• 医疗设备中,FPGA扮演什么角色?

    医疗设备中,FPGA扮演什么角色?

    FPGA(现场可编辑门阵列)作为赛灵思(Xilinx)的一项重要发明,以其可编程和灵活性著称。起初,FPGA只是用来仿真ASIC,再进行掩码处理和批量制造使用。不过ASIC相比FPGA来说明显在定制化上要求过高,流片量过小情况下成本反而更高,因此两者毫不冲突地“各司其职”。而后,随着加速器的出现和算力提升,目前已成为与GPU齐名的并行计算器件。 如今,FPGA已进发数据中心领域,相比CPU和GPU,FPGA所需器件更少,功耗也更优。赛灵思依靠其“数据中心优先”、“加速核心市场发展”、“驱动自适应计算”的三大战略加持下,使其ACAP平台和Alveo加速卡在数据中心市场极具竞争力。 除此之外,赛灵思曾为笔者展示过其云服务商领域的“一体化SmartNIC平台”、消费领域的“FPGA TCON”方案、工业领域的Zynq SoC系列方案。 实际上,根据赛灵思透露,医疗领域已占据赛灵思营收非常重要的比重,并且一直在11%-15%的速度增长。那么赛灵思是依靠什么FPGA产品占据的医疗市场,FPGA器件在医疗设备中扮演什么角色? 日前,赛灵思为记者介绍了近期在医疗科学和医疗设备方面的成果,21ic中国电子网记者受邀参加此次采访。 FPGA器件能用在什么地方 信息显示,全球人均医疗支出每年都在增长,随着人口老龄化加剧,消费者对医疗条件和医疗成本都有着极高的预期。另一方面,随着疫情的爆发,市场对病情的及早发现和诊断的快速分析有了更高的要求,这就需要医疗器械成本的进一步降低和算力的提升。 FPGA器件自身拥有可编程特性,借助这种优势,可避免ASIC器件前期高昂的一次性工程费用,消除最低订单数量和多芯片迭代风险和损失。医疗行业本身是与科技发展联系最为紧密的行业之一,伴随FPGA器件的不断迭代升级,更多新设备出现,引领了新的治疗方法、治疗途径、治疗理念的改变。 赛灵思医疗科学全球业务市场负责人Subh Bhattacharya 根据Subh Bhattacharya的介绍,赛灵思的FPGA器件在医疗领域的应用主要分为三类:临床、医疗成像和诊断分析。 01、临床环境 临床设备数量大种类多,因此需要灵活性极强的FPGA。需要注意的是,部分设备直接影响患者生命安全,对启动速度、安全稳定性、时延要求极高;部分设备在便携性上则有一定要求,对功耗、小尺寸有很大需求。 根据Subh的介绍,在临床方面,赛灵思的Zynq UltraScale+ MPSoC(下文简称为“ZU+ MPSoC”)是一个高度集成的平台,集成多个处理器,拥有可编程逻辑,此外还集成了信息安全和功能安全功能。Subh强调,这个技术平台的强大功能和性能非常适合在临床环境应用之中,包括从云端到边缘。 Subh为记者展示了几个利用该平台解决临床环境的实例: 其一是赛灵思与Spline.AI和AWS(亚马逊云服务)合作开发的医疗AI,利用ZU+MPSoC的ZCU104平台作为边缘设备,实现的高精度低时延的医疗X射线分型深度学习模型和参考设计。该方案可独立自主根据Chest X-Ray预测疾病,也可预测COVID-19和肺炎,也可开发定制模型供临床使用。另外,ZCU104支持开源语言PYNQ语言下开发,也可借助AWS IoT Greengrass实现进一步的扩展和部署。该方案发挥了ZU+ MPSoC的高性能和扩展性,赋予了低成本医疗设备高精度的诊断。 其二是赛灵思为奥林巴斯内窥镜核心技术提供支持。该方案发挥了ZU+ MPSoC在启动速度、功耗和低时延的特性。 其三是赛灵思为Clarius超便携高性能超声波系统。该方案发挥了ZU+ MPSoC片上双ARM处理器和FPGA的小尺寸封装特性,实现了超便携。 究其历史,Zynq SoC是赛灵思在2011年推出的全球首款集成ARM内核的产品,彼时该平台称为“可扩展的处理器平台”,主要是为了将市场扩展到嵌入式应用之中。此前FPGA多用作辅助芯片,自从引入更多功能的集成SoC平台之后,ARM GPU、数据安全处理器、功能安全处理器都被集成在单芯片之中。Subh表示,经过这样的转型之后,赛灵思从每年5%-6%的收入增长,实现了到14%-15%的收入增长,2.5倍的增长率全要归功于这样的技术平台。 除此之外,Subh还为记者展示ZU+ MPSoC在医疗安全上的解决方案。“目前,全球安装的医疗物联网设备超过1亿台,到2020年将增长到1.61亿台。医界高管认为 59%隐私问题, 55%老旧系统集成和54%安全问题,是阻碍当今医疗机构采用物联网的三大障碍。” Subh表示,赛灵思可以利用可编程平台,不断适应新的安全防护措施,这种升级囊括了软件和硬件。最终体现在SoC上的,就是认证与加密启动、安全启动、测量启动、安全应用通信、基于云的监测等功能。 02、医疗成像 大型医疗成像设备使用FPGA器件已经是基本操作,Subh为记者介绍,在医疗成像方面,主要包括CT、超声、X射线、PET、MRI扫描仪等。 对于医疗成像,Zynq UltraScale+ MPSoC同样适用。Subh表示,除此之外还有Versal ACAP,这个系列可以理解为下一代的MPSoC,Versal ACAP在成像领域具有非常大优势。 Versal ACAP除了拥有ARM多处理器集成、可编程逻辑、DSP以外,还加入了AI引擎,即SIMD、VLIW这样的单元,可以支持很多类似操作的平行处理。 Subh为记者展示了超声波图像重构与计算机辅助诊断的方案,利用赛灵思的软硬件支持,能够降低功耗和热度范围、降低解决方案成本、延长设备使用寿命、低时延边缘推断,虽然市场非常复杂,赛灵思的技术也能够大大提高生产力。 03、诊断分析 Subh表示,除了SoC和FPGA,赛灵思还提供即插即用的Alveo加速卡,正因这是一种PCle的解决方案,因此可以大大降低开发时长。根据介绍,Alveo加速卡适用于任何通用PC,既可以加速CPU的普通任务,也可以加速其他的GPU的任务,最终实现高吞吐量和超低时延。其独特的算力和灵活应变能力,可以大大加速很多的医疗应用。 联影医疗(United Imaging)是一家中国公司,这家公司在使用Alveo U200加速卡替代传统GPU时发现,Alveo的技术成本更低、功耗更低,并且无需牺牲任何性能或是开发进度。 FPGA vs. CPU&GPU 医疗设备中使用CPU或者GPU产品的方案也屡见不见,为何FPGA拥有如此卓著效果,甚至有着替代CPU和GPU的“魔力”?实际上,CPU和GPU都属于冯诺依曼结构,FPGA能够突破结构上的限制因此拥有极强的能效。 具体来说,CPU和GPU需要使用SIMD(单指令流多数据流)来执行存储器、译码器、运算器、分支跳转处理逻辑等,FPGA则在烧写时已经确定每个逻辑单元的功能,因此不需要指令;另外,CPU和GPU在内存使用中是共享的,因此就需要访问仲裁,执行单元间的私有缓存使得部件间要保持缓存一致性,同样在烧写过程中FPGA已明确通信要求,因此无需共享内存进行通信。 得益于此,FPGA拥有极强的浮点乘法运算能力,而且对比同样是浮点运算的GPU延迟更低。这是因为,FPGA同时拥有了流水线并行和数据并行,而GPU只有数据并行。 从算力上来说,赛灵思还将FPGA器件转变为了SoC进行加速和自适应。赛灵思在加速上通过标量引擎实现,包括ARM、应用处理器和实时处理器,而自适应引擎的核心便是可编程逻辑器件FPGA,另外还配备智能引擎,目前配备的是DSP。特别是,在Versal ACAP的平台上还会将会有AI引擎进行支持,进一步进行加速和自适应。 “在医疗领域,诸如内窥镜这种应用,手术中患者拥有一个共同的要求,就是时延非常低,甚至需要实时来完成。从摄像头捕捉图像,经过管线处理,再到显示屏可能不到20微妙的时间。CPU和GPU达不到FPGA如此低的时延,因此这就是FPGA相比CPU和GPU的最大优势”,Subh继续为记者介绍,从功耗、成本和集成上,赛灵思SoC的FPGA也拥有更好的优势。 “很多领域,诸如视觉化,GPU使用很多年了,FPGA并不是做不到,不过我们还是会专注在优势的领域,即在封闭空间内做数据移动,而非断断续续的内存上传的情境”,Subh坦言。 不同层面分析FPGA在医疗的应用 能够在医疗领域,兼顾拥有业界领先的AI时延与性能,生命周期延长、高质量、高可靠性、高安全性,实时、确定性控制与接口的仅赛灵思一家。 赛灵思除了提供FPGA和 SoC这样的硬件器件及平台以外,还专门为降低FPGA 开发门槛满足广泛市场应用需求量身定制了Vitis AI统一软件平台。之前笔者也曾多次介绍这款软件平台,算法工程师无需硬件设计经验,也可直接应用算法的实现。 赛灵思的医疗解决方案帮助了Illumina对重症新生儿做基因组分析,为ICU患者和重症患者加速推进eyetech的基于眼球追踪的沟通平板电脑,与迈瑞合作以抗击新冠疫情。FPGA就是在不经意间为声名增添了一份敬畏。 笔者认为,赛灵思的FPGA器件从高性能加速和自适应两方面着手,成为了其在市场立足的最大竞争力。一方面,FPGA、ARM、应用处理器、实时处理器、DSP、AI引擎利用片上系统(SoC)和软件进行高度集成,既增强了算力也增强了应用的扩展性;另一方面,FPGA本身拥有的低延时性,对于时延要求极高的医疗领域可以说是“天生一对”。 从市场上来分析,随着疫情的爆发,医疗设备市场需求持续增加,其中不乏大型数据分析和便携性要求极高的设备,这刚好吻合了FPGA SoC的特点。另一方面,医疗水平的提升和市场马太效应之下,更具能效和低功耗优势的FPGA产品需求量持续增加。 从软件上分析,赛灵思的Vitis平台适用于不同人群,包括熟练掌握HDL语言的硬件工程师,熟练掌握各大编程语言的软件工程师,也适用于熟练掌握TensorFlow、Caffe、PyTorch的算法工程师。利用这种灵活性,可以让许多有创意的初创公司有了施展拳脚的可能。 通过赛灵思的介绍,可以说无论是大型设备还是便携设备,FPGA都有其一席之地。 未来赛灵思医疗创新之路该如何发展?Subh表示,在医疗产品上赛灵思将不断提高集成度并降低封装尺寸,另一方面,将会不断发展异构计算提高效率和性能。

    时间:2020-11-26 关键词: 赛灵思 Xilinx FPGA

  • 启动引擎时的电压过冲怎么破?这款DC/DC转换器让你的设计“稳”操胜券

    启动引擎时的电压过冲怎么破?这款DC/DC转换器让你的设计“稳”操胜券

    近年来,汽车上的电子产品越来越多,耗电也越来越多,传统的燃油车电池和发电机能够提供的电量却没有提升,所以对芯片的低功耗,节能化要求是越来越高了。 传统的燃油汽车上有两个电源,分别是发电机和电池,它们的电压范围一般是10-16V左右,而汽车上电子设备中所使用的芯片,包括MCU、电机驱动、车灯驱动等芯片的工作电压却并不是一样的。这就需要在中间经过一系列的一次电源以及二次电源的转换以满足这些芯片的工作需求。同时,从电池和发电机输出的电压存在较大波动,这就需要负责控制供电的电源IC能同时实现有助于稳定工作的高速响应和有助于节能的高功率转换效率。这对市场上目前的车用供电电源IC是一个挑战。 日前,罗姆公司面向ADAS(高级驾驶辅助系统)相关的传感器、摄像头、雷达、汽车信息娱乐系统及仪表盘等,开发出包括12款机型在内的车载一次DC/DC转换器“BD9P系列”产品。 新产品采用ROHM自有的电源技术“Nano Pulse ControlT”,并采用新型控制方式,同时具备原本存在矛盾关系的高速响应和高效率优势,有效地解决了上述挑战,获得了各车载产品制造商的高度好评。 罗姆上海技术中心的FAE朱莎勤向21ic电子网记者详细讲解了这款新产品所采用的创新技术以及独特优势。 “BD9P系列”可在电池的输入电压波动时稳定工作,与普通产品相比,能够将电压波动时的输出过冲抑制在1/10以内,因此不再需要添加以往作为过冲对策所必需的输出电容器。 另外,新产品通过采用新型控制方式,同时具备了通常被认为存在矛盾关系的高速响应和高效率优势。不仅在高负载时的功率转换效率高达92%(输出电流1A时),而且在轻负载时的功率转换效率也达到85%(1mA时),从轻负载到高负载都实现了非常出色的高效率,这将非常有助于进一步降低行驶时和引擎停止时的功耗。 不仅如此,新产品与连接在它后段的二次DC/DC转换器“BD9S系列”相结合,还可组成高效且高速的车载电源电路。这些方案已经作为ROHM提供的参考设计方案公布在官网上。 基于以上这些创新技术,罗姆公司新推出的车载一次”DC/DC转换器“BD9P系列具有如下三个主要优势特点: 1. 即使电池电压波动时也不会过冲,可稳定工作 众所周知,汽车引擎发动时,电压波动时比较剧烈的,如果电压过高,可能会导致后面连接负载的芯片过压损坏,为此,在一些设计方案中就会增加过冲电容。而采用罗姆的这款新产品,就可以完全避免这个问题,从而减少过冲电容的使用,降低用户成本。 2. 在更宽的负载电流范围实现高效率,有助于进一步降低应用产品的功耗 同时具备高速响应和高效率优势,这两项通常被认为是矛盾的。采用以往技术的电源IC,为了确保高速响应性能,需要较大的驱动电流,在轻负载时很难同时兼顾高速响应和高效率。 罗姆的新产品搭载了采用新型控制方式的电路,用低于普通产品的驱动电流即可充分实现高速响应。这不仅使高负载时的转换效率高达92%(输出电流1A时),而且使轻负载时的转换效率也达到85%(1mA时)。从轻负载到高负载均实现了非常出色的高效率,因此无论是引擎停止时还是行驶时,都非常有助于降低应用产品的功耗。 3.采用Nano Pulse Control技术,实现高降压比和稳定工作 新产品采用ROHM自有的超高速脉冲控制技术“Nano Pulse Control”,始终在不干扰AM广播频段(1.84MHz Max.)的2.2MHz工作,对于最大40V的高电压输入,还实现了由后段元器件驱动的3.3V~5.0V级稳定输出。此外,还内置展频功能,可降低噪声峰值,因此非常适用于对辐射噪声要求尤为严格的车载应用。 朱莎勤告诉21ic电子网记者,这款产品目前提供两种封装形式QFN和SOP封装,QFN偏向小型化,而一般客户会根据自己产线的情况或者PCB面积情况选择不同封装,而SOP带引脚,可靠性和散热性上也更好一些,可以满足客户不同产线或PCB对封装的要求。 为了帮助工程师尽快上手这款产品,罗姆已推出了参考设计和“ROHM Solution Simulator”仿真工具,“ROHM Solution Simulator”是一款在线仿真工具,工程师可以免费试用,从而帮助工程师大大减少在电路设计、电路板设计、降噪设计、热设计、仿真等各设计阶段的设计工时。 朱莎勤透露,该新产品还可支持汽车电子产品可靠性标准AEC-Q100,在严苛的车载环境中也可以确保高可靠性。

    时间:2020-11-24 关键词: 罗姆 技术专访 电压过冲 DCDC

  • 汽车电子和电源管理IC将会高度集成化和整体化发展

    汽车电子和电源管理IC将会高度集成化和整体化发展

    纵观半导体行业的2020年,出现最多的关键词是什么?集成、整合、模块、系统…… 笔者曾参加数十个电源管理芯片企业相关发布会和访谈,每次的灵魂拷问中,都会谈及分立器件和模块器件的关系。大多数受访人均会毫不犹豫地说两者是会并存的,并且毫不冲突。但提供模块化产品显然在功率密度、体积更具优势,模块化产品也可为客户提供一个可直接使用的产品,从而减少设计时间、提高可靠性。 实际上,电源管理芯片无论是第三代半导体材料还是传统器件,在笔者看来,从完整的解决方案出发,无论从功耗、成本、尺寸上来讲,还是系统的精简方面来讲,完整的解决方案远比单器件更加出色。 在汽车产业惊人发展之下,汽车的电源管理IC芯片亦如此。日前,MPS与21ic中国电子网记者道出了对汽车行业的理解和汽车电源管理IC发展的看法。 汽车电子在增强集成化 经过多年的发展,汽车早已不是放上发动机和四个轮子的简单物件,根据各大机构预测,电子化产品将占汽车总成本的二分之一,每辆车预计将会有20倍的半导体需求,电动车和混合动力汽车年销售市场份额预估增长20%。 除了电动和混动,现在的汽车拥有了无数辅助驾驶的技术,诸如自动泊车、碰撞警告、主动刹车、ACC自适应巡航、VSA车联网检查、ISA电子警察系统、TMC实时交通系统、360环视、并线辅助、LDWS车道偏移警告系统、HMW车距检测及警告、FCWS前车防撞预警系统、PED行人检测、车道保持系统…… MPS全球汽车总监Allen Chen为记者介绍,网络时代下汽车将会与驾驶人员、车联网、软件互动,这便是汽车的发展趋势“ACES”,解释起来就是自动化(Autonomous Driving)、互联化(Connectivity)、电气化(Electrification)、服务化(Service)。 实际上,如此众多功能加身的汽车,也将成为计算的“大户”,掌控着传感器、总线数据采集和交换以及代码执行的“总司令”就是ECU(Electronic Control Unit)。但在高速发展之下,车内ECU数量逐渐变为数十个到上百个。 Allen Chen表示,如此分散的ECU会为汽车设计带来问题,各自为阵的ECU需要很强的中央进行协调,这无疑增加了汽车走线的复杂性,为制造带来了成本。这种扁平化和点对点的模式也为单一功能升级带来了困难。 因此,未来ECU的趋势就是进一步整合,从分布式变为集成化。许多Tier1系统制造商逐渐将这数百个ECU整合为几个DCU(域控制器)。 汽车电源IC也将具集成化和整体化 半导体在汽车产业链中充当什么角色?Allen Chen认为,OEM汽车厂商越来越依赖Tier2半导体零部件制造商,这是因为OEM需要半导体厂商直接提供所需功能,以便更早接触先进技术,同时更早提供可靠性测试结果以便将下一代产品推向市场。 “MPS不仅仅着眼于单个IC的精雕细刻,现在采用更多的是“Power Subsystem”的模式,即电源子系统的设计。” 换言之,MPS在汽车电子产品上不仅拥有极佳的集成化单IC产品,还拥有更加符合未来发展的整体化方案。Allen Chen为记者展示了几款印证了MPS汽车电子战略的解决方案: 1、高度集成的数字升降压变换器 根据Allen Chen的介绍,MPQ88XX- AEC1是最新推出的汽车产品,这是一款高度集成的30W数字升降压(Buck-Boost)变换器,使用最新的第六代MPS BCD工艺技术,为4mm x 5mm Flip-Chip(倒装)QFN封装。 与竞品相比,拥有5倍功率密度,降低了75%布板面积,减少了50%外部元器件,可节约30%的设计时间。据Allen Chen介绍,这款产品已和很多汽车制造商深入合作,很快这款产品就会面世。 2、整体化汽车电源方案 “为了满足可扩展性这一个重要需求,MPS汽车解决方案将整体目标定位在整个系列而不是单个产品上”,Allen Chen用MPQ4436作为范例为记者介绍。 MPQ4436采用并联解决方案,,客户可以采用1路输出,双路输出,3路输出,4路输出各种供电方式。 利用这种并联的整体化方案,可在小尺寸情况下提高功率密度。另外,4片MPQ4436的散热面积使得PCB拥散热面积更广;单片MPQ4436都针对性进行了EMC电磁兼容优化,EMC性能更优;并联设计对于系统的兼容新更强,不同平台客户都可随心所欲设计使用。 3、电源子系统设计 Allen Chen为记者展示了一款ADAS模块设计的电源子系统,该子系统由六种以上不同IC组合而成,各个子系统间能和谐运行。值得一提的是,整合其中的单IC器件均是基于MPS先进工艺技术的电源产品,使得功率密度整体都非常高。 另外,子系统中还囊括了时序控制和电压监控的模拟产品。“MPS其实已经将汽车应用产品的范围从最擅长的DC/DC电源管理产品拓展到了精密模拟的领域”,Allen Chen表示在这种电源子系统中,需要考虑的不仅是单个IC的典型功能,还要考虑到各个IC如何与其他设备协同工作。 “MPS的这种‘电源子系统思维’在与第三方关键评估机构合作,评估机构会根据行业认可的标准对‘子系统’进行验证,这样客户不需要着眼于单个IC,可以完全从MPS获得整个子系统的电源方案,进而加快自己的设计周期。” “子系统的概念的关键在于每个IC不仅要照顾自己的功能,还要考虑每个IC与其他IC的协同工作能力。现在很多客户在设计时,很有可能从厂商会拿来相应模块,但是很有可能这些模块在一起工作并不是最优化的场景,MPS想强调的是安全分析的重要性,在子系统层面,我们已经帮助客户考虑了诸多的应用场景,包括很多极限的应用场景”,Allen Chen如是说。 集成化方案帮助集成化市场 从ECU转变为DCU,从素质优秀的分立器件外加优秀的整体解决方案,实际上是电源管理IC企业针对这种行业趋势去定制的解决方案。 Allen Chen认为,MPS是从3个角度来帮助客户面对DCU上的挑战的:其一,更改时间和成本降低,这是因为DCU设计瞬息万变,诸如MPQ88XX-AEC1这种方案无需修改PCB,只需更改内部设计甚至可在一小时内就可满足新的需求;其二,功率密度高,DCU集成度高必然导致上面元器件增加,因此高功率密度下的小体积便独具优势;其三,拥有很好的耐受性和鲁棒性(Robustness,系统的健壮性),MPS的产品在EMC优化、耐受尖峰电流等方面具有极佳优势,并已形成很多开发文档和参考设计。 与此同时,MPS的硬件方案既然拥有如此强大的集成化和整体化,软件方案也可很好地帮助客户解决问题。近期,MPS最新上线了“虚拟实验台(Virtual bench)”的应用,客户可以轻松进行仿真,试验不同元器件的参数和数值,帮助客户轻松进行初步方案设计。另外,MPS很多产品内部已有相应固件,对软件进行投资和研发一直以来是MPS的愿景,致力于为客户提供更方便和易于使用的产品。 笔者认为,MPS如今在汽车产品的布局是单器件和整体方案双向发展的行径,这种方式使得无论是需求分立器件的客户还是模块化产品的客户均可获得理想产品。另一方面,单器件的增强,更是为整体方案进一步提高功率密度、减少体积铺开一条“罗马大道”。 反观电源管理IC整个市场,瞄准汽车市场的屡见不鲜,竞争汽车市场的“双板斧”就是高功率密度和可靠性。会议上,Allen Chen透露,MPS即将推出名为“MPSafe”的汽车安全级分类产品,藉由MPS的专业功能安全团队,充分发挥独特的安全优势。 从市场来看,集成化和整体化亦是市场小型化需求下催生的概念。行业正在逐渐朝向新的趋势进发,MPS未来更多集成化和整体化产品也正在酝酿之中。

    时间:2020-11-23 关键词: 汽车电子 MPS 电源管理IC

  • 再添最强eASIC!Intel付得起xPU的巨额尾款吗?

    再添最强eASIC!Intel付得起xPU的巨额尾款吗?

    一波还未平息,一波再起,时隔一周,Intel继续扩张其xPU阵营! 上回,笔者说道Intel正在利用xPU+oneAPI的超异构计算的形式延续摩尔定律。所谓xPU即为CPU+GPU+FPGA+其他加速器的异构计算,体现在数据中心的实际产品便是Xeon可扩展处理器+Xe独立显卡+AGILEX/STRATIX FPGA+SmartNIC加速器+ Movidius VPU。针对xPU此前Intel发布了独立服务器GPU和oneAPI Gold。 实际上,Intel的FPGA远不是“单枪匹马作战”的单一产品,Intel在FPGA上其实是依次从FPGA、eASIC过渡到ASIC的全套解决方案,Intel称这种独特的方案为“定制逻辑连续体”,仅在FPGA上便是一个“小生态”。 11月18日,IFTD2020上,Intel发布首款用于5G、人工智能、云端与边缘的eASIC N5X(结构化ASIC),同时发布了最新的Intel开放式FPGA堆栈(Intel OFS),21ic中国电子网记者受邀参加此次发布会。 eASIC究竟是什么 FPGA和ASIC一直以来是半导体行业争论不休的话题,甚至也频繁出现一者将完全替代另一者的传言。事实上,两者的存在并不存在任何冲突。 诚然,ASIC在计算性能、功耗、可靠性、体积和制造成本上拥有一定优势。但从底层来说,其内核执行外的任何算法都是冻结的,因此这就需要在流片上市之前进行颇为耗时的设计和测试,并且一旦流片算法和逻辑电路后都是无法修改的。所以ASIC设计通常是定制化,目的明确的。从侧面来说,这就无形增加了前期的投入成本,即一次性工程费用(NRE)高,并且由于流片后无法修改所以不具备灵活性。 正因如此种种束缚,FPGA应运而生,可重复编程性加速了产品的上市时间,也因其自身的灵活性和适应性拥有了一席之地。不过FPGA相对ASIC来说,是利用数百万个逻辑单元换取这种便利性的,相比来说价格很容易昂贵。但并不能因此就绝对说FPGA比ASIC贵,ASIC的一次性工程费用贵,流片量如果太小绝对是成本更高的。 所以在现阶段,FPGA和ASIC是“分工明确”的,可编程FPGA主要针对实施与加速要求最苛刻的算法阶段,直到算法已经非常成熟、并且最终确立下来之后,ASIC便可大面积实施在硬件之中。 既然明白FPGA和ASIC的定位,那么这个eASIC究竟是什么?eASIC又名为结构化ASIC,简言之eASIC就是FPGA和ASIC的中间体,不过名字既然都只是ASIC加了e,相比来说还是更靠近ASIC的。 eASIC与ASIC最大的不同之处就在于在客户购买定制芯片后,还能够通过重新编程将芯片不同部分重新连接从而完成新的任务。客户可以使用FPGA创建设计将固定布局烘焙到单个设计掩模中,最终eASIC也将不再可编程,从而获得近似ASIC的功耗性能。市场中还存在eFPGA这种产品,当然在使用上则会更靠近FPGA,主要是将ASIC进行片上连接,此处不进行详细讲解。 业界最强大的eASIC 纵览Intel的eASIC之路,此前包括eASIC N2X/N3X/N3XS几种产品。而本次发布的eASIC N5X可谓是“天之骄子”,凝结了多项intel的创新成果,不负众望地成为了业界最强大的eASIC。这款产品继承了Agilex FPGA的硬核处理器系统、安全特性,支持Agilex FPGA用于管理启动、身份验证和防篡改特性的安全设备管理器,采用了Diamond Mesa SoC技术。 从参数来看,eASIC N5X使用了16nm制程,拥有8千万个ASIC门,拥有225Mb双端口存储器,32Gbps收发器,包含一个四核Arm Cortex-A53硬处理器。 从性能来看,eASIC N5X相比AgilexFPGA核心功耗降低了50%,不仅有效减小了散热,还支持客户在同样散热范围内提升性能;相比ASIC,eASIC N5X又拥有更低的总体拥有成本,因为这款产品可以加快产品上市速度并显著降低一次性工程费用。 这意味着什么?要知道,Agilex FPGA系列可是intel的“心头肉”,eASIC N5X的功耗就这么轻松超越了。Agilex FPGA是第二代使用异构FPGA chiplet架构的产品,这是一种将多种制程技术、功能甚至供应商集成到一种封装的技术。Agilex FPGA不仅采用了10nm SuperFin技术和改进的FPGA Hyperflex 架构,性能提升了高达 40%,功耗降低了高达 40%。其余的,两倍的数据速率,支持PCI Express Gen 5和CXL都能说明Intel对这款FPGA的厚望。 在设计方面,上文也有提及eASIC实际可以直接使用FPGA设计软件进行设计。Intel这方面的软件则是Quartus Prime,这款软件提供了功耗优化工具,并通过全面的设计套件帮助轻松提升工作负载性能。 除此之外,FPGA本身的RTL或硬件语言在入门难度上非常高,开发者也可在oneAPI一体化平台上简化CPU、GPU和 FPGA 的跨架构开发工作。oneAPI 支持使用Intel VTune Amplifier、Intel Advisor等工具进行软件开发。之前笔者也曾介绍过oneAPI,其Gold版本将在今年12月正式交付。 FPGA、eASIC、ASIC怎么抉择? Intel对于eASIC的定位是,比FPGA的单位成本更低、功耗更低,比标准单元ASIC的上市速度更快、一次性工程 (NRE) 费用更低。eASIC与ASIC都是定制类型的芯片,针对不同的应用场景,各有所长。当把FPGA可重复编程的功能去掉,可以获得更小的晶片尺寸,来实现低功耗和更低的成本。 FPGA、eASIC、ASIC的一个连续生命周期的产品组合又称为“定制逻辑连续体”,对于三种产品的定位分别是:FPGA拥有最快的上市速度和最高的灵活性;eASIC拥有出色的性价比,优化上市时间;ASIC拥有最高的性能和最低的功耗和成本。 对于不需FPGA可重复编程这种灵活性功能的客户来说,eASIC和ASIC都可以供客户选择。eASIC不会是低功耗或低成本的最佳选择,但它能帮客户实现从eASIC到ASIC的快速实现。FPGA、 eASIC和ASIC各有所长,客户可根据需求,如可重复编程、低功耗或低成本等功能来选择不同的产品。 实际上,eASIC早在2006年就已被名字同为eASIC的公司推出,intel至少在2015年就开始使用eASIC定制Xeon。直到2018年7月,Intel宣布收购小型芯片厂商eASIC,完善了FPGA到ASIC的过渡。 Intel的FPGA开发也开源了 在发布eASIC的同时,Intel也交付了第二代FPGA平台软件,这不仅让eAISC/FPGA开发速度更快,也让方便了软件、硬件和应用开发人员进行开发。这就是在本次最新发布的Intel开放式FPGA开发堆栈(下文简称“Intel OFS”)。 Intel OFS提供标准接口和API,并拥有可扩展的硬件和可访问的git源代码库的软件框架。主板开发人员、原始设计制造商和客户都可利用标准接口的统一基础设施开始FPGA硬件开发。应用开发人员可以通过基于Intel OFS的不同平台之间更强大的可移植性实现更高的开发回报。由于可以使用英特尔的开源和上游代码,领先的开源软件厂商不仅能根据现有的或新的结合提供CPU和GPU拓展支持,还能提供FPGA拓展支持,从而满足客户需求。 在上次发布的Xe独立显卡上,Intel优化了在Linux上的开发,实际上也是为了方便开源软件的开发。OFS亦如此,为Linux内核提供定制化的软硬件基础设施,解决了软硬件及应用开发人员面临的许多痛点,包括开发FPGA设计(“拿来与定制”)所需的模块化、可组合代码,以及开源上游代码,从而让开源分销商能够为第三方和专有Intel OFS平台提供本地支持。 Intel买得起异构计算的单吗? 行业著名芯片工程师、研究者曾表示,xPU的异构计算在布局之中时,面临“生态”这一课题,往往是10亿美元量级的尾款。面临这个问题的不仅是Intel也包括其他CPU、GPU、FPGA厂商。面对如此巨量的投入,Intel是否会有压力? 事实上,从五年前开始,intel就早已反复强调转型为以数据为中心的企业,并早已加大了这方面的投入和布局。目前,通过Intel推出的新产品来看,围绕数据为中心的便是六大技术支柱,体现在实际产品中便是xPU+oneAPI的软硬件生态超异构计算。 从财报上来看,2017财年Intel的总营收为628亿美元,2019财年intel总营收为710亿美元,实现了82亿美元的营收增长。特别是在2019财年Q3数据中心的营收业务首次与PC业务营收达到了持平,仅一季度就实现了95亿美元的营收。 反观Intel在2020年Q1-Q3的财报,数据中心业务基本上能够与与PC业务“五五开”。展望2020年全年,有望营收753亿美元,同比增长5%。 从Q1-Q3,Intel出货了第三代Xeon可扩展处理器、第二代傲腾持久内存、TLC 3D NAND固态盘、Stratix 10 NX FPGA、锐炬Xe MAX独立显卡……还在近期发布了Xe独立显卡架构、eASIC N5X…… 体现在财报上的总收入这一数字,是扣除了研发和其他花费的资金的,Intel这家公司在研发中的投入可以说是有目共睹,占比极大。所以在连续不断的xPU产线研发和发布新产品之中,仍然保持营收,说明intel至少目前是支撑的住异构计算这种巨额费用的。 另外,要拿下异构计算这座大山的确需要非常大的投入资金,但正因为intel是从五年前便已开始布下这个局,10亿美元量级的尾款其实早就化整为零了,用一个比喻形容,就是分期付款。 再反观整个行业,Intel是目前在异构计算上拥有最全产品线的,在硬件上拥有CPU、独立GPU、FPGA、eASIC、ASIC、VPU、内存和存储等,在软件上拥有统一开发平台oneAPI。可以说intel是最接近超异构计算的,假若这位巨头都消化不下10亿量级的尾款,试问还有哪家企业能挑起异构计算的重担? 不过,的确异构计算投入大、周期长,这不仅仅是Intel这一家企业的事,而是整个产业链所要考虑的事情。近两年,Intel积极合作,在国内市场也一直非常“走心”。Intel曾明确表示,在中国,发展产业生态最重要的一点,是要真正扎根于本土的市场特点和用户需求。 在异构计算和生态建设上,Intel的产线越来越丰富,更多异构计算生态产品值得期待。

    时间:2020-11-19 关键词: Intel easic xpu

  • 为消费级产品提供临床级生命体征检测,从美信全新健康传感器平台HSP3.0看可穿戴发展趋势

    为消费级产品提供临床级生命体征检测,从美信全新健康传感器平台HSP3.0看可穿戴发展趋势

    2020年突然爆发的新冠疫情给全人类带来的影响可以称之为是一场灾难,对于整体的医疗系统也带来了前所未有的挑战。面对如此大规模的传播性疾病,我们不仅仅需要的是医院、检疫机构等加强设备监测和检查能力,对于个人的可穿戴医疗设备的检测和监测能力也有了一些新的期望。例如苹果最新发布的Watch6中已经新添加了血氧检测的功能,行业领先的医疗电子元器件厂商Maxim也发布了其最新的健康传感器平台HSP3.0,不仅仅可以满足个人可穿戴的检测需求,还可以提供乃至医疗临床级别的生命体征检测。 近日Maxim专门召开了HSP3.0的线上新品发布会,Maxim工业与医疗健康事业部医疗健康产品线总经理Andrew Baker先生在线上与记者进行了深入的交流和分享。 图:Andrew Baker,Maxim Integrated工业与医疗健康事业部医疗健康产品线总经理 个性化互联网医疗:突破时间、距离和精准度限制 近年来医疗健康的市场正在急速增长,目前全球医疗健康费用为9万亿美元,市场规模庞大。根据Omdia Healthcare Equipment Database的预测,可穿戴设备/健康设备的2019那年总量为6.4亿,从2019年到2023年全球整体出货量的年复合增长率在22%,预计2023年的设备总出货量会突破10亿。个性化互联网医疗的发展不仅仅是数量的增加,应用场景也将发生诸多变化。首先要突破地域的限制实现远程医疗,其中包括远程监测、监护和分析等。据Andrew先生分享,在一个病毒传播模型中就需要远程病人监护的应用。需要对病人进行预测性的筛查,检测体征指标可能包括体温和血氧等;发病之后的病人处于较高风险时,通过远程检测机可以确保在家就获得检查,同时也减少了自己外出暴露给医护人造成感染的风险。同样的,出院后也可以继续进行监护和病情发展状况健康。对于新冠这种传播性极强的疾病的防控和治疗过程中,突破地域的限制实现准确的诊断是个性化互联网医疗的一个发展趋势。 另一个重要的发展趋势在于慢性病的管理方面,需要突破时间的限制实现长期的不间断的对病人进行监测,让病患在被动的情况下就可以获得可靠的监测。据Andrew先生介绍:例如在糖尿病的检测上,传统的方式都是通过采样方式来对患者进行单一时间点的抽查。因此无法对血糖趋势做出一个趋势性的监控,从而得出趋势性的分析结果。但对于慢性病的监护而言,这种连续监测是非常重要的。新的方式是通过连续血糖检测仪CGM来检测血糖,患者可以更有效的来管理自己的健康状况,通过趋势数据分析来和自己的生活习惯进行结合,从而调整自己的生活起居,达到更好的慢性病养护效果。 除了慢性病的监测外,也存在很多无症状的突发疾病,因此对于大部分健康人而言,预防性监护也非常重要,对于自身健康关注度高的用户需要对身体主要指标进行持续的不间断的监测。Andrew先生称,针对与这些无症状的人群,唯一的检测方式就是广泛筛查。例如在房颤的监测过程中,一些消费类产品和处方器材都可以做到房颤的早期发现,而且临床可以认可这些检测结果。 HSP3.0:为消费级产品带来临床级生命体征检测 美信的健康传感器平台(HSP: Health Sensor Platform)从2016年就已经推出了第一代产品,到今年推出的第三代产品HSP3.0已经成为了一个非常接近成品级腕带式可穿戴设备的参考设计,包含完整的软件、硬件和外型,集成了所有的必要硬件模块,客户在这个基础上可以大幅降低自己的产品开发周期。 HSP3.0的升级的第一个方面在于可以监测更多的数据,提供临床级的数据。包含的主要检测内容包括:1-温度趋势,用以对新冠肺炎患者或发烧患者进行温度检测;2-SPO2血氧饱和度检测,比如可以检测肺部功能、睡眠问题等;3-呼吸率,可以检测呼吸趋势;4-测量心率,可以检测心率水平是否正常;5-ECG,可以用来做房颤的早期检测,或者是心脏健康的检测。 据Andrew先生分享,HSP3.0提供了临床等级的血氧饱和度检测。血氧监测需要更好的光学性能,需要系统级的丰富经验,才可以给出合适的光学器件布局。美信在人体生物学和光学机械设计上有丰富的经验,因此可以在HSP3.0上实现高性能的光学设计的集成。再结合上美信的先进算法,HSP3.0的监测能力已经可以达到国家药品监督管理局的要求。这使得新的应用案例成为可能,比如肺部功能性的检测。SPO2血氧检测在预防性监护和慢性病的管理上均可以发挥作用。例如对于新冠患者的呼吸或识别,或者是慢性组塞性肺病COPD的长期检测。此外,ECG检测功能也可以达到动态心电图IEC60601-2-47的标准。 业界最领先、功耗最小的光学和ECG多功能模拟前端 HSP3.0是一个完整的参考设计方案,包含了电源管理、控制单元和传感器模块。在传感器模块中承担最为重要的角色的一个器件就是MAX86176,这是业界最领先、功耗最小的光学和ECG多功能模拟前端,这个器件也是HSP3.0可以获得如此多提升的主要推手。 MAX86176支持PPG和ECG双通道在独立采样率下实习同步采样。PPG的部分支持6个LED和4个PD的驱动和读取。在光学方面集成了先进的环境光抑制技术,达到业界信号质量最高110dB SNR,因此可以实现最高性能的血氧浓度检测。得益于MAX86176的创新技术,HSP3.0在系统功耗上也有所下降,可以实现更好的能效比。 HSP3.0更好地迎合了个性化医疗检测的发展趋势,尤其是在当前新冠疫情的局势下,客户通过HSP3.0可以更快地完成产品设计开发,快速上市其产品来帮助用户更好地实现身体健康状况的监测。据悉,HSP3.0的价格与HSP2.0保持一致,在明年或可看到有相关终端产品面世。

    时间:2020-11-18 关键词: 传感器 美信 可穿戴 hsp3.0

  • 利用集成型GaN FET实现效率和功率密度更大化

    利用集成型GaN FET实现效率和功率密度更大化

    宽禁带的第三代半导体材料成为今年半导体行业的主要关键词之一,究其历史,第一代以Si、Ge为代表、第二代以GaAs、InPIII-V族化合物为代表、第三代以GaN、SiC为代表。第三代半导体材料用其优异的材料物理特性,为电子器件性能功耗和尺寸提供了更多的发挥空间。 GaN和SiC作为“三代目”,主要的特性包括更宽的带隙、更高的临界击穿电压、更快的电子速度、更高的导热系数、更高的电子迁移率等。利用两个材料制作的器件则主要是GaN FET和SiC FET。 提到器件,GaN和SiC本身的特性与开关电源可以说是“天生一对”,能够实现更快的开关速度,正因为开关过程中会产生功率、功耗和热损失,因此更快的速度能够有效减少功率、功耗和过冲。 TI(德州仪器)作为电源管理IC界的翘楚,在今年7月就提到过自己的GaN的规划,当时TI表示TI早就在过去十年拥有了很好的GaN经验积累,不仅实现速度翻倍、功耗减半、拥有超过4000万可靠性小时的实验资料,还会在自己的工厂和供应链上生产,以保证支持客户的不间断业务。 11月10日,TI正式宣布推出面向面向汽车和工业应用的下一代650V和600V氮化镓(GaN)场效应晶体管(FET),与此同时并对TI的GaN FET技术进行了详细的剖析,21ic中国电子网记者受邀参加此次发布会。 瞄准汽车工业两大市场 本次发布会上有两款GaN相关产品发布,一款是针对汽车市场的650V GaN FET,另一款则是针对工业市场的600V GaN FET。需要注意的是,型号中带有Q1的为650V GaN FET产品,没有带有Q1的则是600V GaN FET产品。发布会现场,德州仪器高压电源应用产品业务部应用工程师张奕驰为记者介绍这两款产品的详细参数和性能。 01、650V汽车GaN FET:LMG3525R030-Q1 根据张奕驰的介绍,这款产品是基于预测汽车未来市场所推出的,利用GaN技术可为汽车带来更快的充电时间、更高的可靠性和更低的成本。 LMG3525R030-Q1是一款集成驱动和保护功能的650V汽车GaN FET,可以提高系统长期稳定性并缩短充电时间。 张奕驰表示,这款产品与现有的硅基和碳化硅方案相比可以减小车载充电器50%的体积,这主要得益于高达2.2-MHz的切换频率和集成驱动所发挥的优势。他强调,离散解决方案无法达到如此高速的切换频率和如此大的压摆率。 目前来说,这款产品可以按照要求提供所需的评估模块和资料,与这款产品配套的评估模块型号为LMG3525R030-Q1EVM。张奕驰表示,这块评估模块使用了两款LMG3525 30mΩ GaN FET并在半桥中配置了所有必需的偏置电路和逻辑/功率电平转换功能。 值得一提的是,经过他本人测试之下,该评估模块在使用散热板的情况下可以转换高达5000W的功率,通过冷却液甚至可以达到6000-7000W的功率等级。另外,评估模块上测量点很多,方便测量压摆率或实现非常高的开关频率。加之插座式外部连接,可以轻松与外部功率级连接。 02、600V工业GaN FET:LMG3425R030 张奕驰表示,这款产品则在工业中拥有广泛的应用,诸如充电桩、5G、电信、服务器等。 LMG3425R030是一款功率密度加倍,且所需器件更少的600V工业级GaN FET。特别需要强调的是,该产品达到了99%的效率,在成本方面极具竞争力。传统应用中,在效率、功率密度、成本中必须有所取舍,而这款产品则无需这种抉择和担心。 简单来说,LMG3425030是TI最快的集成栅极驱动器,与硅基MOSFET相比功率密度翻倍;也是同类产品中功耗最低的产品,能够达到99%效率。另外,拥有集成化设计、高速保护和数字温度报告功能,不仅可以监测电流,对电源单元(PSU)进行有源电源管理和热监测,也可在过流或短路时,启动自我保护。 同样,这款产品也可以提供评估模块和资料,与之配套的评估模块型号为LMG3425EVM-043,张奕驰强调该款产品的新的应用手册将随之发布。 值得一提的是,这款新产品集成了全新的智能死区自适应功能,GaN可以根据负载电流自动调节死区时间,实现效率最大化。 为何偏偏是硅基GaN和600V/650V 第三代半导体材料拥有两款,从特性上来说,虽然SiC偏向大功率(650V-3.3kV),GaN偏向射频、通信、消费(80V-650V),但实际上两款产品也有一定交集,主要在600V/650V电压级别上,为什么TI偏偏选择GaN? TI告诉记者,与市场上其他技术相比,功率为600V/650V的硅基GaN提供了更高的效率和更低的解决方案成本,这对于诸如AC/DC PSU之类的应用尤为重要。 GaN和SiC FET可以给汽车应用提供类似的电压和导通电阻额定值。GaN具有更加快速开关的优势,可提高效率和功率密度。此外,TI的GaN构建在硅基板上,可降低系统成本。TI致力于将重点放在宽带隙技术上。对于SiC,仍然会提供各类优化的分立式、隔离式栅极驱动器,以用于诸如汽车牵引逆变器之类的终端设备。 那么又为什么通过600V和650V区分工业和汽车市场?这是因为在汽车方面有一些应用所需要的母线电压会更高;另外一个非常重要的区别则在于650V汽车GaN FET为顶部散热,600V工业GaN FET为底部散热。所以,当汽车顶部散热就提供了更多可能性,可以让客户通过散热板、水冷和其他散热方式更高效的进行散热。 从衬底上来说,虽然GaN器件有采用SiC、Si和金刚石的几种。TI主要是从成本容量上考虑,采用一种低成本、高容量的Si基板,可让产品解决方案实现更大效率和功率密度。“TI在GaN上采取的是硅基氮化镓(GaN-on-Si),我们将驱动集成在了硅基层上,这使得TI可以提供更可靠、更具成本优势、更加实用的GaN解决方案。”德州仪器高压电源应用产品业务部氮化镓功率器件产品线经理Steve Tom在发布会上如是说。 在分立器件和模块器件中,TI选择了集成化更高的模块器件,这是因为TI专注于更大限度地提高器件对工程师的价值,尤其是使效率、功率密度和可靠性实现更大化,同时更大程度地降低解决方案成本。与分立方法相比,TI将先进的硅栅极驱动器与高性能GaN FET相集成的方法通过提供更快的压摆率和开关速度,使工程师能够实现效率和功率密度更大化。此外,驱动器集成通过更大程度地减小GaN FET栅极上的电压过应力来提高系统可靠性。具体可以实现以下功能: ● 先进的电源管理,包括集成的短路保护 ● TI的智能死区自适应功能可在更佳时间开启FET ● 第三象限运行 ● 数字温度报告可通过PWM信号向微控制器报告GaN FET裸片温度 从前沿趋势看TI的GaN FET TI在今年提出了电源管理行业的几个前沿趋势(高功率密度、低EMI、低Iq、低噪声高精度、隔离),笔者认为在GaN FET上则直接体现了这几个目标。Steve Tom 告诉记者,TI在集成GaN FET主要拥有几种特性: 1、功率密度加倍:提供大于150V/ns和大于2.2MHz的业界更快切换速度。与离散解决方案相比,集成化可减少59%的功率磁性元件以及10多个组件需求。2、PFC中效率最高:TI的智能死区自适应功能最大程度地减少了停滞时间、固件复杂性和开发时间,同时将PFC中的第三象限损耗至多降低了66%。3、超冷却封装:与水平最接近的市场同类产品封装相比,可减少23%的热阻抗。底部和顶部冷却的封装可实现散热设计灵活性。4、可靠性和成本优势:凭借4,000多万小时的器件可靠性测试和超过5 Gwh的功率转换应用测试,可为工程师提供足以应对任何市场需求的可靠的使用寿命。 从功率密度上来讲,电源管理企业近年来主要“拼杀”的点便是这一关键参数。因为只有在功率密度保持减少的同时再减少空间占用和功耗的全方位发展之下对于客户来说才是真正有意义的。由此,应用产品的客户既可以享受更好的系统成本,也可在更小的体积下实现更多的系统功能。TI的GaN FET与分立方法相比,是将先进的硅栅极驱动器与高性能GaN FET相集成的方法通过提供更快的压摆率和开关速度,使工程师能够实现效率和功率密度更大化。此外,驱动器集成通过更大程度地减小GaN FET栅极上的电压过应力来提高系统可靠性。 从PFC(功率因数校正)来说,开关电源实际上是一种电容输入型电路,电流和电压间相位差会造成交换功率损失,因此便需要PFC电路提高功率因素。TI在GaN FET上特别提出了此项参数,其实PFC除了改善了功率因数,EMI也会随着减小。 从封装上来讲,因为TI在GaN FET上目前针对的对象包括了汽车,汽车对于散热和耐热上拥有更高的要求。正是因为在GaN FET的功率密度和体积上的优化,为获得良好的热管理设计,仍然需要将温度保持在系统要求之内。为解决这个问题,TI GaN器件应用创新的低电感封装,可帮助设计工程师更大程度地降低散热挑战。另外还提供两种封装以提高灵活性;一种封装的电源板位于器件底部,另一种封装的电源板位于器件顶部。 从可靠性和成本上来讲,首先一方面TI在GaN技术上本身拥有4000万小时的可靠性测试经验积累;另一方面,本身使用硅基氮化镓,相比碳化硅基氮化镓(GaN-on-SiC)本身优势明显,加之功率密度和效率提升,使得成本再次削减。 在新技术和新应用增加之下,市场拥有了在更小空间内获得更大功率的需求。特别是,EV/HEV车载充电器、用于企业计算的AC/DC电源单元、数据中心、电信整流器和5G都受益于GaN在这些高压电平下提供的更高效率和功率密度。TI认为,包括可再生能源双向转换器在内的电网基础设施应用将继续转向GaN,以获得相同收益。 远观5-10年发展,TI认为必须注重工程师所关心的功能,包括效率、功率密度、可靠性和解决方案成本。TI将继续致力于将硅驱动器与GaN FET相集成,以优化这些关键设计问题。 此前笔者曾强调,很多情况下电源的运作并非依赖单器件,而是从完整的解决方案出发。无论从功耗、成本、尺寸上来讲,还是系统的精简方面来讲,完整的解决方案远比单器件更加出色。 在此之上,TI也将提供了更好的成本优化,并搭配了C2000微控制器和整体电源管理产品组合来进一步提高功率密度和效率,藉由效率提升进一步压缩成本。 此次发布两款产品,充分展现了TI在GaN技术的成熟度。因此,TI预计产量在近期会有强劲增长。

    时间:2020-11-18 关键词: TI ganfet

  • 三星“特别对待”vivo:进击的5nm手机SoC!

    三星“特别对待”vivo:进击的5nm手机SoC!

    遥想当年初识智能手机,三星(Samsung)或是很多人“开悟”的首款。虽说有些人或碍于囊中羞涩,亦或是只识外形的“小白”,但见三星大名都会从心而发“高端”二字。从初入江湖到选型高手,从一问三不知到科技发烧友,三星一直都被极客魂牵梦绕,梦寐以求。 三星何以被广为冠以“机皇”之称?这无疑得益于三星底层硬件夯实的基础,而这一切的功臣就是大名鼎鼎的三星自研Exynos芯片,又被人称为猎户座。 11月12日,三星发布了首款5nm移动处理器Exynos 1080,这款顶级性能、功耗极低的新品SoC,将会搭载在其合作伙伴vivo的2021年新品手机中,这意味着三星为国产市场又贡献了一大步。21ic中国电子网记者受邀参与此次发布会。 助力国产市场的决心 经历9月的苹果A14、10月的华为麒麟9000、三星Exynos 1080,5nm手机SoC芯片开始就位。联发科、高通选手正跃跃欲试,即将进入“战场”。 Exynos 1080作为一代旗舰,不仅联合vivo进行研发,最令人关注的便是将在2021年首发于vivo之中,为此三星第一次在中国为Exynos单独举办发布会。一改此前的战术,不仅体现了三星“死磕”中国市场的决心,也说明了三星对这款芯片能力的信心。 实际上,vivo与三星的情缘要追溯到去年,5G元年之下vivo和三星两大巨头,耗时10个月联合研发并发布了双模5G AI芯片Exynos 980。这款芯片被vivo独占,并发布在X30手机上。 虽说不及三星“自家大哥”,中国市场所没有的Exynos 990,但Exynos 980仍是一款专为vivo设计的旗舰级手机SoC,为vivo后续“开疆拓土”立下大功。更何况作为拥有独立手机品牌的厂商,顶级旗舰小胜实属正常操作。现如今,Exynos 1080是三星助力国产市场的“第二枪” 而被寄予厚望。 回顾三星自研芯片历史,彼时曾是初代iPhone 和iPhone 3G的御用芯片。而后在2011年随着魅族搭载三星S5PC100后,三星正式宣布把字母数字混合的命名方式修改为更为易于辨识的Exynos系列,与之诞生的便是Exynos初代产品Exynos 4210。 虽在2018年8月魅族结束了与三星的陪跑,但长达十余年的情缘,奠定了三星助力国产的深厚实力。正因一个又一个的一线大厂和自家高端产品的经验,这才让三星与vivo的合作更加得心应手。 除此之外,有消息则称明年三星会将Exynos芯片供应与小米、OPPO等国产手机厂商。笔者认为,三星对于国内市场的重视程度和热情远超以往,誓与高通、联发科竞争到底。三星的诚意满满之作,旗舰级品质的Exynos 1080势必为vivo增添更强的竞争力。且不问孰强孰弱,且不煮酒问英雄,此番诚意可见一斑。当然,在性能上Exynos 1080绝对不输任何5nm手机SoC新品。 旗舰级的性能 Exynos 1080相比作为一款5nm EUV SoC,拥有全新架构的CPU&GPU、人工智能驱动式ISP和更快的5G模组。性能方面,则需要从工艺、CPU、GPU、NPU、ISP、Modem多个维度来看这款新品。 1、5nm EUV工艺节点 通过现场三星半导体(中国)System LSI市场部副总经理CY Lee展示的工艺节点图可以看出,目前三星已拥有3nm EUV的能力,并将在下一代产品中使用GAA结构。 而Exynos 1080作为一款5nm FinFET产品,通过5nm EUV的工艺设计,相比7nm芯片面积可以降低25%,功耗效率增加20%,性能表现增加10%。 2、CPU CPU方面,八核中其中四核使用的是Cortex-A78,另外四核Cortex-A55。不过需要注意的是,实际上整体上来看是属于“1+3+4”的结构,最大的核心频率为2.8GHz。通过三星半导体中国研究所所长潘学宝所展示的数据,Exynos 1080与前一代产品相比单核性能增加50%,多核性能增加100%。 实际上,Cortex-A78是ARM公司在今年5月最新发布的IP,根据ARM的说法,这个架构比Cortex-A77性能提升了20%、功耗降低了50%。 3、GPU GPU方面,使用的是ARM Mali-G78,拥有10个核心,GPU性能相比去年产品增加130%。并且支持4通道LPDDR4&5。值得一提的是,在手机逐渐追求高分辨率和高刷新率的现如今,处理器的显示系统支持FHD+分辨率下高达144H的显示刷新率。 除了性能方面,潘学宝还展示了Exynos的节电解决方案,通过实时监控各流程电源消耗情况,优化游戏过程中的总功耗,借此电源效率提高了10%。 ARM Mali-G78也是ARM公司在今年5月最新发布的,最大支持24个核心,相比Mali-G77 性能增加25%。另外,Mali-G78彻底重写了FMA(融合乘加)引擎,包括新的乘法架构、新的加法架构、FP32/FP16浮点,可以节省30%的功耗。 4、NPU NPU基本上已经是手机SoC的标配了,Exynos 1080搭载则是高性能的NPU和DSP,内置AI解决方案,主要进行沉浸式场景中的VR/XR,智能语音助理的识别或AI增强的智能摄影等应用程序上进行准确、快速的对象或场景检测。Exynos 1080拥有5.7 TOPS的性能表现。 5、ISP(图像信号处理器) 摄像是手机市场的主要竞争点之一,ISP则是Exynos 1080的竞争核心。ISP支持至多6个摄像头2亿像素图像分辨率,最多可以同时接受3个输入信号,换言之便是可以三摄同时支持操作。 在架构方面,则使用的是AISP架构,实际上便是NPU与ISP的联动,将NPU强介入到ISP中。最终可以实现基于AI的图像处理、实时监测物体与风景、设置内置AI技术优化白平衡与曝光。 值得一提的事,在会上潘学宝提到相机支持HDR10+,高动态范围视频技术,支持原生10位色彩4K UHD视频录制和播放。 6、Modem 根据潘学宝的介绍,Exynos 1080支持毫米波sub-6GHz、Wi-Fi 6、蓝牙5.2,拥有高达5.1Gbps的下载速度,用户可以享受无延迟的游戏和流媒体。 总结 移动设备的未来是什么?CY Lee在发布会上表示,追求更快速和多重连接将催生5G及6G发展;追求更高分辨率和多重镜头将催生智能相机发展;追求更高率、更强大、更便捷的ML/NN网络引擎将催生设备内置AI发展。 反观半导体技术在追求性能和效率二者兼得的路上,推动了移动科技的不断进化。另一方面,在小型化需求增速越来越快的现如今,Exynos 1080正是一款兼具小型、低功耗、高性能的产品。 笔者认为,除了上述发展趋势,手机市场的竞争点在高刷新率、屏幕面板、摄像系统上越拼越凶,而Exynos 1080均满足上述的主流需求。相信通过vivo和三星的深度合作和深度定制,2021的新产品值得让人期待。

    时间:2020-11-15 关键词: 三星 vivo exynos1080

  • 为H3C、腾讯插翅腾飞!intel这次真的让人直呼Yes

    为H3C、腾讯插翅腾飞!intel这次真的让人直呼Yes

    多次自我突破的摩尔定律,几番“压榨”下,虽说有望回归两年一更新的频率,但还是有很多人感叹“廉颇老矣”。不过事实上,摩尔定律在提出之时,就在论文的第二页指明了摩尔定律失效的前路,这就是电子行业所追捧的“异构计算”,intel现称之为XPU(CPU+GPU+FPGA+加速器)。 材料受到了限制,所以才有了电化学镀铜和机械平面化的双镶嵌结构;物理受到了限制,所以才有了金属栅极和高K电介质;制程受到了限制,神说“要有光”,所以才有了光刻技术……回溯1965年,intel的创始人戈登·摩尔提出了改变世界的摩尔定律至今已经自我突破了三次瓶颈。 虽然几经放缓,intel已让其重新回归两年一更新。但实际上,我们仍然不知道1nm节点后的名字,这一迷之领域仍是纸上谈兵的阶段。反观登纳德缩放比例定律和阿姆达尔定律也基本进入瓶颈期,现在正是异构计算,即加速计算的时代。 今年4月,intel提出XPU+oneAPI的超异构计算的概念,即通过CPU、GPU、FPGA和其他加速器的混合式架构,配合统一开发平台oneAPI进行软硬的有机结合方式进行超级加速计算。同期,全新的计算架构Xe被一并提出,并在今年8月正式宣布Xe图形架构下的几款独立显卡。 时至今日,大势已至,intel正式“亮刃”,拔剑反复打磨的“干将和莫邪”,尽数展示了intel一直遵循戈登·摩尔论文的成果。11月11日,intel召开“XPU和软件发布会”,发布了独立服务器GPU,并宣布将于今年12月正式交付oneAPI Gold版本,21ic中国电子网记者受邀参加此次发布会。 硬件:支持Linux的独立服务器GPU 手游作为可以随手畅玩的一种极佳消遣方式,逐渐成为现代人放松的好方法。任何技术参数都是口说无凭,直接看intel发布的这款服务器GPU到底有什么神奇之处。 根据intel的介绍,新华三(H3C)XG310是一款云服务GPU,在相比传统卡3/4的长度(全高x16 PCle 3.0)下,封装了4颗intel服务器GPU。典型双卡系统之中,可支持120个Android游戏并发用户,而这一数字最高甚至可以扩展到160个并发用户,实际数量取决于具体游戏和服务器配置。 值得一提的是,在使用至强(Xeon)可扩展处理器下,即使不扩展服务器数量,可直接扩展显卡容量,在每个系统上支持更多流和订阅用户,并且同时实现较低的总体拥有成本(TCO)。换言之,只需要两张GPU,无需再单独购置服务器,就多能满足120个玩家实时连线游戏的任务。 数据显示,2017至2022年视频直播将增加15倍、游戏流量将增加9倍,到2022年视频将占全球IP流量的82%,而Android占据了全球移动设备的74%,intel正是看重了这一重大转变因此首次发布了其数据中心独立图形显卡intel Server GPU。 这是一款基于Xe-LP微架构的高密度、低延时独立GPU,而本款产品的特殊之处在于除了瞄准了视频和游戏渲染应用场景下的数据中心,更加优化了对Linux操作系统的支持,使得不同操作系统之间代码复用成为了可能,也使得这款独立GPU注定能够成为Android游戏云服务的新宠。 参数上,intel Server GPU配备128-bit渲染管线(128-bit wide pipeline)和8GB LPDDR4 专用板载低功耗显存。 开发上,开发人员可利用目前Media SDK中的通用API,这一API也将于明年迁移到oneAPI视频处理库(oneVPL)当中。 架构上,不仅是本次推出的新品,整个Xe产线都将全线优化Linux上的开发。通过intel给出的intelServer GPU的Android云游戏架构上,这款面向数据中心的独立GPU在Linux OS(CentOS/Ubuntu)的容器和虚拟化上提供了更好的优化,扩展代码库在Linux上的支持。从架构上来看,游戏流服务将输入到intel Cloud Rendering(ICR)中;利用FFMPEG编译、3DMesa渲染输出声音;利用intel GPU UMD渲染视频;而Android 游戏的云端主机和Android容器将利用intel桥接技术连接。 据悉,目前intel正与诸多软件和服务合作伙伴合作,共同将intel服务器GPU推向市场,其中包括Gamestream、腾讯和Ubitus。 腾讯云游戏副总经理方亮表示:“intel是我们安卓云游戏解决方案上非常重要的合作伙伴。intel至强可扩展处理器和intel服务器GPU,打造了一个高密度、低时延、低功耗、低TCO(总拥有成本)的解决方案,让我们能够在每台双卡服务器上生成超过100个游戏实例,诸如《王者荣耀》、《传说对决》。” 笔者认为,此款云服务独立GPU在功耗上优化的非常彻底,不仅使用了独立显卡Xe架构中最为低功耗的Xe-LP,还利用LPDDR4作为显存进一步降低功耗。众所周知数据中心是耗电和发热大户,因此只有在提高密度和性能的架构下降低器件的功耗才能全面压低功耗。 另一方面,操作系统和软件正逐渐靠拢开源,开源也是造就流量增长的功臣之一。正因为瞄准的主要是Android的游戏和视频市场,因此在爆发式增长的流量下,无需扩充服务器,直接插独立GPU卡对于节约成本具有非凡的意义。 软件:oneAPI Gold正式登场 软件和硬件谁更重要?任何时候的答案都是“我都要”,特别是对电子工程师来说,软件硬件两手都要硬,产品亦如此,新发布的独立GPU亦如此。 讲起intel,oneAPI就是这家企业的一切的硬件的载体,也是intel不折不扣的“军师”。事实上,oneAPI早在“SuperComputing 2019”时就已放出测试版。经过无数的测试和功能完善,直到今天oneAPI Gold正式发布,并将于今年12月正式交付。 名为Gold的oneAPI实际上也是oneAPI的1.0的版本,这款软件正是intel连接CPU、GPU、FPGA和其他加速器的“钥匙”,是实现XPU必不可少的一环。就如intel的战略“水利万物而不争”一样,oneAPI包容着一切的硬件。 软件千千万,oneAPI到底有什么不一样?如果让笔者首推,一定是其直接编程的优秀开发体验,intel称之为DPC++(Data ParallelC++),用一个等式简单解释就是DPC++ =ISO C++ and Khronos SYCL。正因为语法接近CUDA,所以在学习曲线上oneAPI是极简的,上手难度很低。 另一方面,intel的统一、简化架构编程模型,开发者可以借助oneAPI针对要解决的特定问题选择最佳加速器结构,且无需为此重写代码。intel对此的愿景是能够提供毫不妥协的性能,不受限于单一厂商专用的代码构建,就能实现原有代码的集成。 在深度学习加速(intel DL Boost)方面,不仅支持PyTorch、mxnet、sklearn、NumPy、XGBoost,最近也获得了微软Azure和TensorFlow的支持;众多领先的研究机构、公司和大学也支持oneAPI。 在工具方面,无论是应对数据中心、IoT还是最新发布的独立显卡的渲染上,oneAPI都得心应手。 发布会上,intel表示oneAPI Gold工具包将于12月在本地和intelDevCloud上免费提供,同时还将提供包含intel技术咨询工程师全球支持的商业版本。intel还会将intel Parallel Studio XE和intel System Studio工具套件迁移到oneAPI产品中。 另外,intel隐式SPMD程序编译器(ISPC)将在oneAPI级别零之上运行。oneAPI级别零是为XPU提供硬件抽象层的API的集合,由intel创建,提供了底层的直接到硬件的接口,以供客户跨多种硬件平台进行编程。ISPC是oneAPI渲染工具包的已安装基础语言,该工具包支持大多数主流的视频工作室基于至强处理器的渲染场,并将支持基于Xe架构的GPU。 笔者认为,oneAPI Gold相比测试版已可以胜任XPU的艰巨任务,从工具的迁移和GPU使用的渲染工具箱的加入,使得独立GPU加入至强可扩展处理器架构中无需使用其他软件。另一方面,oneAPI也是与硬件是相辅相成的,软硬件的闭环系统成为intel坚不可摧的生态。 左手一个硬件,右手一个软件 intel的XPU宏图 intel早前就已强调,现在intel是忠于数据,围绕数据业务和客户痛点而前行的一家公司。如果说intel的“护城河”是 “六大技术支柱”(封装&制程,架构、内存&存储、互连、安全、软件),那么“城池”便是XPU+oneAPI的超异构计算。 晶体管耦合设计转向晶体管弹性设计、围绕CPU到围绕XPU、半导体硬件到半导体软硬件,我们既是历史的见证者也是创造者。笔者曾多次强调,一整套的产品都放在同一软硬件架构下,无论从性能上来讲,还是从稳定性、适配性、更替性上来说,均具天生优势。 在数据中心的XPU选择上,intel的不同级别定位产品,使得搭配更加丰富。从CPU上来说,intel的至强(XEON)可扩展处理器,命名上也采用了更加符合主流、直观易懂的“铜牌”、“银牌”、“金牌”、“铂金”的分级。 从FPGA上来讲,拥有最高密度、高性能的Stratix,高性能、低功耗的Agilex,中端主流的Arria,低功耗、成本敏感的Cyclone,低成本、单芯片的MAX。 从独立GPU上来讲,intel仍然拥有这样的定位,更加贴合不同应用的需求。 ● Xe-LP(低功耗):定位为PC和移动平台最高效架构,主要使用LPDDR再次进行功耗的压缩。目前已在8月发布Xe DG1,近期发布了第11代intel酷睿移动处理器集成的锐炬®Xe显卡和intel锐炬®Xe MAX独立显卡。 ● Xe-HP:定位为数据中心级、机架级媒体性能架构,能够提供GPU可扩展性和AI优化,Xe HP将于明年推出。涵盖了从一个区块(tile)到两个和四个区块的动态范围的计算,其功能类似于多核GPU。 ● Xe-HPG:定位为专用于游戏优化的微架构,技术参数上,添加了GDDR6的新内存子系统提高性价比,支持光线追踪。是利用Xe-HP的扩展性,结合了Xe-LP的微架构变体。Xe-HPG预计将于2021年开始发货。 ● Xe-HPC:定位为数据中心,正在开发之中。 从路线上来看,intel的独立GPU远不止Xe-LP这种低功耗产品,将会从入门级显卡扩展到高性能计算,而实施这种策略的核心是所有系列产品能够实施同一套代码库。 包容这一切的毋庸置疑就是oneAPI,通过CPU+GPU+加速器+FPGA,便是标量+矢量+矩阵+空间的全方位计算。 在摩尔定律日渐放缓的如今,其实摩尔所书写的未来还没有结束,XPU+oneAPI就将是最好的见证。

    时间:2020-11-15 关键词: Intel oneapi xpu

  • 工业铝电解电容器如何选型?

    工业铝电解电容器如何选型?

    蒸汽机的问世,标志着世界开启了工业革命;大规模流水线的正式运行,标志着电力开始应用,成为了第二次工业革命;第一台可编程控制器(PLC)的成功研发,标志着生产进入自动化时代,成为了第三次工业革命;而现今机器换人的概念被提出,得益于IoT、机器间通信和信息物理融合系统的发展,催生着工业的第四次革命,即工业4.0。 所谓工业4.0,依托的是工业物联网、云计算、大数据、机器人、3D打印、知识工作自动化、网络安全、虚拟现实、人工智能九大支柱。然而,新技术的使用和算力的急速攀升的结果,便是整体方案逐渐靠拢集成化、小型化、可靠性。另一方面,小型化的需求下,很多设备更加偏向采用自然风冷,这便对于高耐热提出一定的需求。 对于半导体行业来说,这不仅催生着集成电路的进一步进化,也促进了上游元器件的发展。电容、电阻、电感被冠以“三大被动元件”,叱咤电子圈,是最常用的电子元件之一。其中,电容约占电子元件用量的40%,是用途最广泛、用量最大的一种被动元件。不可忽视的是,工业场景中的能源供给和信息通讯都非常依赖电容器,在工业场景中大量用于电源模块、不间断电源、通信模块上。 10月20日-23日CEATEC 2020 Online期间,尼吉康(nichicon)开发并扩展了其铝电解电容器旗下产品,并扩充了其在去年发布的小型锂离子可充电电池“SLB”系列,以下记者将从技术方面分析最新产品所应对的场景。 工业的变革与铝电解电容 电容为何成为“电容、电阻、电感三小强”中用量最大的被动元件?数据显示,仅仅手机中的电容的用量就达到了1000-1100颗,而平均每台电动车需要用到1.7万颗到1.8万颗。如此巨大的用量,要归功于电容的自身的“通交阻直”和“充放电”的特性,由此衍生出隔直流、旁路(去耦)、耦合、滤波、温度补偿、计时、调谐、整流、储能、平滑电压等功用。 根据电容器的制造材料不同,具体可以分为:陶瓷电容器、铝电解电容器、钽电容器、薄膜电容器主要四类电容。其中陶瓷电容多用于增速飞快的消费电子和汽车电子中,并且MLCC缺货涨价的新闻频发而被人熟知。 事实上,铝电解电容和薄膜电容在市场的用量一直非常稳定,其中铝电解电容占整个电容器市场的33%。另据中国电子元器件行业协会的数据,全球铝电解电容市场整体规模近年来保持每年4%左右的增长。究其原因,主要在于铝电解电容容量大、价格优,可在开关电源、整流模块、通信设备和汽车中大量使用。 上文也有提及,工业4.0时代即将到来,实现“机器换人”不仅带来大量的数据处理,也带来了大量的无线连接。数据处理需要扩建更多需要不间断电源(UPS)的数据中心,无线连接需要给设备都装上无线模块,这便直接推动了铝电解电容用量的增长。值得一提的是,由于我国正在大力推行5G网络建设和“新基建”,在制造通信系统时候会大量用到铝电解电容,因此目前对于铝电解电容的需求量极大。 铝电解电容的构造与发展 铝电解电容器是以阳极高纯度铝箔表面上形成的氧化膜为电介质,再由阴极铝箔、电解液、电容器纸(电解纸)构成。氧化膜是通过电解氧化(化成)形成,非常薄,具有整流特性。此外,通过对高纯度铝箔进行腐蚀来扩大有效表面积,获得小型化大容量的电容器。 铝电解电容根据电解质形态不同可以分为液态铝电解电容和固态铝电解电容,前者拥有更好的成本优势,后者则拥有更强的稳定性和长寿命。根据引出方式不同分为引线式、焊针式、焊片式、螺栓式和贴片式。 从性能上来讲,固态铝电解电容远超于液态铝电解电容,一颗固体铝电解电容可以替代2-3颗液态铝电解电容;从工艺上来讲,液态铝电解电容在高温可能会导致电解液沸腾蒸发,低温会导致电解液凝固,并且有漏液的风险。因此,行业普遍认为固态铝电解电容是未来的趋势。 工业4.0时代,除了在用量上的考验,在对整机的不断集成化、小型化、超薄化的背景下,也催生着上游元件的转型。以铝电解电容用量较大的电源管理来说,在5-10年的发展趋势是高功率密度、低EMI、低静态电流、低噪声高精度、更好的隔离性能,这几项参数指向的便是更好的稳定性和更高的集成度,直接推动了铝电解电容朝向小型化/超薄化、固体化、大容量化发展。 值得注意的是,电源模块、不间断电源、通信设备对于稳定性的要求远远高于其他领域。特别是24小时不间断工作的工厂,在既有的稳定性下拥有更长的寿命,可以大大减少工业维修的时间和成本。 不过,尼吉康在铝电解电容方面则是分为三种:铝电解电容器(电解液)、导电高分子铝电解电容器(固态)、混合铝电解电容器。所谓混合铝电解电容即为两者的固液混合,即高容量、低漏损电流特性的“电解液与高纹波电流、低ESR、低温特性的“导电性高分子”的组合。 在尼吉康看来,混合铝电解电容器和液态铝电解电容器相比,在高频率领域的ESR性能优异,对于温度变化具有稳定的ESR性能。再者,因内部含有电解液,具有氧化膜修复功能,能维持稳定的电气性能。 21ic家认为,固态铝电解电容固然拥有很好的寿命和低ESR,但由于成本的限制,混合铝电解电容是过渡和补全产品线的一个好选项,特别是在对可靠性要求越来越高的现如今。需要引起大家需要重视的是,固态电解电容器也并非“万能的”,在技术上仍然有许多进步空间,因此混合铝电解电容可谓是1+1>2,充分发挥了二者的优异性能。 工业铝电解电容的选型 铝电解电容器和其他电容一样,在工业选型中也拥有很多参数需要考虑,特别是在工业4.0的大背景下,更好的参数才足以胜任高强度的不间断运行。 在电子元器件市场上,微型化、高效率、高频化、高可靠性以及薄型化需求正推动着元器件表贴化。此外,随着 PL(产品责任法)的强制推行,安全性变得比以往更加受到重视。针对这些情况,应用于电源上的铝电容被要求具有以下特点 :小型、轻量、薄型、长寿命、高可靠性、芯片化、安全性。根据这些内容,以下所讨论的要点,将有助于熟练使用铝电容器。具体在选择工业铝电解电容器时应注意以下要点: 1、静电容量和体积 铝电解电容的静电容量计算方式与平行板电容器一样,利用以下公式计算: 通过介电常数ε和电解质厚度d,可以看出在同样的表面积S下,铝电解电容器的静电容量相比薄膜电容器和陶瓷电容器大几倍甚至几十倍。 因此对于工业场景来说,选取容量大情况下体积最小的是最好的选项,这是因为工业的高速发展和开关电源效率的不断提升。但仅仅追求容量和体积是不可取的,仍然需要关注铝电解电容器本身的寿命以及额定纹波电流数值。 以尼吉康的在CEATEC 2020最新开发的“GYE系列”高容量导电性高分子混合铝电解电容器来说,相比尼吉康之前推出的“GYA”系列(125℃ 4000小时保证)和“GYC系列”(135℃ 4000小时保证)等导电性高分子混合铝电解电容器,在同样尺寸下容量上提高了一个等级,因此有望通过减少电容器数量,缩小单元的尺寸和重量,进一步优化电路设计。 根据尼吉康的介绍,“GYE系列”通过采用高容量阳极箔和导电性高分子材料以及优化了电解液,从而实现了高容量产品。此外,维持了现有品“GYA系列”的高可靠性,其规格达到了125℃ 4000小时耐高温、长寿命保证和耐湿性能85℃ 85%RH . 2000小时小时保证。不仅如此,相比常规品,额定纹波电流的容许值达到了约1.2倍。 另外,尼吉康还在CEATEC2020中展出最新开发的“UBH系列”铝电解电容器,不仅改良了材料和制法,而且采用了低散发性能和低电阻率的电解液,从而实现了支持150℃和低ESR性能。在φ8以及φ10领域创造了行业最高级别的2000小时保证时间,还实现了低温ESR保证,因此可以让机器具备高性能和长寿命。 此外,“UBH系列”产品和现有的支持150℃的“UBC系列” 相比,可以容纳大约1.5倍的静电容量,因此采用本产品后有望减少元器件数量和实现机器的小型化。 值得注意的是,尼吉康的产品的铝电解电容器无需安装固定带,在另一个方面也节省了空间。 2、额定电压 任何电子元器件都有自己的耐压,额定电压也是选取元器件的最基本。那么超过额定电压会怎么样? 对于铝电解电容器来说,若施加超过额定电压的电压,漏电流会急剧增加。压力阀作动后,被气化的电解液快速从打开的压力阀部位排放出去。鉴于电容器的能量与电压的 2 次方成比例J=1/2CV²,施加电压越高,压力阀的作动状态越激烈,电极之间可能会短路。请在低于额定电压的电压上使用电容器。 电容也会有很多高压使用的场景,因此高耐压产品是必不可少的。尼吉康方面便在CEATEC 2020上扩充了“GYA系列”的80V额定产品,在高电压领域也能提供高可靠性的匹配产品,有望为进一步优化电路设计做出贡献。 3、ESR(等效串联电阻)和纹波电流 在理想状态下,电容自身不会产生能量损失,甚至在大学教材中容抗可以直接用XC= 1/(2πfC)计算出来。然而实际上电容的绝缘介质损耗是不可避免的,这是因为制造电容的材料其实本身就是一种电阻,而这一等效电阻与电极、端子引线、板材、电解质、电解质(溶液/固体)等多个参数相关,非常复杂。 正因为损耗在外部,等同于串联了一个电阻,因此才会产生这样一个指标ESR(Equivalent Series Resistance)。那么会有ESL,即等效串联电感吗?实际上是存在的,在早期的工艺中,容量大的电容很容易产生ESL,工艺提升的现在ESL基本可以忽略了,ESR的问题在现今仍然是需要引起重视的。 这是因为,ESR不仅浪费电能、产生谐振、影响品质因数Q,还会产生热能耗P(P=1²RS),热能耗的产生与电容的稳定性和寿命产生了直接的影响。 另一方面,ESR还与纹波电流有关,纹波电流的有效值一般和ESR产生的损耗成正比,即Urms = Irms × R。(Urms 表示纹波电压,Irms 表示纹波电流,R 表示电容的 ESR)。换言之,在纹波电流同等的条件下,ESR越大涟波电压也会成倍提高,最终影响的便是电容器的寿命。 当然,对于纹波电流本身这个参数,也需要引起重视。根据电流波形不同,纹波电流有着不同的计算方式,在选取铝电解电容时候注意额定纹波电流值即可。 对于ESR,ESR参数越低的铝电解电容器就越好?并非如此,ESR过低的电容容易引起开关电路振荡,从而再去解决电路振荡问题,因此铝电解电容器厂商会在避免振荡同时尽量降低ESR。 尼吉康的铝电解电容的低ESR化使用的是电解纸改良的一种技术,通过电解纸的低ESR化减少电容器生热。此外,通过降低热阻抗,大幅度提高了散热效率。 相对尼吉康来说,固体铝电解电容器的ESR性能最优最低,混合铝电解电容器ESR居中,非固态铝电解电容器ESR次之。 以尼吉康卓越的ESR性能著称的“PCL系列”芯片型导电性高分子铝固体电解电容器来讲,今年CEATEC上尼吉康扩充了这个系列的参数型号,追加了额定电压2.5V的产品。根据介绍,尼吉康的导电性高分子铝固体电解电容器采用了导电性高分子电解质,不仅具有高频领域 的卓效的ESR特性,还有出色的容许纹波电流耐性。 另外,在车载市场上,近期尼吉康也向市场额定投放量行业最高支持150℃的“PCZ系列” 芯片型导电性高分子铝固体电解电容器 根据介绍,本产品优化了开发“PCZ系列”时采用的新技术,推出了16V、20V、50V、63V的额定电压,还开发了低背品和长尺寸品,因此即使在以前的空白领域,尼吉康也能够提供支 持150℃的产品。总体产品阵容的额定电压范围为16~63V DC、额定静电容量范围为12~1000μF、产品尺寸为φ 8x7 L~φ 10x12.7 L。本产品保留了低ESR、高容许纹波电流等导电性高分子铝固体电解电容器特长,即使在高温环境下,也能选择符合客户要求的产品。 4、高耐温和散热 随着电子技术的发展和算力的提升,设备也越来越热,尤其是车载环境已经普遍达到了125℃~150℃。当然,对于工业场景来说,发热量也越来越大,从安全性上来讲,耐温越高也越安全。 值得一提的是,行业普遍认为电解电容器的寿命与工作环境温度息息相关,温度越高,寿命越短。有些工程师则认为,非固态铝电解电容器因为内部电解液会蒸发或化学变化,随着时间增加ESR会逐渐增大,电容性能会劣化。 实际上,通过温度曲线来看,铝电解电容器的tanδ、等效串联电阻(ESR)、阻抗是伴随着温度和频率而产生变化。 通过尼吉康的铝电解电容器产品来看,耐温范围基本均可在125℃~150℃上进行选择。另外,尼吉康的铝电解电容本身的散热结构上也有助于自身散热,更加提高了可靠性。 5、使用寿命 不得不说,电容器其实是电路中最容易坏的部件,在稳定性要求越来越高的现在,使用的寿命越长,二次更换成本越低。 上面也提到,ESR、温度、电介质(固态、液态、混合态)这些参数都会影响到铝电解电容器的寿命时长,使用寿命可谓是综合了所有参数的最终参数,在选用时需要重点关注。 当 铝 电 解 电 容 器 的 静 电 容 量 变 化 率、 损 耗 角 正 切(tanδ)、漏电流超过规定值或外观发生明显异常时,判定其达到寿命。温度、湿度、振动等因素影响铝电解电容器寿命,尤其是温度的影响最大,温度越高,寿命越短。 以尼吉康产品为例,寿命普遍在1000小时以上,最长甚至可以达到4000小时或8000小时。 6、充放电 电容器本身拥有储能的特性,因此充放电性能也是值得关注的一条关键信息。特别是在充放电过程中的短路问题,非常影响使用中的稳定性。尼吉康方面则通过特殊的结构解决了快速充放电的短路问题。 另一方面,超级电容器是新型储能装置的一种。,种超级电容器的区别实际上在于电解电容器的电极材料上,成为介于电容和电池之间的一种产品,极大的容量完全可以充当电池使用。 电气双层电容(EDLC)便是超级电容中的一种,在充放电过程中完全没有涉及物质变化,充电时间短、使用寿命长、温度特性好、节约能源和绿色环保等特点,但EDLC的能量密度低至7Wh/kg,在体积上不具有优势。 尼吉康则在此前推出了“SLB系列”小型锂离子可充电电池,这是一种通过采用钛酸锂(LTO)作为负极实现的小型锂离子充电电池,也是超级电容的一种。拥有高倍率快速充/放电性能、接近电容器的高输入/输出密度、10C下超过25000回充放电循环的长寿命、-30℃下工作的低温特性等优势。通过采用株式会社东芝的SCiB™技术开发出同时拥有高功率密度和能量密度的小型锂离子可充电电池。 而在CEATEC 2020上,“SLB系列”小型锂离子可充电电池的型号扩充到了φ8、φ12.5 尺寸品,可以用在更大容量的需求上。 总结 铝电解电容器需要关注的指标非常多,而尼吉康则化简为繁,直接为客户带来了很方便的选择方法。藏在其中的,是腐蚀技术、电解液技术、仿真解析技术、诱电体氧化皮膜技术、铝电解电容器异常电压对应技术、高压用铝电解电容器低温特性改善品、105℃ 800V对应电解液开发技术等。而最为需要注意的便是,尼吉康的生产是从原材料开始的,因此才得以如此坚固耐用。 在工业4.0的大背景下,所有的器件都在不断跳代升级,铝电解电容器亦如此,对于小小的电容器来说小型化、耐温、耐压、低ESR、固态化已逐渐成为行业要研究的重要课题。

    时间:2020-11-15 关键词: 尼吉康 铝电解电容

  • 把握新时代,英飞凌以eSIM全力驱动物联网创新

    把握新时代,英飞凌以eSIM全力驱动物联网创新

    众所周知,SIM卡是移动通信中不可或缺的组成部分。但是,随着物联网时代的到来,智能终端的设备类型和应用场景越来越多,这种传统的插拔式SIM卡已经无法满足物联网各种极端条件下的通信要求了。在此背景下,eSIM技术应运而生,许多厂商都推出了全新一代的eSIM解决方案。 那么,eSIM具有哪些优势?这一技术又是如何推动物联网发展的?作为厂商,应该如何提升物联网应用能力?带着这些问题,21ic中国电子网记者采访了英飞凌科技数字安全解决方案事业部大中华区物联网安全产品线区域市场经理刘彤女士。 拥抱eSIM技术,引领新时代发展 或许大众消费者对eSIM还不太了解,下面先给大家科普一下什么是eSIM? eSIM是Embedded-SIM的缩写,即嵌入式SIM卡。简单来说,就是将传统的SIM卡直接嵌入到设备芯片上,而不是作为独立的可移除零部件加入设备中,用户无需插入物理SIM卡。这一做法在硬件上减少了卡槽空间,让产品的抗震性、耐高温和可靠性更强,因此eSIM卡具备低成本、更小体积、高稳定性、一号多终端、使用便捷与安全等诸多优势。 据刘彤介绍,作为全球最大的eSIM供应商,英飞凌在过去的几年里,针对物联网碎片化、场景化、定制化等特点,推出了全面而完整的解决方案组合,能够满足不同应用的需求,这里最值得一提的就是OPTIGA™ Connect eSIM解决方案。 该解决方案是一款面向移动消费终端的5G eSIM一站式解决方案,基于英飞凌成熟的SLC37安全芯片,支持主要移动运营商的配置文件,并且具备远程SIM卡配置功能,可提供最大至1.2 MB的可用内存,供用户存储运营商的配置文件、数据及其它应用。 图:英飞凌科技数字安全解决方案事业部大中华区物联网安全产品线区域市场经理刘彤 在谈及产品亮点时,刘彤骄傲地说:“我们的OPTIGA™ Connect eSIM解决方案具有两大核心优势,首先在符合GSMA最新规范的同时,还支持最新的5G规范的产品,并且通过了业界最高标准CC EAL4+的安全认证。当然,封装也是非常小的,这是基本性的优势。”据悉,该解决方案超小型封装尺寸仅为2.9 mm x 2.5 mm x 0.4 mm,有助于实现崭新的设计,特别适用于印刷电路板空间非常敏感的终端。 “其次就是易用性,可以提供端到端硬件和软件统包的一站式解决方案,并且在IOT的解决方案预置初始码号。这是我们充分跟客户沟通,理解了市场上用户的需求和痛点,帮助客户切实解决的问题,这也是我们最大的优势。”刘彤谈道。 符合GSMA安全需求并通过CC EAL4+的测试,意味着这一解决方案配备了坚固耐用且值得信赖的安全保障,因而能够确保敏感数据和密钥的安全,防止欺诈;同时,全面支持从3G到5G的所有GSMA标准,可以安全地面向所签约的运营商网络进行登网鉴权。英飞凌通过将硬件和软件整合到一个易于集成的系统中,帮助制造商高效地开发产品设计,降低eSIM集成工作量,加快将产品推向市场。 市场增速明显,物联网将成主战场 如果说SIM是移动互联时代的物种,那么eSIM就是专门为万物互联时代量身打造的嵌入式集成芯片。在刘彤看来,物联网无疑是eSIM的重要应用市场之一。 对此,刘彤给出了进一步解释:“从物联网领域来看,这一应用可以细分成三大类,首先是车联网,比如车规级eSIM用于前装T-box,为车主提供方便的导航、紧急呼叫、OTA下载等功能。随着5G的发展,V2X车路协同等应用对于智能化、网联化提出了更高的要求。打个比方,将来的汽车可以想象成是四个轮子的智能手机。” “其次是工业物联网,比如能源管理、水电气三表、资产追踪等引用。第三是消费级物联网,比如可穿戴市场,今年疫情以来,大众对于健康越来越重视,很多智能手表都推出了健康监控功能(所谓手腕上的医生),还有运动手表的销量也越来越多,很多人跑步健身的时候都会带着有通话功能的运动手表,而不是手机,另外儿童手表也是重要的应用。” 随着物联网的风口越来越近,未来百亿级别物联设备的安全连接都要以eSIM作为基础。根据英国市场研究机构ABI Research此前发布的数据显示,2011-2014年,eSIM出货量分别达到460万、700万、1000万和1700万,呈现加速增长态势;与此同时,eSIM随着M2M设备的配售率也在逐年上升,2011-2014年分别为13%、17%、22%和28%。预计2020年,eSIM智能手机出货量将突破2.25亿大关。不难看出,eSIM技术在智能终端设备上的应用日渐增多。 另外,ABI Research还预测,到2024年的时候,内置eSIM的消费电子设备将达到6.44亿,其中智能手机约5亿;而在M2M、物联网领域,eSIM设备也有望达到2.32亿(年复合增长率18%),其中超过1亿来自汽车。可以预见,随着5G的到来,物联网行业面临的功耗高、带宽速度慢,以及成本高等阻碍也将得到有效解决。未来,eSIM卡将随着5G和物联网行业迎来爆发期。 深化战略合作,实现共赢新局面 鉴于eSIM巨大的市场潜力,英飞凌在推广eSIM类产品的大规模落地方面采取了一系列措施。 在采访中,刘彤表示:“我们看好eSIM在全球发展前景,同时中国在5G和物联网领域都处于世界领先地位,我们更加看好eSIM在中国的市场前景。目前,英飞凌的eSIM解决方案在中国已有落地,在主流车厂里面,大部分高端汽车前装T-BOX都会用到我们的车规级eSIM芯片,还有一些IoT设备、智能可穿戴设备,以及智能手机产品等也有采用英飞凌的eSIM芯片。” 此外,为了支持全球网络连接,英飞凌也一直在与全球大大小小的运营商进行深入合作。“比如,我们和印度运营商——塔塔通信进行合作。塔塔通信是全球领先的电信解决方案供应商,它也是非常看好eSIM市场,近年来不仅投资建立了MOVE™ eSIM Hub平台,还投入了大量资源和人力到这个领域。”刘彤介绍说。 据悉,英飞凌的解决方案预置了塔塔通信的MOVE™ eSIM辅助程序,可以支持制造商在全球范围内无缝、安全、可靠地采集、传输和管理物联网数据。目前,英飞凌OPTIGA™ Connect eSIM解决方案已在全球200多个国家和地区实现了预集成式网络覆盖。 此外,由于塔塔通信与全球640多个移动网络运营商(MNO)建立了合作关系,因此制造商无需与不同国家的移动网络运营商签订数以百计的本地连接协议,而是可以直接通过与塔塔通信的单一的全球连接协议实现设备联网。这极大简化了产品管理降低成本,并大幅加快了将产品推向市场的步伐。 总之,随着物联网设备的逐步兴起,越来越多的设备制造商、运营商、物联网企业和科技企业正在加入到eSIM生态中来。尤其是在5G时代,无论消费级应用,还是物联网应用,都迎来了全方位的爆发,因此eSIM更是大有用武之地。作为全球领先的半导体公司,英飞凌将以eSIM全力驱动物联网创新。

    时间:2020-11-12 关键词: 移动通信 物联网

  • 剧透!围绕生态和体验,华为HMS亮出多款“杀手锏”

    剧透!围绕生态和体验,华为HMS亮出多款“杀手锏”

    10月30日,随着新一代高端旗舰手机华为Mate40系列在国内正式发布,华为在原有的基础上又新增了部分产品。 为了抢先了解这些新产品,近日21ic中国电子网记者采访了华为消费者云服务副总裁谭东晖,以及华为消费者云服务营销总监张海蓓,让我们来看看他们是如何介绍这些创新应用的。 坚持双轮驱动,打造全场景智慧生态 1、决定成功的三大要素 对于华为来说,HMS生态的推出,可以看作是其终端“从硬件转向软硬一体”的标志。 据谭东晖介绍,华为所打造的是一种软硬件双轮驱动的全场景智慧生态,这其中包括两大部分,一个是硬件生态,另一个是以HMS为核心的应用生态。“生态驱动着我们整个华为在消费者业务的全面发展,我认为,评价一个生态是否成功主要有三大要素:第一是生态的规模,强调的是数量上的特征;第二是生态的质量,也就是说有多少生态是基于自己系统平台的;第三是生态的发展潜力,包括效率和创新两个方面。” (华为消费者云服务副总裁谭东晖) 为了证明华为HMS生态已经取得了较好进展,谭东晖以AppGallery、HMS Core 5.0和五大根服务引擎为例,分别从规模、质量、发展潜力三个维度进行了说明。 首先,在生态的规模上,华为AppGallery应用商店精选上架了众多本地化品质应用,服务全球170+国家/地区的华为终端用户,融合了欧洲、拉美、亚太、中东、非洲等多区域热门流行应用及服务,覆盖全场景终端设备。截至2020年9月30日,华为AppGallery应用商店的月活用户超过5亿,吸引了全球200多万开发者,现已成长为全球Top3的应用商店。 其次,在生态的质量方面,HMS Core 5.0全面开放了华为“软硬件+云端”的各项创新能力,其能力开放覆盖应用服务(App Services)、图形(Graphics)、媒体(Media)、人工智能(AI)、智能终端(Smart Device)、安全(Security)、系统(System)七大领域,构建了极为丰富的服务体系,从而为华为终端用户带来了更多更好的全场景智慧生活体验。 截至目前,HMS Core 5.0已经开放了56个Kit,以及12981个API。可以说,这个发展进度是十分惊人的。 再则,从生态的发展潜力看,华为面向全球全面开放了支付、广告、浏览、地图、搜索五大根服务引擎,使能开发者应用体验创新和商业变现。这其中,地图引擎(Petal Maps)和搜索引擎(Petal Search)对华为赢回海外市场起着关键作用。 谭东晖认为,未来信息流对于生态发展是非常关键的。从某种意义上说,地图是一种空间的信息组织,而搜索是时间维度的信息组织,所以地图引擎和搜索引擎是未来信息流技术上的重要根基。“我们一定要把HMS生态的发展潜力做扎实,而我们要做的就是把华为的创新能力赋予到这些引擎里面,使开发者能够享受到这种创新成果。” 2、走差异化的发展路线 在采访中,记者还了解到,华为推出的这些生态产品之所以能够获得较高的粘度,主要得益于差异化服务。 对此,谭东晖谈道:“其实华为在做HMS生态的初期就决定必须要有差异化的产品和服务。多年来,华为在通讯领域的积累,以及软硬件能力的开放,就是我们打造差异化的竞争优势。” 以搜索引擎为例,其差异化主要体现于三个方面:一是遵循移动优先的原则,即首先针对移动设备设计,然后调整使它适应桌面设备;二是搜索模式的转变,即从传统的单模式搜索转向跨模式多模态搜索;三是注重本地化服务,即从本地用户的实际需求出发,结合本地的服务进行创新的搜索体验。 3、注入更多的后备力量 除了此次全新发布的应用之外,华为还为广大用户带来了更多惊喜。 “其实我们还有很多的‘杀手锏’业务,包括河图技术、精确定位、隔空操作、隐私安全,以及导航提醒等等。在前端的软件,我们做了很多储备,我们相信这些产品与应用将是一种探索未来世界的新方法。”谭东晖在采访中表示,“不管是AppGallery,还是Petal Search,亦或是Petal Maps,其目的都是希望能给广大用户带去更美好的数字生活体验。” 注重体验创新,构建美好数字生活 为了突破极致,华为在终端云服务体验创新方面做了不少努力。据张海蓓介绍,随着10月30日Mate 40系列的正式发布,华为在原有的基础上又新增了部分产品。“虽然此次新增的产品数量并不是很多,但是在每个产品上面,我们都会持续做创新,特别是体验方面的创新,以及跟我们生态伙伴各种能力的融合。” (华为消费者云服务营销总监张海蓓) 据悉,此次与华为Mate 40系列一同发布的还有会员权益礼包、AR地图2.0、华为主题电影模板,以及天际通境外5G上网等终端云服务体验升级。另外,华为主题、华为音乐等终端云服务应用也为手表、音箱、车机等全场景终端带来了更多智慧生活体验。 1、会员权益礼包 为了持续给新老用户提供更多更好的服务,每年伴随着旗舰新机的发布,华为终端云服务都会推出相关的权益礼包,其目的就是让大家能够第一时间尝到鲜。用户只需打开“会员中心”,即可领取华为Mate40系列会员权益礼包。 2、华为钱包 为了突破传统支付的束缚,华为不仅推出了全场景的支付体验——华为钱包,同时还创新推出了华为手机用户的专属信用卡Huawei Card。 据了解,华为钱包支持交通卡、银行卡、手机eID(公民网络电子身份标识)、门钥匙、会员卡、工卡等多种钥匙及卡、证刷卡服务;而Huawei Card已经在全国近50个城市开通了服务。 在采访中,张海蓓还透露说:“未来,华为钱包还将与万科物业公司展开合作,计划在2020年底前,对全国近3000个社区推出智慧社区的体验,致力于为小区业主提供华为手机一碰开门、快递通知等便捷功能和贴心服务。” 3、华为AR地图2.0 此次发布的AR地图2.0通过软硬件一体的协同调优,进一步提升了视觉定位精度、速度,以及AI识别准确率,为消费者打造了更为流畅且逼真的AR体验。 而继敦煌莫高窟之后,用户还可以在北京坊、上海南京东路、深圳万象天地等热门商圈,用Mate 40系列等手机体验AR增强现实效果。 4、华为浏览器 据张海蓓介绍,其实华为浏览器并不是一款新产品,但此次推出的网页翻译功能,可以自动识别页面中的语言,并将网页翻译为用户选择的目标语言。这意味着,用户无论身在国内,还是身在国外,当使用浏览器信息的时候,都能轻松地实现语言的切换。目前,华为浏览器已支持49种语言互译,可让用户轻松浏览外文网站,迅速掌握全球资讯。 值得关注的是,在隐私安全方面,华为浏览器还能阻断跨网站的数据跟踪行为,阻止第三方收集用户的网络行为和习惯,为用户提供更舒适的上网体验。 5、华为音乐 华为音乐的听歌识曲功能,可以让Mate 40系列用户在观看短视频、直播等应用的过程中,通过浮窗对背景音乐歌曲进行快速、连续识别,并且可以自动生成歌单,方便大家在体验的过程中第一时间get到自己喜欢的歌曲。 6、查找设备 查找设备APP支持快速定位查找智能手机、耳机、眼镜等华为终端设备,并可进行设备锁定、远程播放铃声及擦除数据。目前,该功能支持FreeBuds Pro、FreeBuds Studio、GENTLE MONSTER Eyewear II等配件设备,用户在使用时,需要在EMUI 11及以上版本运行。 7、HMS for Car 此外,华为今年还有一个新突破的生态进展,那就是HMS for Car。据了解,HMS for Car是华为终端云服务打造的智慧车载云服务解决方案,旨在将华为智慧助手、华为应用市场、快应用中心、华为视频、华为音乐等终端云服务应用的丰富体验带给智能汽车用户,从而提供更丰富更智慧的出行服务。 最后,关于体验创新,谭东晖还提到了三个关键词:一是UFU(User Experience from User Feedback),即用户体验来自于用户反馈;二是OMO(Online merge Offline),即线上线下一定是融合发展的;三是L2L(Lab to Life),即把实验创新原型推进到现实环境中去体验与改进。 “我相信,只要坚持UFU、OMO以及L2L,让整个运作机制变得顺畅起来,就能够把我们的体验,包括未来产品做得更加优秀!”

    时间:2020-11-01 关键词: 华为 智能手机 AI 5G

  • 擎起边缘计算大旗,看恩智浦如何赋能产业升级

    擎起边缘计算大旗,看恩智浦如何赋能产业升级

    随着5G时代的来临,边缘计算在全球受到空前关注。物联网、互联汽车和工业数字化应用日益增多,延迟、隐私和带宽成为了关键的限制因素,而边缘计算更加贴近数据源头,从而有助于解决这些问题,因此备受关注。 日前,恩智浦举办边缘处理业务2020媒体沟通会,介绍了恩智浦在边缘计算技术方面的创新成果及投入,并展示了在数字化变革大潮下,边缘计算将展露的巨大价值,21ic为您带来最新报道。 EdgeVerse平台整合嵌入式处理、安全及软件方案,加速边缘赋能 从个人电脑、移动设备再到边缘计算的发展过往中,边缘计算被称为第五代计算潮流。它可以体现在生活中的方方面面,包括居家、办公、城市、工厂,能够使智能生活、电子生活更加安全,并提高生产效率。 在Gartner发布的“2020年十大战略技术趋势”中,边缘赋能被列为了趋势六。到2023年,网络边缘的智能设备数量可能是传统IT领域的20倍以上。 在边缘处理的广阔市场上,恩智浦已进行了周密布局。 恩智浦推出EdgeVerse平台,将全球全面的边缘计算产品组合聚集在一个EdgeVerse平台上,包括可扩展嵌入式处理、安全、软件和整体解决方案,旨在加速边缘计算。 EdgeVerse平台下的具体处理器产品包括恩智浦 i.MX 嵌入式处理产品组合和 Layerscape 应用处理器、LPC 和 Kinetis 微控制器、i.MX RT 跨界处理器,以及车用微控制器和处理器。从单一的DMIPS一直到20万级以上的DMIPS,恩智浦的软件能够循环使用并提供非常易用的产品帮助客户迅速地将产品推向市场。 万物互联的时代,安全成为头等大事。例如,数据泄露事件导致的品牌声誉受损,包括隐私入侵、关键数据被窃及非法入侵和访问等,政府的监管部门以及行业的安全认证发挥非常重要的作用。恩智浦在安全领域拥有非常悠久的历史,在银行业、电子政务以及金融交易方面拥有出色的安全性。 EdgeVerse平台下还包括EdgeLock安全产品组合,恩智浦充分利用自身能力提供边缘的可扩展的全面的安全产品,同时提供分立式及集成的产品。此外,现在还推出了认证的EDGELOCK ASSURNACE,为安全标准非常高的器件及恩智浦的合作伙伴进行全球最高水平的安全水平认证和服务。恩智浦的安全性能现已达到非常高的水平,如达到了PSALevel2、CC等及其他安全认证。 通过提供工具和引擎,帮助推动机器学习、推理和轻松实现云连接,激发和简化边缘人工智能。EdgeVerse 平台包含恩智浦的 eIQ 机器学习软件开发环境、Immersiv3D 沉浸式音频解决方案和 EdgeScale 设备管理平台,恩智浦客户可配合现有模型使用,或者快速设计、培训学习和优化新模型,在恩智浦全线产品组合中进行部署。 恩智浦的边缘处理应用主要分三类:第一类网络边缘主要支持5G本地网络及数据集成。第二类工业边缘包括工厂自动化、基础设施、交通运输、医疗等。第三类物联网边缘包括智能家居、消费及可穿戴领域。 恩智浦边缘计算技术在各行各业的应用 在恩智浦强大的EdgeVerse平台帮助下,边缘计算已赋能各行各业:物联网、工业、5G及数据中心。 恩智浦的IoT业务主要关注于四个关键领域,包括个人设备、智能家居、智能家电以及新兴消费类和零售。恩智浦在物联网领域深耕多年,具备行业领先优势。 例如,在家居环境中,智能设备随处可见。睡觉时,智能设备守护着家里的安全、监测人们的睡眠让人们感到更舒适、在人们起床后协助人们烹饪让做家务变得更轻松。在智能家居应用方面,恩智浦推出了多样化的解决方案。以洗衣机为例,它集合了恩智浦的多种技术,包括MCU、MPU、NFC、Wi-Fi等,可以让人们在地铁上就开启家中的洗衣机洗衣服务。 在工业边缘领域,恩智浦的重点应用市场主要分布在四个方向:工厂与流程自动化、建筑与能源、医疗保健以及交通运输。 恩智浦在TSN技术上的领先优势诠释了其发展工业物联网和工业互联的决心。恩智浦应用层的通用软件可以支持不同的产品,包括MCU和高性能的MPU。在TSN市场有很多的应用,比如说工厂与流程自动化、交通运输、建筑与基础设施,恩智浦已经把TSN技术融入到三款产品当中,包括i.MX RT1170跨界MCU,i.MX 8M Plus以及LS1028A处理器。面向未来,TSN技术将会在更多产品中获得更多应用。 在电动汽车的充电领域,恩智浦推出了很多令人振奋的产品。比如用于计量的Kinetis MCU,通过Kinetis MCU可以获得非常高精度的结果。 恩智浦还有一系列应用于高铁及其他城市交通的解决方案。恩智浦的解决方案应用于火车的操控、自动化、牵引变流器、火车各部分之间的通信和沟通,亦可应用于娱乐系统。恩智浦的产品寿命可长达10年至15年,满足工业领域对温度和超过10年持续运行的需求。 在5G领域,恩智浦从天线到处理器都有相应产品提供。恩智浦的LayerscapeAccess可以支持4个应用,从CPE开始,有固定无线接入平台、分布式单元、无线电单元和一体化的小基站,这四个平台可以满足无论是运营商还是客户对于覆盖的需求。恩智浦的产品线可以满足从单核到四核到十六核的处理器需求,支持sub-6G和毫米波天线的标准。 在数据中心领域,一个非常重要的要求是效率,并考虑如何在服务器上得到最高的密度来支持应用软件的性能。因此服务器需要关注网络接口、网络处理或加密处理、网络基础架构,并满足最近五六年的虚拟化的需求。为此,恩智浦提供多核处理器,将网络方面的功能融入SmartNIC加速卡,使服务器的处理器能满足应用软件的更高密度。 投资中国,以边缘计算实力赋能产业升级 中国是工业应用领域的巨大市场,在5G和物联网领域的领先地位也为边缘计算产业发展创造了良好的产业环境。新基建的提出无疑将进一步助燃边缘计算市场的蓬勃发展。 作为一家核心的半导体厂商,恩智浦坚持与中国合作伙伴一起打造合作生态,致力于与中国产业共赢。 在边缘计算领域,恩智浦的EdgeVerse平台就能够满足中国提出的数字化网络建设的七个重点领域中的六个:第一是人工智能,EdgeVerse产品能提供非常易用的机器学习部署AI解决方案。第二是工业互联网,EdgeVerse能够提供非常低时延的工业化协议支持。第三是城际交通,恩智浦能够在此领域提供全新的人机交互功能。第四是5G网络,恩智浦提供Layerscape软件定义的基带以及可扩展的处理器和控制器。第五是数据中心,恩智浦针对数据中心中的IoT工作提供功耗表现非常卓越的数据分流。第六是新能源汽车充电,这个领域使用的是恩智浦的i.MX人机交互能力和跨界MCU能力。 多年持续在中国投资,目前恩智浦在中国拥有1000多名研发工程师,200多项产品开发,与中国进行研发方面的创新合作覆盖广泛,恩智浦已与天津大学、苏州大学、上海交通大学等高校建立合作伙伴关系。此外,恩智浦与中国政府进行合作,在天津建立AIoT实验室。同时在中国拥有恩智浦合资企业,开发在中国使用的安全IP。

    时间:2020-10-30 关键词: 恩智浦 处理器 边缘计算

  • 充电器设计新思路:如何减少电解电容体积?这个器件很关键

    充电器设计新思路:如何减少电解电容体积?这个器件很关键

    时下,智能手机的功能和性能越来越强大,对电源也提出了更高的要求,电池容量越来越大、充电速度也越来越快,这就需要更高功率的充电器,市场上智能手机的充电电源功率从十几瓦、几十瓦不断提升,甚至达到上百瓦。在对更高功率、更快充电速度要求的同时,消费者还需要体积更小的电源。 如何在保证性能的同时,设计出体积更小的充电器? 工程师们面临着多方面的挑战: 一是缩小体积后带来的温升问题,二是增加开关频率缩小变压器体积所带来的EMI问题,不利于产品的最终量产,三是电源的功率与电容的容值相关,而电解电容的大体积不利于制造更小的充电器。 为此,Power Integrations公司(以下简称PI公司)推出了一款可以应对以上问题的MinE-CAP IC,从名字上来看,意思就是最小化电解电容的IC。MinE-CAP IC采用了PI公司独有的巧妙设计,将离线电源所需的高压大容量电解电容器的尺寸减半,使得适配器的尺寸最多缩小40%。 MinE-CAP IC允许设计人员在很大一部分储能中主要使用低电压额定电容,这样可以使这些元件的体积随电压线性缩小。从上图中可以看出,使用两颗160V低耐压的电解电容取代部分400V高耐压的大电解电容,体积得到了明显缩减,同时电容容量由原来的100微法提升到116微法。 之所以能做到这一点,得益于其中的奇妙设计:MinE-CAP器件可利用PowiGaN™氮化镓晶体管的小尺寸和低RDSon,根据交流输入电压条件,主动、自动连接和断开大容量电容网络的各个部分。使用MinE-CAP的设计人员可选用交流高输入电压所需的最小高额定电压大容量电容,并将大部分储能分配给低压电容,这些电容由MinE-CAP提供保护,直到在交流低输入电压下需要时为止。这种方法可大幅缩小输入大容量电容的尺寸,而不会影响输出纹波、工作效率或无需重新设计变压器。相比传统的增加开关频率降低体积的做法,创新的MinE-CAP IC不仅可以大幅缩小电源的整体尺寸,同时还能减少元件数,降低EMI,并且避免与高频设计相关的变压器/箝位损耗增加的挑战。同时,MinE-CAP IC的创新设计还可以去掉启机期间用于浪涌电流限制的NTC。除了智能手机充电器,它还适用家电、电动工具、照明和汽车的市场。对于一些需要超宽输入电压范围电源的应用市场,MinE-CAP IC也非常适用,例如:不稳定的电网电压地区的应用等。MinE-CAP采用微型MinSOP-16A封装,可与Power Integrations的InnoSwitch™系列电源IC无缝配合,所需外部元件极少。

    时间:2020-10-30 关键词: 充电器 电解电容 powerintegrations

  • 5G时代,如何把握射频前端技术迭代之变?Qorvo给出答案

    5G时代,如何把握射频前端技术迭代之变?Qorvo给出答案

    现如今,随着信息时代的进步,网络已经进入5G时代。相较于4G而言,5G具有更快的传输速率、更大的传输带宽,以及更多的连接数量,这些特征对于电子器件的复杂程度、数量和模块化上的要求也随之更高。 作为移动终端通信的核心组件,射频前端将在5G设备升级换代中迎来哪些重大变革?未来又将如何创新升级?对于射频厂商来说,如何在新一轮战役中抢占制高点?带着这些问题,近日21ic中国电子网记者采访了Qorvo华北区应用工程经理Fiery Zhang先生,以及Qorvo封装新产品工程部副总监York Zhao先生。 集成化发展,让PCB布局更合理 纵观移动通信技术的每一次升级,都能带来对射频前端器件需求量和价值量的大幅提升。而5G需要兼容更多的频段,频段数量的提升必然将带来对射频前端器件的大幅增长。 根据法国市场调研机构Yole Développement发布的报告预测,2023年射频前端的市场规模将达到350亿美元,较2017年的150亿美元增加130%,2017-2023年的复合增长率为14%。可以预见,射频领域未来几年无疑将会迎来新一轮产业升级。眼下,如何在新一轮战役中抢占制高点,已成为所有射频厂商的首要任务。 随着产品日趋智能化和快速化,智能设备的尺寸变得越来越小,这对射频前端的尺寸提出了更高的要求。Fiery在接受采访时指出,随着时代的发展,手机设计的复杂程度越来越大,应用的射频前端的器件变得越来越多,随之需要集成的功能也越来越多。因此,模块化发展将是射频前端未来的一个主流趋势。 图:Qorvo华北区应用工程经理Fiery Zhang(张杰) 所谓的模块化,就是把不同的器件集成到一个模组里面,比如PA(功率放大器)、LA(双极模拟)、开关、滤波器等。由于5G网络处理的频段增多,射频前端变得愈来愈复杂,而采用模组化的射频设计可以有效解决多频段带来的射频复杂性挑战,更好地处理干扰问题;同时,还能大幅度减少射频模块的PCB面积占比,缩短终端射频设计周期,加速手机产品上市时间等,从而获得越来越多的终端厂商认可。 简单来说,射频前端的模块化发展,实质就是从FEMiD(无源器件集成)迈向PAMiD(有源+无源器件集成)的过程。据Fiery介绍,PAMiD就是把PA、滤波器、开关,甚至包括LNA(低噪声放大器)都集成到一起,这类产品主要是致力于给客户提供一些更简单、性能更好、更适应他们产品的一类解决方案。 相较于FEMiD而言,PAMiD集成度高,可以节省手机内PCB的空间,又因其集成模块多,所以系统设计变得更易上手。Qorvo通过将LNA集成到PAMiD中,实现了PAMiD到L-PAMiD(带LNA的PA模块)的转变,使得射频前端模块的节省面积达到35-40mm*2,并且支持更多的功能,让PCB的布局更为合理。 近年来,Qorvo针对射频领域做了很多集成化的方案,根据移动通信技术的发展和市场需求的变化,进行多次演进,通过不断整合新部件,以获取更多优势。伴随着5G时代的来临,手机所需的PAMiD正在持续进行着整合。Qorvo作为全球射频领域的佼佼者,其利用高度集成的中频/高频模块解决方案,已经为多家智能手机制造商提供了广泛的新产品发布支持。 自屏蔽技术,充分发挥产品优势 射频前端的发展趋势,不仅仅是“持续整合”这一个特点。针对5G时代下的射频前端,Fiery谈到:“Qorvo一方面是不断改善它的性能,另一方面是解决这些产品在集成过程中所遇到的兼容性问题,或者是互扰的问题。其实Qorvo这几年的努力不单单是把射频前端的集成度做的越来越高,我们在做集成的同时,还在优化着自己的工艺与技术,从而使产品达到更好的性能。” 例如,Qorvo推出的Micro Shield自屏蔽技术,可以让PCB的布局更加灵活。据York介绍,这种自屏蔽技术是在模块表面添加一层自屏蔽金属镀层,取代原来外置的机械屏蔽罩,以起到屏蔽干扰信号的作用。它不仅具有较高的可靠性、较好的屏蔽性,同时还能有效地防止模块氧化。此外,从工艺的角度来讲,Qorvo的自屏蔽技术通过改进工艺路线,还可使成本大幅降低。 图:Qorvo封装新产品工程部副总监York Zhao(赵永欣) 为什么说自屏蔽技术能够降低成本?York给出了详细解释:“一方面,从工艺成本来看,在相同的功能条件下,这种自屏蔽技术一旦实现量产,其成本还是相对较低的,因为它的总体工艺过程相对较短、工序步骤较少;另一方面,从时间成本来看,这一技术的制程速度也是有了很大的提高。此外,带有自屏蔽技术的射频前端模块还涉及到集成度问题,其所占的体积和厚度也是越来越薄,这对于整体器件的成本而言也是一个贡献。” 据悉,采用Micro Shield自屏蔽技术的L-PAMiD能使其表面电流减少100倍,这相当于其射频前端模块自带屏蔽罩,无需再思考机械屏蔽罩的放置问题。 高性能器件,助力释放5G潜能 在5G时代,射频前端除了要解决布局空间、成本等相关问题之外,还要面临着射频器件性能的挑战。以滤波器为例,在4G以前,由于频率相对较低,SAW滤波器能够很好地满足设备的需求。但跨入到5G高频时代,SAW的局限性开始逐渐凸显。在高频仍然保持较高Q值的BAW滤波器,便成为了业界的新宠儿。 Qorvo作为全球领先的射频方案提供商,拥有广泛的RF滤波器产品组合,包括双工器、同向双工器、三工器、四工器和分立式RF滤波器,可以覆盖400 MHz至2.7 GHz的频率范围,包括蜂窝式(2G/3G/4G/LTE)、GPS和工业、科学及医学(ISM)频段,在大小、性能、成本和上市时间方面,均处于市场领先水平。 此外,Qorvo高级LowDrift™和NoDrift™滤波器支持最高水平的LTE共存无线网络覆盖,提供市场领先的超稳定温度性能和更出色的用户体验,以及世界级SAW和BAW技术支持广泛的滤波功能,比如带通、频段选择、共存滤波器、延迟线和频段抑制(陷波)滤波器。 值得一提的是,Qorvo在前段时间推出了一款高性能n41子频段5G体声波(BAW)滤波器——QPQ1298。据悉,这款滤波器采用紧凑的2mmx1.6mm封装,不仅易于组装,还可为农村、城郊及人口稠密的城市地区提供5G高数据容量所需的更高频率和带宽。它覆盖2.515至2.674 GHz的频率,具有大于45 dB的近频带衰减,能够满足苛刻的Wi-Fi共存要求。 作为射频前端的另一个核心器件,PA的重要性也是不言而喻。为了助力通信系统实现性能突破,日前Qorvo推出了全球性能最高的宽带功率放大器(PA)——TGA2962。据悉,这款功率放大器是专为通信应用和测试仪表应用而设计,拥有多项性能突破,能够在2-20 GHz的频率范围提供业界领先的10瓦RF功率,以及13dB大信号增益和20-35%的功率附加效率。这种组合不仅为系统设计人员带来了提高系统性能和可靠性所需的灵活性,同时还减少了元件数量、占用空间和成本。 TGA2962基于Qorvo高度可靠的氮化镓(GaN)QGaN15工艺技术而构建,具有行业领先的功能。此外,它还改进了元件集成功能,并且13dB大信号增益支持使用小型驱动放大器,进一步缩小了器件尺寸,这对于需要改善尺寸、重量、功率和成本(SWAP-C)的应用是一个很不错的解决方案。 总之,每一代通信移动技术的革新都会引发行业重大变化,从4G到5G技术的演变带给射频前端产业全新的挑战。为了适应新时代的需求,射频前端模块的持续整合,以及自屏蔽模块的应用,将是未来整个产业的重要动力和发展方向。

    时间:2020-10-27 关键词: 移动设备 射频前端 5G

  • 将AI/ML应用的HBM2E性能提升到4Gbps! Rambus提供业界最快的内存接口IP

    将AI/ML应用的HBM2E性能提升到4Gbps! Rambus提供业界最快的内存接口IP

    为了给人工智能和机器学习等新兴应用提供足够的内存带宽,HBM2E和GDDR6已经成为了设计者的两个首选方案。在进行这种高性能的内存系统设计时,其中的接口芯片(PHY)的性能、安全性和可靠性也是非常重要的器件。Rambus就是一家专门提供高性能的内存接口解决方案的IP供应商。最近,由Rambus提供HBM2E的接口方案,与AIchip和海力士合作开发的内存系统达到了业界最快的4Gbps的运算速度。Rambus也专门召开了媒体发布会,介绍了其先进的HBM2E接口方案的技术优势,Rambus 大中华区总经理 Raymond Su和Rambus IP核产品营销高级总监 Frank Ferro先生进行了精彩的分享。   不仅是一个IP,更是一套完整的HBM2E设计框架 Rambus此次与合作伙伴设计的内存解决方案是一个2.5D系统,其中包含一个 3D-DRAM堆栈和SoC,两者之间的数据传输需要通过一个硅中阶层来实现 。整体的复杂程度要比GDDR6的内存系统要高的多, 因此对于接口IP的设计要求也要高很多,而且必须对硅片进行完整的系统性的验证。而HBM2E内存系统的这些设计特点,对于设计者而言都是不小的挑战,但这也正是Rambus的优势所在。   据Frank介绍 ,Rambus的核心差异化优势在于其提供的是完全集成而且经过验证的PHY及内存控制器IP解决方案,在物理层面实现了完整的集成互联。“除了完整的内存子系统之外,我们的PHY也经过了硬核化处理,同时也完成了timing closed也就是时序收敛的工作。基于我们所有的工作都已经完成,客户的集成难度也可以获得大幅度的下降。我们的硬核PHY已经有了完备的集成,其中也包括了IO链路和Decap单元,同时也完成了时序收敛,所以说我们可以为客户提供非常用户友好的解决方案,帮助他们大幅度缩短设计时间,并且加快产品的上市速度。我们给客户提供的并不仅仅是自己的IP授权、IP产品,我们也会向客户提供系统级的全面的集成支持,以及相关的工具套件,以及我们的技术服务。同时,我们也可以帮助客户更加进一步地减少设计实现的难度。” Rambus为客户提供了非常完整的设计框架 ,其中非常重要的一点如何更好地对中介层进行完整的设计和表征化的处理。这个中介层中的信号绕线提供了SoC与内存通信的能力,其中包含上千条不同的数据链路,因此中介层的信号完整性也是必须要考量的一个重要指标。而Rambus从创始以来对于信号完整性的处理有着丰富的经验,也有很多信号完整性的技术以及研究背景。Rambus会对各种不同的中介层材料进行完整的分析和仿真,通过同数据库中大量仿真数据分析,为客户提供可以确保信号完整性的中介层设计方案。 联结生态伙伴, 深耕中国市场 据Raymond先生介绍,Rambus主要致力于让数据传输得更快、更安全,主要聚焦于基础架构许可、Silicon IP授权以及buffer chip三大业务。其中在HBM IP领域,已经有了50多个成功项目案例, 处于行业领先的地位。对于客户而言,Rambus提供的一站式服务,可以确保客户用最短的时间实现产品上市。   在技术积累方面,Rambus也有着强大的优势:Rambus有专门的实验室和内部科学家团队,致力于在内存PHY和控制器方面实现技术突破和创新。Rambus有完备的面向2.5D、3D、SI/PI支持开发工具以及20余年信号完整性和电源完整性专业领域的知识。   作为IP提供商,需要从最底层面将芯片设计商、晶圆厂串联起来,才能将生意做大。而Rambus一致积极与多方合作伙伴在生态系统内进行合作。除了此次业界最高性能的HBM2E内存系统外,燧原科技也使用了Rambus的HBM2内存子系统方案来作为其AI训练芯片,实现了产品的卓越性能。“中国市场对于整个Rambus全球市场来说扮演着非常重要的角色,我们将会为中国市场带来最新和最先进的技术。我们会紧密地和中国的云厂商、OEM和ODM合作,推动整个内存产业生态系统的建设。同时,我们会和广大的中国客户一起携手努力,并紧密协作。我们会扎根中国、深耕中国 (in China,for China)。”Raymond先生如是说到。   目前中国已经成为了全球人工智能领域发展速度最快的国家之一,中国涌现出了大量的AI芯片制造商,在这些芯片的算力提升的同时,AI芯片与内存系统通信带宽和速度也是限制整个AI系统应用性能的重点。Rambus提供的完整的一站式内存接口方案,可以帮助中国的AI应用实现快速面市的需求,助力人工智能应用加速落地。

    时间:2020-10-23 关键词: 内存 人工智能 rambus hbm2e

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