從80+最新芯片，看懂英飛凌的"芯"布局
2022-11-16 14:20:41 EETOP 作者：Nancy Zhou隨著5G、人工智能、云計算等技術的發展，初具雛形的萬物互聯已經為我們的生活帶來了更便捷的服務。而萬物互聯的核心是數據和計算，芯片則是推動數字化發展的關鍵。全球芯片技術的發展，除了受限于摩爾定律、芯片架構、越來越復雜的電路等芯片設計的技術挑戰之外，芯片還深陷能耗困局。 英飛凌是模擬和功率器件的頭部企業，在某些在細分市場上，更是佼佼者，如全球功率MOSFET市占率榜首，同時也是IGBT市場上排名第一的供應商。不過，近幾年來，英飛凌從頂層的科技趨勢出發、對應到應用領域，其戰略布局已經全面更新。目前，不僅在第三代半導體領域早有布局，更是確定了數字化的發展戰略，核心應用便是物聯網。 11月6-8日，英飛凌攜80+產品精彩亮相深圳國際電子展暨嵌入式系統展（ELEXCON 2022）順利召開，集中呈現了英飛凌在相關領域的探索與成果，并揭示面向未來數字社會的技術趨勢及產業布局。
專為物聯網設計的PSoCTM
今年是英飛凌PSoC20周年。英飛凌目前比較主流的兩個系列是PSoC 4，即單核的C10系列，以及雙核的PSoC 6。據了解，PSoC 4、PSoC 6是應用于消費類市場和物聯網的主力產品。從功能上講，PSoC 4更貼近于做一些小應用的合成，或小型馬達控制方案，如功能相對簡單的HMR應用，即人機交互，而PSoC 6則是專為物聯網設計的MCU。
這里，重點介紹了英飛凌的PSoC 6。它是由最高工作頻率為150M的Cortex M4的內核，加上最高100兆的Cortex M0+內核搭建的MCU架構。在物聯網邊緣端的應用中，Cortex M4的內核可以處理傳感信息提取、計算、數據傳輸、無線連接和圖形顯示等功能。Cortex M0+內核可以做到輸入輸出、控制電容觸摸、藍牙低功耗控制，安全和其它通訊控制功能等。此外，PSoC 6還有一個特色功能，即CAPSENSETM特有的觸摸感應技術。它既可以做成觸摸按鍵形式，也可以做成滑條，還可以做成縱向的接近感應的方案，這是一種效果很好的HMI體驗方式。對于一些新型的IoT應用，尤其是算力越來越大的應用場景，包括指紋識別、語音解碼等識別功能，就可以應用PSoC 6架構。因為隨著性能越來越強，功耗就會越來越高。為了平衡功耗，就可以用PSoC 6中的M0+去做事務性的簡單工作，它不需要很大的工作，但需要頻繁的去動作，這時就可以利用M0+鮮明的低功耗特點來平衡整個應用。
英飛凌所有的PSoC都有數模混合的共同特點，即把運算和比較器全部都集成在MCU里，整個控制平臺的數模都混合到一個芯片上就可以解決。此次英飛凌展臺上分別展出了PSoCTM4 MAX 先鋒研發板和PSoCTM6 WiFi-BT 先鋒研發板，此外還有一款基于PSoC 4電機控制的FOC矢量控制變頻電機平臺，主要應用在家電領域，如空調、冰箱、洗衣機等，以及一款基于英飛凌PSoC 6的智能門鎖方案，它把觸摸按鍵、指紋算法，以及開關鎖事務全部都集成到一個芯片上，相當于用一個方案就把三個方案進行了整合，可以節省應用上的BOM設計。 高音質的感觀享受：齊柏林音箱
英飛凌展出了其最新一代的齊柏林音箱，里面用的是三顆英飛凌的MA1070，主要是推動一個低音、兩個高音和兩個中音，總共五路音響。這個芯片的主要技術特點是采用多電平調制的技術，帶來的比較直接的好處就是放大的聲音可以保持本真，可以讓聲音的音質比傳統的Class D音質更好一些。
實際上，多電平調制的技術本身有三個顯著特點： 第一，相對傳統的Class D功放，在相等的開關頻率下它的調制輸出信號的頻率可以是傳統Class D調制頻率的兩倍或者四倍，其調制頻率可以更高、更接近于聲音的原度。 第二，就是多電平，即可以做到五個電平的調制。相對于傳統的兩電平的Class D而言，五個電平可以更貼近于音頻信號，讓聲音更好的還原。 第三，開關管的工作電壓只有原來傳統工作電壓的一半，好處是產生的開關的噪聲也會比較小，噪聲越小，在音箱里面對音箱的影響就越小，音質就會越好。 車用ToF傳感器，不僅僅是汽車
智能汽車，無疑是當下市場崛起最快，同時也是需求最旺盛的一個新興產業之一。在汽車智能化發展額道路上，半導體技術正在積極推動汽車的低碳化及數字化發展。展會上，英飛凌展示了多款車用產品。其中其基于3D ToF的人臉識別系統和駕駛員監控系統，以及基于3D ToF 的乘客監控系統，是首款能夠符合ISO26262標準的高分辨率傳感器。其在汽車上主要有四大應用場景，
首先可以做Face ID識別，即人臉識別認證。比如當我們在靠近一輛車的時候，我們可以通過Face ID識別我們的身份信息，給車輛進行解鎖，然后把我們個人的信息同步到車輛的工控系統里面，讓車懂你，它就知道主人喜歡的音樂、燈光氛圍，座椅高度等，這些習慣性偏好都可以通過跟中控臺的互動得到。 其次是DMS，可以做到駕駛員監控系統。如它能實時的監測到駕駛員是否在疲勞駕駛、分神駕駛，比如通過眼睛，即眼球的視線來實現。還能進行手勢的識別控制。 第三是OMS，乘客的監控系統。可以通過對車輛遺留物品的檢測，防止有些小動物，或者其他一些物品遺留在車輛上面。或可以通過ToF攝像頭，來對頭部、身高、體重等進行掃描，當事故發生時，安全氣囊彈出的角度和強度就會根據相關信息給出準備的判斷，這樣可以讓乘客得到更有效的保護。 最后是車外盲點的檢測。可以通過外部盲點的檢測去監測外部的情況。 此外，這兩年隨著AR、VR、元宇宙概念的興起，在IoT的場景應用中，越來越多的產品會選用英飛凌的ToF方案，比如包括游戲公司、AR的眼鏡等，都有很多應用。 其它車用產品還有： 第三代寬禁帶半導體：未來已來 英飛凌的碳化硅產品有很多，電壓等級從650V,1200V和1700VSiC MOSFET，據介紹，將來還可能會有更高壓的3300V的碳化硅產品。 在展示的儲能系統中，它采用了6個三電平模塊。模塊內部采用了英飛凌的IGBT和SiC MOSFET混合型配置，包括1200伏IGBT7，以及1200伏4（毫歐）的SiC MOS。英飛凌為大多數應用開發的模塊是IGBT模塊，全硅的方案。現在這種模塊的配置方案，比純硅的方案，在系統成本上有更大優勢。據介紹，大概相比純硅方案每千瓦能便宜5%到10%。此外，它的效率可以達到99%，相比全硅方案，開關頻率可以等效的達到96千赫茲。整體來看，在1500伏的光伏儲能當中是一個比較優的解決方案。 CoolGaN半橋連接展示板，是目前大家關注度比較高的一個器件，是英飛凌基于第三代半導體材料的氮化鎵產品 。不過，它不是一個完整的設計，只是便于工程師去評估它的性能的一個設計。雖然它的板看起來比較小，但是它的功能很豐富。首先，它不是一個完整的設計，只是一個便于工程師去評估它的性能的一個設計。但其實可以把它搭成一個半橋電路，也可以把它搭成一個boost電路，還可以搭成一個buck電路，非常方便工程師根據自己的要求去做調試。 3000W服務器電源是為服務器和數據中心設計的滿足OCP標準的服務器電源，其輸出是50V。之前的服務器，一般大多數是12V。目前這款現服務器，其PFC全部都是用了碳化硅產品，整體效率非常高，峰值效率達到了97.5%，超過鈦金96的標準。英飛凌非常看好這個產品，表示是一個極具吸引力的產品。 氮化鎵的LLC Demo 板。它的功率密度非常高，可以達到160瓦每立方英寸。傳統LLC基本上都是100-200KHz的工作頻率。英飛凌的這個LLC，它的工作頻率可以高達350KHz，它的效率加LLC能夠達到98，或者是98以上。也就是說，頻率提升的同時，并沒有犧牲它的效率。同時，雖然達到98，但它的頻率可以達到350K，也就是它的電感還有電容可以進一步的縮小。 總結 展會上，英飛凌展出的科技產品還有很多，如BMS 整體解決方案 、具備12通道獨立ADC、自帶內置的12路低通濾波器、以及基于BLE定位的汽車鑰匙，基于藍牙&Wi-Fi打印機方案等等。早期的時候，物聯網的連接都是基于本地點對點的連接。目前，信息產業已經發展到一個全新的階段，新一代信息產業的一個顯著特點便是連接技術能力，方向是加持這種技術之后實現智能化的人機互聯和萬物互聯，更重要的是安全互聯！ 數字智能，低碳未來！英飛凌正憑借其完整、可靠、高效的解決方案，賦能萬物互聯，引領未來出行！
