芯耀
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到今年，EEVIA年度中國電子ICT媒體論壇已經連續(xù)舉辦了9屆，從最初的面向行業(yè)媒體的迷你沙龍，逐漸演變成一個開放的產業(yè)論壇，來自全球半導體公司的議題和觀點，為產業(yè)提供了一個觀察階段性市場和技術趨勢的窗口。今年的會議，我們可以看到工業(yè) 4.0、第三代半導體、智能駕駛、自動駕駛測試、UWB、大計算平臺、無線充電這些領域的應用熱點和趨勢，以及相關的最新技術和產品。
工業(yè) 4.0：融合IT和OT需要增強連接
由于工業(yè)4.0已經納入到中國的新基建規(guī)劃，ADI希望自己能夠在未來發(fā)揮領導者的作用，因此投入了很大的精力來進行研究和規(guī)劃。不久前，ADI委托Forrester推出了一個關于工業(yè)4.0的白皮書，ADI中國區(qū)工業(yè)市場總監(jiān)蔡振宇在會上發(fā)布了這一名為《無縫連接推動工業(yè)創(chuàng)新》的白皮書。
蔡振宇重點分析了提高產線效率的幾個關鍵要素。首先是隨著工廠中AI或連接的大量使用，節(jié)點上各個數(shù)據(jù)的收集越來越方便。對連接、連接可靠性、數(shù)據(jù)易獲性的要求都越來越高。
其次是加強數(shù)據(jù)的分析能力，如人工智能、大數(shù)據(jù)，或者機器學習的結合。而后是基于數(shù)據(jù)分析結果的優(yōu)化改進的處理，如通過調整電機運動負載狀態(tài)下，將整體效率提高。
獲取大量的數(shù)據(jù)至關重要，而這依靠大量的連接。因此ADI提出了增強連接，邁向工業(yè)4.0的概念，目前，提升連接的質量和能力是關鍵。蔡振宇認為，智能制造中，工業(yè)連接和實時數(shù)據(jù)是基礎，有了這個基礎才能做到真正的數(shù)字化轉型進而降本增效，并且提高安全性、環(huán)保和生產敏捷性，這些共同構成了智慧工廠的內涵。
在智慧工廠的有線和無線連接網(wǎng)絡中，以太網(wǎng)將發(fā)揮重要的作用，其帶來的價值包括降低運維成本、提高靈活性和提升效率。不同于傳統(tǒng)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的設備端到控制端到應用端再通過防火墻連接外網(wǎng)的線性模式，借助工業(yè)以太網(wǎng)標準，新的工業(yè)網(wǎng)絡是直接從智能的終端設備到智能工廠到互聯(lián)網(wǎng)，達到IT和OT融合，把工廠數(shù)據(jù)跟現(xiàn)實的IT端融合。
圖、傳統(tǒng)工業(yè)網(wǎng)絡結構將被平行結構取代，這是工業(yè)4.0上的最大的區(qū)別
《無縫連接推動工業(yè)創(chuàng)新》中的結論顯示了工業(yè)自動化成熟度不同的的企業(yè)對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)不同的需求。中等成熟度和高等成熟度的企業(yè)已經把IOT技術應用到相應的設備中，但低成熟度的還在看基于云分析的一些應用。在針對技術的投資優(yōu)先級上，低成熟度的公司在物聯(lián)網(wǎng)的投入少，中成熟公司覺得不夠，繼續(xù)投。高成熟度的公司則不再增加投資。
圖、企業(yè)對新興技術的投資優(yōu)先級
目前，工業(yè)自動化的痛點主要是計劃外停機，傳統(tǒng)系統(tǒng)和網(wǎng)絡無法支持現(xiàn)代數(shù)字化的業(yè)務，以及缺乏專業(yè)知識降低了網(wǎng)絡改進速度，《無縫連接推動工業(yè)創(chuàng)新》針對不同成熟度的企業(yè)給出了工業(yè)4.0轉型的不同的圖譜概念，其中不乏商業(yè)機會的分析。
2020年，ADI營收為56億美金，其中有53%來自于工業(yè)產品，超過一半，可見工業(yè)市場對于ADI的重要性。在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)方面，ADI的主要產品是工業(yè)以太網(wǎng)連接芯片，其ADI Chronous的系列方案，包括支持多協(xié)議的百兆的PHY，支持多端口、多協(xié)議的fido5100 /5200；最新推出的支持TSN的三端口ADIN1300，支持千兆PHY，目前已被中國一些頭部客戶選用于軌道交通和工業(yè)，下一代即將推出的ADIN6300則升級到六端口，支持更大容量的TSN；純物理層的10BASE-T1L，單端收發(fā)，可以給設備供電。
目前，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)以有線連接為主，無線連接還存在功耗和可靠性問題，蔡振宇認為，雖然現(xiàn)在工廠中核心的控制信號基本上是有線方式傳輸，無線主要用于傳數(shù)據(jù)，但隨著5G的推進，其URLLC將在工業(yè)領域落地，無線連接會形成一個新的趨勢。由于URLLC的接口和5G以太網(wǎng)或TSN通用，因此，ADI的連接芯片可以把TSN的信號傳到5G，通過5G發(fā)到云端滿足工業(yè)需求。
第三代半導體:關鍵性能在設計結構
電力將成為21世紀最重要的能量載體,高能效解決方案對于促進全球發(fā)展和滿足由此產生的能源需求越來越重要，而第三代半導體將在其中發(fā)揮重要作用。從更廣泛的意義上看，后者將成為減緩地球溫室效應，實現(xiàn)碳達峰的一個重要推手。
目前，全球每年消耗的能量為16萬TWH，相當于160萬億度電。其中三分之一是電力，而轉化電能損耗掉的能量巨大。英飛凌電源與傳感系統(tǒng)事業(yè)部市場總監(jiān)程文濤認為，如果能在發(fā)電的過程中，減少這部分的損耗，就能夠為碳達峰、為減排做出重要貢獻，而英飛凌希望在其中作出自己的貢獻。
目前，整個能源轉換的鏈條中，從發(fā)電（風力、太陽能）到電力傳輸，英飛凌的市占率很高，包括開關器件、模塊和分立器件。
圖：英飛凌在電力產業(yè)的產品線
而第三代半導體SiC和GaN之所以成為大家最關注的方向，主要是材料特性使之能夠實現(xiàn)高能效比。傳統(tǒng)硅基半導體導通損耗的物理極限約在0.4Ω mm2，往下，只能是SiC和GaN。通常，硅基半導體必須要用較多元件的結構，才能實現(xiàn)相對較高的效率。而SiC和GaN能用很少的器件實現(xiàn)很高的效率，如在服務器和通訊電源領域，相關功率開關的轉換效率已達到98%。
“硅基半導體目前從架構、可靠性、性能提升上，基本已經接近物理極限，”程文濤說，“英飛凌預期在幾年后做出來的下兩代產品，能夠接近這個物理極限。而有關功率半導體領域的第三代半導體的研究，起步雖早，但是真正大量投入資本和技術，也是最近這幾年的事情?！?/p>
相較于其他廠商，英飛凌的第三代半導體的差異化體現(xiàn)在獨特的結構設計上。如SiC采用的是溝槽式結構，解決了大多數(shù)功率開關器件的可靠性的問題。而針對GaN的電壓敏感性，英飛凌也設計出了脫敏結構。
圖：SiC兩種不同結構設計的對比
從功率器件的應用上看，由于具有較高性價比，目前硅基半導體還是主導，SiC和GaN的成本短期內還無法降下來。SiC主要用于高功率、高電壓的領域，GaN則主要是用在追求超高頻率的應用，如手機快充、5G基站和數(shù)據(jù)中心。程文濤表示，一些定價接近硅基半導體的第三代半導體器件，更多是出于商業(yè)策略的定價考量。今年GaN和SiC的價格相似，但都明顯高于Si，隨著規(guī)模經濟、缺陷密度控制和產量的提高，以及向新一代的技術升級，預計明年開始，第三代半導體的價格將迅速下降。
智能駕駛：光學技術大有可為
從光學光源到光學傳感器，以及定制化芯片，包括軟件，艾邁斯和歐司朗的合并使之能夠為客戶提供完整閉環(huán)的方案，年營收達到50~60億美金，從而穩(wěn)居全球領先的地位——這是外界對早前兩家公司合并案的主要解讀，不過，這背后另有更深一層的邏輯，即業(yè)務市場的互補。
歐司朗在汽車行業(yè)深耕多年，大量的汽車頭燈、尾燈、內飾燈，都用到歐司朗的產品；艾邁斯半導體則在消費電子領域深耕多年，合并后新公司的業(yè)務變得更加均衡：60%業(yè)務比重是汽車、工業(yè)、醫(yī)療業(yè)務（AIM業(yè)務），40%比重是消費業(yè)務，這將使這家超過110年的設計和制造歷史的新集團的發(fā)展更加穩(wěn)健。
在半導體行業(yè)里，光學比較特殊，專注光學的半導體公司并不多。據(jù)艾邁斯歐司朗市場與業(yè)務發(fā)展總監(jiān)金安敏介紹，艾邁斯歐司朗專注的光學包括傳感、光源，以及未來比較重要的可視化。這三塊是光學領域目前對半導體的需求很大的三塊。而通過對顛覆性創(chuàng)新技術的投資，艾邁斯歐司朗將不斷積累核心技術，實現(xiàn)業(yè)務增長。
金安敏表示，光學系統(tǒng)的核心技術主要包括四個方面：一是光學發(fā)射器，即光源，其中光源整形的晶圓級光學元器件，是系統(tǒng)里比較重要的技術；二是光接收探測器。如圖像傳感器，以及其它的光電傳感器，像激光雷達中的二極管探測器系統(tǒng)硬件涉及到發(fā)射器、微型光器件和接收器；三是光系統(tǒng)的算法軟件。不同于其他傳感器的單維信息，光信息往往是二維或者三維，信息量巨大，對信息處理的軟件和算法的要求遠高于其它的傳感系統(tǒng)；四是光學傳感系統(tǒng)的定制電路。
圖：光學系統(tǒng)的核心技術及產品
這四個方向也是艾邁斯歐司朗集團背后的技術核心。如在光源方面，艾邁斯半導體是VCSEL，歐司朗則是在LED、邊發(fā)射EEL等發(fā)射器領域，以及傳統(tǒng)光源。整合后的公司，其產品技術可以支撐大量的應用，實現(xiàn)光學方面的三大功能：傳感、光源、可視化。
光學系統(tǒng)的應用非常廣泛，包括消費電子、工業(yè)醫(yī)療、汽車和照明。其中汽車應用無疑是一個有著巨大增長潛力的市場。據(jù)金安敏介紹，艾邁斯歐司朗在該領域主要針對未來智能駕駛涉及的核心應用，包括3個：智能化和數(shù)字化的外飾照明；與內飾控制、傳感結合起來的內飾照明；自動駕駛。
圖：智能外飾照明技術的發(fā)展趨勢
自動駕駛主要是激光雷達。相對于毫米波雷達和車載攝像頭的應用，目前激光雷達還遠未普及。金安敏認為，未來3~5年，激光雷達將開始進入車載的爆發(fā)期。這里面，光源主要有邊發(fā)射EEL，是原歐司朗的強項，而純固態(tài)激光雷達、泛光式激光雷達所用到的VCSEL則是原艾邁斯的強項（該公司擁有全球最大功率的VCSEL）。
在內飾照明這個部分，機會點在于駕駛員疲勞駕駛檢測DMS。歐盟已經有相關法規(guī)，要求歐洲新車評價系統(tǒng)將DMS列入條目，作為五星安全的必要條件，中國的法規(guī)也會跟進。這意味著以后乘用車會廣泛加入DMS功能，這一系統(tǒng)也將有更多升級的方向，如從目前的2D方案升級為3D，可以非常準確地知道艙內有幾個人，每個人的動作、狀態(tài)，再基于這些來調節(jié)氛圍燈、空調系統(tǒng)等，另外還有車內遺留物檢測，避免把小孩子遺留車內的事故發(fā)生。這里面，環(huán)境光傳感器、監(jiān)控光源和傳感系統(tǒng)、背光LED和手勢傳感器等都是艾邁斯歐司朗的強項。
人機交互是另一個機會場景。目前，人機交互最大的載體是顯示屏，其配置數(shù)量呈上升趨勢。從單塊屏到三塊屏、五塊屏，乃至具有盲區(qū)提醒功能的車窗，這些都將增加光源和屏控光學傳感器的需求。另外，抬頭顯示HUD，已經成為一些車廠標配的應用，發(fā)展較快，已經有AR-HUD的方向，對光源提出更高的要求，其中的LED和激光光源是艾邁斯歐司朗的強項。
自動駕駛測試：需要找到新的方法
汽車行業(yè)的三大零愿景是零事故、零排放、零損耗。就自動駕駛而言，零事故和零損耗對系統(tǒng)測試提出了更多的挑戰(zhàn)。
NI資深汽車行業(yè)客戶經理郭堉表示，目前自動化駕駛測試面臨四大挑戰(zhàn)：
首先是電子電氣結構，從原來的傳感器到ECU模式，轉變?yōu)橹醒?a class="article-link" target="_blank" href="/baike/1547034.html">域控制器處理模式；
二是目前的法規(guī)還不是特別完善，就中國而言，相關測試的場景庫搭建的不是特別完善，而隨著法規(guī)的完善，也會帶來很多新的測試需求和測試挑戰(zhàn)。如軟件定義汽車的趨勢，對軟件的測試變得非常重要。針對ADAS的AI和深度學習的測試復雜度日益增加，自動化測試的硬件和軟件，需要不斷的迭代和更新，包括提供完整的工具鏈，幫助工程師最大化工作效率，不需要一直學習新的工具；
三是非常緊迫的測試開發(fā)流程和周期；
四是更多的仿真，意味著更多的測試以后會停留在軟件在環(huán)的測試中。這是因為路測實測成本太高，需要構建一個非常高保真度的軟件測試環(huán)境，去訓練AI的算法，幫助汽車識別目標物，從而達到避障和主動駕駛的功能。
“產品的復雜度日益增加，汽車價格一直在降。所以我們必須采用新的測試方法，改變整個測試思路，”郭堉說，“不同于傳統(tǒng)汽車的測試，我們對于ADAS全新的技術框架，需要找到一個新的測試方法。
在傳統(tǒng)的汽車測試研發(fā)和驗證流程中，設計環(huán)節(jié)從最底層系統(tǒng)的要求，逐漸部署到每一個子部件的研發(fā)，這個過程主要會依賴于軟件，包括原型驗證的環(huán)節(jié)，而大部分的時間會花在從部件測試到整車級如NVH可靠性測試過程中，隨著ADAS技術的不斷完善，整機廠的測試需求向軟件設計端轉移，需要更多進行軟件測試，提高測試效率。
圖：汽車系統(tǒng)的開發(fā)流程
一份NI在5月份邀請多家公司測試主管做的問卷調查結果顯示，目前在自動駕駛上所有的測試手段還是基于硬件測試或者真實的道路測試，而仿真測試的模型并不保真，驗證數(shù)據(jù)不可靠，但未來車廠更希望通過仿真測試來提高效率。
郭堉表示，目前仿真測試主要難點在于缺少高保真度的模型和場景，無法去媲美真實采集到的道路狀況，通過仿真的方法沒有辦法保證ADAS汽車路面上和場景中跑的結果一樣。尤其是中國目前還沒有出臺非常明確的法規(guī)，沒有特定的中國場景庫，現(xiàn)在所有的場景庫幾乎都是來自歐美，廠商急需中國搭建自己的高保真仿真庫。
另一個痛點是，目前很多廠商之間的鏈路沒有打通，需要很多工程師去打通各個廠商之間的鏈路，從而測試的流程和工具鏈需要重新進行學習，不同的廠商需要學習不同的硬件。
一個典型的ADAS測試驗證工作流程，是從動態(tài)的高可靠性數(shù)據(jù)的錄制到打標簽，再到數(shù)據(jù)重構，通過數(shù)字孿生的技術，把重構數(shù)據(jù)通過軟件重構為一個虛擬的場景，通過數(shù)據(jù)管理，再進行測試。之后再把這個數(shù)據(jù)和高保真場景一起進行硬件在環(huán)仿真，最后才加上硬件，進行硬件在環(huán)仿真?？梢?，數(shù)字孿生是非常重要的技術，如Waymo測L4一天要跑2000萬英里的路程，不可能花大量的時間和金錢用幾千輛車去跑。所以99.9%的測試都是通過仿真進行，仿真測試的數(shù)據(jù)可靠性就非常重要。
圖：典型的ADAS測試驗證工作流程
NI在今年正式宣布收購monoDrive公司，就是想通過該公司的數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)重構和孿生，因為要還原一個真實的道路情況，把樹葉、欄桿、地面上的標志圖形、路面的積水狀況、路燈和垃圾筒表面的參數(shù)系數(shù)，反射系數(shù)等完整地復現(xiàn)出來，目前只有monoDrive這個軟件可以做到?？紤]到中國的幅員遼闊，每個地方的仿真的難度都很大，NI可以借助這樣一個軟件，快速創(chuàng)建中國的場景，以便驗證算法，實現(xiàn)ADAS算法的快速地迭代。
當然，ADAS測試僅有仿真還不夠，需要平臺來支持實車錄制的道路實時數(shù)據(jù)。包括毫米波雷達、激光雷達、超聲波雷達等傳感器，以及多路和高清攝像頭的數(shù)據(jù)，需要有豐富接口的硬件平臺支持收錄，NI的PXI平臺可以滿足這類需求，把所有傳感器數(shù)據(jù)無損的保存下來，也能夠進行壓縮，并通過完整的軟件工具鏈，去做數(shù)據(jù)管理和回放。
硬件在環(huán)仿真HIL對ECU算法驗證十分重要，通過模仿外圍的設備,用軟件導入模型，對ECU算法進行驗證。例如NI的PXI硬件平臺通過把模型部署到FPGA的板卡中，通過毫秒級的運算，可以跑車輛動力學模型，就可以真實的反饋車輛在虛擬場景中如何運轉，之后再連到DUT，去實現(xiàn)HIL的ECU算法驗證。
UWB：除了定位還有數(shù)據(jù)傳輸
今年4月份，蘋果發(fā)布AirTag后把UWB這個一直被藍牙和WiFi所遮蔽的無線技術重新拉進大眾視野，其精準定位的特性給找物、手機定向控制、博物館導覽、增強型支付等應用場景提供了想象空間，而基于UWB特性的更多的應用也開始趨熱。
Qorvo中國區(qū)移動事業(yè)部銷售總監(jiān)江雄表示，UWB精準定位的應用已經比較成熟，如小孩、寵物的防走失，老人行動監(jiān)測，電視自動控制——大人或孩子靠近電視會自動識別，播放不同的適合的節(jié)目等。另外就是尋找失物，因為是厘米級定位，效果比藍牙好。一個新的應用是智慧家庭中“跟隨我”的場景：照明或音響娛樂設備可以配合人的位置自動開關。
由于專為精準定位和安全通信而設計，UWB可以彌補GPS在室內無法定位的不足，這也是當初其誕生的背景。UWB具有五大特性：厘米級精準定位，是目前最高精度定位技術；高可靠性。最強的抗多徑干擾的能力；毫秒級延時，比GPS的響應時間快50倍；易開發(fā)實現(xiàn)和低功耗，便于手持產品應用；安全性——符合IEEE 802.15.4z標準。
這些特性使得UWB和其他無線技術形成差異化應用，如UWB室內室外都可以用，GPS只能室外。在定位上，UWB是厘米級，GPS是5到20米，WiFi是5到15米；覆蓋范圍UWB為25到250米，藍牙100到15米，WiFi是50到150米。還有一個有待充分利用的是數(shù)據(jù)傳輸力，UWB速率可以達到27M bps，另外其安全性也遠超其它技術。
“傳統(tǒng)的定位方式主要依靠信號強度來測量，例如WiFi、藍牙，這種方式一般能做到5米的精度，準確率能有70%?！苯壅f，“有些技術能通過窄帶TOF的方式定位，在保證70%準確率的情況下也只能做到2米精度。UWB技術是100%物件的識別精度都是小于0.1米，對于定位技術來講，是最強的?！?/p>
圖：UWB的工作原理決定其技術特性
Qorvo從2013年就開始進入UWB領域，目前主要針對工業(yè)應用。其方案符合多種標準，包括IEEE 802.15.4a/z、歐洲汽車聯(lián)盟CCC的標準、以及UWB生態(tài)聯(lián)盟Fira的標準等。憑借在射頻、軟件和生態(tài)系統(tǒng)方面的積累，該公司下一代產品將具有更高的集成度（SiP）。
而前文提到的數(shù)據(jù)傳輸特性，有著更為廣泛的應用前景，利用27M bps傳輸速率，以及超低延時特性，可以做數(shù)據(jù)傳輸應用，如物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)收集、VR/AR、手機對手機、手機對耳機等。江雄認為，眼下UWB已經到了一個爆發(fā)時間點，該公司不少客戶非常關注并使用UWB。而OPPO、小米、美的等公司也都在關注UWB。
大計算平臺:新架構減緩后摩爾焦慮
隨著芯片設計制造的工藝節(jié)點逼近物理極限，產業(yè)進入后摩爾時代。承載數(shù)據(jù)傳輸?shù)接嬎闾幚淼?a class="article-link" target="_blank" href="/baike/1552575.html">CPU負載越來越復雜，各處理單元面臨不同的挑戰(zhàn)。同時，芯片設計對性能、功耗的要求不斷提高，而成本、生產周期以及產品生命周期、一次流片成功等也都在考驗芯片供應商的綜合實力。這些挑戰(zhàn)，都需要通過架構、設計、IP來應對。
從2011年推出Arm v8，到2021年推出Arm v9，十年間，全球基于Arm的設備出貨已經1800億，包括IoT設備、手機、智能電腦等，從前端的數(shù)據(jù)收集到服務器，基于Arm的處理器已經實現(xiàn)廣泛覆蓋，甚至在一些超算領域，Arm也開始進入。安謀科技高級FAE經理鄒偉表示，數(shù)據(jù)鏈處理的各個環(huán)節(jié)存在不同的計算形態(tài)，對算力的要求也不同，因此Arm提供了不同的產品，包括面向應用處理器的Cortex-A系列，實時處理的Cortex-R系列，和低功耗的Cortex-M系列。這些產品在提高性能的同時，會進行架構的演進以適應新的計算需求。
基于今年推出的Arm v9架構的相關芯片預計將在今年下半年面市。除了包括兼容v8在內的全項兼容，v9處理器引入了三個主要的功能：機器學習專用加速器、數(shù)字信號處理和增強安全性。如同之前Arm產品在性能上的演進——Cortex-A73的邏輯性能提升了2.5倍，Neoverse系列的性能提升了2.4倍——v9在兩年內還將繼續(xù)提升30%左右的性能。
結合自身的產品策略，Arm提出了全面計算的概念，涉及到整個系統(tǒng)設計中的頻率、帶寬、緩存大小等等的優(yōu)化。這一概念也有利于Arm的處理器從手機向PC延伸。而由于PC比手機能接受更大的空間和散熱，Arm的CPU和GPU可以在性能上追求更多變化，包括big.LITTLE的基礎架構的創(chuàng)新、計算性能和安全性能的提升、普適性，以及經過驗證的技術。
其中，安全是一個越來越重要的需求，包括手機和物聯(lián)網(wǎng)設備等，“今年因為網(wǎng)絡攻擊受損可能達6萬億，越來越多的設備連接在網(wǎng)上，被攻擊的面會越來越大。面對這種情況，Arm和合作伙伴推出了一個平臺安全架構——PSA，”鄒偉說，“例如在國內我們和信通院（中國信息通信研究院）的實驗室聯(lián)合，做PSA的認證，希望給大家引入一個安全的概念，讓整個設計有安全的認證，也滿足采購方對安全的需求。”
圖：Arm v9的機密計算架構
在安全上，Arm v9的一個重要特性是專門設計了機密計算架構，分為Manager、Hypervisor和SPM三個區(qū)，對應不同的安全需求。Arm希望在v9引入之后，能在全鏈路上保護數(shù)據(jù)，提供一個成熟的IP滿足行業(yè)對差異化和對通用性的需求，以及日益增長的多樣化的負載計算的需求。
無線充電：競爭邁向3.0
自從2008年WPC（無線充電聯(lián)盟）成立并統(tǒng)一了無線充電標準后，隨著全球廠商融入規(guī)范，逐漸形成了無線充電的生態(tài)。目前，不少廠商的旗艦手機和耳機都具備無線充電功能，而圍繞無線充電芯片市場也可謂巨頭環(huán)伺，競爭十分激烈，新進者沒有絕活絕難出位。
2014年，一家公司在硅谷和上海成立了研發(fā)中心，3年后，該公司分別在合肥、深圳、和北京建立了銷售分支。2020年和2021年，又分別在馬來西亞、美國東海岸、以及韓國建立了銷售和研發(fā)中心。短短7年間，這家公司已經有6個研發(fā)中心，4個銷售分支，整個公司已經超過200人，這家公司就是無線充電芯片領域的低調黑馬——伏達半導體。
目前，無線充電沿著兩個技術路線發(fā)展：一是更快，二是更自由。據(jù)伏達半導體無線充電事業(yè)部副總裁李锃介紹，針對第一項，該公司無線充電功率已從2019年的20W發(fā)展到今年的80W；而在讓無線充電更自由方面，現(xiàn)在整個產業(yè)還停留在初級階段，屬于隨放隨充，接下來可以做到邊走邊充，包括耳機、手表放在一起充電的應用。
除了這兩條技術路線，無線充電的應用生態(tài)也在發(fā)展，除了家居、車載、自拍補光燈外，諸如鬧鐘和音響也都可以集成無線充電。
成為黑馬，伏達走了三步：一是成立之初以Pin to Pin的產品作替代，通過量產來證明國產半導體產品也有實力去發(fā)展手機應用的高精尖技術；二是推出第二代產品，給客戶提供一個更高效率的充電方案，如今年推出的80W方案采用伏達自己的專利技術，改變了充電架構；第三步是持續(xù)簡化架構創(chuàng)新，把無線充電的成本和體驗做得更好，以擴大其無線充電應用設備范疇。
在市場策略上，伏達也有自己的節(jié)奏，先從最主流的手機無線充電切入，繼而拓展到耳機、手表等可穿戴領域，以及更高要求的汽車應用——目前，很多電動車都在主控平臺上開始標配無線充電發(fā)射器。有賴于技術實力，這一策略已經發(fā)揮作用，2019年該公司用于小米手機的無線充電的速度，約70分鐘可以充滿，有線充只需要59分鐘左右；到2020年，該公司在華為P40手機上量產的產品，大概65分鐘可以充滿，而用于小米11的無線充電接收大概只需要48分鐘即可充滿。今年上半年，該公司又發(fā)布了一款新的無線充電技術，無線和有線充電時間充滿都只需要36分鐘。
決定無線快充時間的是功率和效率。據(jù)李锃介紹，該公司第一代產品是7.5W，第二代產品35W，最新產品達到67W，無線充電的效率從發(fā)射到接收達90%。目前該公司正在開發(fā)第三代技術，會把功率降低到50W，但效率會提更高，在提升用戶無線充電體驗和價值的同時降低成本，另一個重要原因是響應工信部關于無線充電功率最高不超過50W的意見稿。
無線充電芯片設計頗具門檻，在接收芯片設計上，一個芯片要同時處理功率、協(xié)議、算法。同時，為了提供比較好的體驗，每一個接收芯片的軟件算法中，都需要兼容市面上符合WPC認證的發(fā)射端。另外，還要支持手機反向充電功能這類功能。
和接收芯片不同，發(fā)射芯片設計對于EMI噪聲有更高要求。由于無線充電是輻射開放的磁場，會對外面其它的設備產生影響，在做芯片設計的時候，要特意降低寄生參數(shù)，調整驅動的速度和時間，以保證對其它電子設備非常友好。這個特性在汽車無線充電中非常重要。據(jù)悉，一個即將發(fā)布的首款國產車載無線充電方案——業(yè)界最高輸出功率的50W無線充電發(fā)射盤——搭載了伏達的無線充電產品，效率達到80%（目前市面已經量產的產品都是70%），同時符合車載專用的AEC-Q100的認證。該方案用到了伏達的專利架構SmartBridge，可以提供更好的EMI，以及更安全可靠的系統(tǒng)。
圖：無線充電收發(fā)芯片設計要素
目前，小米、華為，以及oppo最新的手機都已采用伏達的無線充電芯片。此外，oppo、紅米、小米的耳機也已經集成伏達的無線充電芯片，這些耳機可以放在手機上通過反向充電補電。另外，伏達提供支持一拖三應用的芯片，即同時給手機、手表和耳機等設備充電。
除了無線充電，伏達也一直在研發(fā)有線快充芯片，去年30和40W的電荷泵的芯片已經面世，今年繼3月發(fā)布80W的無線充電芯片后，該公司在6月份最新發(fā)布了一款高達100W的有線快充芯片，作為獻給國家建黨一百周年禮物。該芯片的發(fā)射效率非常高，傳輸效率可以達到98%。
在國產半導體公司中，伏達半導體是唯一一家同時提供無線充電和有線快充成熟方案的公司。李锃強調，他們在放電中采用電荷泵的方式，降低手機放電速度。而除了手機、PC，該技術還可以用在服務器上，李锃相信，未來高效率DC/DC轉換中，電荷泵是電源芯片必然的發(fā)展路徑。
