随著全球政府和消费者开始意识到气候变暖的不利影响而开始增强自己的节能环保意识，业界目前采用了两条腿走路的发展策略，即立足于挖潜，寄希望于开源。挖潜就是尽可能地开发耗电更小的新一代器件或设备，开源就是全力发展以太阳能、风能、LED照明和燃料电池为焦点的绿色能源产业。其中光伏产业最具发展潜力，LED照明也是一个新的增长亮点，它目前尚待克服的技术挑战是大功率LED的发光效率、成本和终端产品的散热问题。商用化的燃料电池技术目前已接近成熟，其尚待克服的主要技术挑战是尺寸和重量。

 

3G(包括TD-SCDMA、WCDMA和CDMA2000)通信产业差不多已成为包括中国在内的全球各主要国家的鸡肋，尽管其最佳的市场窗口期已过，但巨大的资金投入逼得各国政府要去推动这个产业的发展，但它到底能在多大程度上获得终端消费市场的正面回应则是一个谁也说不好的问题，预计3G智能手机将是该市场唯一能看得清的增长亮点。

 

HDTV的发展也差不多遇到了同样的问题，尽管包括中国在内的全球主要国家均制订了或确定了要采用的DTV技术和广播标准，但它的高价格在当前的市场氛围下肯定对大众消费意愿有不利影响，HD内容开发的相对滞后又增强了HDTV不明朗的市场前景，而这将反过来进一步降低消费者购买HDTV的欲望。此外，随著互联网上HD视频内容的越来越多，消费者的兴趣可能更多地转向高清网络电视。

 

汽车仍然将是2009年具备高增长潜力和相对较高利润的一个消费应用，尽管不少汽车制造商传出亏损信息，但这更多是汽车产业自身重组的一个问题，未来消费市场对中低端汽车的需求肯定还有很大的增长空间，如何用最新的电子技术来制造出更低成本、更节能和更具个性化的汽车将是一个总的发展趋势，最具发展潜力的应用将包括电子发动机防盗、GPS或北斗导航定位、胎压自动监测系统、自适应汽车前照灯系统、防夹电动车窗和HID前照灯。

 

一. 绿色能源

 

编者按：节能环保已成为当今社会的普遍关注话题，它也已成为新一代电子产品开发的总的指导原则。目前整个电源业界正在三个方向上并行努力，以求开发出能使消费者具有更佳使用体验的个性化电子产品。这三个方向分别是：开发功耗更低、效率更高、特性更丰富的高品质电源元件，研究发展更新的电路设计技术来降低各种负载条件下的功耗，以及开发天然清洁能源(如太阳能和风能)来替代储量日渐耗竭的化石能源。最后一个方向尤其被誉为今天的朝阳产业，中国、日本和美国政府都投入了大量的资源来发展光伏产业，并将它作为一个战略性产业加以政策上的倾斜支持。如中国政府已经决定把大连长兴岛建设成为全球首个全部使用太阳能发电的地区，在内蒙建设大型太阳能发电站，并开始建设太阳能供电示范小区。所有这一切均意味著绿色能源产业将是未来最有增长潜力和市场空间的支柱性产业，蕴含无限的商业机遇。

 

 

环保风潮下的电源发展趋势

 

无论是对个人还是企业用户，PC都是很重要的能耗源。多数人以为，采用低功耗CPU、存贮器、芯片就可以替计算机系统省电，但其实真正耗电的是‘电源’！

 

PC所需电源功率和功耗愈来愈高，市面上不少电源的功率已经接近1,000瓦。因此，由转换效率不高造成的能源浪费更为严重。一般人很难分辨出电源的质量优劣，因此第三方认证机构就显得格外重要，其中在PC类最令人关注的就是‘80 PLUS’新标准，它已成为电源产业衡量产品效能的重要标准。

 

80%转换效率只是目前对电源效能的基本要求，以更长远的眼光来看，在未来克服技术与相关零组件等难题后，电源转换效率势必要达到高于80%的水平。

 

整体来说，采用主动式PFC的电源的重量，比用笨重组件的被动式PFC产品轻巧许多，符合消费性电子产品轻薄设计趋势；且主动式PFC提高功率因子值可达95%以上，被动式PFC约只能改善至75%。采用主动式PFC比被动式PFC能节约更多的能源。

 

 

此外，小型化也是未来电源的研发趋势。电源产业将朝节能、小型化2个大方向发展。

 

LED电源、太阳能转换器以及电池储能等相关零组件领域的新产品开发是未来电源发展的方向。高亮度LED最主要的问题是怕热，且高热会使LED光衰竭。估计2~3年就可能开始看到LED照明逐渐普及，这一领域的电源应用也必将得到长足发展。

 

 

绿色革命绝不可能“一蹴而就”

 

遗憾的是，在现今的市场上，纯电动汽车还不是一种可行的解决方案，原因是其行驶距离受限于车上所能储存的能量。目前的电池系统相当昂贵而且庞大，且存在可靠性和安全方面的问题。下一代电池系统将提供较高的能量密度，旨在实现外形较小、价格较低、可靠性和安全性更高的解决方案。

 

对于高功率电池应用而言，锂离子电池可作为首选的化学电池，这主要是因为它具有高能量密度。当今的电动汽车和油电混合动力车采用的是NiMH电池，而转用锂离子电池将使能量储存密度提高400%。然而，为了使锂离子电池在多达数千次的充放电循环过程中保持可靠，电池系统必须解决诸多技术难题。

 

 

 

采用锂离子电池来制作一个高电压电池组的挑战并非微不足道。不能像对待单个电源那样来对一个锂离子电池组进行充电和放电。如果不对每个电池的充电状态进行周期性的均衡或平衡处理，则有些电池最后将发生过度充电或过度放电的现象，从而造成受损，并最终导致整个电池组发生故障。因此，一个电池控制系统必须谨慎地管理每个电池。可以把这个问题划分为数据采集和控制两个方面。控制方面包括根据系统数据来对每个电池进行充电和放电的算法和方法。数据采集通过电池组接口来完成，该接口必须沿着高电压电池组快速而准确地一一测量每个电池的电压。这需要具备从一个0~1,000V以上(当您提升电池组电压时)的共模电压中抽取一个小差分电压的能力。这是一个棘手的难题，需要把多种高性能模拟功能组合起来。

 

电源设计的主要设计挑战

 

在电源设计中，主要的设计挑战在于如何提高正常工作模式和待机模式下的效率。IC设计在方法上必须不断推陈出新，以应对电源尺寸日益缩小和开关频率逐渐提高的趋势，同时也不能增加开关损耗。

 

在服务器、笔记本电脑和负载点(POL)应用方面，IC器件必须在轻、中、重载情况下都能够提供高效工作。在便携式应用方面，如何在更小的外形尺寸中提供高水平的功能性，并延长电池寿命，仍将是设计人员面临的艰巨挑战。

 

对于噪声敏感应用，比如工业设备，抗噪能力是十分重要的，因此IC器件必须具有很高的静态和动态共模抑制能力。此外，IC还应该具备更强的抗EMI能力。

 

 

 

在电源方面，飞兆半导体的产品能够显著提高电源在正常工作和待机工作状态下的效率。其中，高集成度绿色FPS开关FSFR2100采用零电压开关技术，能够大幅降低MOSFET和整流器的开关损耗。FSFR2100具有突发工作模式，能把待机功耗降至1W以下，轻易满足业界的1W倡议要求。

 

我们开发出的高度集成的同步整流器模块FPP06R001具备很高的效率，这有助于电源设计满足下一代能源之星标准的要求，即规定电源在正常输出负载条件下必须达到85%及以上的效率。

 

至于照明应用，我们有用于紧凑型荧光灯(CFL)和线性荧光灯(LFL)设计的高度集成的镇流器IC产品FAN7710和FAN7711。这些器件在单个解决方案中整合了高端栅极驱动器、550V MOSFET、频率控制电路和分流稳压器。在高效率的CFL和LFL照明应用中，这种高集成度方案能够克服空间限制问题，并优化性能。

在不同负载条件下实现高能效

 

电源管理的焦点仍将是利用技术以使用更少的电能来实现现有的应用功能，从而提升能效。世界各地政府/机构的能效规范标准在不断演进，加上消费者对高能效意识也日趋增强，推动着企业探寻更好、更独特的方案来满足和超越能效标准。客户将需要开发在不同输入电压和负载条件下都具有高能效的电源和电源适配器。

 

 

 

安森美半导体领先业界，不断推出具备低待机能耗、高电源工作效率和功率因数校正(PFC)的解决方案。此外，我们的GreenPoint为高能效内部及外部电源提供公开源参考设计，采用这些参考设计开发的相关产品已在生产。通过利用这些获得验证可行的产品和设计技术，客户能够快速地开发符合世界各地新兴能效规范标准的消费类产品。GreenPoint参考设计包括用于300W计算机ATX电源、8W数字至模拟(DTA)适配器、50W机顶盒(STB)、160W阴极射线管(CRT)电视和220W液晶电视(LCD TV)电源，以及5W、16W、40W、90W和200W电源适配器。

 

在2009年，安森美半导体将继续致力于帮助客户简化其设计周期，令设计符合不断演进的全球高能效的规范标准，并为世界各地的客户提供更加绿色环保的电源和电源适配器解决方案。

 

未来的节能趋势与解决方案

 

20世纪初期，节约能源的工程只被看作是良好的措施。但时至今日，此类节约工程已被视为必需。新的设计要求在同样的空间、功耗和耐热能力下提供更高的性能，如从标清STB过渡至高清STB或加上DVR功能。由于资源没有增加，功耗和物理空间也一样，因此设计的变化往往为设计人员带来更大的挑战。要克服这个困难，设计人员便需采用更高性能的元器件，这些元件的功耗必须跟之前的相同或更低，以便体现出提高性能/功率比的优点。

 

近年随着互联网收音机、互联网电视、互联网电影、互联网音乐、IP视频电话等应用的兴起，互联网上出现了一种侵占大量频宽的多媒体，称为串行视频流。随着消费者对IP网络上的视频需求越来越大，不单基础设备会受到影响，而且还会波及终端设备。目前需求日益热切的移动视频串流不单压缩率更高，而且还要求高的音质。这些额外的功能意味着需要消耗更多的电力。

 

 

 

在不久的将来，带有音频内容的串行视频流将会在互联网上大行其道，那时的手持设备不单具备视频录像和回播功能，而且还可实时播放串行视频流，这便需要更低的延迟和更大的频宽。这些新的功能需要大量增加基础设施以及设备本身在处理时所需的功耗，因此性能/功率比便极为重要。

 

为了满足市场对具有极高性能/功率比的电子器件的需求，NSC成功开发出了PowerWise节能系列产品。

 

超低电流隔离型开关电源实现挑战

 

在非连续传输的通信系统中，开关电源常常需要工作在一个相互矛盾的条件下，即要求输入和输出之间保持较高的隔离度和静态电流极低的待机模式。由于工作状态下消耗的功率远远高于待机功耗，这样的组合要求增大了设计难度。由于需要在隔离和低功耗之间进行折衷，目前商用化的电源模块几乎都不能满足这样的要求。

 

无线通信在过去5年发生了突飞猛进的增长，并将继续保持增长势头。目前，包括小型无线监测和控制设备在内的监控需求也越来越多，这样的设备必须满足苛刻的尺寸和功率要求。为了满足这些要求，集成供应商必须通过高度集成的芯片来降低系统尺寸和功耗。

 

无线通信设备供电电源的一项重要指标是延长电池的使用寿命，主要设计目标是在保证无线通信系统性能的前提下降低功耗。综合上述条件，需要考虑以下设计特点：1. 非连续收发；2. 电源滤波或稳压；3. 高效电路拓扑。

 

 

 

上述第一个特点取决于传输系统，第二个要求可以通过开关电源实现，而第三个要求则由开关电源本身的功耗决定，另外还需要尽可能减小待机功耗。

 

电源的效率非常关键，因此需选择最佳拓扑的开关电源。目前市面上有很多商用化DC-DC转换模块，但这些模块不能满足无线通信设备供电电源的目标需求：即空载时保持超低功耗。即使是非隔离电源在空载时也会消耗相当大的电流，我们的目标是在空载条件下将电源电流限制在12mA以内，此外，我们还需要提供隔离，以保证在恶劣环境下为系统可靠工作提供必要的保护。

 

绿色电源要求低功耗MCU

 

绿色电源是所有应用所必需的，而不仅是过去所指的手持式和电池供电系统。在保护环境生态的大前提下，电力线供电系统及电池供电系统的节能都是必不可少的，对中国来说，这更可以带来特别的优点：降低燃煤发电站的负荷。绿色电源不仅要求其控制核心具备低功耗特性，而且还要求它具备一些能进一步降低系统功耗的特性。这意味著标准微控制器(MCU)不可能是绿色电源的理想控制核心，因为采用标准微控制器的系统设计会受到软件的限制。

 

 

 

爱特梅尔的低功耗AT91SAM ARM微控制器则是一款为绿色电源量身定做的MCU，它提供了采用软件进行功率优化的充足空间。SAM系列的所有器件都具有一系列功耗模式，从全功率模式到深度睡眠模式都齐备。

在不同负载条件下实现高能效

 

电源管理的焦点仍将是利用技术以使用更少的电能来实现现有的应用功能，从而提升能效。世界各地政府/机构的能效规范标准在不断演进，加上消费者对高能效意识也日趋增强，推动着企业探寻更好、更独特的方案来满足和超越能效标准。客户将需要开发在不同输入电压和负载条件下都具有高能效的电源和电源适配器。

 

 

 

安森美半导体领先业界，不断推出具备低待机能耗、高电源工作效率和功率因数校正(PFC)的解决方案。此外，我们的GreenPoint为高能效内部及外部电源提供公开源参考设计，采用这些参考设计开发的相关产品已在生产。通过利用这些获得验证可行的产品和设计技术，客户能够快速地开发符合世界各地新兴能效规范标准的消费类产品。GreenPoint参考设计包括用于300W计算机ATX电源、8W数字至模拟(DTA)适配器、50W机顶盒(STB)、160W阴极射线管(CRT)电视和220W液晶电视(LCD TV)电源，以及5W、16W、40W、90W和200W电源适配器。

 

在2009年，安森美半导体将继续致力于帮助客户简化其设计周期，令设计符合不断演进的全球高能效的规范标准，并为世界各地的客户提供更加绿色环保的电源和电源适配器解决方案。

 

未来的节能趋势与解决方案

 

20世纪初期，节约能源的工程只被看作是良好的措施。但时至今日，此类节约工程已被视为必需。新的设计要求在同样的空间、功耗和耐热能力下提供更高的性能，如从标清STB过渡至高清STB或加上DVR功能。由于资源没有增加，功耗和物理空间也一样，因此设计的变化往往为设计人员带来更大的挑战。要克服这个困难，设计人员便需采用更高性能的元器件，这些元件的功耗必须跟之前的相同或更低，以便体现出提高性能/功率比的优点。

 

近年随着互联网收音机、互联网电视、互联网电影、互联网音乐、IP视频电话等应用的兴起，互联网上出现了一种侵占大量频宽的多媒体，称为串行视频流。随着消费者对IP网络上的视频需求越来越大，不单基础设备会受到影响，而且还会波及终端设备。目前需求日益热切的移动视频串流不单压缩率更高，而且还要求高的音质。这些额外的功能意味着需要消耗更多的电力。

 

 

 

在不久的将来，带有音频内容的串行视频流将会在互联网上大行其道，那时的手持设备不单具备视频录像和回播功能，而且还可实时播放串行视频流，这便需要更低的延迟和更大的频宽。这些新的功能需要大量增加基础设施以及设备本身在处理时所需的功耗，因此性能/功率比便极为重要。

 

为了满足市场对具有极高性能/功率比的电子器件的需求，NSC成功开发出了PowerWise节能系列产品。

 

超低电流隔离型开关电源实现挑战

 

在非连续传输的通信系统中，开关电源常常需要工作在一个相互矛盾的条件下，即要求输入和输出之间保持较高的隔离度和静态电流极低的待机模式。由于工作状态下消耗的功率远远高于待机功耗，这样的组合要求增大了设计难度。由于需要在隔离和低功耗之间进行折衷，目前商用化的电源模块几乎都不能满足这样的要求。

 

无线通信在过去5年发生了突飞猛进的增长，并将继续保持增长势头。目前，包括小型无线监测和控制设备在内的监控需求也越来越多，这样的设备必须满足苛刻的尺寸和功率要求。为了满足这些要求，集成供应商必须通过高度集成的芯片来降低系统尺寸和功耗。

 

无线通信设备供电电源的一项重要指标是延长电池的使用寿命，主要设计目标是在保证无线通信系统性能的前提下降低功耗。综合上述条件，需要考虑以下设计特点：1. 非连续收发；2. 电源滤波或稳压；3. 高效电路拓扑。

 

 

 

上述第一个特点取决于传输系统，第二个要求可以通过开关电源实现，而第三个要求则由开关电源本身的功耗决定，另外还需要尽可能减小待机功耗。

 

电源的效率非常关键，因此需选择最佳拓扑的开关电源。目前市面上有很多商用化DC-DC转换模块，但这些模块不能满足无线通信设备供电电源的目标需求：即空载时保持超低功耗。即使是非隔离电源在空载时也会消耗相当大的电流，我们的目标是在空载条件下将电源电流限制在12mA以内，此外，我们还需要提供隔离，以保证在恶劣环境下为系统可靠工作提供必要的保护。

 

绿色电源要求低功耗MCU

 

绿色电源是所有应用所必需的，而不仅是过去所指的手持式和电池供电系统。在保护环境生态的大前提下，电力线供电系统及电池供电系统的节能都是必不可少的，对中国来说，这更可以带来特别的优点：降低燃煤发电站的负荷。绿色电源不仅要求其控制核心具备低功耗特性，而且还要求它具备一些能进一步降低系统功耗的特性。这意味著标准微控制器(MCU)不可能是绿色电源的理想控制核心，因为采用标准微控制器的系统设计会受到软件的限制。

 

 

 

爱特梅尔的低功耗AT91SAM ARM微控制器则是一款为绿色电源量身定做的MCU，它提供了采用软件进行功率优化的充足空间。SAM系列的所有器件都具有一系列功耗模式，从全功率模式到深度睡眠模式都齐备。

二. 汽车电子

 

编者按：中国的汽车市场近几年一直有较快的增长，现在已是全球的第二大市场。尽管今年由于受整体经济形式影响，中国的汽车市场比预期差，但长远来看中国的汽车市场依旧看好。汽车电子在汽车中的比重越来越大，汽车的安全性，经济性和舒适性的提高基本上需要汽车电子技术来实现。

 

几十年来，许多模拟IC制造商一直在为汽车制造厂家提供电源管理和功率转换IC。它们的产品在诸多汽车电子系统中得到了广泛的应用，包括传动系统、车身和便利设施、安全、车内网络、信息娱乐系统、用于车前灯和化妆灯的LED照明、引擎控制单元、废气消除系统，甚至还有防撞雷达。

 

今年，自适应HID前照灯、LED尾灯和车内照明、自动防夹车窗、避碰音视频警报系统、车内移动电视系统有望成为最经济化的个性化汽车新卖点。

 

 

 

下一代汽车的新卖点

 

我们一直看好中国的汽车电子市场，并大力投资在汽车电子的研发。现阶段我们重点关注的汽车电子应用有：汽车无钥匙进入(RKE/PKE)和发动机防盗、胎压监测系统(TPMS)、自适应汽车前照灯系统(AFS)、防夹电动车窗等。

 

遥控门锁(RKE)技术在汽车领域的应用最为普遍，随着技术发展，现在已出现将这一功能与发动机防盗锁止系统集成在一起的单芯片方案。

 

汽车TPMS主要利用安装在每一个轮胎里的压力传感器来直接测量轮胎的气压，通过射频无线传输，实时的对轮胎气压进行自动监测，对轮胎低气压和高气压进行报警，以保障行车安全和提高燃油经济性。

 

自适应前照灯系统能够根据车辆负载的变化自动调整汽车前灯的投射俯仰角度，确保其投射高度在合适的范围内，既达到良好的照明效果，又不会对迎面车辆的司机造成眩目。另外系统会根据汽车方向盘角度和车速，对大灯进行动态调节，适应当前的转向角，保持灯光方向与汽车的当前行驶方向一致，以确保对前方道路提供最佳照明并对驾驶员提供最佳可见度，提高驾驶的安全性。

 

 

 

防夹电动车窗控制器能在车窗自动上升过程中不断监测电机的转动状况，通过算法来估算上升的阻力。如上升过程中遇到障碍物，则马上停止电机，并向反方向运动，从而防止意外夹伤乘客。现在主要使用霍尔传感器来监测电机转动。防夹电动车窗的控制器硬件相对简单，主要依靠合适的算法来估算上升过程中的夹力，并在各种工作条件下都有稳定的性能。

 

混合动力车电机驱动解决方案

 

混合动力汽车(HEV)是今年的另一热点应用，为了提高它的能源利用率，我们推出了专为其驱动系统而设计的电子功率模块。HybridPACK1(面向轻度混合动力车)和HybridPACK2(面向完全混合动力车)不但实现混合动力车所要求的功率，并减少30%的空间占用，从而降低了HEV逆变器系统的设计成本和复杂程度。

 

 

 

 

未来对汽车安全的要求也将越来越高，基于汽车安全的解决方案也将受到技术上的挑战，包括实现更加灵敏的感应、更准确地控制、符合更加高的环保要求和低成本要求等。此外，全球日趋严格的汽车尾气排放标准以及限排措施，也大大推动了汽车行业对半导体产品的需求。随着人们对油耗、可靠性和安全性提出更加苛刻的要求，在汽车中引进创新设计势在必行。

 

汽车信息娱乐系统开发趋势

 

由汽车音响系统、汽车导航系统和仪表板代表的汽车信息娱乐系统正在向更高的性能系统方向升级，以实现汽车工业追求的舒适度、易用性和安全性。

 

汽车信息娱乐系统正通过添加新的功能、融合传统的标准设备（汽车音响系统）和迅速扩大的汽车导航系统不断向前演进。它要求汽车仪表板不仅要能显示基本的信息（如车速、油量等等），还要在一个图形显示器上显示汽车状态的诊断信息和一些导航信息。

 

就汽车导航系统而言，其基本功能在不同地区是不同的。在日本，精确和详细的地图显示是平常的。更好的3维视图（它可以显示实际的建筑物和周边景观）也正在获得更大的普及。在欧洲和美国，处理意外和盗窃的紧急系统非常普遍。它就是所谓的telematics（远程信息通信系统）。地图显示不是必要的，但支持开车者的转弯箭头显示和语音提示是基本的。

 

 

 

在汽车信息系统即将迅速增长的中国，手机和中央数据存储服务器的组合系统是最有前景的。但可能需要中央控制来管理一致的信息，因为中国的道路建设和建筑物快速地改变地图数据和建筑物/商店/餐厅数据。

 

这些汽车信息娱乐系统的功能需求（如多任务同时运行和多显示能力）正在不断地增加。多媒体处理（如DVD播放和导航图形）必须同时运行。另一方面，该系统必须能装载在一个称为DIN的很小空间内。因此，就要求系统中心的SoC（系统级芯片）和CPU同时向高性能和低功耗两方面演进。

中国汽车电子能成为下一件大事吗？

 

2008年，传动系统、车身和便利设施、安全、车内网络、信息娱乐系统、LED化妆灯和引擎控制单元在汽车中的使用率均呈上升势头，而且其增长率有望在2009年继续攀升。特别是LED前照灯，其应用从2008年起呈现出非常高的成长率。

 

 

 

在中国汽车市场上，成长速度最快的应用区段之一将是汽车信息娱乐系统，其复合年增长率(CAGR)约为9%。该产品门类可被细分为5个小类，即：纯音频系统、前排座位信息娱乐、后排座位信息娱乐、嵌入式导航系统和应急汽车智能信息服务系统。因此，到2015年，预计中国在全球汽车信息娱乐系统市场上所占的份额将略高于10%。而在2006年，其市场份额仅为区区3%。

 

三. 3G/4G

 

实现3G到4G的平滑升级

 

由于3G无线系统的工作频率在通用移动电信系统(UMTS)频段内，因此移动运营商看到了转向采用远程RF无线电架构的需要，以改善覆盖率和降低运营成本。在2.1GHz频率处，在传统同轴电缆上的RF功率损失已变得令人望而却步，因此需要在基站底部的基带处理器和在基站顶部的RF电子元件之间采用数字接口。

 

为了促进RF无线电市场的竞争，移动运营商已经要求实现这些数字接口的标准化。无线基础设施制造商则通过制订以下两个标准(CPRI和OBSAI)进行了回应。

 

目前的WCDMA实现可以3Gbps的速率在单模光纤光缆上传输这一数据。由于存储区域网络(SAN)市场的出现，低成本的光纤收发器现在可以提供高达4.25Gbps的速率。许多FPGA供应商还正在推出低成本的串行/解串(SERDES)接口产品系列，它们能够运行在这些速率上。

 

 

 

但是，当4G技术(如长期演进(LTE))引入时，这一光纤的数据传输能力将需要增加至6Gbps，因为更大的信道带宽(LTE需要20MHz，而WCDMA仅需要5MHz)和多输入多输出(MIMO)技术的使用(LTE采用多达4个天线分集，而3G仅采用两个天线分集)。

 

这一变化将为无线行业带来非常严重的成本问题，因为它需要更昂贵的FPGA来处理更高的SERDES速率和光纤收发器，它们可能超过功率放大器的成本。对移动运营商来说，这不是好消息，因为他们最终希望把资金花费在无线技术上而不是有线技术上。

 

作为这个问题的一个可行解决方案，信号压缩技术正在步入我们的视野，因为它可以使4G信号承载在现有为3G系统部署的光纤基础设施上。当前的信号压缩技术能够提供真正的无损传输，因此不会光纤链接上的发送信号产生任何影响。事实上，在上行方向，信号信噪比相当低，从而允许使用近似无损的压缩方法。

 

高/中/低端3G解决方案

 

3G通信是我们今年关注的重点之一，我们现可提供高端、中端和底端的全套3G平台，覆盖所有主要3G细分市场，包括高性能HSPA调制解调器解决方案、具有多媒体功能的特色手机解决方案以及经济型3G解决方案。它的主要优势是：将芯片组的器件数量减少三分之一，将典型平台的组件数减少50%。全新3G解决方案具有业界最小的PCB尺寸，占位空间减少40%。此外，较之现有的HSDPA平台解决方案，待机功率降低30%。近期在GSMA移动通信亚洲大会上，英飞凌推出了最新超低成本手机芯片X-GOLD102。相对于英飞凌现有的平台解决方案，它可使系统性能提升5倍，同时降低近10%的BOM成本，使手机厂商通过最低成本的解决方案，在市场上脱颖而出。

 

作者：尹怀鹿
副总裁兼执行董事
英飞凌科技（中国）有限公司四. 医疗电子

 

超声应用的模拟前端设计挑战

 

超声影像市场正在经历一个快速设备升级和扩充的时期。推动这一增长的是超声的独特地位，它不仅是成本最低的、最友好的医学成像方式，而且是唯一真正良性的、非侵犯性技术。随着超声市场继续扩大，它将细分成不同的应用市场，其中每一个应用市场都将对模拟前端(AFE)半导体提出独特的要求，以优化性能和功耗。

 

位于市场高端的是最先进的固定操作台超声仪器。这些固定安装的系统提供最广泛的成像模式，它们通常也是第一个采用新成像模式的仪器，因为其较高的价格和功率预算。

 

固定操作台超声仪器的最新趋势是增强型四维成像模式和新的弹性成像模式。前端灵敏度和动态范围(通常采用双极和BiCMOS工艺时性能较好)主导这一市场。

 

手持式超声(HCU)市场是其中发展最快的、或许也是最令人兴奋的细分市场，它在2007年的增长率是惊人的42%。随著HCU机器增加其功能和性能，其市场将遵循与PC业务同样的发展趋势，一步一步地蚕食传统型号的销售，直到最终，它占据主导地位。基于购物车的超声机器几乎具备高端操纵台机器的每一个功能，但还可提供便携性优势。

 

最近开发出的可转换超声仪器可能预示着该细分市场的一个发展趋势，它模糊了手持式超声仪器与便携式购物车型超声仪器的区分。可转换超声仪器含有一个可以执行电池供电模式下扫描功能的手持式单元，它也可以锁定在一个便携式购物车上。与完全手持式超声仪器相比，这种可转换超声仪器对AFE的要求，可能只是它们有更多的通道数，因此其每通道的功耗可能不会有变化。

 

作者：Allan Evan
营销副总裁
Samplify System公司

 

医疗电子开发要求可定制MCU

 

一直以来，医疗电子的主要设计和测试挑战，就是要以尽可能短的时间和尽可能低的开发成本，来实现第一次开发就正确的硅产品和系统。近年来，随著病房内即时无线通信需求的增长，越来越多的医疗电子设备要求配备能穿透多重病房墙壁的无线通信技术。

 

爱特梅尔的AT91CAP可定制微控制器(MCU)正是一款专为满足以上医疗电子设计挑战及要求的MCU，原因如下：

 

首先，CAP适用于中等规模的应用项目，能够在优化定制逻辑与开发成本及上市时间之间取得最佳的平衡。其次，使用备有经验证的第三方软件的业界标准ARM处理器，能够缩短开发时间，减轻测试负担，并提高第一次开发就正确的可能性，从而满足医疗系统的严苛要求。

 

第三，爱特梅尔和瑞士苏黎世应用科学大学嵌入式系统研究所合作，为CAP提供超宽带(UWB)无线接口。UWB具有高抗噪声能力，适用于医疗系统的无线通信，能够穿透障碍，而且具有低功耗的特点，并可实现高数据带宽。

 

 

 

CAP强调使用标准接口的模块化设计，有助于推动设计重用的发展趋势。所有CAP可定制功能都包括连接到内部系统总线的标准AHB接口，以及一个标准外部接口如UWB。爱特梅尔会提供Verilog模板，以协助设计人员开发这些逻辑模块，而这种方法在中国市场特别有用，因为很多工程师都是首次设计嵌入式系统功能的。

 

爱特梅尔为CAP提供高水平的设计支持，并拥有遍布世界各地的广泛专家设计中心网络，其中包括数家在大中国地区的设计中心，能够更轻易地解决这些难题。

五. HDTV

 

高清网络电视将率先起飞

 

2009年，我们更看好高清网络电视和网络便携式产品的前景。目前，尽管高清已经是数字电视的基本配置，但是内容仍然滞后于需求。而与此同时，互联网上有大量的高清内容资源，但是其格式又各种各样。

 

为了给消费者带来更好的视听体验，我们推出了可接入互联网的高清全格式网络电视解决方案。除了最基本的高清播放支持，该解决方案还能够解码各种格式，其强大的媒体处理能力，能够支持最高1080i的多种媒体文件格式，包括DAT、MPG、VOB、AVI、TS、MP4、RM/RMVB、MKV和FLV等文件格式，支持MPEG1/2/4、DivX3.11/4/5、XviD、Real8/9/10和H.264等编码标准。支持多种音频、图像和文本格式，并具有出色的文档管理能力。

 

 

 

对于家庭娱乐系统来说，电视将只是一扇窗口，它集成了电视机、数码相框、播放器、电脑等多种应用。因此，电视机必须具备交互功能，通过互联网获取资源，通过局域网实现共享。

 

我们的高清网络电视解决方案支持TCP/IP协议的10/100有线网络，能够在局域网内共享、管理和播放电影、音乐、图片等媒体文件；同时能够实现互联网接入，可在线搜索目标电影的BT种子实现高速下载或在线观看，还可收听网络音乐和收看在线新闻。另外，该方案支持Wi-Fi模块，可轻松实现无线传输。

 

为了进一步扩展更多的交互应用，我们即将推出的新一代产品与Mozilla合作，将Firefox浏览器嵌入在了我们的网络电视和便携式产品解决方案中，将给消费者带来更好的互联体验。此外，为了配合电视的互联网应用，时代飞腾开发了配套的触摸屏手写2.4G遥控器。

 

其它09年潜力应用

 

3G智能手机、xDSL、机顶盒、DTV和无线网络(包括WiMAX)在今年的全球市场上也将具有相当的增长潜力。随著欧洲和中国即将迎来3G时代，3G智能手机将变得更加流行。而对智能手机来说，除了基带和应用处理器，集成的无线连接将变得更加重要。“设计师必须把多种无线功能（如WLAN、GPS、BT和FM收音机挤进一个有限的空间，而且还要实现更低功耗和高性能。”博通(Broadcom)公司中国区经理Frank Liang表示，“博通的集成无线解决方案使得这类设计成为可能，今后市场也将围绕这一点继续发展。”

 

另外，从全球市场的角度来看，随著经济的下降，人们将会更愿意留在家里上网、看有线电视和网络电视节目，以及使用家庭网络功能等。Frank Liang说：“我们认为，xDSL、有线和IP机顶盒、以及无线网络将成为快速增长的应用。我们的65纳米xDSL和机顶盒产品能够帮助我们的客户设计出其客户能够买得起和用得起的产品。”

 

博通的集成WALN+BT+FM解决方案使得智能手机设计公司现在可以很低的功耗把所有的功能集成进一个小空间，以支持更长的电池寿命，多条天线现在也可以共存在该芯片设计中。

 

 

 

Frank Liang表示，上述应用正促使我们更快地采用新的工艺技术，并挑战更高的集成度，以解决各种问题，如针对移动应用的热、干扰和效率问题。此外，低成本集成机顶盒和数字电视解决方案、高密度xDSL解决方案、集成的多功能无线解决方案将是我们09年在中国市场大力推广的主要解决方案。

 

为了满足消费者在移动状态下高速上网的需求，移动WiMAX技术将在09年大显身手。今天，商务人士一旦离开酒店、机场和办公室，就只能利用GPRS数据卡来上网或收发电子邮件，由于其理论最大带宽只有有限的172kbps，因此业界开发了带宽高达6Mbps的移动WiMAX技术来满足大城市中移动客户的宽带上网需求。

根据市场研究公司uniperResearch，移动WiMAX技术非常适合在印度、韩国、巴基斯坦和澳大利亚等电信基础设施不足地区的快速发展，到2013年，亚洲移动WiMAX用户数量将超过4000万，占全球移动WiMAX用户的一半以上，其中印度将成为全球最大的移动WiMAX国家。预计到2013年，全球移动802.16市场的销售收入将达到230亿美元。

 

美国ANADIGICS公司非常看好移动WiMAX市场的发展前景。“随著运营商提供的宽带无线服务数量继续增长，我们预计移动WiMAX产品将在2009年的全球市场上有显著的发展机遇。”ANADIGICS宽带营销总监Glenn Eswein表示，“主要的增长区域包括美国、日本、韩国和台湾地区。俄罗斯和印度在该领域的发展潜力也开始呈现出来。我们在2009年的一个重点发展领域就是宽带无线，特别是WiMAX应用市场。”

 

 

 

ANADIGICS公司目前可为固定和移动WiMAX应用制造一系列的高线性度、高效率功率放大器，其WiMAX功率放大器可提供业界领先的功率效率、高线性度和集成的功能。这一强大的性能组合使得OEM和ODM能够开发出小外形尺寸的移动解决方案，如笔记本电脑的USB dongle、以及提供真正移动性的手持设备。

 

此外，太阳能发电、风能发电、LED照明、血糖仪、有毒气体检测仪、紫外线检测仪、汽车智能空调、汽车避撞系统、汽车音视频辅助倒车系统、汽车移动电视、以及家庭机器人都将成为2009年非常富有发展潜力的应用增长点。

 

“这些应用要求系统具备强大稳健的运行能力、非常高的质量和可靠性，并能够保证10年以上供货的能力，而这些正是微芯的核心竞争力。”美国微芯科技公司(Microchip)执行副总裁Ganesh Moorthy表示，“在2009年，微芯将重点开拓汽车、绿色能源、医疗和机器人应用领域，我们相信我们的解决方案最适合这些应用领域。总之，我们通过提供低风险的产品开发选择、低系统成本的实现方案以及快速的上市时间(这是在充满竞争的市场获取全面成功所需的关键因素)助我们的客户获得成功。”

 

 

 

微芯的解决方案包括单片机、数字信号控制器、模拟产品和串行EEPROM产品。此外，微芯还可提供业界唯一的统一开发工具，能够通过一个单一的集成开发环境(MPLAB IDE)来支持整个8位、16位和32位的单片机产品系列。这一集成的平台允许客户在开发阶段在微芯超过550种供选产品间无缝移植。

 

相比2008年，2009年可能不会有非常多的增长，但许多半导体的次级市场将依旧活跃。如：越来越多的移动设备将加入GPS、WLAN、多媒体以及存储和播放音乐等功能。而这些对于移动设备制造商提出的挑战也是明显的，他们需要在增加更多特性同时，不增加设备的成本、大小和功耗，并且不会出现由于采用多个技术供应商而产生的兼容性问题。

 

“针对以上问题，博通公司的一贯策略是通过率先研发“整合”产品，将众多技术集成到一个单芯片中。”博通公司总裁兼CEO Scott McGregor说，“在2009年，我们发展最快速的产品也许是BCM4325，这款芯片采用65纳米低功耗工艺，将世界级的蓝牙、WLAN和FM Radio集成在单一设备中。我们看到了像BCM4325这类整合产品在最主要的手机、PC、笔记本电脑和便携游戏设备中得到迅速采用，因此这可能将成为2009年的一个亮点。”

 

 

 

他透露，随着市场的向前推进，博通公司计划推出新型的整合芯片，添加GPS以及其他性能，以简化我们客户的整合工作。在网络架设领域，2009年将见证向10GB转移的快速发展，首先从采用光纤物理层PHY的交换机，接下来会转移至backplane(KR)，并最终实现铜缆(10GBase-T)技术。博通公司目前已经向客户交付上述技术，并将在2009年与我们的客户一同部署这些技术。

 

意法半导体公司(ST)今年的主要精力将集中在多媒体融合和功率技术应用市场上。ST大中国区总裁柯明远认为：“这两个市场是目前电子行业中增长最快、范围最广、最重要的领域。”

 

功率技术应用是指调整电流的半导体产品，这类产品被广泛用于工业自动化系统、电机控制以及汽车电子系统、照明系统和各种家电产品。ST的目标是通过为“绿色节能电源”提供解决方案，帮助客户降低能耗，减少温室气体排放量。

 

功率半导体产品是ST相当成功的一个领域，目前其销售额约为50亿美元，占公司总收入大约一半，目前这块市场正在持续而健康地增长。此外，智能功率、模拟芯片和MEMS也正在扩大在ST收入总额中的比例。

 

互联网技术开启了音频、视频和电信业务三网合一的多媒体融合时代，最近，ST为加强在管理多媒体融合应用领域的领先地位，采取了几项重大行动：与诺基亚签定3G协议；并购Genesis，先与恩智浦成立无线合资企业，然后再收购合资企业；几个月前宣布与爱立信成立一家出资各占50%的合资公司，预计2009年上半年该合资公司开始运营。

 

“所有这些战略协议都是为了符合很多不同的要求，首先是规模经济的要求，因为研发成本不断提高，一家企业无法承担巨额研发经费；第二个原因是我们与世界顶级手机厂商的关系要求我们做出这样的决定。”柯明远表示：“我们在这两个领域是独一无二的厂商，因为我们兼有多元化技术与丰富的技术应用经验。最重要的是，我们80%以上的产品位居全球销售额的前三甲。”

FPGA非常适合解决新一代系统挑战

 

进入2009年，全球经济的衰退形势迫使通信、医疗电子和汽车电子系统公司更加需要抓住每一个稍纵即逝的商业机会，因此它们必须在尽可能短的时间内开发并验证日益复杂的系统，才能及时抓住市场窗口。

 

“虽然到目前为止，我们还没有看到经济衰退对电子产业和半导体行业产生全方位冲击，但电子行业当然也不能幸免。不过，我们应该学习善于抓住衰退期的契机成长，我们的客户也将不断努力通过发展创新性技术并建立新的业务来应对企业可能遇到的危机。”赛灵思公司全球总裁兼CEO Moshe Gavrielov表示：“这意味著，电子类公司依然需要开发创新的电子技术，而这些创新技术依然需要逻辑芯片。而我们能满足日益增长的应用所需的逻辑芯片和价格要求。此外，我们提供硬件和软件可重编程的附加利益，这些都是ASSP所不能提供的。我们还能够提供快速的周转期让客户把握住经济升温的机会，在合适的时间生产合适的产品。”

 

 

 

Altera亚太区副总裁兼董事总经理Erhaan Shaikh也强调指出：“现在，重新可编程已是产品设计团队所“必备”的能力，因为他们可充分利用这一能力尽快将产品推向市场，尽量延长产品在市时间。随着FPGA的功能、容量、性能的不断提高，以及功耗和成本的显著下降，它现已成为大批量、低成本应用非常可靠的选择方案之一。”

 

 

 

Moshe Gavrielov相信，那些计划为下一代产品开发ASIC或ASSP或购买ASSP的客户，将有可能降低终端产品的数量，并会发现为这些产品单独开发昂贵的ASIC芯片并不可行。他说，在上一次经济衰退期，ASIC创业公司的数量从2000年的7,750个下跌到2005年的3,623个（根据Gartner Dataquest市场调查公司提供的数据，见表1）。也就是说，在经济衰退期ASIC创业公司的数量缩减了一半。自从互联网泡沫时期起，ASIC设计行业就一直没有实质性的复苏。Gartner和其他调查公司都预计ASIC行业还将持续下滑。当你得知大部分调查公司在经济衰退到来之前就对此做了不乐观的预期时，是不是感到有些恐慌？

 

他强调道：“意识到历史上经济衰退对ASIC行业产生的冲击，并考虑到新的硅工艺将日趋复杂和昂贵，FPGA将成为小型应用的唯一可行选择。我相信，消费电子这个领域将从FPGA平台中获益匪浅。此外，我们必须思考在这次经济萧条期间，ASIC创业公司的数量是否会再一次下降一半。关键不在于它是否会降低，而在于究竟会降多少。”

 

目前所有的应用领域都面临著严峻的设计与测试挑战，而挑战的大小在很大程度上取决于设计中计划使用的硅技术。例如，采用最新的工艺技术设计ASIC在技术上非常具有挑战性，而且成本和风险都很高。65纳米ASIC的掩膜成本超过100万美元，并且需要设计团队采用先进的设计与验证技术，以及购买和使用制造工具的设计，以确保所设计的东西就是在芯片上所得到的东西。如果在设计过程的后期发现问题，则必须重新掩膜，也就是再支付100万美元。

 

新的工艺还会带来门泄露和相关的散热问题。工艺变异也成为一个越来越严重的问题。在工艺从45/40纳米到32纳米到22纳米的演进过程中，所有这些问题都可能变为更严重的问题。借助FPGA，您就不必遭遇制造或掩膜问题和成本的困扰。如果对设计不满意，您可以简单地修改设计并对设备重新编程。然后，您甚至可以在系统中测试您的设计。FPGA目前提供数百万个逻辑单元、嵌入式处理器(MPU、MCU和DSP)以及高速IO模块。

 

这意味着，您将FPGA设计复杂化，同时也很可能意味着您的逻辑验证任务将变得更加复杂。我们拥有工具(EDA和嵌入式)、知识产权和不断扩展的合作伙伴网络(知识产权、EDA和开发板)，帮助客户快速地把创新推向市场。我们不仅致力于提供业内最佳的硅技术，还可以提供客户使用我们的设备进行创新时所需的顶级工具和知识产权。

 

随着Altera 40nm FPGA的推出，设计师能够使用单一硬件平台，根据市场或者地区需求非常灵活地重新调整设计，因此，这些器件将在大部分这类应用中扮演重要角色。

Erhaan Shaikh表示：“通信、医疗电子和汽车电子等应用的最终市场一直在不断发展，且随着标准的更新、客户需求的变化以及地区等其他因素而迅速变化，因此我们认为最终发展方向是可重新配置的硬件平台，其硬件/软件可灵活划分性能、功耗和体积大小等系统挑战。FPGA非常适合解决这些挑战。”

 

可编程逻辑成本一直保持每年5%的下降，这有助于实现更低的总拥有成本。成本的下降符合摩尔定律，创新的FPGA体系结构使人们能够面向生产进行设计，同时提高产量。

 

Altera开发了功能非常强大FPGA(包括业界最全面的基于收发器的器件)、CPLD、HardCopy ASIC、IP和工具产品组合，使我们的市场领域不但覆盖了传统的FPGA市场，而且还扩展到很多其他使用ASIC和ASSP的应用领域以及嵌入式和DSP市场等。

 

从原型开发到量产，Altera综合考虑发展产品组合和拓展市场领域的关系，积极应对市场变化，不断迈向新的成功。Erhaan Shaikh自信地表示：“即使在目前世界半导体市场放缓的环境下，2009年，我们在这些应用领域以及其他可编程逻辑市场上仍然会继续增长。”

 

多核/并行测试带来的机遇和挑战

 

多核时代的来临已成为不可避免的发展趋势，双核乃至八核的商用PC现在已随处可见。得益于PC架构的软件定义的仪器，用户可以在第一时间享受到多核处理器为自动化测试应用带来的巨大性能提升。

 

要充分发挥多核的性能优势，就必须创建多线程的应用程序，例如我们可以将自动化测试程序的数据采集、数据分析、数据记录乃至用户界面部分创建不同的线程，从而分配到不同的核上并行的运行。不过，这样并行的开发理念使得习惯于传统串行开发方式的工程师难以适应，尤其是当核的数目越来越多......

 

挑战和机遇往往是并存的，作为图形化语言的代表，LabVIEW在设计当初就考虑到了并行处理的需求，从LabVIEW 5.0开始支持多线程到现在已有10多年的历史。NI中国分公司技术市场工程师徐赟自信地表示：“可以毫不夸张地说，天生并行的LabVIEW就是这样一种驰骋多核技术时代的编程语言，通过自动的程序多线程化，开发人员可以无需考虑底层的实现机制，就可以高效地享用多核技术所带来的益处。”

 

 

NI中国分公司技术市场工程师徐赟

 

测试领域的另一主要发展趋势是无线标准测试的爆炸性增长。近年来无线通信标准的发展可谓是日新月异，从2000年前只有四五种的无线标准到现在众多新标准如雨后春笋般涌现。越来越多的消费电子产品和工业产品都或多或少的集成了无线通信的功能，像苹果公司最新的3G版iPhone手机，更是同时集成了UMTS、HSDPA、GSM、EDGE、Wi-Fi、GPS和蓝牙等多种最新的无线标准。这些都给无线技术的开发和测试带来了巨大的挑战，测试技术如何跟上无线技术的发展成为工程师面临的最大难题。通常传统射频仪器的购买周期是5至7年，而新标准和新技术的推出周期却是每两年一轮，购买的射频测试设备由于其固件和功能的限定通常难以跟上新标准的发展速度。

 

面对这样的挑战，一种以软件为核心的无线测试平台正崭露头角。信号的上下变频和数字化由模块化的射频硬件的完成，而编解码和调制解调的过程全部通过软件实现。这样，在统一的模块化硬件平台上，只需修改软件就可以满足不同无线标准的测试需求，使得工程师有能力在第一时间测试最新的标准，加快产品的上市时间。

 

徐赟指出：“NI LabVIEW和PXI RF平台就是这样一个软件无线电的测试平台，多年来已经成为工程师和科学家们开发无线标准和测试无线应用的必备工具。”目前美国德州大学奥斯汀分校的师生已基于NI的软件无线电平台，在短短6周时间内开发出MIMO-OFDM 4G的系统原型；成都华日通信公司(国内无线电频谱管理设备主要供应商)利用NI PXI矢量信号分析仪和LabVIEW开发了带有自主产权的HR-100宽带无线电接收机和监测系统，已广泛应用于国内的频谱监测和信号定向领域。聚星仪器(NI大陆地区系统联盟商)也开发出了全球首个支持C1G2 RFID标准全部指令的测试设备，并实现了与RFID标签微秒级的实时通信。