从80+最新芯片，看懂英飞凌的"芯"布局
2022-11-16 14:20:41 EETOP 作者：Nancy Zhou随着5G、人工智能、云计算等技术的发展，初具雏形的万物互联已经为我们的生活带来了更便捷的服务。而万物互联的核心是数据和计算，芯片则是推动数字化发展的关键。全球芯片技术的发展，除了受限于摩尔定律、芯片架构、越来越复杂的电路等芯片设计的技术挑战之外，芯片还深陷能耗困局。 英飞凌是模拟和功率器件的头部企业，在某些在细分市场上，更是佼佼者，如全球功率MOSFET市占率榜首，同时也是IGBT市场上排名第一的供应商。不过，近几年来，英飞凌从顶层的科技趋势出发、对应到应用领域，其战略布局已经全面更新。目前，不仅在第三代半导体领域早有布局，更是确定了数字化的发展战略，核心应用便是物联网。 11月6-8日，英飞凌携80+产品精彩亮相深圳国际电子展暨嵌入式系统展（ELEXCON 2022）顺利召开，集中呈现了英飞凌在相关领域的探索与成果，并揭示面向未来数字社会的技术趋势及产业布局。
专为物联网设计的PSoCTM
今年是英飞凌PSoC20周年。英飞凌目前比较主流的两个系列是PSoC 4，即单核的C10系列，以及双核的PSoC 6。据了解，PSoC 4、PSoC 6是应用于消费类市场和物联网的主力产品。从功能上讲，PSoC 4更贴近于做一些小应用的合成，或小型马达控制方案，如功能相对简单的HMR应用，即人机交互，而PSoC 6则是专为物联网设计的MCU。
这里，重点介绍了英飞凌的PSoC 6。它是由最高工作频率为150M的Cortex M4的内核，加上最高100兆的Cortex M0+内核搭建的MCU架构。在物联网边缘端的应用中，Cortex M4的内核可以处理传感信息提取、计算、数据传输、无线连接和图形显示等功能。Cortex M0+内核可以做到输入输出、控制电容触摸、蓝牙低功耗控制，安全和其它通讯控制功能等。此外，PSoC 6还有一个特色功能，即CAPSENSETM特有的触摸感应技术。它既可以做成触摸按键形式，也可以做成滑条，还可以做成纵向的接近感应的方案，这是一种效果很好的HMI体验方式。对于一些新型的IoT应用，尤其是算力越来越大的应用场景，包括指纹识别、语音解码等识别功能，就可以应用PSoC 6架构。因为随着性能越来越强，功耗就会越来越高。为了平衡功耗，就可以用PSoC 6中的M0+去做事务性的简单工作，它不需要很大的工作，但需要频繁的去动作，这时就可以利用M0+鲜明的低功耗特点来平衡整个应用。
英飞凌所有的PSoC都有数模混合的共同特点，即把运算和比较器全部都集成在MCU里，整个控制平台的数模都混合到一个芯片上就可以解决。此次英飞凌展台上分别展出了PSoCTM4 MAX 先锋研发板和PSoCTM6 WiFi-BT 先锋研发板，此外还有一款基于PSoC 4电机控制的FOC矢量控制变频电机平台，主要应用在家电领域，如空调、冰箱、洗衣机等，以及一款基于英飞凌PSoC 6的智能门锁方案，它把触摸按键、指纹算法，以及开关锁事务全部都集成到一个芯片上，相当于用一个方案就把三个方案进行了整合，可以节省应用上的BOM设计。 高音质的感观享受：齐柏林音箱
英飞凌展出了其最新一代的齐柏林音箱，里面用的是三颗英飞凌的MA1070，主要是推动一个低音、两个高音和两个中音，总共五路音响。这个芯片的主要技术特点是采用多电平调制的技术，带来的比较直接的好处就是放大的声音可以保持本真，可以让声音的音质比传统的Class D音质更好一些。
实际上，多电平调制的技术本身有三个显著特点： 第一，相对传统的Class D功放，在相等的开关频率下它的调制输出信号的频率可以是传统Class D调制频率的两倍或者四倍，其调制频率可以更高、更接近于声音的原度。 第二，就是多电平，即可以做到五个电平的调制。相对于传统的两电平的Class D而言，五个电平可以更贴近于音频信号，让声音更好的还原。 第三，开关管的工作电压只有原来传统工作电压的一半，好处是产生的开关的噪声也会比较小，噪声越小，在音箱里面对音箱的影响就越小，音质就会越好。 车用ToF传感器，不仅仅是汽车
智能汽车，无疑是当下市场崛起最快，同时也是需求最旺盛的一个新兴产业之一。在汽车智能化发展额道路上，半导体技术正在积极推动汽车的低碳化及数字化发展。展会上，英飞凌展示了多款车用产品。其中其基于3D ToF的人脸识别系统和驾驶员监控系统，以及基于3D ToF 的乘客监控系统，是首款能够符合ISO26262标准的高分辨率传感器。其在汽车上主要有四大应用场景，
首先可以做Face ID识别，即人脸识别认证。比如当我们在靠近一辆车的时候，我们可以通过Face ID识别我们的身份信息，给车辆进行解锁，然后把我们个人的信息同步到车辆的工控系统里面，让车懂你，它就知道主人喜欢的音乐、灯光氛围，座椅高度等，这些习惯性偏好都可以通过跟中控台的互动得到。 其次是DMS，可以做到驾驶员监控系统。如它能实时的监测到驾驶员是否在疲劳驾驶、分神驾驶，比如通过眼睛，即眼球的视线来实现。还能进行手势的识别控制。 第三是OMS，乘客的监控系统。可以通过对车辆遗留物品的检测，防止有些小动物，或者其他一些物品遗留在车辆上面。或可以通过ToF摄像头，来对头部、身高、体重等进行扫描，当事故发生时，安全气囊弹出的角度和强度就会根据相关信息给出准备的判断，这样可以让乘客得到更有效的保护。 最后是车外盲点的检测。可以通过外部盲点的检测去监测外部的情况。 此外，这两年随着AR、VR、元宇宙概念的兴起，在IoT的场景应用中，越来越多的产品会选用英飞凌的ToF方案，比如包括游戏公司、AR的眼镜等，都有很多应用。 其它车用产品还有： 第三代宽禁带半导体：未来已来 英飞凌的碳化硅产品有很多，电压等级从650V,1200V和1700VSiC MOSFET，据介绍，将来还可能会有更高压的3300V的碳化硅产品。 在展示的储能系统中，它采用了6个三电平模块。模块内部采用了英飞凌的IGBT和SiC MOSFET混合型配置，包括1200伏IGBT7，以及1200伏4（毫欧）的SiC MOS。英飞凌为大多数应用开发的模块是IGBT模块，全硅的方案。现在这种模块的配置方案，比纯硅的方案，在系统成本上有更大优势。据介绍，大概相比纯硅方案每千瓦能便宜5%到10%。此外，它的效率可以达到99%，相比全硅方案，开关频率可以等效的达到96千赫兹。整体来看，在1500伏的光伏储能当中是一个比较优的解决方案。 CoolGaN半桥连接展示板，是目前大家关注度比较高的一个器件，是英飞凌基于第三代半导体材料的氮化镓产品 。不过，它不是一个完整的设计，只是便于工程师去评估它的性能的一个设计。虽然它的板看起来比较小，但是它的功能很丰富。首先，它不是一个完整的设计，只是一个便于工程师去评估它的性能的一个设计。但其实可以把它搭成一个半桥电路，也可以把它搭成一个boost电路，还可以搭成一个buck电路，非常方便工程师根据自己的要求去做调试。 3000W服务器电源是为服务器和数据中心设计的满足OCP标准的服务器电源，其输出是50V。之前的服务器，一般大多数是12V。目前这款现服务器，其PFC全部都是用了碳化硅产品，整体效率非常高，峰值效率达到了97.5%，超过钛金96的标准。英飞凌非常看好这个产品，表示是一个极具吸引力的产品。 氮化镓的LLC Demo 板。它的功率密度非常高，可以达到160瓦每立方英寸。传统LLC基本上都是100-200KHz的工作频率。英飞凌的这个LLC，它的工作频率可以高达350KHz，它的效率加LLC能够达到98，或者是98以上。也就是说，频率提升的同时，并没有牺牲它的效率。同时，虽然达到98，但它的频率可以达到350K，也就是它的电感还有电容可以进一步的缩小。 总结 展会上，英飞凌展出的科技产品还有很多，如BMS 整体解决方案 、具备12通道独立ADC、自带内置的12路低通滤波器、以及基于BLE定位的汽车钥匙，基于蓝牙&Wi-Fi打印机方案等等。早期的时候，物联网的连接都是基于本地点对点的连接。目前，信息产业已经发展到一个全新的阶段，新一代信息产业的一个显著特点便是连接技术能力，方向是加持这种技术之后实现智能化的人机互联和万物互联，更重要的是安全互联！ 数字智能，低碳未来！英飞凌正凭借其完整、可靠、高效的解决方案，赋能万物互联，引领未来出行！
