“新摩爾時(shí)代”的新興應(yīng)用與技術(shù)探尋(上)

有人說(shuō)現(xiàn)在是大公司時(shí)代，強(qiáng)者更強(qiáng)，因此電子業(yè)內(nèi)兼并重組現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。有人卻說(shuō)，未來(lái)給中小企業(yè)帶來(lái)了機(jī)會(huì)，只要你的技術(shù)或產(chǎn)品在專(zhuān)注的領(lǐng)域里能排在前三，因?yàn)榘l(fā)達(dá)的媒體業(yè)鏟平了信息阻隔，為更多的中小企業(yè)創(chuàng)造了貿(mào)易機(jī)會(huì)。

最近，筆者參加了美國(guó)Globalpress公司在硅谷周邊——Santa Cruz舉辦的Electronic Summit2010(電子高峰會(huì)議)，有約30家公司參與，大部分是中小企業(yè)。從中感慨到：摩爾定律揭示了半導(dǎo)體業(yè)正向40/32/28nm制程推進(jìn)的必然過(guò)程;但“新摩爾時(shí)代(more than Moore)”使新興應(yīng)用、新興市場(chǎng)、新興技術(shù)蓬勃誕生。現(xiàn)在有什么好點(diǎn)子、好技術(shù)、好產(chǎn)品、好服務(wù)?從此采訪報(bào)道中可見(jiàn)一斑。

應(yīng)用關(guān)鍵詞：綠色、互聯(lián)移動(dòng)、視頻處理、無(wú)線傳感網(wǎng)

表1是筆者歸納的此次采訪熱點(diǎn)。

綠色

綠色和電子在哪里相遇?在綠色專(zhuān)題研討會(huì)上，主持人——GreenTech網(wǎng)站的主編Michael Kanellos(1照片)給大家?guī)?lái)了一個(gè)好消息，相比綠色發(fā)電，半導(dǎo)體IC供應(yīng)商從提升電源效率的電路中收益更大。盡管風(fēng)能、太陽(yáng)能、原子能和智能電網(wǎng)中的芯片很重要，但發(fā)電和相關(guān)監(jiān)控所帶來(lái)的貨幣價(jià)值相對(duì)較小，大部分電子價(jià)值會(huì)到電力系統(tǒng)供應(yīng)商那里。在IC應(yīng)用方面，LED照明、智能馬達(dá)控制和智能功率控制增長(zhǎng)較快。最好需要綠色方案與標(biāo)準(zhǔn)方案的價(jià)格對(duì)等。

低功耗是個(gè)永恒的話題，Silicon Labs公司提出了嵌入式系統(tǒng)的納功耗，方法是使用在CMOS中使用混合信號(hào)CMOS技術(shù)。對(duì)功率敏感的應(yīng)用包括智能電表、家庭中的電量監(jiān)控系統(tǒng)、安全系統(tǒng)、個(gè)人醫(yī)療設(shè)備以及能量收集系統(tǒng)。很多這類(lèi)應(yīng)用是電池驅(qū)動(dòng)的，然而有時(shí)每秒要處理千萬(wàn)級(jí)的指令，還結(jié)合有傳感器接口、無(wú)線連接。

為了減少電流到納安級(jí)，必須始于芯片級(jí)。尤其對(duì)MCU來(lái)說(shuō)更是如此，因?yàn)樗呛芏嚯娮釉O(shè)備的智能引擎。Silicon Labs通過(guò)混合信號(hào)技術(shù)來(lái)控制MCU中的主動(dòng)、睡眠和深度睡眠模式。集成高性能的模擬外圍包括A/D轉(zhuǎn)換器、LDO和DC/DC調(diào)節(jié)器等。

Silego的使命是提供綠色方案，通過(guò)提供高性能的混合信號(hào)支持IC，快速帶給市場(chǎng)有潛力的IP(GreenPRD)，來(lái)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)高效、明顯減少元件數(shù)量和縮小電路板空間，并且價(jià)格具有競(jìng)爭(zhēng)性。

太陽(yáng)能是最受矚目的新能源之一，NS(美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體)公司可再生能源部總監(jiān)Ralf J. Muenster重點(diǎn)介紹了該公司在太陽(yáng)能電池板利用效率方面的創(chuàng)新——SolarMagic Power Optimizer，可大大提升太陽(yáng)能電池的利用效率(圖1)。

IC制造通常被認(rèn)為是高污染行業(yè)。Samsung代工廠副總裁Ana Hunter女士介紹了該公司低功耗制程的4個(gè)R原則(Reduce、Reuse、Recycle、Refrain，減少、再利用、再循環(huán)、克制)。

LED是新一代照明。在討論會(huì)之后的主題報(bào)告中，NS關(guān)鍵市場(chǎng)行銷(xiāo)與商業(yè)開(kāi)發(fā)部高級(jí)副總裁Mike Polacek著重介紹了該公司推出的業(yè)界首個(gè)帶有動(dòng)態(tài)余量(headroom)控制的LED驅(qū)動(dòng)器LM3464，可用于工業(yè)、街道和汽車(chē)的照明。不像傳統(tǒng)的高亮LED驅(qū)動(dòng)器只驅(qū)動(dòng)一串燈，LM3464 LED驅(qū)動(dòng)器可驅(qū)動(dòng)四通道，每通道可有20多個(gè)LED，由此減少了系統(tǒng)的復(fù)雜性和成本。

在第二天，Interisil的CEO Dave Bell提出“功率就是金錢(qián)”。例如數(shù)據(jù)中心(服務(wù)器農(nóng)場(chǎng))目前占美國(guó)能耗的5%，2009年美國(guó)數(shù)據(jù)中心的能耗增加了12%，因此，降低耗電大戶的功率也意味著節(jié)省這些企業(yè)的成本。該公司數(shù)字電源等方案面向此類(lèi)應(yīng)用。在前一天的演講中，Samsung稱若在服務(wù)器中采用DDR3與SSD(硬盤(pán))，可同比節(jié)省39%的電力消耗。

智能手機(jī)、互聯(lián)移動(dòng)設(shè)備

隨著移動(dòng)頻帶的激增以及LTE等更多的空中標(biāo)準(zhǔn)涌現(xiàn)，使RF前端的復(fù)雜性大大提高。Peregrine Semiconductor提供手機(jī)等所需的RFIC，例如開(kāi)關(guān)、數(shù)字可調(diào)電容器(DTC)和功放(PA)等。首席市場(chǎng)官Rodd Nobak稱其采用獨(dú)特的RFIC的SOI(絕緣層上的硅)生產(chǎn)工藝——專(zhuān)利的UltraCMOS技術(shù)基于硅上藍(lán)寶石(SOS)，因此在性能、插入損耗、低功耗、尺寸、成本上都有很大改進(jìn)。Peregrine目前已出貨6億塊RFIC，60%用于手機(jī)。新一代STeP7平臺(tái)采用180nm制程、200mm晶圓。近日，Peregrine又與IBM微電子部簽訂了合作協(xié)議，共同開(kāi)發(fā)和制造下一代UltraCMOS SoS制程技術(shù)。

手機(jī)顯示增強(qiáng)和節(jié)電吸引著眾多商家。QuickLogic提供的可編程視頻增強(qiáng)解決方案平臺(tái)主要是ArcticLink II方案，其中ArcticLink II VX為移動(dòng)設(shè)備帶來(lái)了TV質(zhì)量的視頻體驗(yàn)。主要包含兩部分：VEE(視覺(jué)增強(qiáng)引擎)用于明亮陽(yáng)光或過(guò)暗背景下的屏幕顯示效果增強(qiáng)，DPO(顯示功耗優(yōu)化器)用于節(jié)電，主要用于LCD?？春肙LED的前景，QuickLogic于4月27日宣布VEE和DPO也支持增強(qiáng)OLED顯示的用戶體驗(yàn)。

高清電視、海量信息處理、LTE

28nm制程成本比40nm還貴，這似乎違背了追求更低制程的初衷——降低單位芯片成本，但這絲毫不減廠家對(duì)28nm的追逐熱度，因?yàn)楦鶕?jù)摩爾定律，28nm必然到來(lái)。

Altera市場(chǎng)行銷(xiāo)部高級(jí)副總裁Danny Biran稱該公司28nm的Stratix V系列芯片擬2011年1季度面試。新的V系列欲開(kāi)辟新摩爾定律(more than Moore)時(shí)代，即不僅是芯片密度的提高，更是應(yīng)用的拓展。當(dāng)前，在不斷增加處理能力的同時(shí)，客戶還迫切需要嚴(yán)格控制功耗和成本。Stratix V在DSP FPGA應(yīng)用方面將鎖定三大海量信息處理領(lǐng)域：高清電視，3G、LTE和LTE Advanced基站，軍用雷達(dá)。

現(xiàn)在視頻處理仍然較復(fù)雜，Altera的視頻設(shè)計(jì)方法可以大大節(jié)省設(shè)計(jì)時(shí)間(圖2)，Altera稱目前已有超過(guò)100家客戶對(duì)此感興趣。

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占領(lǐng)了美國(guó)2/3數(shù)字家庭領(lǐng)域(數(shù)字電視、DVD機(jī)、機(jī)頂盒)的MIPS科技公司也聞風(fēng)而動(dòng)。CEO Sandeep Vij宣布了三大戰(zhàn)略：⒈在消費(fèi)電子領(lǐng)域繼續(xù)投資，關(guān)注新興的數(shù)字電視及STB(機(jī)頂盒)、3D TV等視頻和圖形技術(shù)，關(guān)注高清音頻領(lǐng)域等。

2. 進(jìn)一步開(kāi)拓網(wǎng)絡(luò)市場(chǎng)。 和Cavium Networks、NetLogic和Freescale等公司進(jìn)行合作，力圖切入核心網(wǎng)市場(chǎng)中。此外，在Wi-Fi 以及寬帶接入方面，也在積極推廣 MIPS 架構(gòu)。

3. 4G移動(dòng)便攜式市場(chǎng)，包括應(yīng)用處理器(AP)和基帶。Android和4G網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合使MIPS的簡(jiǎn)潔、高效的處理器IP可以施展才干。

視頻、高速通信需要高性能的模擬和混合信號(hào)IC支持。加拿大Gennum公司的模擬和混合信號(hào)產(chǎn)品部高級(jí)副總裁兼總經(jīng)理Martin Rofheart博士介紹說(shuō)，Gennum專(zhuān)注高速數(shù)據(jù)傳輸，提供模塊IC。

新產(chǎn)品集中在數(shù)據(jù)通信和網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施。目前，視頻廣播業(yè)務(wù)方面在穩(wěn)步增長(zhǎng)，例如3D廣播視頻、3G/4G通信等。3月，該公司推出集成的基于平臺(tái)的解決方案，用于SFP+ 光模塊，提供全集成的6G和11G bit/s數(shù)據(jù)率的模塊IC解決方案。

公司下一步規(guī)劃是：繼續(xù)保持10G模塊IC電信供應(yīng)商第一的地位，增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)和云能力;繼續(xù)保持廣播視頻傳輸產(chǎn)品領(lǐng)域第一位的供應(yīng)商，產(chǎn)品包括均衡器、時(shí)鐘恢復(fù)器、線纜驅(qū)動(dòng)器、串行/解串器等。

4G是無(wú)線通信廠商的熱點(diǎn)。法國(guó)Sequans Communications公司主要從事4G芯片和寬帶+RF集成的公司。該公司市場(chǎng)與商業(yè)開(kāi)發(fā)副總裁Craig Miller稱：其TD-LTE方案已應(yīng)用于上海世博會(huì)。與此同時(shí)，WiMAX市場(chǎng)也在蓬勃發(fā)展。據(jù)MaraVedis Research公司和Sequans預(yù)測(cè)，2010年WiMAX器件的出貨量將是2009年的3倍。我國(guó)華為等企業(yè)是Sequans的最大采購(gòu)商之一，產(chǎn)品主要供出口。

無(wú)線傳感網(wǎng)、智慧地球

WSN(無(wú)線傳感器網(wǎng))和智慧地球是Internet未來(lái)的主要應(yīng)用之一。WSN需要大量的傳感器，也促進(jìn)了MEMS傳感器的繁榮。

MEMSIC(美新)是一家基于MEMS的傳感器和系統(tǒng)的解決方案的公司，在我國(guó)無(wú)錫有制造廠。MEMSIC市場(chǎng)和銷(xiāo)售副總裁Mark Laich說(shuō)：該公司基于MEMS的ASSP(專(zhuān)用標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品)用于大批量應(yīng)用，諸如移動(dòng)電話、消費(fèi)類(lèi)電子和汽車(chē)。5月10日，其推出了世界第一款完全集成的數(shù)字化方向傳感器——DTOS。MXC6225XU型號(hào)產(chǎn)品為超低成本、兩軸運(yùn)動(dòng)的定位傳感器，用于移動(dòng)電話、玩具、游戲、數(shù)碼相機(jī)、平板電視、家電等。

感、知的下一步是行。善于提出新理念、走前沿高端戰(zhàn)略的IBM，此次又重申了“智慧地球”的理想藍(lán)圖。IBM院士(Fellow)、戰(zhàn)略聯(lián)盟副總裁Bernard S. Meyerson博士告訴筆者，相比于物聯(lián)網(wǎng)，智慧地球更突出了“計(jì)算”，需要云計(jì)算搭建SoS(System on System)等。物聯(lián)網(wǎng)集中于感、知，數(shù)據(jù)量處理得相對(duì)較小;而智慧地球則強(qiáng)調(diào)需要大量的數(shù)據(jù)處理，例如智能交通，不僅需要把車(chē)流等信息匯總，還要計(jì)算出車(chē)該如何“行”。

技術(shù)關(guān)鍵詞：FPGA、MEMS、模擬、處理器

FPGA、可編程

FPGA廠商Lattice的營(yíng)業(yè)額在2009/08年增長(zhǎng)了10%左右，2010年一季度營(yíng)收達(dá)7040萬(wàn)美元，與2009年第四季度相比增長(zhǎng)了28%，毛利率更增長(zhǎng)了58.5%。這與該公司定位FPGA/CPLD的中低密度有關(guān)。據(jù)Lattice公司總裁兼CEO Bruno Guilmart說(shuō)，該公司FPGA產(chǎn)品定位三大塊：中等密度FPGA，特點(diǎn)是低功耗、量大，典型產(chǎn)品如ECP3;低密度FPGA，其特點(diǎn)是低成本、使用方便、供應(yīng)渠道伙伴，今年將推出非易失FPGA;混合信號(hào)FPGA產(chǎn)品。三類(lèi)產(chǎn)品鎖定大批量市場(chǎng)或新興市場(chǎng)，如數(shù)碼相機(jī)、LCD TV、服務(wù)器、無(wú)線基站、智能手機(jī)(4000ZE系列CPLD定位于此)。Lattice產(chǎn)品三件法寶是價(jià)格較低、I/O口多，帶非易失存儲(chǔ)。

Silego不久前宣布推出GreenPAK和GreenSAK系列帶可編程模擬的micro-FPGA，具有一次NVM可編程IC，使工程師在可編程的IC上用幾分鐘就可以完成數(shù)字、模擬和混合信號(hào)電路設(shè)計(jì)，在大型計(jì)算和通信板上可減少25%的元件。GreenSAK號(hào)稱是業(yè)界最小的金屬掩膜可編程數(shù)模混合IC，在典型的PCB(印制電路板)上，可以減少30%的被動(dòng)和簡(jiǎn)單的主動(dòng)元件數(shù)目。二系列目前針對(duì)4和8位MCU應(yīng)用，或者與Silego的GreenCLK和GreenFET驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)品線配合。二者不同之處是：GreenSAK是一次可編程(OTP)IC，GreenSAK針對(duì)超大批量(1百萬(wàn)/月)、對(duì)價(jià)格非常敏感的應(yīng)用。(未完待續(xù))

(注：關(guān)于此次采訪更多信息，可瀏覽筆者博客：http://wangying1.spaces.eepw.com.cn，或本刊視頻網(wǎng)站：http://v.eepw.com.cn)