革新工业/医疗/能源应用 半导体商力推高整合SoC

2015-09-25 08:49:00来源: 新电子
因应新一代工业、医疗及能源系统的设计要求,半导体厂正大举投入开发高整合系统单晶片(SoC),期将射频(RF)、类比和微控制器(MCU)等功能电路整合至单一微型晶片中,从而提升整体效能并降低耗电量。
 
以往,在类比产业最传统的格局就是单一功能,称为功能元件;接着终端产品制造商希望将更多功能整合至更少元件,因此目前积体电路(IC)开发商根据市场需求,将针对讯号链做出更多系统方案,缩短终端产品上市时间,同时节省研发费用。  
现在多数厂商是将一些类比功能整合至单一晶片,而部分厂商则希望整合更低功耗、高效能的设计。因此,晶片开发商希望透过整合所有高性能、功能单一的分散元件,并研发整合方案、软体、元件、演示平台,不断提高整合度、效率,甚至产能,进而改善许多日常生活所发生的水供应、生产力、甚至是安全、能源方面等诸多问题。  
 
由于晶片开发商看好工业、能源、行动商务以及医疗等四个关键市场的发展,因此以下将分别简述最近相关业者在此四个领域的现况与未来发展策略。  
 
在过去工厂藉由电线将中央控制器(Central Control Unit, CCU)与感测器、发生器等分散设备连接。但此作法不仅复杂、昂贵、不易重新配置,由于通讯线路长,往往容易当机、降低速度。  
 
IC开发商投入工业4.0 分散式控制器受瞩目  
 
目前积体电路开发商改变传统作法,将中央控制器转至分散式控制器(Distributed Control System, DCS),使其能连接各个控制器。藉由快速重复配置、提升功能、缩短通讯线路,便能降低成本,使工厂生产效率更高。  
 
对于未来,积体电路开发商正专注投入工业4.0。工业4.0代表着工厂系统由大型、集中的可程式逻辑控制器(PLC)走向模组化、分散式微型可程式逻辑控制器的转变,过程中将有效提高效率和灵活性。  
 
由于上述可程式逻辑控制器的转变让感测器遍布各处,将物与物相连,能让元件体积更小、功耗更低、效率更高。举例来说,有业者研发的微型可程式逻辑控制器,可将体积缩小十倍,功耗降低超过50%,数位输入/输出(I/O)处理数据速度加快七十倍。  
 
致力整合晶片 节省能源  
 
传统电表基本包含四块功能,分别为表计前端、表计处理器、微控制器(MCU)与通讯基频。最初积体电路开发商将表计前端与表计处理器整合至单一晶片,成为系统单晶片(System-on-Chip, SoC)。  
 
为刺激市场需求,积体电路开发商又新增安全辅助处理器,并整合成为一个系统。表计系统单晶片提供真正的高度灵活性,使电表制造商能在同一平台上用相同韧体优化性能。  
 
除电表外,积体电路开发商也致力研发超音波水流量计。如美信(Maxim)的超音波水流量计没有机械指标,因此在低流速测量精确,比一般机械表精准度高十倍,同类型水流量计高四倍。不仅能即时监控防止水管爆裂,且具备温度检测功能,甚至在单一AA电池供电下可运作长达20年。  

MPOS平台 加速行动商务  

现在许多人由于安全顾虑仍然不愿意使用信用卡,由研究报告显示若用户愿意充分信任信用卡的资料安全性,市场将会多创造出高达2.5亿美元的消费支出。如此巨大商机,将促使行动支付商研发出更加安全、更好的商品,以获得消费者更多的信任。  
 
对此,业界推出行动销售终端(Mobile Point of Sale, MPOS)参考设计平台,使支付终端供应商能为消费者提供各种尺寸、不同安全等级的方案,满足新兴的行动支付市场需求。  
 
该平台可降低研发成本,加快从产品设计到PCI认证流程,并加速产品上市。参考平台包含EMV L1协定堆叠(Protocol Stack)、蓝牙(Bluetooth)和近场通讯(NFC);完备的硬体加速加密库;以及经协力厂商实验室测试的预认证、符合PCI PTS 4.0标准的一整套安全措施。不仅如此,该设计平台还包含完备的机械设计开发包,进一步确保使用者的最终产品符合PCI标准要求。  
 
行动销售终端系统单晶片设计,能够满足众多行动销售终端的要求,包括:可以整合加密和物理安全保护、智慧卡介面、磁条卡读卡器、薄膜电晶体(Thin-Film Transistor, TFT)和安全键盘控制器、类比数位转换器(ADC)、数位类比转换器(DAC)、大量序列介面用于额外的定制设计。  
 
医疗穿戴装置需求夯  
 
可携式超音波设备,由于无法将功耗降至无线可接受的水平,因此一般采用昂贵的线缆。近日积体电路开发商的无线整合收发器(Transceiver),已经可将产品体积缩小50%,节能30%,甚至于无需线缆探头,便可以透过平板电脑收发。  
 
另外,穿戴式装置的市场销售数目,根据研究单位预估,在2018年能成长四倍。尤其是医疗、运动、活动监测、健身以及心率等相关穿戴式装置的市场需求将为最热门。  
 
积体电路开发商投入高度整合健康医疗平台演示,包含微控制器核心、配置内建类比电路、运作内置电路、驱动射频(RF)连接链路、驱动感测器、管理电源。  
 
而在此平台上,业者已准备不同的应用方案面对不同市场需求。若是手表医疗健康平台,它首先包含演算法系统,能监控包括心率、血氧等等指标。  
 
除了举例的手表,应用于医疗领域的穿戴式装置外,业者更研发出其他产品比如近场通讯温度贴。这是一个零功耗产品,亦即不须使用电池,便可通过能量收集进行工作。  
 
此外,还有脉搏血氧贴,可用来监测心率和血氧浓度;以及第二代生命征象监测服装等穿戴式装置,可监测人们生命征象。  

关键字:半导体

编辑:刘燚 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/manufacture/2015/0925/article_11377.html
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