《電子技術(shù)應(yīng)用》
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【回顧與展望】德州儀器:模擬芯片版圖擴(kuò)至AI

2025-01-22
來(lái)源:德州儀器

【編者按】2024年,半導(dǎo)體市場(chǎng)在AI、消費(fèi)電子、汽車(chē)電子、工業(yè)自動(dòng)化等領(lǐng)域的推動(dòng)下,實(shí)現(xiàn)了顯著復(fù)蘇和快速增長(zhǎng),模擬芯片復(fù)蘇信號(hào)明顯,在2025年,半導(dǎo)體市場(chǎng)能否繼續(xù)保持增長(zhǎng)態(tài)勢(shì),汽車(chē)半導(dǎo)體、工業(yè)自動(dòng)化等哪些細(xì)分領(lǐng)域更值得期待?日前,德州儀器對(duì)本站記者介紹了該公司對(duì)于的展望和公司的未來(lái)發(fā)展戰(zhàn)略。

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六大新品助力業(yè)務(wù)持續(xù)增長(zhǎng)

TMS320TMS320F28P55X 系列 :集成了邊緣人工智能 (AI) 神經(jīng)處理單元(NPU),提供了24個(gè)高精度PWM通道以及最多39個(gè)ADC通道。TMS320F28P55X是TI首次在C2000系列中引入NPU,以應(yīng)對(duì)當(dāng)前工業(yè)和汽車(chē)領(lǐng)域?qū)崟r(shí)控制系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)更智能的實(shí)時(shí)控制的趨勢(shì)。該產(chǎn)品已應(yīng)用于電弧檢測(cè)中,幫助降低系統(tǒng)成本并縮小系統(tǒng)尺寸;還可應(yīng)用于馬達(dá)驅(qū)動(dòng)故障檢測(cè),其故障檢測(cè)準(zhǔn)確率高達(dá)99%。

全新 F29H85x 系列:一款搭載新型C29內(nèi)核的產(chǎn)品,該內(nèi)核是TI時(shí)隔二十三年后的迭重大更新,其處理位寬從32位躍升至64位,并配備了超長(zhǎng)指令級(jí)架構(gòu),使得單個(gè)指令周期最多能并行完成8條指令。這一改進(jìn)使得基礎(chǔ)運(yùn)算性能相較于C28提高了2倍以上。以FFT為例,C29的FFT性能相較于C28提高了5倍;對(duì)于馬達(dá)控制所需要的數(shù)學(xué)運(yùn)算來(lái)講,C29的平均性能會(huì)是C28的1.8倍;對(duì)于數(shù)字電源變換的一些數(shù)學(xué)運(yùn)算,C29的運(yùn)算性能會(huì)是C28的2.8倍。F29H85x可廣泛應(yīng)用于眾多實(shí)時(shí)控制領(lǐng)域。例如,在汽車(chē)的OBC(車(chē)載充電機(jī))、DC/DC轉(zhuǎn)換器以及主機(jī)MCU的集成式架構(gòu)、多電機(jī)的牽引逆變器以及助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、最新的電源結(jié)構(gòu)、在線(xiàn)UPS以及機(jī)器人領(lǐng)域。此外,F(xiàn)29H85x系列還天然支持兩大安全領(lǐng)域:功能安全與信息安全。其完整性等級(jí)可達(dá)到汽車(chē)安全完整性等級(jí) ASIL-D 和 SIL-3。

超小型 DLP? 顯示控制器:DLPC8445顯示控制器尺寸僅為9mm × 9mm,相比上一代尺寸縮小 90%,可助力家用投影儀、游戲投影儀和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)眼鏡等消費(fèi)類(lèi)應(yīng)用實(shí)現(xiàn)緊湊設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)人員可以在尺寸大幅縮小的情況下復(fù)刻出沉浸式高端游戲顯示器的體驗(yàn),顯示延遲為亞毫秒級(jí),幀速率高達(dá) 240Hz。

采用MagPack磁性封裝技術(shù)的電源模塊產(chǎn)品:德州儀器于2024年推出的六款新型電源模塊通過(guò)采用其專(zhuān)有的磁性封裝技術(shù)——MagPack,為工程師提供了緊湊且高效的解決方案。與前代產(chǎn)品相比,電源模塊的尺寸縮小多達(dá) 23%;在保持同樣的散熱性能的前提條件下,電源模塊的功率密度增加一倍。MagPack采用德州儀器特有的 3D 封裝成型工藝,可更大限度地減小電源模塊的高度、寬度和深度,從而縮小了解決方案的尺寸、提高了密度,在更小的空間內(nèi)提供更大的輸出功率。此外,該磁性封裝技術(shù)采用一種以專(zhuān)有新型設(shè)計(jì)材料制成的集成功率電感器。通過(guò)采用該類(lèi)電源模塊,工程師可以更容易地獲得高功率密度、低溫、低 EMI 輻射、高轉(zhuǎn)換效率的電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)。其中的三款超小型 6A 電源模塊 (TPSM82866A、TPSM82866C 和 TPSM82816)可以提供每平方毫米 1A 的電流輸出能力,將電磁干擾 (EMI) 輻射降低 8dB,同時(shí)將效率提升高達(dá) 4%。就TPSM82816這一型號(hào)而言,效率比前一代產(chǎn)品提高了4%,熱阻降低了17%,并且安全工作溫度區(qū)間提高了10度,這是一個(gè)非常大的飛躍。MagPack技術(shù)能夠有效提高電源模塊的功率密度、效率和熱性能,在提升易用性的同時(shí),降低工業(yè)、企業(yè)和通信應(yīng)用中的電磁干擾,可助力電源設(shè)計(jì)人員適應(yīng)重塑行業(yè)格局的電源發(fā)展趨勢(shì),即在更小的空間內(nèi)高效地提供更大的輸出功率。

DRV7308 氮化鎵智能功率模塊:通過(guò)采用氮化鎵 (GaN) 技術(shù),工程師可以實(shí)現(xiàn) 99% 以上的驅(qū)動(dòng)器效率,并且改善電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)熱,無(wú)需外部散熱器;與現(xiàn)有的 IGBT 和 MOSFET 的解決方案相比,功率損耗減少了 50%,電機(jī)驅(qū)動(dòng)逆變器的印刷電路板尺寸可以縮減高達(dá)55%。此外,實(shí)現(xiàn)了業(yè)內(nèi)較低的死區(qū)時(shí)間和較低的傳播延遲(均小于 200ns),支持更高的脈寬調(diào)整開(kāi)關(guān)頻率,從而減少聽(tīng)覺(jué)噪音和系統(tǒng)振動(dòng)。順應(yīng)家電小型化趨勢(shì),DRV7308面向 150W 至 250W 電機(jī)驅(qū)動(dòng)器應(yīng)用,能夠幫助解決工程師在設(shè)計(jì)大型家用電器及加熱、通風(fēng)和空調(diào) (HVAC) 系統(tǒng)時(shí)通常面臨的許多設(shè)計(jì)和性能折衷問(wèn)題,助力提升系統(tǒng)效率和可靠性。

AWR2544 單芯片雷達(dá)傳感器:德州儀器于2024年推出了AWR2544 單芯片雷達(dá)傳感器。它是業(yè)界首款為衛(wèi)星架構(gòu)設(shè)計(jì)的雷達(dá)傳感器。在衛(wèi)星架構(gòu)中,雷達(dá)傳感器使用傳感器融合算法將經(jīng)過(guò)部分處理的數(shù)據(jù)輸出到中央處理器以用于 ADAS 決策,并利用 360 度傳感器覆蓋范圍來(lái)實(shí)現(xiàn)更高水平的車(chē)輛安全。AWR2544 單芯片雷達(dá)傳感器還采用了波導(dǎo)接口封裝 (LOP) 技術(shù)。LOP 技術(shù)支持在印刷電路板的另一面安裝 3D 波導(dǎo)天線(xiàn),有助于將傳感器的尺寸減小多達(dá) 30%。LOP 技術(shù)還支持通過(guò)單個(gè)芯片使傳感器范圍擴(kuò)展至 200m 以上。在衛(wèi)星架構(gòu)中,這些特性可以幫助汽車(chē)制造商提高 ADAS 智能水平,以提高車(chē)輛的自主性,進(jìn)而能夠在更遠(yuǎn)的距離做出更明智的決策。

汽車(chē)半導(dǎo)體伴隨SDV共同推動(dòng)汽車(chē)創(chuàng)新向前發(fā)展

汽車(chē)智能化、網(wǎng)聯(lián)化和軟件化進(jìn)程給行業(yè)帶來(lái)了新的機(jī)遇和挑戰(zhàn),德州儀器憑借在汽車(chē)領(lǐng)域積累了數(shù)十年的經(jīng)驗(yàn),通過(guò)模擬和嵌入式創(chuàng)新技術(shù)助力實(shí)現(xiàn)更安全、更智能、更可持續(xù)的汽車(chē)系統(tǒng)。現(xiàn)如今,汽車(chē)中半導(dǎo)體組件的占比持續(xù)攀升,且這一增長(zhǎng)勢(shì)頭有增無(wú)減。德州儀器廣泛涉足汽車(chē)電子系統(tǒng)的各個(gè)領(lǐng)域,致力于提供多樣化產(chǎn)品,以契合市場(chǎng)趨勢(shì)與客戶(hù)需求。德州儀器將與各大汽車(chē)制造商合作,共同推動(dòng)汽車(chē)創(chuàng)新向前發(fā)展。

軟件定義車(chē)輛是汽車(chē)市場(chǎng)的一大趨勢(shì)。這是一種由軟件而非硬件控制操作、設(shè)計(jì)和用戶(hù)體驗(yàn)的汽車(chē)。采用軟件優(yōu)先的方法進(jìn)行設(shè)計(jì)使制造商能夠隨著時(shí)間的推移改進(jìn)車(chē)輛,并為駕駛員和乘客提供新的體驗(yàn)和定制。軟件定義車(chē)輛將軟件集中化,并將硬件與軟件分離,從而實(shí)現(xiàn)快速創(chuàng)新。軟件利用來(lái)自處理器、微控制器 (MCU) 和傳感器的數(shù)據(jù)能夠優(yōu)化車(chē)輛的整體性能并幫助提高安全性,例如 高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng) (ADAS) 或電池監(jiān)控和定制。隨著行業(yè)設(shè)計(jì)的芯片變得更加智能,并且可以進(jìn)行編程或修改以采用新功能,設(shè)計(jì)工程師必須為其編寫(xiě)軟件。

區(qū)域架構(gòu)是汽車(chē)領(lǐng)域的另一個(gè)趨勢(shì),有助于實(shí)現(xiàn)軟件定義車(chē)輛。和按照電子控制單元 (ECU) 在車(chē)輛中的功能進(jìn)行分組的域架構(gòu)相比,區(qū)域架構(gòu)按照它們?cè)谲?chē)輛中的位置進(jìn)行分組。這些基于位置的 ECU(也稱(chēng)為區(qū)域控制模塊)利用現(xiàn)有和新的網(wǎng)絡(luò)接口,旨在實(shí)現(xiàn)車(chē)輛硬件和軟件架構(gòu)的集中化。憑借支持軟件定義車(chē)輛愿景的區(qū)域架構(gòu),汽車(chē)制造商正在重新定義下一階段的駕駛員個(gè)性化、安全性和便利性。隨著車(chē)輛中傳感器和執(zhí)行器數(shù)量的增加,車(chē)內(nèi)需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量也在增加。每個(gè) ECU 都需要與傳感器、執(zhí)行器和其他 ECU 通信,以準(zhǔn)確執(zhí)行運(yùn)動(dòng)和安全功能。幸運(yùn)的是,區(qū)域架構(gòu)減少了布線(xiàn)、重量和成本,從而更好地優(yōu)化軟件定義車(chē)輛。

邊緣AI應(yīng)用將更加廣泛

將邊緣 AI 融入到日常應(yīng)用中將改善我們的生活,使產(chǎn)品更易于使用、更安全、更高效。在工廠中,邊緣 AI 可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)故障檢測(cè)。在電機(jī)故障造成整個(gè)系統(tǒng)損壞之前捕捉電機(jī)故障,進(jìn)而確定預(yù)測(cè)性維護(hù)的模式,可以實(shí)現(xiàn)更可靠、更高效且更具成本效益的運(yùn)行。在可再生能源領(lǐng)域,集成邊緣 AI 的太陽(yáng)能電池板可通過(guò)故障檢測(cè)及電涌預(yù)防在系統(tǒng)點(diǎn)火之前將其關(guān)閉,不僅能夠提升系統(tǒng)安全性,還能促進(jìn)可再生能源的廣泛使用。

支持工廠通信的連接技術(shù)將更加重要

隨著工業(yè) 4.0 的發(fā)展,數(shù)字化、通信和自動(dòng)化能夠有效地提高工廠生產(chǎn)力并滿(mǎn)足不斷增長(zhǎng)的未來(lái)需求。與此同時(shí),使用有線(xiàn)和無(wú)線(xiàn)技術(shù)以應(yīng)對(duì)互聯(lián)工廠中的諸多挑戰(zhàn),同時(shí)兼顧簡(jiǎn)單性、可擴(kuò)展性和安全性變得非常重要。借TI助通信技術(shù),能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)重要數(shù)據(jù)的訪(fǎng)問(wèn),從而支持工廠動(dòng)態(tài)調(diào)整工藝流程。創(chuàng)建高性能的智能工廠,同時(shí)滿(mǎn)足最新的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

德州儀器SimpleLink? CC2340 無(wú)線(xiàn) MCU 系列以經(jīng)濟(jì)的價(jià)格提供優(yōu)質(zhì)的射頻和功耗性能,借助該系列,用戶(hù)可以快速輕松地將低功耗藍(lán)牙添加到更多中應(yīng)用。其中,德州儀器 CC2340R5 微控制器擁有低于 710 nA 的出色待機(jī)電流,有助于延長(zhǎng)電池壽命;具有 512 KB 的閃存,為工程師提供了卓越的靈活性和充足的代碼應(yīng)用空間。作為德州儀器全新無(wú)線(xiàn)微控制器 (MCU) 系列之一,德州儀器 CC2345R5 微控制器同時(shí)還支持工程師擴(kuò)展射頻性能和連接范圍。借助更大的內(nèi)存、更長(zhǎng)的電池壽命、更寬的溫度范圍,工程師能夠以經(jīng)濟(jì)的價(jià)格實(shí)現(xiàn)例如醫(yī)療設(shè)備、樓宇自動(dòng)化、個(gè)人護(hù)理等更多日常連接應(yīng)用。

面向區(qū)域架構(gòu)趨勢(shì)的連接技術(shù)。區(qū)域架構(gòu)是可以幫助實(shí)現(xiàn)軟件定義汽車(chē)的一個(gè)趨勢(shì),區(qū)域控制模塊可通過(guò)利用現(xiàn)有和新的網(wǎng)絡(luò)接口來(lái)集中車(chē)輛的硬件和軟件架構(gòu)。其中包含以太網(wǎng)通信技術(shù)、高速串行總線(xiàn)技術(shù)、視頻接口技術(shù)、隔離技術(shù)、低功耗藍(lán)牙技術(shù)、USB Type-C解決方案。


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