【回顾与展望】德州仪器:模拟芯片版图扩至AI
2025-01-22
来源:德州仪器
【编者按】2024年,半导体市场在AI、消费电子、汽车电子、工业自动化等领域的推动下,实现了显著复苏和快速增长,模拟芯片复苏信号明显,在2025年,半导体市场能否继续保持增长态势,汽车半导体、工业自动化等哪些细分领域更值得期待?日前,德州仪器对本站记者介绍了该公司对于2025年的展望和公司的未来发展战略。
六大新品助力业务持续增长
TMS320TMS320F28P55X 系列 :集成了边缘人工智能 (AI) 神经处理单元(NPU),提供了24个高精度PWM通道以及最多39个ADC通道。TMS320F28P55X是TI首次在C2000系列中引入NPU,以应对当前工业和汽车领域实时控制系统中实现更智能的实时控制的趋势。该产品已应用于电弧检测中,帮助降低系统成本并缩小系统尺寸;还可应用于马达驱动故障检测,其故障检测准确率高达99%。
全新 F29H85x 系列:一款搭载新型C29内核的产品,该内核是TI时隔二十三年后的迭重大更新,其处理位宽从32位跃升至64位,并配备了超长指令级架构,使得单个指令周期最多能并行完成8条指令。这一改进使得基础运算性能相较于C28提高了2倍以上。以FFT为例,C29的FFT性能相较于C28提高了5倍;对于马达控制所需要的数学运算来讲,C29的平均性能会是C28的1.8倍;对于数字电源变换的一些数学运算,C29的运算性能会是C28的2.8倍。F29H85x可广泛应用于众多实时控制领域。例如,在汽车的OBC(车载充电机)、DC/DC转换器以及主机MCU的集成式架构、多电机的牵引逆变器以及助力转向系统、最新的电源结构、在线UPS以及机器人领域。此外,F29H85x系列还天然支持两大安全领域:功能安全与信息安全。其完整性等级可达到汽车安全完整性等级 ASIL-D 和 SIL-3。
超小型 DLP® 显示控制器:DLPC8445显示控制器尺寸仅为9mm × 9mm,相比上一代尺寸缩小 90%,可助力家用投影仪、游戏投影仪和增强现实眼镜等消费类应用实现紧凑设计。设计人员可以在尺寸大幅缩小的情况下复刻出沉浸式高端游戏显示器的体验,显示延迟为亚毫秒级,帧速率高达 240Hz。
采用MagPack磁性封装技术的电源模块产品:德州仪器于2024年推出的六款新型电源模块通过采用其专有的磁性封装技术——MagPack,为工程师提供了紧凑且高效的解决方案。与前代产品相比,电源模块的尺寸缩小多达 23%;在保持同样的散热性能的前提条件下,电源模块的功率密度增加一倍。MagPack采用德州仪器特有的 3D 封装成型工艺,可更大限度地减小电源模块的高度、宽度和深度,从而缩小了解决方案的尺寸、提高了密度,在更小的空间内提供更大的输出功率。此外,该磁性封装技术采用一种以专有新型设计材料制成的集成功率电感器。通过采用该类电源模块,工程师可以更容易地获得高功率密度、低温、低 EMI 辐射、高转换效率的电源系统设计。其中的三款超小型 6A 电源模块 (TPSM82866A、TPSM82866C 和 TPSM82816)可以提供每平方毫米 1A 的电流输出能力,将电磁干扰 (EMI) 辐射降低 8dB,同时将效率提升高达 4%。就TPSM82816这一型号而言,效率比前一代产品提高了4%,热阻降低了17%,并且安全工作温度区间提高了10度,这是一个非常大的飞跃。MagPack技术能够有效提高电源模块的功率密度、效率和热性能,在提升易用性的同时,降低工业、企业和通信应用中的电磁干扰,可助力电源设计人员适应重塑行业格局的电源发展趋势,即在更小的空间内高效地提供更大的输出功率。
DRV7308 氮化镓智能功率模块:通过采用氮化镓 (GaN) 技术,工程师可以实现 99% 以上的驱动器效率,并且改善电机驱动系统的发热,无需外部散热器;与现有的 IGBT 和 MOSFET 的解决方案相比,功率损耗减少了 50%,电机驱动逆变器的印刷电路板尺寸可以缩减高达55%。此外,实现了业内较低的死区时间和较低的传播延迟(均小于 200ns),支持更高的脉宽调整开关频率,从而减少听觉噪音和系统振动。顺应家电小型化趋势,DRV7308面向 150W 至 250W 电机驱动器应用,能够帮助解决工程师在设计大型家用电器及加热、通风和空调 (HVAC) 系统时通常面临的许多设计和性能折衷问题,助力提升系统效率和可靠性。
AWR2544 单芯片雷达传感器:德州仪器于2024年推出了AWR2544 单芯片雷达传感器。它是业界首款为卫星架构设计的雷达传感器。在卫星架构中,雷达传感器使用传感器融合算法将经过部分处理的数据输出到中央处理器以用于 ADAS 决策,并利用 360 度传感器覆盖范围来实现更高水平的车辆安全。AWR2544 单芯片雷达传感器还采用了波导接口封装 (LOP) 技术。LOP 技术支持在印刷电路板的另一面安装 3D 波导天线,有助于将传感器的尺寸减小多达 30%。LOP 技术还支持通过单个芯片使传感器范围扩展至 200m 以上。在卫星架构中,这些特性可以帮助汽车制造商提高 ADAS 智能水平,以提高车辆的自主性,进而能够在更远的距离做出更明智的决策。
汽车半导体伴随SDV共同推动汽车创新向前发展
汽车智能化、网联化和软件化进程给行业带来了新的机遇和挑战,德州仪器凭借在汽车领域积累了数十年的经验,通过模拟和嵌入式创新技术助力实现更安全、更智能、更可持续的汽车系统。现如今,汽车中半导体组件的占比持续攀升,且这一增长势头有增无减。德州仪器广泛涉足汽车电子系统的各个领域,致力于提供多样化产品,以契合市场趋势与客户需求。德州仪器将与各大汽车制造商合作,共同推动汽车创新向前发展。
软件定义车辆是汽车市场的一大趋势。这是一种由软件而非硬件控制操作、设计和用户体验的汽车。采用软件优先的方法进行设计使制造商能够随着时间的推移改进车辆,并为驾驶员和乘客提供新的体验和定制。软件定义车辆将软件集中化,并将硬件与软件分离,从而实现快速创新。软件利用来自处理器、微控制器 (MCU) 和传感器的数据能够优化车辆的整体性能并帮助提高安全性,例如 高级驾驶辅助系统 (ADAS) 或电池监控和定制。随着行业设计的芯片变得更加智能,并且可以进行编程或修改以采用新功能,设计工程师必须为其编写软件。
区域架构是汽车领域的另一个趋势,有助于实现软件定义车辆。和按照电子控制单元 (ECU) 在车辆中的功能进行分组的域架构相比,区域架构按照它们在车辆中的位置进行分组。这些基于位置的 ECU(也称为区域控制模块)利用现有和新的网络接口,旨在实现车辆硬件和软件架构的集中化。凭借支持软件定义车辆愿景的区域架构,汽车制造商正在重新定义下一阶段的驾驶员个性化、安全性和便利性。随着车辆中传感器和执行器数量的增加,车内需要传输的数据量也在增加。每个 ECU 都需要与传感器、执行器和其他 ECU 通信,以准确执行运动和安全功能。幸运的是,区域架构减少了布线、重量和成本,从而更好地优化软件定义车辆。
边缘AI应用将更加广泛
将边缘 AI 融入到日常应用中将改善我们的生活,使产品更易于使用、更安全、更高效。在工厂中,边缘 AI 可以实现电机故障检测。在电机故障造成整个系统损坏之前捕捉电机故障,进而确定预测性维护的模式,可以实现更可靠、更高效且更具成本效益的运行。在可再生能源领域,集成边缘 AI 的太阳能电池板可通过故障检测及电涌预防在系统点火之前将其关闭,不仅能够提升系统安全性,还能促进可再生能源的广泛使用。
支持工厂通信的连接技术将更加重要
随着工业 4.0 的发展,数字化、通信和自动化能够有效地提高工厂生产力并满足不断增长的未来需求。与此同时,使用有线和无线技术以应对互联工厂中的诸多挑战,同时兼顾简单性、可扩展性和安全性变得非常重要。借TI助通信技术,能够实现对重要数据的访问,从而支持工厂动态调整工艺流程。创建高性能的智能工厂,同时满足最新的工业标准。
德州仪器SimpleLink™ CC2340 无线 MCU 系列以经济的价格提供优质的射频和功耗性能,借助该系列,用户可以快速轻松地将低功耗蓝牙添加到更多中应用。其中,德州仪器 CC2340R5 微控制器拥有低于 710 nA 的出色待机电流,有助于延长电池寿命;具有 512 KB 的闪存,为工程师提供了卓越的灵活性和充足的代码应用空间。作为德州仪器全新无线微控制器 (MCU) 系列之一,德州仪器 CC2345R5 微控制器同时还支持工程师扩展射频性能和连接范围。借助更大的内存、更长的电池寿命、更宽的温度范围,工程师能够以经济的价格实现例如医疗设备、楼宇自动化、个人护理等更多日常连接应用。
面向区域架构趋势的连接技术。区域架构是可以帮助实现软件定义汽车的一个趋势,区域控制模块可通过利用现有和新的网络接口来集中车辆的硬件和软件架构。其中包含以太网通信技术、高速串行总线技术、视频接口技术、隔离技术、低功耗蓝牙技术、USB Type-C解决方案。