便携式产品渐成必需品 低功耗、小尺寸、智能化成趋势

2014-04-11 09:48:22 来源:http://ic.big-bit.com/|3 作者:冼梅芳 点击:2967

据知名市场研究机构Garter预测,今年全球PC电脑、平板电脑、Ultra-Mobile和手机的销量之和将会达到25亿台,较2013年增长近7%。其中平板电脑的年增长率最大,预计今年全球平板电脑市场增长38.6%。此外,今年手机销量有望达到19亿台,较去年增长4.9%。由此不难看出,以平板电脑、智能手机为代表的便携式产品会在今年有很多的发展空间。

便携式产品渐成必需品 人们要求更低功耗

台式计算机产品更新换代的速度逐年放缓,而平板电脑和智能手机等方兴未艾。Chipown FAE经理童剑杰表示,这些产品的必需性在大众认识上的迅速普及,极大地促进了市场对半导体IC的旺盛需求。此外,他还提到,由于便携式设备要求电源类半导体IC具有更高的电源效率、更低的待机功耗以及更紧凑的封装和更精简的外围,因此,随着便携式设备运算能力的迅速上升,其对供电IC的带载能力的要求也越来越高,所以符合这些要求的电源IC市场需求量将会逐渐增长。

为此,Chipown提供了使用于锂电池应用的降压BUCK芯片AP2406L/AP2506L,具有极低待机功耗,待机电流在40uA左右。适用于AA(或AAA)电池应用的升压BOOST芯片AP2203待机电流在15uA左右,非常适合便携设备应用。此外,他们在最近推出了一款专门应用于移动电源的三合一芯片AP5900方案,SOP8封装,外围元件极为精简,整机待机电流可低到60uA左右,大大减少移动电源待机损耗。

Microchip Technology Inc.全球销售及应用副总裁Mitch Little认为,快速增长的移动计算机设备市场造就了对新配件的需求和创新良机。Microchip的配件开发工具包和软件库提供了一些构建模块,可以供客户开发并加快产品上市。而触摸、手势传感界面、低功耗以及连接功能是便携式技术领域不断发展的趋势,它们也积极影响着Microchip。

Microchip Technology Inc.全球销售及应用副总裁Mitch Little

Mitch Little认为,不断以更低的功耗来提供用户可接受的性能十分具有挑战性,因为低功耗与高性能始终是一对矛盾。“尽可能延长电池寿命是便携式电子设备另一个需求关注的重点。我们的超低功耗(XLP)PIC®单片机是业内运行功耗与休眠功耗最低的产品,外观小巧且集成度高。凭借XLP技术,Microchip可采用更加先进的工艺,同时保持低休眠漏电流。此外,Microchip还在降低运行功耗方面取得了巨大进步,这也实现了最低的总功耗,从而获得两全其美的结果。”

飞思卡尔微控制器部亚太地区营销和业务拓展经理王维表达了相同的观点,他提到:“从产品的角度来看,低功耗产品、传感器、电池灯是半导体厂商的主要关注点。”针对便携式低功耗的应用,飞思卡尔32位基于ARM 内核的MCU产品系列特别采用了ARM Cortex-M0+的内核,它是目前业界最高能效比的内核。在基于Cortex-M0+的Kinetis L系列产品和同类别8/16位MCU的能效比较中,可以清楚的看到Kinetis L所具备的优势。


 

 

随着智能消费设备的发展,王维认为今年的热点在sensor hub、智能手机配件,可穿戴设备等。这些领域都需要MCU有足够好的低功耗和小尺寸的要求,这是飞思卡尔MCU的主要特点之一。飞思卡尔将便携式设备作为重要的应用之一,王维介绍到,飞思卡尔建立了完整的便携式医疗技术中心和可穿戴式参考设计平台。“我们高度结合已有的产品,如微控制器、传感器和无线互联设备等,提供交钥匙形式的系统和模块。”

飞思卡尔微控制器部亚太区市场营销和业务拓展经理王维

ROHM(罗姆)在智能手机、平板电脑等便携式设备应用上,其旗下擅长数字技术的LAPIS Semiconductor面向智能手机市场开发出的、可用更低耗电量综合控制各种传感器的、世界最小级别的低功耗微控制器“ML610Q792”。

随着在手机中智能手机所占的比率日益增加,而为了提供新的应用和服务不断增加的传感器群,导致智能手机的电池负载持续上升。LAPIS Semiconductor着眼于这种情况,将需要频繁驱动的传感器群从主处理器分离,通过低功耗微控制器进行控制,减轻了主处理器的负载,从而实现了电池的长时间驱动。另外,利用本微控制器的特点—即耗电量低的特性,通过与无线通信的组合,亦适用于传感器网络模块等应用。

此外,LAPIS Semiconductor开发出的、支持Bluetooth® v4.0 Low Energy的2.4GHz无线通信LSI“ML7105”。LSI的最大特点是,实现了业界顶级水平的低耗电(发送时9. 8mA,接收时8.9mA※),凭借纽扣电池等小型小容量电池进行长时间使用成为可能。本LSI内置Bluetooth®无线通信所需的协议栈,可使现有的终端产品以最简洁的结构实现无线化。(※根据LAPIS Semiconductor 测量值)

图为无线通信LSI“ML7105”

另外,近年来伴随着各种设备的高性能化发展,对元器件小型化的需求日益高涨。在这种背景下,ROHM很早就开始利用独创的微细化技术,不断推进元器件小型化的技术创新。
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2011年,ROHM开发出低于被称为微细化界限的0402(0.4mm×0.2mm)尺寸的世界最小※贴片电阻器(0.3mm×0.15mm);2012年,又开发出世界最小※半导体---齐纳二极管(0.4mm×0.2mm)。产品阵容中不仅新增了0402肖特基势垒二极管(SBD),更是即将迎来03015贴片电阻器的量产。ROHM将这些采用与传统截然不同的新工艺方法实现了小型化、以惊人的尺寸精度(±10μm)为豪的世界最小※元器件定位为RASMID™(ROHM Advanced Smart Micro Device)系列。(※截至2013年9月19日 ROHM调查数据)

与0.5mm粗细的自动铅笔芯对比

采用独创的工艺技术,实现世界最小※的03015尺寸(0.3 mm×0.15 mm)

芯片的尺寸精度由±20μm大幅提升到±10μm

ROHM表示,今后依然会继续推进产品的小型化开发,并进行包括安装技术在内的更加实用的技术开发,不断扩充本系列产品的产品阵容,为实现设备的进一步小型化而贡献力量。

传统芯片挑战增大 市场渴望创新传感技术

随着便携式设备市场的增速放缓,ROHM方面认为,传统的芯片行业面临的挑战越来越大。主要的机遇来自创新的传感器技术,包括环境感应、运动感应、以及传感器的数据处理等。ROHM通过自身拥有的传感器阵容以及融合集团旗下LAPIS Semiconductor、Kionix公司的产品和技术,发挥协同效应,提供丰富的产品阵容以及符合客户要求的整体解决方案。

ROHM旗下的Kionix公司在MEMS产品的设计、工艺工程以及优质制造等方面,在全球享有崇高声誉,拥有丰富的产品和技术,包括低功耗MCU、无线通信LSI、传感器以及软件支持等。ROHM介绍,Kionix公司提供 “传感器融合”软件。“传感器融合”并不是仅仅限于交叉整理来自多个传感器的信息和信号。也就是说,所配置的每个的传感器元件,需要能够处理数据并自动校正,以使系统整体比起单体工作更能够发挥最佳功能。另外,不牺牲性能而尽可能的降低功耗是非常重要的,因此要求传感器融合软件还要具备优化管理各个传感器功耗的功能。而这正是ROHM旗下Kionix公司提供的传感器融合软件的卓越之处。Kionix的传感器融合软件为设计者提供无与伦比的灵活性、扩展性以及电源管理功能,可实现高附加值、具备运动传感器功能的产品开发。

图为Kionix公司的“传感器融合技术”

从智能手机到移动计算机,再到消费类电子产品和电器的方方面面,人机界面技术一直占据主导。Mitch Little表示,Microchip在开发人机界面和显示屏新技术方面投入巨大,并且仍将继续关注该领域。“我们的mTouch™触摸传感解决方案能够与我们丰富的PIC®单片机产品线配合使用,可实现电容式按钮与滑动条乃至多点触控投射电容式触摸屏等功能。”此外,Microchip在近期还利用创新的GestIC®技术增添了无需接触的3D手势界面功能。全球首款采用GestIC技术的手势控制器MGC3130能通过电场检测人手在自由空间中的位置和手势。

物联网使便携式产品更智能 移动电源要求提升

随着云计算、物联网以及智能化的快速发展,便携式设备日趋复杂。王维表示,在整个物联网的框架下,便携式设备已经超出了我们 之前所能想象的定义,朝着更智能、更互联和更微型化的方向发展。

移动互联网是目前经济的热点,与此相关的产品如4G通信类、智能穿戴设备、智能玩具、物联网等在一段时间内都会受到市场的热捧,而平板电脑、移动设备用电源等仍将继续火热。童剑杰向记者透露,Chipown通过对市场的正确把握及研发力量的大力投入,已经形成了智能手机、平板电脑、智能玩具以及移动电源等几大系统应用方案,针对不同应用均有相关的电源IC产品在生产或者设计中。

此外,他认为便携式设备应该还是聚焦在方便使用、即时使用,方便充电以及减少充电时间、次数等方向发展。“不论网络社交,还是移动互联支付,大家都不愿意等待设备长时间运算,或者担忧设备随时会断电、断线,所以大带载(支持更快的处理器),低待机功耗,高转换效率的电源IC仍然是市场的方向。另外,新的充电方式(无线充电、极速充电等)可能也是未来发展的方向。在新的生活方式成为习惯后,设备的更新换代规模还是极为可观的。”

便携设备除去个别极高端的品牌外,本土品牌已占据了很大的份额,芯朋微电子作为本土电源芯片品牌的代表厂商之一,在方案成本上具有较强竞争力,而且近年来在品质管理上的良好成绩也是业界有目共睹的。针对平板电脑、掌上游戏机系统,Chipown可以提供从AC/DC、到升降压DC/DC、以及LED背光、USB限流、复位等全系列的电源管理芯片产品。而针对移动电源系统,Chipown提供分立式系统方案,包括AC/DC、升压DC/DC、USB限流、锂电充电管理等全系列的电源管理芯片产品,此外我们为客户提供集成了线性锂电充电,电量指示,异步升压的三合一内置MCU的移动电源专用芯片AP5901A/ AP5900, 大幅减少BOM数量,减少PCB面积。

信息时代,人们已经越来越离不开手中的平板电脑、智能手机等便携式产品,“低头族”的队伍正迅速扩大。如今,大屏设备几乎统领整个消费市场,大尺寸触摸屏的市场空间备受看好。随之而来的是消费者对便携式产品要求的不断提高:更低的功耗、更长的续航时间、更快速及方便的充电方式,以及对各种传感技术也提出了更高的要求。未来抢占更多的市场份额,国内外厂商纷纷使出浑身解数,推出一系列更低功耗的产品及创新的传感技术,便携式设备市场上,正在上演着一场激烈的“无烟之战”。

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