Intersil:2015年需求更省电的电子产品

 中国电子报、电子信息产业网  作者:Intersil基础设施和工业电源产品高级副总裁Mark Downing
发布时间:2014-12-31
放大缩小

  2014年对全球半导体业是增长的一年,行业规模在年内首次突破3000亿美元!行业整合也在继续并很有可能延续到2015年。但我们预期,对更省电的电子产品的需求,工厂、家庭和汽车的电气化,以及对便捷式、互连智能设备的需求将在2015年继续推动行业的增长。

  市场增长源于关键应用

  市场增长的动力来自几个关键应用领域,包括移动设备、有线和无线基础设施设备、便捷式电动工具、便捷式医疗设备、物联网(IoT)、连通性传感器、汽车信息娱乐和高级驾驶员辅助系统(ADAS)。

  更详细的调查发现,移动设备正变得越来越复杂和需要更先进的电源管理解决方案来帮助设计工程师克服在添加更多功能特性、更高分辨率显示屏和更快更复杂处理器时遇到的挑战。这需要更高效的升压-降压稳压器以及充电技术,特别是显示电源管理技术。虽然漂亮的新显示屏和背光LED在用户浏览网络和收发电子邮件时可提供更高的分辨率,但同时它们也是电池电量的主要消耗者。通过将显示电源和背景LED驱动等功能创造性地集成于单个IC解决方案可提供引人注目的电量节省。功率效率从85%提高到90%以上可使电池续航时间增加一小时之多。这些功能的集成不仅可提供能量节省,同时还可改善显示亮度和均匀性,增加更多功能特性,例如混合调光,以消除白色LED在低LED电流下的色偏问题。

  此外,新的有线和无线基础设施不断被部署,以支持数据传输量的快速增长。这就需要更高效、集成度更高的数字电源控制器、模块和开关稳压器产品,以及其他通用电源器件。据专家估计,每在数据中心硬件上投入一美元就要在为这些系统供电和冷却方面另外产生0.66美元的电费支出。先进的电源管理能够显著影响这些成本,帮助降低功耗提高效率,以实现更大的功率密度。设备制造商过去需要设计独立的电源管理解决方案,那需要昂贵的散热器和风扇,并会占用宝贵的电路板空间,同时增加系统面临的风险。为解决这一问题,Intersil的数字电源模块使用专利技术来使客户能够快速设计高性能、高效率和低型面高度的电源管理系统。

  我们也看到工业电池应用将需要具有独特竞争优势的高精度和高可靠性产品。便捷式电动工具和便捷式医疗设备将需要升压-降压稳压器和控制器、LDO、半桥驱动器和数字电源监测器等产品。

  业内专家认为,消费电子手势控制市场将在2017年前以50%的复合年均增长率增长。再结合日用设备的物联网连接支持需要,这方面存在数十亿美元的市场机会。例如,用于存在(presence)检测的Intersil运动传感器和光传感器产品以及各种高精度模拟模块,可帮助用户与智能家庭和智能工厂中的互连设备轻松进行更加节能的互动。

  汽车上使用的半导体产品种类和数量一直在增加,动力总成系统的电气化更使半导体产品对汽车运动和性能具有非常重要的意义。另外,车载信息娱乐和安全应用程序也在增多,这带来了对LCD显示器管理和后视摄像机等先进技术的需求。车用模拟及数字IC产品也在下一代电动及混合动力车的安全和效率方面扮演着重要角色。

  使用电源模块而非分立POL

  电源模块是通过集成和提高智能化程度来加强创新的一个很好例子,这提供了完全集成的直流/直流稳压器,包括控制器、FET、电感和补偿电路在内,它们全都集成于单个封装。它们很好地指明了器件集成度向更高水平发展的趋势。例如,目前用于通信和计算基础设施的电源系统可支持来自日益耗电的FPGA、ASIC和微处理器的电流负载。为支持这些大电流电路,设备制造商常常依赖于复杂、需要占用宝贵电路板空间并可能具有显著功率输出限制的分立电源解决方案。

  降压型稳压器用于把来自分布式电源总线的电力转换后提供给基础设施系统中的独立负载点(POL)。降压型转换器用于把来自输入源的电压转换到较低的输出电压,并能将电压源(通常为5V - 25V或更高)转换为较低的稳定电压(通常为0.5V - 5V)。较新的基础设施系统可能在一个系统中使用20 -40 个负载点(降压型)转换器,其中每个转换器都具有不同的输出电压和输出电流需求,这给系统电源工程师带来了挑战。

  为迎接为这些系统设计电源子系统的挑战,许多设计工程师都在考虑使用电源模块而非传统的分立POL设计,这背后的推动因素包括上市速度、尺寸限制、可靠性和设计能力等。

  实现分立设计的初始成本可能少于使用电源模块,但如果把上市速度和长期工程及维护成本考虑进来,电源模块就显示出显著优势,特别是对具有10个或更多电源轨的系统来说。拥有成本、设计复杂性的降低以及简化的和更加灵活的电路板布局都是高集成度模块将继续占领市场份额的原因。Intersil提供全面的数字及模拟电源模块产品,以适应下一代系统的宽输入电压范围和负载电流范围。

  保持或延长电池续航时间将是一个长期挑战

  Intersil以其专用于帮助延长移动设备电池续航时间的现有产品及新产品,瞄准价值60亿美元的移动电源市场。支持从传统PC向超极本、平板电脑和智能手机的转变需要新的通信技术,处理器、内存和接口领域的进步,以及功率转换和电源管理领域的重大改进。功率效率对满足处理器、FPGA及内存负载的高性能要求和延长便捷式产品的电池续航时间都非常重要。为克服这些电源挑战,Intersil专注于升压-降压调节、处理器核心供电以及显示和背光驱动等关键领域,在这些领域,半导体提供商可通过创新而大有作为。在2015年及往后,保持或延长电池续航时间都将是一个重大挑战。

  云计算对我们计算基础设施的需求也在增加,据业内专家预测,2017年前,全球数据中心IP流量将以25%的复合年均增长率增长。这些数据中心需要努力满足电力需求。服务器和企业级存储平台的电压轨数目以及复杂性都在增加,这就需要非常高的系统智能来支持效率及故障管理。另外还必须实现更高的系统功率密度,以节省宝贵的电路板空间和降低系统成本。由于这些原因,2015年将是数字电源的一个高增长年头,这是由其低成本和易用性决定的。Intersil的数字电源技术提供优于目前模拟控制器的瞬态响应性能,而且消除了对补偿的需要,同时提供更高的集成度和功率密度。由于系统成本与同类模拟解决方案相近,数字电源可为设计基础设施设备的客户带来显著不同。另外,通过简单的GUI而非编写多行代码进行配置的特点也使数字电源对所有基础设施应用都具有吸引力。

  光学传感器应用不断扩展

  包括消费品、工业系统、服务网络、医疗网络等等在内,整个生态系统都布满了各种传感器。在一个感知化 (instrumented) 的世界里,不同系统之间也能够相互通信。不妨想象智能设备的远景——汽车、家电、摄像机、道路、管道……甚至药物和牲畜都能够提供和交换实时数据——最终将改善人类生活。

  被动和主动光学传感器,例如环境、RGB和接近传感器等,在显著提高物联网效率和改善整体用户体验方面都扮演着重要的角色。理想物联网传感器的特征是在其所部署的系统中的小/不可见“足迹”和非常低的功耗:主动模式下为µW级,睡眠模式下为nW级。只有使用针对具体应用而优化的光学传感器才能获得最佳的特性组合。

  Intersil的光学传感器应用于智能手机、可穿戴设备、汽车、工业和家庭自动化等领域。Intersil的传感器产品包括RGB传感器——其亦可用作测量光强的环境光传感器,以及用作相关色温测量器件。Intersil的接近传感器用于检测物体,独立环境光传感器用于监测光强。所有这些光学传感器均可帮助改善用户体验和为最终产品增加新特性。

  例如,将光学传感器嵌入移动电话和可穿戴设备,可使这些设备更加智能和高效。光传感器在这些最终应用中的主要功能通常是改善总系统功率和改善用户体验。但带有嵌入传感器的智能手机可轻松用作提供脉搏血氧饱和度测量的健康监测系统,用作测量空气中是否存在危险气体的气体监测仪,或通过充分利用光学传感器功能用作游戏控制台。

  在汽车领域,光传感器可加强驾驶员辅助功能,使现有安全功能更有效。它们还能在汽车行驶时提供对信息娱乐系统的选择性访问,以及根据环境光条件改变背光照明。

  家庭自动化对物联网肯定是一个高增长机会。传感器在家庭中有许多用途,例如,烟雾检测器可以用作占用检测器并改善整个家庭的能源效率。冰箱、微波炉和洗衣机等传统白色家电可以更智能和更节能。

  物联网的范围并不限于家庭,我们的工作环境很可能因为使用更多智能器件而得到改善。据各种研究的发现,蓝色刺激心灵、黄色激发创造力,红色影响身体,绿色令人镇静。但仅仅选择光的颜色是不够的。比实际颜色更重要的是彩色光选择的饱和度和强度。高饱和度、明亮的颜色使人受刺激,更柔和的颜色则使人放松——不妨想象这样一个工作环境,其中的互联器件能够监测人的情绪状态并改变照明条件,以安抚人的精神,帮助提高工作效率。在照明系统中使用RGB传感器有助于打造这种前瞻性的工作环境。

  Intersil提供针对小占位面积和多用途性而优化的全套接近、环境光及RGB传感器。Intersil的环境传感器产品具有宽广的工作动态范围——能够检测各种亮度级:0.002勒克斯至68,000勒克斯。Intersil既提供数字式光传感器,也提供模拟式光传感器;数字式光传感器通过I2C接口与主机处理器通信和交换数据。模拟式光传感器通过使用运算放大器实现开/关功能。

  Intersil的最新RGB数字式光传感器以业内最小外形提供可靠的滤光技术和市场领先的角度响应,以提供涵盖所有光源的超鲜明显示对比度和一致的亮度。这些RGB传感器可直接与器件的核心处理器通信,以支持根据不断变化的照明条件自动调整显示亮度,向消费者提供更鲜明和色彩一致的体验,同时延长电池续航时间。

  通过与各个细分市场的技术领导者合作,Intersil不断开发光学传感器前沿技术,以满足有增无减的物联网部署需求。


来源:中国电子报、电子信息产业网            责任编辑:陈炳欣
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