2019年，在新的全球政經(jīng)大勢(shì)之下，電子半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)長(zhǎng)期良好的發(fā)展態(tài)勢(shì)似乎平添了一些不確定。盡管各大半導(dǎo)體廠商既有收窄“戰(zhàn)線”、深耕優(yōu)勢(shì)垂直領(lǐng)域，也有擴(kuò)大布局、廣泛投入新興市場(chǎng)等不同的應(yīng)對(duì)策略，但始終離不開探索創(chuàng)新技術(shù)這一話題，并力圖以此突破。據(jù)筆者觀察，知名廠商富士通半導(dǎo)體正在攜手生態(tài)合作伙伴、加大布局多個(gè)行業(yè)領(lǐng)域，除了傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì)技術(shù)的二次創(chuàng)新、也持續(xù)推出多款新興應(yīng)用方案，展示其厚積薄發(fā)的技術(shù)硬實(shí)力！
業(yè)界首創(chuàng)！基于FRAM頻譜特性的真贗驗(yàn)證方案閃亮登場(chǎng)
自成功量產(chǎn)20年以來，富士通FRAM的出貨量已經(jīng)超過37億顆，廣泛應(yīng)用于工業(yè)水電氣表、物聯(lián)網(wǎng)等基礎(chǔ)領(lǐng)域，近些年來更是不斷在醫(yī)療、汽車等行業(yè)斬獲大單。其中，幾乎標(biāo)簽化的高讀寫耐久性、高速寫入以及低功耗的三大“硬核”優(yōu)勢(shì)，奠定了富士通FRAM的赫赫威名。不過，在延續(xù)“存儲(chǔ)器”這一角色的傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì)以外，富士通正嘗試將FRAM煥發(fā)新的產(chǎn)品生命。這次，則是基于FRAM獨(dú)特的頻譜特性！
“不斷研究FRAM的過程中，富士通發(fā)現(xiàn)FRAM擁有十分獨(dú)特的物理頻譜特性，在啟動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生一段模擬的工作噪音信號(hào)；而這種噪音信號(hào)是無規(guī)律、難以被模仿復(fù)制的，利用這樣的原理與優(yōu)勢(shì)，廠商既可以進(jìn)行產(chǎn)品的真贗認(rèn)證，也可以杜絕授權(quán)產(chǎn)品被偽造而流入市場(chǎng)，從而保障了廠商與消費(fèi)者雙方的權(quán)益。”富士通電子元器件(上海)有限公司產(chǎn)品管理部總監(jiān)馮逸新稱。
現(xiàn)在市面上常見的硬件認(rèn)證解決方案，大多數(shù)利用加密算法、專用密鑰等方式進(jìn)行驗(yàn)證，從而判斷產(chǎn)品的真贗。舉個(gè)例子，打印機(jī)生產(chǎn)商的商業(yè)模式，除了銷售打印機(jī)主體以外，銷售墨盒這樣的耗材也是重要的營(yíng)收來源。為了保證消費(fèi)者購(gòu)買到原廠制造的高質(zhì)量產(chǎn)品，就需要在墨盒接入打印機(jī)時(shí)進(jìn)行真贗的驗(yàn)證。一般而言，打印機(jī)廠商采用的是嵌入式加密算法，而這些加密算法往往在推出后1-2年時(shí)間內(nèi)就會(huì)被攻破，造成假冒產(chǎn)品開始流入市場(chǎng)。馮逸新表示：“針對(duì)這樣的客戶需求，富士通開發(fā)了利用FRAM工作噪音來驗(yàn)證的LSI芯片，這是業(yè)界首先推出的全新頻譜特性的認(rèn)證方案！”替代以往的加密算法，這一無加密算法（頻譜）的真贗驗(yàn)證解決方案為客戶帶來了兩大優(yōu)勢(shì)：一是不會(huì)發(fā)生密鑰被盜的情況（因?yàn)闆]有密鑰），以較低成本即可實(shí)現(xiàn)安全性；二是富士通FRAM能產(chǎn)生微弱而復(fù)雜的模擬信號(hào)（工作噪音）實(shí)現(xiàn)期待的值，具有防止死復(fù)制強(qiáng)耐性，因此特別適用于防偽驗(yàn)證。
圖1 ：基于FRAM頻譜特性的富士通創(chuàng)新真贗驗(yàn)證方案
除了打印機(jī)這一存量市場(chǎng)，筆者認(rèn)為，更多的創(chuàng)新應(yīng)用、或者商業(yè)模式也將因這一獨(dú)特的真贗驗(yàn)證方案而得到改變。比如電子半導(dǎo)體行業(yè)，一些生產(chǎn)電路板的廠商，可能會(huì)把外圍子電路板的生產(chǎn)外包給授權(quán)合作方，那么為了防止外圍子電路板被非授權(quán)廠商偽造，利用FRAM獨(dú)特的真贗驗(yàn)證方案就可以解決這個(gè)問題，同時(shí)在保護(hù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)方面也起到了積極的作用。可以說，這一應(yīng)用的想象空間將會(huì)非常廣闊！
量產(chǎn)才是硬實(shí)力，Transphorm布局氮化鎵全功率應(yīng)用
氮化鎵(GaN)是業(yè)界公認(rèn)的第三代半導(dǎo)體材料，相較硅具備許多優(yōu)勢(shì)，例如更高的開關(guān)頻率，可在功率轉(zhuǎn)化效率上達(dá)到突破性的改善效果，特別適合功率、電源管理這一類廣泛應(yīng)用。市場(chǎng)調(diào)研機(jī)構(gòu)IHS Markit預(yù)測(cè)，以GaN和SiC為首的功率半導(dǎo)體市場(chǎng)規(guī)模在2020年將接近10億美元，其推動(dòng)力來自混動(dòng)及電動(dòng)汽車、電力和光伏逆變器等方面的需求，并有望在2027年超越100億美元。盡管龐大的市場(chǎng)機(jī)遇引來了一眾大廠的投入，但是GaN-inside產(chǎn)品至今在市面上仍然少有蹤跡，究其原因，與廠商的量產(chǎn)能力相關(guān)！
此次展會(huì)上，富士通代理品牌Transphorm展示了數(shù)款可量產(chǎn)、基于GaN HEMT的功率應(yīng)用解決方案，成為了觀眾駐足的焦點(diǎn)！Transphorm亞太平洋地區(qū)VP嚴(yán)啟南表示：“Transphorm在GaN的研發(fā)投入已超過十年，相較其他同樣投入GaN的友商，Transphorm是最早具備量產(chǎn)能力、并有產(chǎn)品投放市場(chǎng)的廠商。因此Transphorm的GaN產(chǎn)品經(jīng)過多年的市場(chǎng)驗(yàn)證，技術(shù)不斷成熟，成本逐步降低，具備了十分優(yōu)越的實(shí)用性與可靠性！”
歸功于氮化鎵的性能優(yōu)勢(shì)，Transphorm實(shí)現(xiàn)了效率高達(dá)99.2%的6kW光伏逆變器解決方案，以及效率高達(dá)99.1%的3.3kW車載充電雙向PFC(功率因數(shù)校正)解決方案。工作人員介紹，這一款3.3kW車載充電方案是圖騰柱無橋PFC方案，在一般PFC 97%的效率上再次突破，由于采用了兩顆高性能Transphorm GaN器件，電路中無須加入橋堆，相比基于硅器件的同類方案，整體成本更低、效率更高。同時(shí)，Transphorm提供一整套成品化的turn-key方案，可以將軟、硬件一并交付，幫助客戶極大地縮短開發(fā)時(shí)間。例如臺(tái)達(dá)電子就使用了基于Transphorm GaN器件的車載充電方案，實(shí)際應(yīng)用中效率大于95%，屬于業(yè)界一流水平。
圖2：Transphorm推出6kW光伏逆變器方案與3.3kW車載充電雙向PFC方案
除了大功率應(yīng)用，Transphorm GaN器件在小功率應(yīng)用中同樣“大秀肌肉”。此次展示的65W開關(guān)電源評(píng)估板，在230VAC滿載的條件下，效率可達(dá)到93%，且待機(jī)功耗小于0.15W，適用于筆記本電腦的充電器、適配器等。盡管評(píng)估板的尺寸為L(zhǎng)73 x W43 x H15 mm，不過工作人員稱，若投入成品生產(chǎn)，整體的方案尺寸還將進(jìn)一步縮小，使得體積十分小巧、便于攜帶；且得益于Transphorm GaN的高能效，這一方案的功率密度大幅度提升，而無需擔(dān)心以往的散熱問題。不僅如此，為了滿足更多的市場(chǎng)需求，這一方案還將支持PD等充電協(xié)議，可自動(dòng)調(diào)節(jié)5V、9V、12V、15V、20V等多個(gè)等級(jí)的電流與輸出功率，實(shí)現(xiàn)一個(gè)充電器即可滿足手機(jī)、筆記本電腦、藍(lán)牙音箱等大多數(shù)移動(dòng)設(shè)備的充電需求，為消費(fèi)者帶來了最顯而易見的便利。
圖3：高能效、靈活應(yīng)用的65W開關(guān)電源評(píng)估板
嚴(yán)啟南稱：“綜合來看，氮化鎵從以往高壓、大功率的工業(yè)級(jí)行業(yè)應(yīng)用，正在不斷滲透到低壓、小功率的消費(fèi)級(jí)應(yīng)用市場(chǎng)，這與工藝提高、成本降低有直接的關(guān)聯(lián)。Transphorm已有的優(yōu)勢(shì)，借助與富士通的深度合作，將在中國(guó)市場(chǎng)尋求更大的突破。”
裸眼3D新潮流，一張貼膜能搞定！
目前，裸眼3D這一全新的技術(shù)正在掀起一場(chǎng)全行業(yè)范圍的視覺變革，例如裸眼3D廣告就是商業(yè)領(lǐng)域正在探索與創(chuàng)新的方向之一，其無需佩戴輔助設(shè)備即可讓人眼感受逼真的3D效果，逐漸被電子產(chǎn)品、廣告、示范教學(xué)、展覽展示等應(yīng)用所看好與追捧。據(jù)市場(chǎng)調(diào)研機(jī)構(gòu)賽諾市場(chǎng)咨詢發(fā)布的《裸眼3D發(fā)展趨勢(shì)分析報(bào)告》，到2021年全球3D顯示器出貨量將達(dá)到2.8億臺(tái)，市場(chǎng)規(guī)模也將增長(zhǎng)至830億美元。
事實(shí)上，富士通聯(lián)手合作伙伴3D Global，已在這一領(lǐng)域中投入布局、并搶占先機(jī)。據(jù)了解，3D Global展出的創(chuàng)新裸眼3D解決方案，僅需在屏幕表面貼上一張定制的光學(xué)三維濾光片，再連接一臺(tái)普通的PC電腦、打開3D視頻資源，即可實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的裸眼3D視覺體驗(yàn)。當(dāng)然，這一層特殊的三維濾光片需要與屏幕廠商共同合作，在出廠前完成安裝調(diào)試、即可銷往市場(chǎng)。一般而言，裸眼3D顯示主要有光屏障式和柱狀透鏡這兩項(xiàng)技術(shù)，但各有優(yōu)缺點(diǎn)。3D Global的裸眼3D方案則將兩者的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合，使用獨(dú)創(chuàng)的“Lenticular Lenses + very thin parallax barrier”組合技術(shù)，讓觀眾減少視覺疲勞，獲得具有深度的3D立體感知、使得畫面呈現(xiàn)更逼真的效果，同時(shí)對(duì)光線幾乎沒有影響。
圖4：富士通聯(lián)手3D Global展示創(chuàng)新的裸眼3D顯示技術(shù)
誠(chéng)然，裸眼3D顯示的市場(chǎng)推進(jìn)除了硬件方案的創(chuàng)新，也需要不斷豐富的3D視頻資源來支撐。對(duì)此，富士通可以提供專門用于制作3D視頻的軟件工具給客戶了解學(xué)習(xí)，從而節(jié)省產(chǎn)品的研發(fā)時(shí)間。
座艙視覺next big thing，虛擬儀表融合趨勢(shì)凸顯！
回顧汽車發(fā)展歷史，汽車儀表顯示從以往的機(jī)械式，已過渡為當(dāng)下的電子式虛擬儀表，下一步則將融合多個(gè)顯示界面、趨于統(tǒng)一化，因此對(duì)性能、可靠性等要求愈發(fā)嚴(yán)苛。過去幾年，富士通代理品牌索喜科技基于ARM雙核Cortex-A9的Triton C芯片為核心的3D全虛擬儀表解決方案已經(jīng)出貨數(shù)十萬套，成功應(yīng)用在比亞迪以及部分日系、德系車型上。經(jīng)過多年的市場(chǎng)驗(yàn)證，索喜科技繼而推出全新升級(jí)的第四代高性能車載SoC--“Miranda”。工作人員向筆者介紹：“采用ARM Cotex-A9 Quad core 1GHz 單芯片CPU、PowerVR S8XE 3D GPU，并帶有專為ADAS應(yīng)用準(zhǔn)備的VPU及H.264視頻編解碼功能，Miranda可支持高清4路1080P行車記錄儀的性能需求，且功耗較低，因此特別適合車載SoC的使用場(chǎng)景。”基于這一款SoC，系統(tǒng)設(shè)計(jì)者可輕松打造高清全液晶儀表，高清360°全景成像和ADAS輔助系統(tǒng)的三合一解決方案！
圖5：基于Miranda打造的汽車虛擬儀表三合一解決方案
除了出色的硬件，這款汽車虛擬儀表方案也基于CGI STUDIO這一開源HMI軟件設(shè)計(jì)工具實(shí)現(xiàn)定制化的系統(tǒng)軟件服務(wù)。CGI STUDIO平臺(tái)在汽車和嵌入式領(lǐng)域擁有很高的知名度和認(rèn)可度，并具備不受硬件條件限制、軟件拓展性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，并通過車規(guī)級(jí)認(rèn)證。據(jù)悉，CGI STUDIO平臺(tái)提供獨(dú)立的2D/3D引擎，分別用于制作各類2D和3D場(chǎng)景，且適配 Windows環(huán)境和嵌入系統(tǒng)環(huán)境的通用接口。設(shè)計(jì)者可以快速將計(jì)算機(jī)上制作的設(shè)計(jì)直接使用于嵌入系統(tǒng)環(huán)境，從而最大限度地降低圖像設(shè)計(jì)師與嵌入設(shè)計(jì)師之間的返工，加速產(chǎn)品上市時(shí)間！
后記
富士通電子亞太區(qū)產(chǎn)品管理部總經(jīng)理王鈺在以往公開采訪中表示，富士通正在加快元器件代理商的轉(zhuǎn)變，并積極開拓新的產(chǎn)品線以完善目前的元器件產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。面對(duì)不斷增長(zhǎng)的氮化鎵功率、車載電子、裸眼3D等新興市場(chǎng)與創(chuàng)新應(yīng)用，富士通在增強(qiáng)自主研發(fā)實(shí)力之外，正以獨(dú)家代理、分銷、共同研發(fā)等合作方式擴(kuò)大自身的產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)與市場(chǎng)影響力，在筆者看來，這正是富士通獨(dú)特的“破局之道”！