圖1 立體自動泊車系統原理
新摩爾定律帶出的創新思路
本次“創新日”活動的主題是“讓生活從更快到更好!”對此,恩智浦半導體多重市場半導體事業部大中華區高級市場總監梅潤平解釋說:“回顧半導體微電子50余年的發展歷史,在摩爾定律的引領下,IC行業基本遵從的是業務驅動型發展模式,就是不斷片面追求高性能的模式(如微處理器上的晶體管數量從上世紀70年代的4,000個左右暴增到目前的10億級別)。據我們觀察,這樣的業務驅動型模式已經被新業務模式替代,比如用戶驅動型和社會驅動型。”
“用戶驅動型就是滿足用戶在信息娛樂、移動通信方面提出的個性化需求,社會驅動型則是滿足各國政府在健康福利、能源環保、安全交通方面提出的新需求。”他繼續解釋道,“在這次席卷全球的經濟危機中,這種社會需求日益明顯,例如中國政府提出的4萬億刺激計劃,很多資金都是投向基礎交通、能源方面。”
“恩智浦針對這樣的新業務模式,提出了‘新摩爾定律(More Than Moore)’的概念。”他指出,“就是未來IC設計在深化摩爾定律的同時還要考慮高價值系統和新業務的集成。”
他結合一個具體例子解釋了新摩爾定律如何和摩爾定律結合,在下圖的例子中,處理器存儲設計屬摩爾定律的范疇,會繼續沿著更小更強的方向發展,但是在整個芯片的設計中,還要考慮集成無線電、電源、傳感器等模塊,這樣設計出的產品就是高價值智能系統。
圖2 符合新摩爾定律的產品設計
這樣的系統未來對封裝技術提出了新的挑戰,也推進了封裝技術的發展。“未來,多樣化的封裝技術會不斷涌現,我們可以看到,在過去的發展中,封裝技術的發展是比較緩慢的,我們很多IC還采用的是30年前的封裝技術。”他強調。
在這樣的發展走勢下,未來IC已經相繼與微系統,機械、化學和生物等領域進行融合。
圖3 半導體向微系統方向發展
這樣的發展趨勢給IC供應商提出了什么樣的發展思路?“供應商的產品開發模式要考慮多方協作,就是與客戶、標準化機構、高校、政府、供應商甚至競爭對手多方協作的模式。”梅潤平指出,“對恩智浦而言,我們的重點是為客戶提供具有成熟功能性和高質量、高性能的IC產品和解決方案。”
他進一步解釋了這個策略的含義,“未來我們會通過多方協作的模式提供強大的IC產品,并專注于IC產品的功能性,甚至是定制的IC。當然對于IC的參考設計方案我們還是提供的。”他透露針對這樣的策略,恩智浦在今年還增設了應用經理的角色,應用經理會從應用角度將恩智浦的IC技術進行整合,當然這也符合新摩爾定律所詮釋的含義。
梅潤平表示以前半導體行業加快了人們的生活節奏,未來,半導體行業應當為高質量生活服務,半導體行業正在進行轉變。“能源、保健、移動、安全與舒適都是IC創新大有作為的領域!”他指出。
小小智能卡帶出的創新應用
1968年,德國人于爾根?德特洛夫和海爾默特?格洛特遞交了帶有智能電路的卡片的專利申請,現在,這個小小的卡片正在徹底改變我們的生活。“智能卡在公共交通、銀行、電子政務、食品安全、物流管理和移動支付方面正發揮巨大的作用。”恩智浦半導體智能識別事業部大中華區銷售與市場總監呂寧指出,“尤其是經濟危機以后,很多金融產品回歸到傳統類型,更促進了智能卡技術的發展。”他透露,2009年第二季度以來,恩智浦智能卡芯片需求大增。
他指出,非接觸智能卡技術將會成為未來智能卡的發展主流。
目前,經過技術積累和升級,RFID技術已經進入爆發的前夜,“關鍵仍是成本。”呂寧指出,“RFID技術已經成熟,但是物流等新應用廠商主要考慮其成本,所以目前RFID技術主要應用在附加值較高的產品上。”
他同時列舉了一些NFC創新應用,包括電路板上采用NFC――可以方便產品制造與管理,在游戲機等設備采用RFID,方便用戶預付費、設備互聯等。在汽車鑰匙應用NFC――提供安全舒適的付款服務等,“RFID還應用在智能電表上,可以方便用戶繳費等。”他表示。
非接觸智能卡還在公共交通方面發揮巨大作用,呂寧透露恩智浦非接觸式智能卡票務芯片被用于超過650個城市的公共交通項目中(在中國,有超過150個城市應用恩智浦的芯片),在世界范圍內的市場占有率超過70%。“在交通卡中,很多將從以前的AFC系統過渡到基于NXP Plus CPU的更安全的系統(AES加密)中。”他指出,“安全級別將更高。”
“動物耳標和圖書館都會成為RFID技術應用的重點區域。”他強調,“涉及食品安全的畜牧管理都會采用RFID技術。”
未來RFID技術將如何發展?呂寧指出非接觸卡將和生物信息融合,這也是符合新摩爾定律的觀念,具體就是電腦軟件通過指紋掃描器捕獲指紋圖像,并提取指紋特征(細節),僅將提取的特征存儲于卡上,在實際應用中,電腦軟件通過指紋掃描器捕獲指紋圖像并提取指紋特征(細節)并發送到卡上,將提取的特征與卡上存儲的特征進行比對,如果匹配,則通過識別。這樣做的好處不用訪問數據庫中的生物信息,可以在不受外部干擾的情況下在客戶端就可以進行信息識別,提升了安全級別同時降低的系統復雜度。
汽車電子的創新
2009年,中國已經取代美國成為全球最大的汽車市場,整車市場的繁榮帶動了汽車電子市場的興旺,歐陽旭透露恩智浦汽車電子方案在2009年以來獲得驚人的高速增長,“一方面這源于我們的研發積累,從08年開始,雖然遭遇經濟危機,但是我們仍然針對售后市場推出了新的解決方案,09年我們在此收獲頗豐。”他解釋道,“另外,我們針對客戶需求從應用角度推出了創新的解決方案,例如前面提到的泊車方案。”
他透露恩智浦半導體針對汽車信息娛樂推出了獨特的汽車前后座娛樂系統,這個系統基于恩智浦MuviHD1PNX9610芯片,可以支持前后座娛樂或者指定系統,例如導航娛樂系統、高清播放系統、車內電視盒等,它可以支持WinCE、Linux系統。支持多種高清(1080p)和標清的視頻格式,可以同時解碼兩路視頻,并可Wi-Fi和3G無縫連接,支持網絡收音機,定時交通信息等,實現車內網絡創新應用。“未來隨著我們推出更強大的PNX9620產品,這個娛樂系統的性能將更為提升。”他表示。
在汽車安全方面,恩智浦公司也演示了很多創新設計,例如車鑰匙的創新――未來的智能車鑰匙將不再是簡單進行車門的關合,而是一個信息終端,它可以和手機進行信息交互,提供汽車定位信息、提供交付服務,顯示汽車燃油、行駛歷程信息等。小小車鑰匙,也會引發汽車電子新的革命。
圖4 汽車車鑰匙的演變
在汽車遠程信息技術和智能交通方面,歐陽旭介紹了恩智浦公司和IBM開發的智能收費系統,該系統可以根據路況和時間進行精確實時收費統計。
此次還展示了能進行自動呼叫的車載緊急呼叫設備eCall,即使不能建立語音通話。例如,因為全體乘客失去意識,汽車緊急呼叫設備仍可通過呼救電話向救援中心發送一組資料。這些資料包括事故現場的準確地理位置。若能了解事故的確切發生地點,救援中心的反應時間可在鄉村地區縮短50%,在城市地區縮短40%。歐陽旭表示這種裝置每年可以挽救2,500條生命并將所有涉及人身傷害的交通事故的非重傷率維持在15%。從2010年9月起,汽車緊急呼叫設備將成為所有新車的選擇功能。
身邊的智能化創新點滴
隨著節能減排成為全球的共識,如何提高能源的使用效率成為半導體公司創新的一個方向,“智能化電表將成為重要發展方向。”恩智浦半導體多重市場半導體事業部大中華區市場總監金宇杰指出,“2013年以后,智能電表會成為家庭網關,實現多種住宅控制功能(安全、報警等),以家庭為單位實現智能化發電(太陽能、風能)和配電。”
他指出智能電表的好處很多,例如遠程抄表/計費效率高,節約成本;改善負荷管理,特別是峰荷控制和電網利用效率,能有效節約成本/投資;差異化電價結構更趨合理,有效降低峰段能耗;防竊電,遠程開關;預付費系統;全面支持水、電、氣遠程抄表等等。
針對智能電表需求,恩智浦推出了基于LPC1768 MCU的融合RFID的全新方案,它可以使用非接觸式讀卡技術完成預付費,室內多計量表還可以通過ISM-band收發器實現無線連接。
目前有綠色光源之稱的LED光源在照明、裝飾和顯示領域獲得熱捧,LED應用也拓展到更多領域,“也許過不了多久, LED顯示就會出現在我們的衣服上。”金宇杰指出。
在照明領域耕耘多年的恩智浦公司也推出了創新的解決方案,這種全新概念LED燈泡融合了傳感技術、控制技術、無線技術和先進接口等,可以提供完全不同的照明體驗,恩智浦通過集成、封裝工藝實現新IC級解決方案,這也符合新摩爾定律的理念。
在現場,恩智浦還演示了基于AFC(自動收費系統)技術的咖啡機、圖書管理系統、LED市電調光系統、車載娛樂、遠程信息等解決方案等,這些方案無一不在傳遞“從快生活到優生活”的理念,科學技術到底是讓我們的生活節奏不斷加快疲于奔命還是讓我們享受它帶來的樂趣?也許從這里我們可以真正有所體會。
圖5 現場汽車電子演示