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回顾2009年的电子技术

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回顾2009年的电子技术

提到回顾这个词,总让人感觉这篇文章将有多么高深的内涵。实际上,我们就是想简单梳理一下大家的记忆,把那些让人印象深刻的东西再呈现出来,为即将到来的新一年送上个欢迎仪式。

数据转换和放大器

整个2009年,因为消费电子的低迷,模拟公司将更多的精力投注于相对稳定的工业控制,医疗电子和能源控制行业,而受益最大的产品线就是数据转换器和放大器。在这其中,数据转换器因为是连接模拟与数字世界的桥梁,所以备受瞩目。从性能角度来说,多通道采样是当前很多应用的普遍要求,因此,6通道、8通道的产品在今年大量出现。而且,产品在信噪比方面的竞争也更加的白热化。同时,在高速采样状态下的功耗也成为一个重要的衡量指标。以TI公司的ADS4149为例,这是一个14位的ADC,主要面向测试测量和通信应用。其在250MSPS时每通道功耗仅为275mW,同时在输入频率为100MHz时SNR为72.5dB;动态功率调整可在采样率为160MSPS时将功耗降至215mW.

放大器是一个笼统的称谓,其包含的种类非常繁杂。但相比于08年的情景,厂家在09年大力宣传的产品并不算多。医疗、工业、通信是放大器的应用重点,为了适应这些市场的要求,很多产品都在提高精度和降低噪声两个指标上狠下功夫。以Maxim公司的MAX9617/MAX9618为例,该公司的自动归零技术使得这两款产品可以实现10μV(最大值)的输入失调电压和1μVP-P的输入电压噪声(0.1~10Hz)。另外,音频领域也是放大器的一个主要应用方向。在本年内,有很多功能强大的音频放大器推出,这些放大器在性能提高的同时,还集成了电源管理功能。

这里要指出的是,在产品架构没有实质性进步的情况下,工艺技术已经成为提升产品性能的重要武器。功耗、热密度这些指标的降低,都已经从图纸上的竞赛变成了工艺上的比拼。

电源管理

电源管理市场一如既往的热闹,投身到这个市场的公司越来越多。LED驱动、电池充放电管理依旧是这个市场的主题,当然,车用电源管理也开始崭露头角。从技术指标来说,开关电源的噪声在继续降低,开关频率在创新高,输出电流在加大,输入电压范围也在增加,而且,各种保护功能也在完善。当然,线性电源虽然风光不再,但也在进步。举个产品实例,是Linear公司的同步降压型DC/DC转换器LT3743。它是为了驱动大电流LED而设计的,输入电压是5。5~36V,输出电流最大为40A,可提供最大为160W的功率;频率调节范围是100kHz~1MHz。

说到电源管理,不得不提到数字电源。虽然这个概念的热度有些减退,但产品种类却在不断丰富。特别是那些拥有数字产品线的厂商,更是利用现有的资源,涉足这一领域。比如,Maxim公司就在年内推出了四通道数字电源控制器MAX16064.其在电源附近构建了一个低速响应闭环回路,通过将使能、反馈节点和/或基准输入接入环路,可实现很优异的电源跟踪、排序能力,在整个工作温度范围内输出电压微调精度可达±0.3%.当然,数字电源现在还只服务于高端的通信、服务器等市场。但随着越来越多厂商的参与,有些纯模拟电源占据的领域也将会出现它们的身影。

微控制器和微处理器

随着电子产品对能效的要求越来越高,2009年推出的微控制器产品在追求高性能的同时格外注重低功耗特性。

以恩智浦半导体在12月分销上市的LPC1100系列32位MCU为例,其Cortex-M0内核及系统架构充分利用了当今低功耗优化设计工具、技术和最新的低功耗、高密度硅闪存工艺。实现该性能水平的LPC1100频率为50MHz,其功耗也得到了很大程度的优化--仅需不到10mA的电流。

对于微处理器,随着频率的提升,相关的功耗和散热等问题也日渐突出,用户需要的是在单位通道低成本与低功耗的前提下,提供更多通道。以TI在11月推出的6核DSPTMS320C6472为代表的多核处理器正满足了要求极低功耗的处理密集型应用的需求。TMS320C6472采用6颗高速C64X+DSP内核,运行频率为500/625/700MHz,可实现3.7W性能与0.15mW/MIPS的功耗水平。

可编程逻辑器件

除了通信等高性能的应用领域,可编程逻辑器件正以更低的成本开拓新的市场,替代传统的ASSP和ASIC,我们已经可以在越来越多的对成本敏感的消费类等产品中看到FPGA的身影。

以Altera新近推出的CycloneIVFPGA为例,这款产品满足了大批量、低成本串行协议解决方案需求。CycloneIV系列增加了对主流串行协议的支持,不但实现了低成本和低功耗,而且还提供丰富的逻辑、存储器和DSP功能。

产品和技术复杂性不断提高,开发周期却越来越短。因此,工程师现在需要的是更灵活的设计方法和工具。以Xilinx“目标设计平台”为代表的针对垂直市场的解决方案进一步加快可编程逻辑在汽车、消费、通信以及航空航天和国防领域等一系列终端市场中的应用速度。

存储

2009年初,Spansion向美国一法院申请破产保护一度成为业内的热门话题。由于Spansion宣布申请第11章破产保护后更专注于嵌入式市场,此前Spansion所服务的手机市场立即被其他NOR闪存厂商瓜分,恒忆和三星都大有斩获。iSuppli数据显示,今年第二季度恒忆已领先于Spansion,在NOR闪存市场排名第一。

恒忆在12月召开的2009国际电子设备会议上公布其关于相变存储器(PCM)的最新成果。据恒忆研发人员描述,PCM是唯一替代非易失性存储器(NVM)的选择,代表了进入广阔市场及成为未来十年主流存储器技术的能力。因为融合了NVM及DRAM所具有的一些新特性,PCM对新的应用极具吸引力,既是经久的,又是创新性的技术。

现在,虽然全球IC产业尚未完全摆脱经济危机的阴霾,但中国半导体产业协会的数据表明,中国IC产业2009年二季度以来的整体销售收入环比增长达31%.中国已成为闪存市场增长最快的地区,蓬勃发展的消费电子和通信等领域对大容量并行、串行存储解决方案有着迫切的需求。

LED照明

据iSuppli预测,LED产业目前即将迈入新的扩张期,未来三年将以15%以上的两位数速度增长。这种增长将源于更多的高亮度和高通量LED进入一系列新的下一代照明应用。

2009年以来,LED日益成为多种现有照明应用的首选光源,包括汽车、交通和街道照明,以及手机、个人导航设备、数码相框和相机等产品中的小型LCD显示器及键盘背光。LED不仅在2009年迅速成为笔记本电脑液晶显示器的背光,索尼、夏普、松下等主要电视OEM厂商都在2009年下半年推出采用LED背光的液晶电视。此外,LED现在已经开始渗透面向住宅和办公楼的普通照明市场。

发光效率超过每瓦100流明的高通量LED灯泡的开发,以及允许LED在无须逆变器的情况下使用交流电的创新设计,正在推动LED更接近被主流普通照明市场所采用。iSuppli公司预测,LED灯泡会在2010年真正打入住宅和企业一般照明市场。

分立半导体

同集成电路相比,分立半导体受到的关注要少得多,但是,这些二极管、MOSFET、IGBT等器件却是电路不可或缺的一部分。像防止静电放电的一些保护器件,即时IC的集成度进一步提高,也无法把他们集成进去。尤其是电源,更是离不开这些分立式功率器件。在过去一年中,以手机为代表的消费电子的衰退以及绿色节能呼声的提高,为分立半导体带来了新的挑战和机遇。分立半导体供应商依靠新工艺、新封装技术推出了更高性能、更小体积、更低成本的产品。

飞兆半导体公司的PowerTrench工艺技术可以为MOSFET带来出色的低导通精密电阻、总体栅极电荷和米勒电荷,能最大限度地减少传导和开关损耗,从而带来更高的效率。例如,基于PowerTrench工艺技术的一款30VMOSFETFDMS7650,主要面向服务器、刀片式服务器和路由器的设计,采用Power56封装,实现了低于1mΩ的导通精密电阻(最大导通精密电阻为0.99mΩ),大大减少传导损耗,提高应用的总体效率。另一款器件FDFMA2P859T,采用了薄型封装新技术,将P沟道PowerTrenchMOSFET与肖特基二极管封装在一起,满足对电池充电和功率多工(power-mulTIplexing)应用至关重要的效率和热性能需求。

Vishay公司的SiZ700DT也采用创新的封装技术,在6mm×3.7mm的新型PowerPAIR封装内同时提供了低边和高边MOSFET,同时保持了低导通精密电阻和高最大电流的特性。PowerPAIR的厚度为0.75mm,比厚度为1.04mm的PowerPAK1212-8和PowerPAKSO-8封装薄了28%,大大减少DC/DC转换器中高边和低边功率MOSFET所占的空间。

电子测量仪器

伴随着电子制造业、半导体行业的衰退,电子测试仪器行业也受到了很大的冲击。以安捷伦公司为例,从其最近发布的2009财报看,其年度营收下降22%,至44.8亿美元。但是,同电子制造、半导体生产等下游企业不同的是,电子测量仪器供应商面对订单减少,收入下降时,不能一味减少量产,降低投入,相反,为了跟上新兴技术的测试需求,以及在行业复苏时占领更多市场,电子测量仪器供应商在投入研发,推出新产品方面并没有降低力度。同时,行业对低成本、灵活性测试方案的需求也为国内电子测量厂商带来新的机遇。

高速串行总线的飞速发展及广泛应用是目前测试测量厂商要面对的一个测试挑战。

在过去一年中,不管是安捷伦、泰克,还是力科,都在这一领域投入了极大精力。在硬件方面,为了满足像PCIE3.0、USB3.0等高速串行总线标准的测试需求,示波器的带宽已经进入两位数,如安捷伦公司的Infiniium90000A系列示波器、泰克公司的DPO70000B数字荧光示波器和DSA70000B数字串行分析仪、力科公司的WaveMaster8Zi系列产品。在软件方面,满足这些串行总线更新版本的解决方案也不断推出,例如,力科公司的EyeDoctor信号完整性系列工具,它提供了电缆和测试夹具反嵌功能、预加重和去加重建模功能、串行数据通道仿真功能和串行数据接收机均衡功能。

嵌入式系统在通信、国防、医疗、消费等多个领域的广泛应用带来了混合信号调试难题。处理器速度的进一步提高、各种高速总线的应用使混合信号调试难题进一步升级,原来市场上面向混合信号调试的产品已经无法满足新的测试需求。为此,从去年开始,测试仪器供应商开始升级他们的产品,如安捷伦推出了InfiniiVision7000系列混合信号示波器及配套的一系列软件工具,泰克推出了MSO70000系列MSO,不管是分析带宽、采样率,还是配套的软件工具,都作了相应提升。

低成本、灵活性测试方案一直是教育、发展型企业的首选,在经济低迷时期,尤为如此。以软件为中心的模块化测试系统,由于具有一定的灵活性和用户自定义性,以及低成本性,得到了广泛应用。NI公司推出的模块化不仅具有极大灵活性,同时利用LabVIEW充分发挥了高性能多核处理器的优势,能够以比传统仪器更快的速度进行多种常用的射频测量。RIGOL公司前不久推出了高性能经济型频谱分析仪DSA1000A系列。其中,DSA1030A最小分辨率带宽达10Hz,具有小于1dB的全幅度精度和-148dBm的显示平均噪声电平(10HzRBW),实现了极高的性价比。另一款DSA1020型频谱仪更以市场售价19800元的超低价格,专为高校的频域教学实验实量身打造。

总结

2009年是金融海啸后的头一年,也是各电子厂商开始接受考验的一年。为了生存和日后的发展,很多企业都在变革。也许,在年内我们还看不到这些改变的效果,但明年和未来的几年中,2009年中的努力将会加快电子行业迎来新辉煌的步伐。

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