回顧2009年的電子技術
??? 提到回顧這個詞,總讓人感覺這篇文章將有多么高深的內涵。實際上,我們就是想簡單梳理一下大家的記憶,把那些讓人印象深刻的東西再呈現出來,為即將到來的新一年送上個歡迎儀式。
??? 數據轉換和放大器
??? 整個2009年,因為消費電子的低迷,模擬公司將更多的精力投注于相對穩定的工業控制,醫療電子和能源控制行業,而受益最大的產品線就是數據轉換器和放大器。在這其中,數據轉換器因為是連接模擬與數字世界的橋梁,所以備受矚目。從性能角度來說,多通道采樣是當前很多應用的普遍要求,因此,6通道、8通道的產品在今年大量出現。而且,產品在信噪比方面的競爭也更加的白熱化。同時,在高速采樣狀態下的功耗也成為一個重要的衡量指標。以TI公司的ADS4149為例,這是一個14位的ADC,主要面向測試測量和通信應用。其在250MSPS時每通道功耗僅為275mW,同時在輸入頻率為100MHz時SNR為72.5dB;動態功率調整可在采樣率為160MSPS時將功耗降至215mW.
??? 放大器是一個籠統的稱謂,其包含的種類非常繁雜。但相比于08年的情景,廠家在09年大力宣傳的產品并不算多。醫療、工業、通信是放大器的應用重點,為了適應這些市場的要求,很多產品都在提高精度和降低噪聲兩個指標上狠下功夫。以Maxim公司的MAX9617/MAX9618為例,該公司的自動歸零技術使得這兩款產品可以實現10μV(最大值)的輸入失調電壓和1μVP-P的輸入電壓噪聲(0.1~10Hz)。另外,音頻領域也是放大器的一個主要應用方向。在本年內,有很多功能強大的音頻放大器推出,這些放大器在性能提高的同時,還集成了電源管理功能。
??? 這里要指出的是,在產品架構沒有實質性進步的情況下,工藝技術已經成為提升產品性能的重要武器。功耗、熱密度這些指標的降低,都已經從圖紙上的競賽變成了工藝上的比拼。
??? 電源管理
??? 電源管理市場一如既往的熱鬧,投身到這個市場的公司越來越多。LED驅動、電池充放電管理依舊是這個市場的主題,當然,車用電源管理也開始嶄露頭角。從技術指標來說,開關電源的噪聲在繼續降低,開關頻率在創新高,輸出電流在加大,輸入電壓范圍也在增加,而且,各種保護功能也在完善。當然,線性電源雖然風光不再,但也在進步。舉個產品實例,是Linear公司的同步降壓型DC/DC轉換器LT3743.它是為了驅動大電流LED而設計的,輸入電壓是5.5~36V,輸出電流最大為40A,可提供最大為160W的功率;頻率調節范圍是100kHz~1MHz.
??? 說到電源管理,不得不提到數字電源。雖然這個概念的熱度有些減退,但產品種類卻在不斷豐富。特別是那些擁有數字產品線的廠商,更是利用現有的資源,涉足這一領域。比如,Maxim公司就在年內推出了四通道數字電源控制器MAX16064.其在電源附近構建了一個低速響應閉環回路,通過將使能、反饋節點和/或基準輸入接入環路,可實現很優異的電源跟蹤、排序能力,在整個工作溫度范圍內輸出電壓微調精度可達±0.3%.當然,數字電源現在還只服務于高端的通信、服務器等市場。但隨著越來越多廠商的參與,有些純模擬電源占據的領域也將會出現它們的身影。
??? 隨著電子產品對能效的要求越來越高,2009年推出的微控制器產品在追求高性能的同時格外注重低功耗特性。
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?以恩智浦半導體在12月分銷上市的LPC1100系列32位MCU為例,其Cortex-M0內核及系統架構充分利用了當今低功耗優化設計工具、技術和最新的低功耗、高密度硅閃存工藝。實現該性能水平的LPC1100頻率為50MHz,其功耗也得到了很大程度的優化--僅需不到10mA的電流。
????對于微處理器,隨著頻率的提升,相關的功耗和散熱等問題也日漸突出,用戶需要的是在單位通道低成本與低功耗的前提下,提供更多通道。以TI在11月推出的6核DSPTMS320C6472為代表的多核處理器正滿足了要求極低功耗的處理密集型應用的需求。TMS320C6472采用6顆高速C64X+DSP內核,運行頻率為500/625/700MHz,可實現3.7W性能與0.15mW/MIPS的功耗水平。
????可編程邏輯器件
????除了通信等高性能的應用領域,可編程邏輯器件正以更低的成本開拓新的市場,替代傳統的ASSP和ASIC,我們已經可以在越來越多的對成本敏感的消費類等產品中看到FPGA的身影。
????以Altera新近推出的CycloneIVFPGA為例,這款產品滿足了大批量、低成本串行協議解決方案需求。CycloneIV系列增加了對主流串行協議的支持,不但實現了低成本和低功耗,而且還提供豐富的邏輯、存儲器和DSP功能。
????產品和技術復雜性不斷提高,開發周期卻越來越短。因此,工程師現在需要的是更靈活的設計方法和工具。以Xilinx“目標設計平臺”為代表的針對垂直市場的解決方案進一步加快可編程邏輯在汽車、消費、通信以及航空航天和國防領域等一系列終端市場中的應用速度。
????存儲
????2009年初,Spansion向美國一法院申請破產保護一度成為業內的熱門話題。由于Spansion宣布申請第11章破產保護后更專注于嵌入式市場,此前Spansion所服務的手機市場立即被其他NOR閃存廠商瓜分,恒憶和三星都大有斬獲。iSuppli數據顯示,今年第二季度恒憶已領先于Spansion,在NOR閃存市場排名第一。
????恒憶在12月召開的2009國際電子設備會議上公布其關于相變存儲器(PCM)的最新成果。據恒憶研發人員描述,PCM是唯一替代非易失性存儲器(NVM)的選擇,代表了進入廣闊市場及成為未來十年主流存儲器技術的能力。因為融合了NVM及DRAM所具有的一些新特性,PCM對新的應用極具吸引力,既是經久的,又是創新性的技術。
????現在,雖然全球IC產業尚未完全擺脫經濟危機的陰霾,但中國半導體產業協會的數據表明,中國IC產業2009年二季度以來的整體銷售收入環比增長達31%.中國已成為閃存市場增長最快的地區,蓬勃發展的消費電子和通信等領域對大容量并行、串行存儲解決方案有著迫切的需求。
????LED照明
????據iSuppli預測,LED產業目前即將邁入新的擴張期,未來三年將以15%以上的兩位數速度增長。這種增長將源于更多的高亮度和高通量LED進入一系列新的下一代照明應用。
2009年以來,LED日益成為多種現有照明應用的首選光源,包括汽車、交通和街道照明,以及手機、個人導航設備、數碼相框和相機等產品中的小型LCD顯示器及鍵盤背光。LED不僅在2009年迅速成為筆記本電腦液晶顯示器的背光,索尼、夏普、松下等主要電視OEM廠商都在2009年下半年推出采用LED背光的液晶電視。此外,LED現在已經開始滲透面向住宅和辦公樓的普通照明市場。
????發光效率超過每瓦100流明的高通量LED燈泡的開發,以及允許LED在無須逆變器的情況下使用交流電的創新設計,正在推動LED更接近被主流普通照明市場所采用。iSuppli公司預測,LED燈泡會在2010年真正打入住宅和企業一般照明市場。
????分立半導體
????同集成電路相比,分立半導體受到的關注要少得多,但是,這些二極管、MOSFET、IGBT等器件卻是電路不可或缺的一部分。像防止靜電放電的一些保護器件,即時IC的集成度進一步提高,也無法把他們集成進去。尤其是電源,更是離不開這些分立式功率器件。在過去一年中,以手機為代表的消費電子的衰退以及綠色節能呼聲的提高,為分立半導體帶來了新的挑戰和機遇。分立半導體供應商依靠新工藝、新封裝技術推出了更高性能、更小體積、更低成本的產品。
????飛兆半導體公司的PowerTrench工藝技術可以為MOSFET帶來出色的低導通電阻、總體柵極電荷和米勒電荷,能最大限度地減少傳導和開關損耗,從而帶來更高的效率。例如,基于PowerTrench工藝技術的一款30VMOSFETFDMS7650,主要面向服務器、刀片式服務器和路由器的設計,采用Power56封裝,實現了低于1mΩ的導通電阻(最大導通電阻為0.99mΩ),大大減少傳導損耗,提高應用的總體效率。另一款器件FDFMA2P859T,采用了薄型封裝新技術,將P溝道PowerTrenchMOSFET與肖特基二極管封裝在一起,滿足對電池充電和功率多工(power-multiplexing)應用至關重要的效率和熱性能需求。
????Vishay公司的SiZ700DT也采用創新的封裝技術,在6mm×3.7mm的新型PowerPAIR封裝內同時提供了低邊和高邊MOSFET,同時保持了低導通電阻和高最大電流的特性。PowerPAIR的厚度為0.75mm,比厚度為1.04mm的PowerPAK1212-8和PowerPAKSO-8封裝薄了28%,大大減少DC/DC轉換器中高邊和低邊功率MOSFET所占的空間。
????電子測量儀器
????伴隨著電子制造業、半導體行業的衰退,電子測試儀器行業也受到了很大的沖擊。以安捷倫公司為例,從其最近發布的2009財報看,其年度營收下降22%,至44.8億美元。但是,同電子制造、半導體生產等下游企業不同的是,電子測量儀器供應商面對訂單減少,收入下降時,不能一味減少量產,降低投入,相反,為了跟上新興技術的測試需求,以及在行業復蘇時占領更多市場,電子測量儀器供應商在投入研發,推出新產品方面并沒有降低力度。同時,行業對低成本、靈活性測試方案的需求也為國內電子測量廠商帶來新的機遇。
????高速串行總線的飛速發展及廣泛應用是目前測試測量廠商要面對的一個測試挑戰。
在過去一年中,不管是安捷倫、泰克,還是力科,都在這一領域投入了極大精力。在硬件方面,為了滿足像PCIE3.0、USB3.0等高速串行總線標準的測試需求,示波器的帶寬已經進入兩位數,如安捷倫公司的Infiniium90000A系列示波器、泰克公司的DPO70000B數字熒光示波器和DSA70000B數字串行分析儀、力科公司的WaveMaster8Zi系列產品。在軟件方面,滿足這些串行總線更新版本的解決方案也不斷推出,例如,力科公司的EyeDoctor信號完整性系列工具,它提供了電纜和測試夾具反嵌功能、預加重和去加重建模功能、串行數據通道仿真功能和串行數據接收機均衡功能。
????嵌入式系統在通信、國防、醫療、消費等多個領域的廣泛應用帶來了混合信號調試難題。處理器速度的進一步提高、各種高速總線的應用使混合信號調試難題進一步升級,原來市場上面向混合信號調試的產品已經無法滿足新的測試需求。為此,從去年開始,測試儀器供應商開始升級他們的產品,如安捷倫推出了InfiniiVision7000系列混合信號示波器及配套的一系列軟件工具,泰克推出了MSO70000系列MSO,不管是分析帶寬、采樣率,還是配套的軟件工具,都作了相應提升。
????低成本、靈活性測試方案一直是教育、發展型企業的首選,在經濟低迷時期,尤為如此。以軟件為中心的模塊化測試系統,由于具有一定的靈活性和用戶自定義性,以及低成本性,得到了廣泛應用。NI公司推出的模塊化不僅具有極大靈活性,同時利用LabVIEW充分發揮了高性能多核處理器的優勢,能夠以比傳統儀器更快的速度進行多種常用的射頻測量。RIGOL公司前不久推出了高性能經濟型頻譜分析儀DSA1000A系列。其中,DSA1030A最小分辨率帶寬達10Hz,具有小于1dB的全幅度精度和-148dBm的顯示平均噪聲電平(10HzRBW),實現了極高的性價比。另一款DSA1020型頻譜儀更以市場售價19800元的超低價格,專為高校的頻域教學實驗實量身打造。
????總結
????2009年是金融海嘯后的頭一年,也是各電子廠商開始接受考驗的一年。為了生存和日后的發展,很多企業都在變革。也許,在年內我們還看不到這些改變的效果,但明年和未來的幾年中,2009年中的努力將會加快電子行業迎來新輝煌的步伐。