些体征信号监测的应用也急需被延展到医院外部,成为“人手一套”的消费级设备。

不过,这类医疗监测类应用在可穿戴市场虽然已近乎普及,但也时常因为测量精度不准或者功能鸡肋等问题备受用户诟病,由此也进入过一段萧条期。

究其原因,在彭智峰看来,主要还是信号精度不够,所测得的数据不能被医院和医生认可。

所以,彭智峰认为,从ADI或者芯片公司半导体解决方案的角度出发,一定要提供具有临床级的解决方案,最终使得可穿戴厂家或者产品能够真正地检测出他们具有临床精度的体内信号,让这些信号能够和被医院认可的数据结合在一起,最终形成电子病历。

“如此,才会产生用户粘性。”彭智峰说道。

当然,这也是ADI的优势。事实上,无论是在消费级的可穿戴市场,还是在传统的医疗级X光、CT、超声这几个大的子系统,ADI都有相应的成熟和比较高性能的解决方案,这也是为什么ADI在这些医疗影像领域一直都是占有领先优势的基本原因。

后记

成立于1965年的ADI公司已经有近55年的成长历史,入华25年,拥有超过4.5万种产品,触及诸多的领域,包括航空航天、汽车、通信、消费类电子、能源、医疗、电源及工业自动化。一直以来,ADI专注于模拟信号、混合信号和数字信号处理这件事,其2018年财年营收已经达到62亿美元。25年在华耕耘后,相信ADI对未来中国市场有着更多的期许和布局。