電子技術展望

能源效率：產品需要高能效和更低能耗

　　近日，聯合國氣候變化巴黎峰會達成全球氣候新協(xié)定《巴黎協(xié)定》，以遏制溫室效應，實現可持續(xù)發(fā)展，近200個國家在協(xié)定上簽字，為綠色低碳、節(jié)能減排開啟了新篇章。據國際能源署《世界能源展望2015》，要把未來25年世界能源需求增長限制在三分之一，而同期經濟增長150%，提升能效將是關鍵所在。 節(jié)能高效一直是全球的共同目標，各國政府陸續(xù)出臺一系列日趨嚴苛的法規(guī)，如過去美國能源之星(Energy Star)標準或歐洲行為準則，規(guī)定某些產品的空載待機能耗必須小于500 mW，而美國能源部DOE最新的六級能效標準，已將此要求提高至須低于100 mW，并將輸出功率水平提高到250 W以上，而將于2016年實施的歐盟最新版能效標準 (CoC Tier 2) ，要求0.3 W~49 W的低輸出功率應用的空載能耗低于75 mW。而消費者在購物時也會將產品是否節(jié)能作為重要的考慮因素。因而不論是消費電子、汽車或是工業(yè)領域，都要求產品無論在滿載、輕載或是空載時都實現更高能效和更低能耗。這涉及到集成度、功率密度、功率損耗、散熱性、封裝等多方面的技術挑戰(zhàn)。

　　安森美半導體的電源產品及技術創(chuàng)新每每領先于全球，如NCP1366初級端穩(wěn)流控制器，空載能耗不到10 mW，符合美國DOE及歐盟CoC Tier 2;NCP4305 同步整流控制器，用于CCM反激和LLC 轉換器，進一步提升電源能效;NCP1399業(yè)界首款電流模式LLC控制器采用專用跳周期模式提升輕載能效; GaN(氮化鎵) 晶體管的電源轉換能效超越硅;新一代場截止型溝槽IGBT降低開關損耗;T6/8 MOSFET技術利用最低導通電阻提供高性能電源轉換;及采用領先封裝技術的智能功率模塊(IPM)和功率集成模塊(PIM)。

正在進入移動通信網絡的下一個發(fā)展階段

　　我們正在進入移動通信網絡的下一個發(fā)展階段，一個我們將看到移動設備連接生活中一切事物的階段。在這種新的互聯生活中，移動的生活方式將改變社會，不僅對我們人與人之間彼此的互動方式產生深遠的影響，也將影響人與環(huán)境之間的互動。我們會看到緊湊的、連接的傳感器和執(zhí)行器以不同的方式普及到日常消費電子、家用電器以及一般的基礎設施上。這就是趨勢：物聯網——萬物相連。

　　有數據表明，到2020年，全球將有500~750億個傳感器設備連接到網絡，這個數字是全球人口數量的7~10倍。面對如此巨大的傳感器數量，以及更加龐大的傳輸數據，傳統(tǒng)的電力線或電池供電方式將面臨安裝成本、運營成本、維護成本、使用壽命以及環(huán)保方面的問題，在這種情況下，使用能量采集技術可以幫助傳感器設備實現易安置、免維護、長壽命以及綠色環(huán)保等目的。能量采集技術將往更低功耗、更高效率、更易用的趨勢發(fā)展。

　　目前的難點在于整個能量采集系統(tǒng)需要專用的、昂貴的低功耗模擬電路芯片;需要非常仔細地去設計能量采集、轉換以及存儲;需要計算復雜的能量收集負載功耗;需要靈活的低功耗芯片去執(zhí)行能量收集系統(tǒng)負載的傳感、處理以及通信功能。

　　賽普拉斯提供一個基于S6AE101A的完整的、無電池能量采集套件($49)方案，并免費提供Easy DesignSim?在線仿真軟件，簡化能量采集系統(tǒng)設計以及能量采集系統(tǒng)負載的計算，可以幫助客戶快速熟悉能量采集技術并解決能量采集系統(tǒng)的設計難點。(作者：蔣家亮、李冬冬)

工業(yè)4.0/機器人：人工智能和人機交互技術將會起到至關重要的作用

　　伴隨德國總理默克爾訪華，“工業(yè)4.0/機器人”的相關話題受到廣泛關注。未來，人工智能的研究成果和新一代人機交互技術將參與到制造業(yè)的所有關鍵領域，并對大眾社會造成廣泛影響。工業(yè)3.0時代向工業(yè)4.0時代的過渡，實質上是現有的工業(yè)自動化向工業(yè)智能化、網絡化轉型，而這其中人工智能和人機交互技術將會起到至關重要的作用。科大訊飛于2014年正式啟動了訊飛超腦計劃，該計劃的目標是研發(fā)實現具有深層語言理解、全面知識表示、邏輯推理聯想、自主學習進化等高級人工智能的智能系統(tǒng)，并且在教育、客服、人機交互、醫(yī)療等領域實現推廣應用，推動相關應用系統(tǒng)實現智能程度的本質突破。目前，工業(yè)智能化中呈現三個主要功能方向——“自主互聯”、“自然交互”及“智能決策”，也是科大訊飛“訊飛超腦”計劃已經部分實現同時正在全面深入研究的課題。這種高級人工智能的突破，必將涉及認知智能領域的各個信息服務系統(tǒng)實現本質的飛躍，而人工智能產業(yè)也將從代替體力勞動升級到代替大量的腦力勞動工作，某種意義上說，將有望實現人類勞動的更大程度的解放。在剛剛結束的科大訊飛年度發(fā)布會上，我們也已向外界展示了科大訊飛在人工智能和人機交互技術等領域的最新研究成果和實力基礎。正如所見，在推動工業(yè)4.0發(fā)展的道路上我們已經踏出了堅實的一步。

　　作為中國最大的智能語音技術提供商，科大訊飛在智能語音技術領域有著長期的研究積累。核心技術代表了世界最高水平，并在語音合成、語音識別、口語評測、自然語言處理等多項技術上擁有國際領先的成果，占有中文語音技術市場70%以上市場份額。隨著移動互聯網、智能硬件浪潮的到來，科大訊飛整合了各技術領域多年的研究成果，構建了全球首個智能人機交互平臺——“訊飛開放平臺”：將以語音交互為核心的人工智能技術開放給業(yè)界開發(fā)者，隨著各產品領域的持續(xù)豐富和合作伙伴的不斷加入，“訊飛開放平臺”將不斷為產業(yè)發(fā)展推波助瀾。

針對工業(yè)IoT應用的主要無線要求

　　目前，大家都在談工業(yè)物聯網 (Industrial Internet of Things ―IIoT)以及對于工業(yè)傳感器之無線連接能力的關聯需求。對工業(yè)界來說，給機器、泵、流水線和軌道車輛等物件裝備傳感器的概念并不新鮮。為特定用途而設計的傳感器和網絡已在工業(yè)環(huán)境中激增，從煉油廠到生產線均在其列。

　　歷史上，這些網絡在網絡可靠性和安全性方面遇到了一個很高的門檻，完全無法利用消費類技術來應對。特別地，這些傳感器實現聯網的方法決定了在工業(yè)應用特有的嚴苛環(huán)境中是否能夠以安全、牢固和具成本效益的方法來部署傳感器。

　　由于其工作涉及工業(yè)級的可靠和安全無線傳感器網絡，因此凌力爾特的 Dust Networks 產品組開創(chuàng)了幾項如今是主要無線網絡標準之組成部分的關鍵技術，包括WirelessHART (IEC62591) 和新涌現的 6TiSCH IETF 標準。這些無線網絡標準專為滿足工業(yè)應用的需要而特別制定的，下文進行了概要總結。

　　首先要考慮的是可靠性和安全性。與消費類應用不同，成本往往是消費類應用中最重要的系統(tǒng)屬性，而工業(yè)應用一般是把可靠性和安全性列為榜首。在OnWorld對工業(yè)無線傳感器網絡(WSN) 用戶所做的全球性調查中，可靠性和安全性被受訪者舉出為兩個最重要的問題。如果您考慮到一家公司生產商品的盈利能力、質量和效率，以及工人的安全要常常依賴于這些網絡時，這就沒什么好驚訝的了?？煽啃院桶踩詫τ诠I(yè)無線傳感器網絡之所以不可或缺，原因即在于此。

　　工業(yè)IoT并不是由無線技術專家安裝的。大多數情況下，已確立的行業(yè)將逐步地在其傳統(tǒng)產品以外增添工業(yè)IoT產品和服務，而其客戶則將在新和老式設備混合使用的環(huán)境中進行部署。工業(yè) WSN 中所體現的智能必須給工業(yè)IoT產品提供一種易用性，從而使得過渡過程對于現有的現場工作人員而言是無縫的。而且，系統(tǒng)應可供全球部署之用，因為最終用戶對于工業(yè)IoT的廣泛采用常常是遍及全公司，并且要求多地點標準化。

　　傳感器可安放在任何地方。對于工業(yè)IoT應用而言，傳感器或控制點的精準布設是至關緊要。無線技術有望實現無線通信，但是如果您需要插上電源來給無線節(jié)點供電，或者每隔幾小時或甚至幾個月對其進行再充電，那么部署的成本和不切實際的方法就變得讓人望而生畏了。(作者：于繼棟、Joy Weiss)

聯網家庭：無線連接技術是最大的推動力

　　物聯網的演變與發(fā)展推動了多種不同終端細分市場的快速發(fā)展，也帶來了巨大機遇。隨著消費者對家庭自動化監(jiān)控的需求持續(xù)上升，分析師預測家庭自動化市場到2019年的產值將達164億美元。在當今的智能家居中，人們可遠程操控一系列不同的設備和系統(tǒng)，如照明、取暖、空調、安保系統(tǒng)以及冰箱、洗衣機、烘干機、洗碗機等家用電器。利用家庭無線網絡，對上述系統(tǒng)的遠程控制可使我們快速了解一切家用設備的運行狀況，且在任何地方都能輕松管理家庭能耗，并可對家用電器的功能進行調節(jié)。在物聯網市場蓬勃發(fā)展的早期階段，許多產品創(chuàng)新都來源于創(chuàng)業(yè)公司的奇思妙想，但這些創(chuàng)業(yè)公司都會面臨人力、資金和產能的限制。為了幫助新生企業(yè)茁壯成長，跟上市場需求，智能家居技術還需要眾多要素的支持，其中包括充滿活力的智能家居生態(tài)系統(tǒng)、功能強大的組件、設計出色的軟硬件平臺，以及最重要的——不同設備之間的互操作性。

　　智能家居家電開發(fā)和推廣的背后，無線連接技術是最大的推動力，它實現了智能設備與家庭網絡的連接，從而能隨時隨地監(jiān)控家用電器。在Wi-Fi、智能藍牙、NFC和電力線通信(PLC)等業(yè)經實踐證明的技術支持下，高效的設計方案不斷降低智能家電的處理功耗需求。反過來，其高效性又能幫助制造商設計、生產并向市場推出低成本產品，大規(guī)模地促進消費。(作者：Brian Bedrosian)

汽車電子：新能源汽車會越來越多

　　今后中國新能源汽車會越來越多，針對新能源汽車相關的產品，東芝推出了例如在節(jié)能方面非常有功效的馬達驅動的電路，還有在電動車混合動力里面廣泛使用的光機電器件類似的產品。車載信息化方面，東芝除了既有的車載音箱產品以外，還增加了與互聯網、車聯網相關的無線互聯的藍牙產品、存儲產品。

　　針對環(huán)保的要求，東芝提供非常獨特的有優(yōu)勢的電機控制技術，東芝的BiCMOS的制成技術已經實現130納米高性能的制程，可以提供非常高性能的低導通阻抗。安全領域東芝提供獨特的專利技術的圖像處理技術。如Visconti? 的ADAS系方面的識別芯片，還有汽車儀表方面提供的是Capricorn? 系列的車載儀表的解決方案。信息領域，東芝把在消費電子領域里非常強的存儲方案提供到車載方面，如東芝特別推出SLC NAND、e?MMC、SD卡和SSD，針對車載的要求。(作者：田中基仁)

本文來源于中國科技期刊《電子產品世界》2016年第1期第8頁，歡迎您寫論文時引用，并注明出處。