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寻找半导体产业未来10年的驱动力

时间:2021-02-03 作者:邵乐峰 阅读:
展望未来10年,智能的数字辅助系统将会成为新的驱动力,恩智浦(NXP)执行副总裁兼首席技术官Lars Reger将这样的新世界称之为“预知变化、自动化的世界”。
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过去的20年里,半导体市场大规模增长的主要驱动力是笔记本电脑、台式电脑和家庭影音娱乐系统;在随后的第二个10年里,手机、数据存储和云计算组成了新的“三驾马车”。而恩智浦(NXP)执行副总裁兼首席技术官Lars Reger日前在接受《电子工程专辑》采访时表示,展望未来10年,智能的数字辅助系统将会成为新的驱动力,他将这样的新世界称之为“预知变化、自动化的世界”。

预知变化、自动化的世界

我们该如何更好地理解这一概念?Lars Reger说其实并不复杂,比如今天我想通过外卖点一个披萨或者从淘宝上买一件商品,只需要拿出手机操作,即可获得所需要的产品和服务,这似乎是司空见惯的事情。但未来,世界是能够预知我们需求的。

恩智浦(NXP)执行副总裁兼首席技术官Lars Reger

他援引咨询机构的数据称,未来5年,全球将有500亿个智能连接设备和数百万个云中心;未来10年,5000万到1亿个新的智能连接设备会进入到我们的生活。而恩智浦最大的优势,在于能够提供一整套的芯片解决方案来支持智能连接设备,这些智能连接设备包括便携式的产品,如智能手表、平板电脑、智能手机,也包括智能家居、机器人制造,以及非常复杂的智能连接的电动汽车。

“从根本原理来说,所有智能连接设备都是相同的。”Lars Reger解释说,智能设备通过感知环境,或者连接云获得更多信息,再将从云上获得的建议传导到智能设备上。但他强调称,智能连接设备能够运转的另一个非常重要的前提,是必须建立在可信任的基础上。“我们很难想象自家的冰箱会突然在周末自作主张地预订500升牛奶或者自动关闭恒温器。所以,智能连接设备必须要做到功能安全和信息安全,并且能够防止入侵,这是发展智能互联设备最基本的理念”。

智能世界的“四大乐章”

感知、思考、连接、行动,这是恩智浦为智能世界这一宏大交响乐准备的四大乐章,也是恩智浦推出智能产品的内在逻辑主线。

  • 感知

在CES 2021上,恩智浦推出了基于CMOS工艺、微控制器和收发器的全套雷达传感器解决方案,可以对汽车进行360度的安全环绕式探测。它不仅能提供高分辨率图像,还确保车辆的所有位置都能够覆盖雷达,从而实现360度的安全环绕式探测,这对于在城市环境中的行车和自动泊车至关重要。

成像雷达是这次发布的重点内容之一。尽管Lars认为“4D成像雷达”这一说法存在一定的误导性,但毫无疑问,这是一项突破性的技术,而且恩智浦希望用成像雷达替代激光雷达的想法已经有6年之久了。

恩智浦的成像雷达主要应用于精度要求较高的前向雷达,同时也可为汽车角雷达和侧向雷达提供成本更低、效率更高的解决方案。以汽车行驶在隧道中为例,成像雷达可以测量整个隧道的长度和宽度,并且能感知物体的几何形状,当隧道中出现其它的交通参与者时,比如卡车、摩托车和汽车,成像雷达可以提供高分辨率图像。换言之,汽车的视觉更加先进了。

按照Lars的描述,目前,实验室中各种器件包括微处理器S32R45都已经准备齐全,恩智浦正在和一线供应商进行合作将产品提供给客户,OEM厂商预计将在今年下半年进行车辆实验,并于明年推向市场。

“在过去两年的时间里,自动驾驶汽车市场正在慢慢降温,人们对于全自动驾驶的关注度并不高,几乎没有厂商在研究L5的全自动驾驶,大部分是在研究L3的量产,在接下来3至5年的时间里都是相同的情况,所以我觉得在这样一个领域,成像雷达相较于激光雷达是有优势的。”

Reger说恩智浦现在已经进入“软件定义雷达”的时代。技术层面,可以实现从1GHz的软件定义无线电提高到6GHz的软件定义的车与车间的交互;同时,软件定义的超宽带达到9GHz的水平,软件定义的雷达达到18GHz的水平。在恩智浦,40%的开发者都是软件的开发者,而不仅仅是芯片设计的开发者。

  • 思考

BlueBox 3.0平台则是恩智浦最新推出的支持域架构的安全汽车高性能计算平台。虽然仅有雪茄盒一般大小,但却能通过S32G微控制器和高性能Layerscape处理器LX2160A提供可扩展的强大算力,并可通过8个接口添加加速器功能。

Lars Reger用下图为我们解释了汽车架构的转型。汽车的扁平架构大约是20年前开发出来的,当时只有10到20个控制器件,而随着汽车越来越复杂,车身网络就必须被分割成子网络,这也是域架构的由来。在域架构的构造下,需要把汽车的功能进行分区,比如专门负责自动驾驶的区域、信息娱乐系统的区域、动力总成的区域以及车身电子和连接的区域等,每一个域和其他域都是分开的。这样的优势是,如果要对自动驾驶的一个域进行修改或扩展时,可以不用重新评估动力总成的域,因为两者是完全分开的。

“自动驾驶不同级别对边缘计算的需求并不相同,比如L1和L4计算量差别显著,L4还有人工智能的介入,对于数据计算也有更高的要求,”Lars认为,当前汽车制造商的重心已从全自动驾驶汽车的挑战转移到了通过计算能力打造差异化汽车,而用户定义汽车允许消费者为当今的智能互联设备添加新功能。如果车企在未来10年要为1款量产车推出100条汽车生产线,并且涵盖从L1到L4级别的自动驾驶,他们需要的是可扩展的高性能计算平台。

  • 连接

针对智能家居,恩智浦推出的全新WiFi-6E三频段片上系统,使用6GHz频段,能够同时处理居家场景中的几百个终端设备,并且支持4Gbps带宽,是非常强大的智能家居解决方案。

手机结合UWB实现汽车门禁的功能是另一个经典案例。在这一过程中,移动支付的功能也已经实现,实体钥匙包和钱包都不再需要,其功能均转移至手机。另外,恩智浦提供在护照里面使用的具有生物特征的芯片,也可以把同样的芯片装到冰箱里,从而不但能证明“我是我”,还能证明“这台冰箱也是我的冰箱”。

类似的创新应用还有很多,都能加入到新的智能互联设备中。通过结合芯片,这些设备有了自己的“护照”,在实现新功能的同时确保安全性。在这样智能互联的系统中,我们就可以拥有一个能够预知变化并且实现自动化的世界。

  • 行动

而在工业领域,考虑到快递公司需要随时定位追溯可疑包裹,包括疫苗在内的冷链运输物品需要确保安全等实际应用,恩智浦和LivingPackets携手推出全新智能运输包裹THE BOX,在i.MX RT1062跨界MCU、CLRC663 plus前端和NTAG I2C plus互联标签的加持下,消费者只需用智能手机轻触包装盒,即可接收或拒收包裹并进行身份验证。

安全服务方面,EdgeLock 2GO物联网云平台可以把所有的安全设备都接入到云端。比如在墨尔本,消费者只需在移动端添加一个票务系统,就可以实现无缝、便利的购买乘车票、券、卡等服务,不需要进行纸质车票的购买。

在智能驾舱方面,NXP有汽车无线电、车内音响、便携设备的无线充电,还搭配9GHz的超宽带技术方案等,可以控制汽车门禁、实现座舱监测。此外,智能驾舱中还有i.MX 8家族系列产品,软件定义的无线电、连接技术、车内架构中的应用处理器、车内网络、电池管理、Wi-Fi/蓝牙等,这些广阔的产品组合在稳步创新中,下一代研发也会基于这一思路进行。

“在中国市场,很多厂商既是竞争者也是合作伙伴,恩智浦一直在寻找和中国供应商、客户更多的合作机会,最终目的是希望一起推动包括汽车、5G、边缘计算在内的多个行业的蓬勃发展。”Lars Reger表示。

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邵乐峰
ASPENCORE 中国区首席分析师。
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