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2019年4月11日，第八屆EEVIA年度中國ICT媒體論壇暨2019產業和技術展望研討會在深圳召開。會上，英飛凌、艾邁斯半導體、賽靈思、ADI、華虹宏力和兆易創新的數位專家就當前的熱點技術和應用進行了廣泛的探討。下面是各個演講內容的綜述，讀者可挑選自己感興趣的部分瀏覽或深入閱讀。 英飛凌：REAL3 ToF圖像傳感器 英飛凌電源管理及多元化市場事業部大中華區—射頻及傳感器部門總監麥正奇先生介紹了英飛凌的REAL3 ToF圖像傳感器。 麥先生介紹說，英飛凌REAL3圖像傳感器在多個市場居于領先地位。面向工業和移動應用的 REAL3圖像傳感器已投入量產，面向移動設備的專用 REAL3圖像傳感器已經面市，面向汽車應用的REAL3圖像傳感器尚在研發階段。英飛凌自有工廠和代工廠確保了該系列產品的高產能。 
圖1：飛行時間技術工作原理 飛行時間（Time of Flight，ToF）的基本原理是通過連續發射光脈沖（一般為紅外激光）到被觀測物體上，然后接收從物體反射回去的光脈沖，通過探測光脈沖的飛行（往返）時間來計算被測物體離相機的距離。飛行時間技術可提供準確、可靠的深度數據，僅使用一個紅外光光源就可以直接測量每個像素中的深度和幅度信息。 英飛凌的REAL3 傳感器3D成像具有最優性能、高度集成和優異功能。REAL3傳感器可以直接記錄深度圖和2D灰度圖，從實現又快又準確的3D成像，在明媚的陽光下仍可全面運行。REAL3可實現緊湊式攝像頭設計，快速完成一次性校準。它堅固耐用，不含機械部件，深度圖計算量小，CPU占用量低，可降低整機功耗。
圖2：REAL3 3-D 圖像傳感器芯片可以實現小巧的攝像頭模塊，便于輕松集成到小巧的電子裝置中 。 英飛凌提供可靠、完備的REAL3傳感器解決方案，包括攝像頭、軟件驅動程序、3D深度處理管道、參考設計和定制支持、 模塊制造商培訓和支持資源，以及參考生產裝置設置，以便模塊制造商和原始設備制造商進行校準和測試，校準時間小于5秒。 REAL3圖像傳感器適合各種移動設備應用，如智能手機前置攝像頭，以安全生物特征（人臉、手紋）識別來完成設備和App的解鎖以及安全支付。REAL3也可以用于智能手機的3D人臉掃描 ，用于自拍應用、 3D打印、虛擬人物和美顏應用等。此外，REAL3可用于手勢追蹤，實現零接觸指令。 相關閱讀：英飛凌推出REAL3飛行時間圖像傳感器：支持HVGA分辨率并帶來卓越照片品質等優勢的第四代產品 ams：集成光學傳感器 艾邁斯半導體（ams）先進光學傳感器部門執行副總裁兼總經理Jennifer Zhao女士介紹了該公司的光學和顏色/光譜傳感技術，尤其是集成光學傳感器。Ams的集成光學傳感器用于、顯示強度管理、攝像頭/顯示屏色彩平衡、接近感測和ToF接近和距離傳感。顏色和光譜傳感技術則用于顏色識別、食物分析、化妝品和膚色監測以及先進的生物傳感解決方案。 趙女士介紹說，智能手機目前呈現三大主流趨勢：前置攝像頭帶有3D人臉識別功能以實現身份驗證，保證手機安全和支付安全；屏幕趨向全面屏設計，無邊框，采用OLED屏下環境光亮度測量技術；攝影增強方面則采用激光檢測自動對焦、自動白平衡和光源閃爍檢測技術。
圖3：艾邁斯半導體為所有3D傳感平臺提供各類關鍵模塊 目前，有三種技術可用于手機的人臉識別功能：結構光(SL)、飛行時間(ToF)和主動立體視覺(ASV)。其中，結構光成本最高，但安全性最好；而ToF由于成本低、尺寸小等優點得到越來越多廠家的青睞。作為一家光傳感器大型廠商，趙女士說，ams對這三種技術都有儲備。 用于全面屏的屏下元件，ams的代表產品是TCS3701光學傳感器。這是市場上靈敏度最高的光學傳感器，是可用于ALS和接近測量的二合一傳感器，可透過OLED顯示屏測量環境光，而且可在所有亮度等級下運行。 除了人臉識別，ToF傳感器在智能手機中的另一項重要應用是后置攝像頭的自動對焦。ams的1D ToF傳感器協助相機執行自動對焦算法和閃光，為“增強現實”提供真實距離錨點。此類傳感器可檢測2cm至2.5m的距離，精度±5%。ams的TMF8801器件可獨立實現接近和距離監測，芯片內置直方圖，可以忽略玻璃蓋板污跡。它還帶有片上光學濾波器，可抗太陽光。該器件的封裝尺寸只有2.2 x 3.6 x 1mm。 拍照功能對于現在的智能手機來說非常重要；優秀的拍照效果會極大提升手機的市場競爭力。為了增強拍照影像的質量，ams的增強自動白平衡和閃爍補償技術效果顯著。在現實情況下，通常的白平衡算法無法提取干凈的白點，而ams的色溫傳感器在所有光源場景中都能提供精確的色溫，精確測量環境光，提供圖像的真實性。另外，在很多情況下，由于環境光閃爍，圖像受波紋效應的影響（如拍照電腦屏幕）。ams的光源閃爍檢測引擎具有自動檢測環境閃爍輔助算法，從而消除閃爍引起的圖像波紋。
圖4：艾邁斯半導體光學傳感器產品組合助力智能手機三大主流趨勢的不斷創新 相關閱讀：傳感器賦能智能手機變革，光學傳感器巨頭ams解讀三大創新趨勢 賽靈思：FPGA是人工智能計算的加速引擎 賽靈思公司人工智能市場總監劉競秀先生介紹了FPGA如何在正在興起的人工智能應用中發揮巨大作用。 我們知道，人工智能不會采用單一的電子技術，也不限于單一的應用。CPU、GPU、FPGA和ASIC都可以用作人工智能引擎，可應用于汽車、通信、工業、消費等各個領域。劉先生介紹說，無論在哪個領域，人工智能落地所面臨的巨大挑戰都使得FPGA成為現實有效的解決之道。
圖5：高性能計算平臺的發展趨勢 劉先生說，從大型機時代、PC時代到移動計算時代，我們一直主要依賴通用型的CPU，依靠摩爾定律所呈現的工藝進步來滿足不斷增長的計算能力需求。然而，在人工智能時代，摩爾定律已經跟不上對數據量和數據處理能力的爆炸性需求。在此情況下，采用效率最高的ASIC似乎更具吸引力。然而，隨著半導體工藝節點的不斷縮小，其研發成本急劇上升，使得僅有少數巨頭能夠負擔得起ASIC開發所需的昂貴前期費用。其次，如今新產品更新換代頻繁，常規的產品開發周期已經不能適應快速變幻的市場。綜合各種因素，FPGA因其數據處理能力強大且靈活性強的特點成為很多人工智能應用的合理選擇。 劉先生介紹說，人工智能開發過程十分復雜，耗時耗力。客戶不僅需要芯片，還需要軟件、生態環境、工具鏈以及各種參考應用。賽靈思提供整套的產品，為客戶提供不同層次的支持，從底層的硬件、中間各類IP以及軟件，乃至應用層的神經網絡模型。客戶可以通過選擇賽靈思及其合作伙伴提供的合適的神經網絡、合適的芯片和合適的硬件板卡等，就可以快速實現產品的部署。 賽靈思提供的是一個通用的AI解決方案。雖然實際應用中（如人臉識別、車輛識別）采用不同的CNA，但它們核心的算子都是一樣的，只是網絡架構和參數配置不一樣。采用賽靈思的方案，用戶最快幾個小時就可以把新的網絡部署在硬件上并運行起來，這對人工智能類創業公司來說重要的，可以讓自己的產品比競爭者更快地推向市場。 劉先生說，傳統的FPGA芯片公司賽靈思現在已經慢慢走向另外一個維度，向客戶提供的不單是一顆芯片，而是基于芯片、IP、工具以及客戶在真實場景中的算法，為客戶提供整套的參考設計，幫助客戶更好地使用基于賽靈思FPGA的解決方案。 相關閱讀：如何破解兩把“剪刀差”加速AI落地？Xilinx給出了答案 ADI：加速邁向工業4.0的好伙伴 ADI亞太區工業自動化行業市場部經理于常濤先生介紹了工業4.0所面臨的挑戰，以及ADI在該領域擁有一些典型技術積累。 雖然工業4.0的概念已經被提出若干年，但其目前的發展狀況似乎并未如當初所預想的那樣順利。于常濤先生介紹說，由于一些不確定的因素，用戶尚未做好大規模投資的準備。但不可否認的是，工業4.0是大勢所趨，有能力的先行者將會占據極大的優勢。他說，作為一家擁有數十年歷史的大型半導體廠商，ADI長期耕耘工業領域，在模擬、電源、處理器和通信等諸多技術層面擁有強大實力，是開發工業4.0方案的可靠半導體廠商。 于先生介紹說，一個典型的智慧工廠包含四個重要組成部分：機器人、控制系統、通信網絡以及現場儀表和傳感器。在這幾方面，ADI都有著深厚的技術積累。
圖6：加速機器人整合 在工業機器人方面，ADI擁有功能完整的解決方案。針對機器人控制，ADI有基于AMR技術的產品，也有研發中的新一代技術產品，即針對角度或者編碼器的解決方案。針對機器手臂的姿態，ADI有很多傳感器技術，如IMU。關于震動檢測，ADI有加速度計產品。針對工廠安全問題，ADI也有相應的解決方案。 在控制系統方面，ADI推出了最新一代的AD411X產品，它是全集成的軟件配置I/O，具有很多保護功能，非常貼近國內客戶的應用場景。每個通道都可以任意地定義為數字量的輸入輸出或者模擬量的輸入輸出，是非常靈活的方案。 工業網絡方面，于先生介紹說，目前工廠當中仍以有線網絡為主。除了傳統的RS-485/RS-422現場總線，更多的是工業以太網。針對工業以太網，ADI的核心優勢也體現在了集成度和靈活性。fido5000實時以太網多協議(REM)交換機芯片是ADI收購的Innovasic公司的產品技術，可以用一顆芯片支持主流的工業以太網的協議，通過調用或者編寫部分軟件的方式實施不同的工業以太網的協議。針對接續工業以太網的時間敏感網絡（TSN），ADI以及做了許多工作，將在今年底推出下一代的千兆TSN技術。 對于中國市場，于先生說，EtherCAT在中國是應用最廣的協議棧，并且在世界上也是最集中的區域。針對本地客戶一些不同的需求和不同的特點，ADI在上海、北京有一個接近50人的系統團隊，這個系統團隊全部來自各公司比較資深的研發人員，針對本地客戶的需求做系統性的開發。例如，ADI的EtherCAT評估板功能齊全，同時做了工業一致性的測試，還有軟件測試的支持。 關于機器健康監測，于先生說，這是自去年以來非常熱門的話題，也是工業物聯網落地的一個很好實例，正在被越來越多的客戶所接受。他說ADI最突出的產品是基于加速度計的產品。在機器健康相關的各項參數中，震動是一個關鍵的參數，機器的損壞會帶來震動情況的反饋。ADI把一些有特色的產品和自己的方案整合在一起，提供了一個完整的DEMO系統。該系統包含震動檢測節點，可基于無線傳輸方式檢測震動，它還帶還有天線、電機驅動、PC端GUI等。基于這個系統，用戶可以迅速獲得第一手數據，把整個工作的重心集中在更有附加值的基于云端的算法上面。 華虹宏力：汽車電動化將帶動新一輪半導體市場增長 華虹宏力戰略、市場與發展部科長李健先生做了題為“電動汽車‘芯‘機遇‘’的演講，闡述了電動汽車將帶動全球半導體市場新一輪的增長，以及華虹宏力的產品技術優勢及未來規劃。 李健先生分析說，在過去的幾十年中，雖然半導體市場具有明顯的周期性，但總體上呈現振蕩式上揚形態。PC機和手機曾成為拉動半導體市場的關鍵應用。但是，自2017年開始，智能手機已顯疲態。能夠擔任多技術融合載體、拉動半導體市場快速上揚重任的就是未來的智慧汽車。實現汽車的自動化和電動化需要大量的半導體器件作為基礎。他測算，2020年全球汽車市場可能需要30萬片/月的8英寸IGBT晶圓產能。 李先生說，在功率器件方面，華虹宏力主要聚焦以下4個方面。一是Trench MOS/SGT，二是超級結MOSFET工藝（DT-SJ），三是IGB，四是GaN/SiC新材料。 華虹宏力從2002年開始自主創“芯”之路，是全球第一家關注功率器件的8英寸純晶圓廠。截至2018年第4季度，作為全球最大的功率芯片純晶圓代工廠，華虹宏力8英寸MOSFET晶圓出貨已超過700萬片。 硅基MOSFET是在華虹宏力功率器件工藝的基礎，后續工藝都是基于這個工藝平臺不斷升級、完善。在對可靠性要求極為嚴格的汽車領域，華虹宏力的MOSFET產品已通過車規認證，并配合客戶完成相對核心關鍵部件如汽車油泵、轉向助力系統等的應用。 相比基礎的硅基MOSFET，超級結MOSFET(DT-SJ)則是華虹宏力功率器件工藝的中流砥柱。超級結MOSFET最顯著特征為P柱結構，華虹宏力采用擁有自主知識產權的深溝槽型P柱，可大幅降低導通電阻，同時，在生產制造過程中可大幅降低生產成本和加工周期。超級結MOSFET適用于500V到900V電壓段，它的電阻更小，效率更高，散熱相對低，所以在要求嚴苛的開關電源里有大量的應用。 硅基IGBT芯片在華虹宏力的定位是功率器件的未來。硅基IGBT在電動汽車里是核“芯”中的核心，非常考驗晶圓制造的能力和經驗。目前，基本上車用IGBT是在600V到1200V電壓范圍。華虹宏力是國內為數不多可用8英寸晶圓產線為客戶代工的廠商之一。華虹宏力IGBT相關工藝的量產狀態為，早期以1200V LPT、1700V NPT/FS為主；目前集中在場截止型工藝上，以600伏和1200伏電壓段為主；未來方向的3300V到6500V高壓段工藝的技術開發已經完成，正與客戶在做具體的產品驗證。 李先生說，未來10到15年，寬禁帶材料（GaN和SiC）的市場空間非常巨大。寬禁帶材料本身優勢非常明顯，但目前來講，可靠性上還有待進一步的觀察。簡單地將寬禁帶兩個材料按照不同維度列表對比可見，SiC的市場應用和硅基IGBT完全重合，應用場景明確；GaN則瞄準創新型領域，如現在流行的無線充電和未來無人駕駛LiDAR，應用場景存在一定的變數。從技術成熟度來講，SiC二級管技術已成熟，MOS管也已小批量供貨；而SiC基GaN雖然相對成熟，但成本高，Si基GaN則仍不成熟。從性價比來講，SiC的比較明確，未來大量量產后有望快速拉低成本；而GaN的則有待觀察，如果新型應用不能如期上量，成本下降會比較緩慢。 李先生說，公司未來的整體戰略依然是堅持走特色工藝之路，也就是堅持“8+12”的戰略布局。8英寸的戰略定位是“廣積糧”，重點是在“積”這個字上。華虹宏力有超過20年的特色工藝技術積累，包括功率器件、Flash技術等等；同時這20余年來積累了很多戰略客戶合作的情誼；連續超過32個季度盈利的赫赫成績，也為華虹宏力積累了大量的資本。正因為有這些積累，華虹宏力可以開始布局12英寸先進工藝。12英寸的戰略定位是“高筑墻”，重點是在“高”字上。華虹宏力將通過12英寸先進技術，延伸8英寸特色工藝優勢，拓寬護城河，提高技術壁壘，拉開與身后競爭者的差距。 目前，華虹宏力正通過技術研發，將特色工藝從8英寸逐步推進到12英寸，技術節點也進一步推進到90納米以下，比如65/55納米，以便給客戶提供更大的產能和先進工藝支持，攜手再上新臺階。總結來說，只有積累了雄厚的底蘊，才能夠在更高的舞臺上走得更穩，即使當時會有一些危機發生。 兆易創新：SPI NOR Flash應對高性能應用領域的趨勢和需求 北京兆易創新科技股份有限公司（GigaDevice）成立于2005年4月，是一家以中國為總部的全球化芯片設計公司，致力于各類存儲器、控制器及周邊產品的設計研發。兆易創新是世界第三大SPI NOR Flash供應商，累計出貨量達到100億顆。兆易創新存儲事業部資深產品市場總監陳暉先生向我們介紹了NOR Flash的最新進展和應用狀況。 我們知道，電子系統的核心是處理器。當系統啟動時，處理器需要加載啟動代碼。因為邏輯電路和存儲電路的半導體制造工藝不同（處理器制程已經達到了7nm甚至5nm，而存儲器制程很難達到30nm以下），處理器上不適合集成非易失存儲器，所以獨立的閃存就有了存在的必要。在各類閃存中，NOR Flash以可靠性高、數據傳輸快等特點成為啟動代碼的首選存儲器件。 自問世以來，NOR Flash的接口在不斷進化，現在最新的接口是xSPI標準，數據吞吐量從最初的每秒2.5MB發展到今天的每秒200或400MB。 那么，這種高吞吐量的器件有何現實意義呢？陳先生介紹說，這是當下各類應用所要求的。不管是AI、5G或是車載、IoT，都希望產品性能越來越好、越來越快。 以越來越流行的車載超大的顯示屏為例，如果用前一代的104MHz四口NOR Flash來存儲所有顯示屏的數據，那么把顯示屏里面的數據從Flash里面讀出來需要超過五秒鐘，顯然這是消費者難以接受的。如果用最新的八口協議，用200MHz DTR來讀，那么不到一秒鐘屏幕就會點亮。也就是說，汽車啟動按鈕一按，顯示屏上的動畫、導航等各種各樣的信息就顯示出來了。同理，對于人工智能系統，在調用算法、AI數據庫時，速度會受到限制，只有用了新一代八口的高速率的傳輸，才能夠保證這顆AI芯片真正地動起來，能夠達到一個接近人腦的水平。總之，新應用需要新型xSPI Flash支撐，而兆易創新已經做好了準備。 |
