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物联网将如何影响半导体芯片厂商？

2017-04-08 18:28:03

2016开年的科技盛会CES已落下帷幕，在今年的CES上，虚拟现实和智能汽车成为焦点，VR将会引发的变革成了全产业链热议的话题。VR也必会给物联网产业带来变革。对IoT可能带来的更多变化，半导体厂商该如何应对?

1月14日，由EEVIA主办的第5届年度ICT媒体论坛暨2016产业和技术趋势展望研讨会在深圳举行，在会上，众多知名芯片厂商大咖对物联网市场进行了预测，同时探讨了物联网进程中IC设计厂商所面临的挑战。

GaN与SiC的差价将变小

IC设计对全部半导体产业非常重要，半导体材料则能影响全部半导体行业的发展。半导体产业的发展前后经历了以硅(Si)为代表的第1代半导体材料，以砷化镓(GaAs)为代表的第2代半导体材料。如今，以氮化镓(GaN)、碳化硅(SiC)、氧化锌、金刚石、氮化铝为代表的宽禁带半导体材料以更大的优权势压第1、2代半导体材料成为佼佼者，统称第3代半导体材料。对目前较为成熟的氮化镓(GaN)、碳化硅(SiC) ，富士通电子元器件市场部高级经理蔡振宇给出了他的理解。

他认为，SiC与GaN两种材料都具有良好的开关特性和适用于高压利用，GaN在导通电压、反向截止、载流子等方面的特性优于Si和SiC，Cascode Structure GaN-HEMT器件不但能够方便的使用，在性能上也比Cool Mos有较大的改进。具体的利用到产品中，GaN器件产品相比SiC器件产品能够在尺寸、重量和性能上都有1定幅度的提升。不过，目前GaN产品的价格偏高制约其广泛利用，蔡振宇表示：“随着生产工艺的成熟和市场需求的增大，未来几年GaN与SiC的差价将会微不足道。”

网络连接与传感器的改变

在对物联网的分析上，Cypress半导体摹拟芯片产品经理李东东说：“物联网最为核心的就是网络连接与传感器。”网络连接方面，Qorvo移动产品市场战略部亚太区经理陶镇分享了他的观点，随着移动装备数量的增多和消费者对网速需求的提高，射频器件的需求量在迅速增加，其在智能手机本钱的比重也在上升，相应器件的复杂程度也随之增大。

陶镇说：“为了提高网络速率，1方面需要改变网络制式，另外一方面则要增加载波数来提高带宽，这两方面的改变也将大大提高对RF器件的要求，传统的分立的半导体器件已难以适应未来的需求。因此最好的解决方案就是集成化。”关于5G，他表示6GHz将会作为分界点，用6GHz以下做广域覆盖，6GHz以上做热门覆盖，Qorovo将会关注频谱和上行和下行的调制解调方式来推出集成化的最好解决方案。

传感器作为物联网的另外一大核心，ADI亚太区微电机产品市场和利用经理赵延辉表示：“物联网的发展离不开各种各样的传感器，它们是将自然界中的信号转换成电信号的第1步，而后才是各种各样的后处理及组网方式。”

数据显示，医疗MEMS传感器未来几年将会迎来最大幅度的增长，可穿着装备也是驱动市场增长的主要动力。目前可穿着装备的麦克风、气压计、陀螺仪等都使用了MEMS传感器。在汽车、家电、智能手机、可穿着装备以后，MEMS将有非常巨大的市场。但MEMS一样面临挑战，赵延辉表示：“更低的功率、更小的尺寸和厚度和更高的集成度都是挑战，但ADI的产品在功率、准确性、小尺寸方面都有明显的优势，知名的小米手环就采取了ADI MEMS。”

低功耗与无线充电

低功率不但是MEMS设计的1大个挑战，也是移动装备都面临的挑战。低功率的最大目的是为了能够让移动装备能够在保证轻浮化的基础上有更长时间的续航来提升产品体验。除从功耗入手，能够具有更加方便快捷的充电方式是另外一种解决思路。

目前的电源转换行业，快速充电迅速发展。为了能够实现快速充电，充电器与所连接的负载进行通讯并且调剂充电器输出，要求充电器输出电压的升高允许通过电缆传输更多的电能，同时不增加电缆上的消耗，才能消耗更低、充电更快。快速充电器设计现在面临的挑战包括：设计通常要求非常高的功率密度;变压器必须经过优化，以满足各输出电压的效力范围;需要兼容QC2.0、QC3.0和许多其他客户自定义的协议;要求具有全面保护功能、输出电压可平滑切换的可靠控制机制。

对此，业界致力于高能效电源转换的高压集成电路的Power Integrations推出了 InnoSwitch?-CP系列恒压/恒流离线反激式开关IC。该IC采取创新的FluxLink?技术，能实现高性能的次级反馈控制。该器件采取恒功率输出技术，当搭配Qualcomm? Quick Charge? 3.0或USB-PD等自适应电压协议使用时，让智能移动装备制造商缩短众多产品的充电时间，提高充电效力，同时还可兼容之前的使用USB BC 1.2规范的5V输出通用充电器，可以最大程度下降在热管理及电池充电系统方面所花费的本钱。

　　物联网市场趋势

2013年英特尔、思科预测2020年联网装备的数量将到达50亿台，虽然低于ARM和IDC的30亿台，但高于Gartner的25亿台的预期，相比2015年的4.9亿台的数量已大大增加，联网装备数量的陡然增加将会带来电池更换的困扰。

为了能够减少更换电视带来的麻烦，除减小功耗和使用更加高效的电源转换产品，如果能将能量搜集，打造无电池绿色环保物联网将是1个更加理想的解决方案。

Cypress半导体摹拟芯片产品经理李东东介绍：“物联网的成功利用表明各种各样的传感器将会为我们的生产和生活带来许多改变。Cypress推出的能量搜集芯片能够将其他情势的能量包括光能、热能、震动等转换为电能，该芯片尺寸仅1平方厘米，相当于指甲盖那末大，超低功耗和高低的启动电压非常合适物联网装备。通过1套有效的能量搜集系统，不但可以大大减少电池的使用，还能为了绿色环保做出贡献。”

USB Tpye-C的应用

联网装备的增加也让产品之间的连接变得更加复杂。2015年USB Tpye-C也随着苹果Macbook的问世遭到了更多的关注，2016年的CES上我们也看到了更多支持USB-C的产品。USB Type-C标准为我们带来了正反面可插、高传输速率、15W⑴00W的功率范围和高至8K的视频支持。

Analogix市场副总监Andre Bouwer表示：“全球Type-A或B接口装备在未来将显现下滑趋势，而Tpye-C将逐年上涨。目前市场上主流芯片组和移动处理平台均内置了Analogix的数模IP技术。针对目前市场的发展趋势，Analogix将提供USB Type-C全产品链服务。”

不管是可穿着还是VR都还未能像智能手机1样给我们的生活带来改变，但是物联网的丰富的利用和广阔的市场是无庸置疑的。物联网的发展也将推动全产业链的改变，作为处在上游的IC设计厂商在不同的利用方向面临着不1样的挑战，相信在他们的努力下，物联网将会迎来爆发式的增长。

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