构建物联网芯片技术 英飞凌在物联网赛道如何放大招？

 

近日，在深圳宝安国际会展中心举办的国际电子展上暨嵌入式系统展上，德国半导体大厂英飞凌带来了聚焦“未来出行”、“能源效率”和“万物互联”三大展区产品的展示，在万物互联展区，英飞凌展示智慧生活、智慧楼宇、智能可穿戴设备解决方案与产品，给笔者留下深刻印象。英飞凌科技安全互联系统事业部大中华区市场与业务合作总监南铮接受电子发烧友记者的采访，集中解读了三大问题。缺芯现象是如何造成的？物联网芯片领域，英飞凌发力哪些细分市场？主要推出的旗舰产品如何助力物联网终端和系统发展？南铮带来了最新的解读和分析。

 

 

 

图：英飞凌科技安全互联系统事业部大中华区市场与业务合作总监南铮

 

三大驱动力带来芯片需求爆发

数据世界和物理世界如何相连？首先基础是半导体芯片组成，包括传感器、连接芯片、控制器芯片、微处理器芯片等。去年第四季度到今年以来，芯片市场十分火爆，全球多地缺芯现象持续加剧。

南铮对记者表示，主要是三大趋势推高了芯片需求量：一、首先是能源物联网需求，全球多个国家希望提高能源的传输效率和利用效率，将物联网等数字化技术应用与能源领域，通过对采集到的数据进行分析和价值挖掘，实现对整个能源系统的优化管理以及对能源的高效率利用。

二、绿色出行趋势，智能电动汽车高速增长，带动车用半导体芯片需求暴增，从车用MCU，到功率器件和电源IC等；三、数字世界的安全，从虚拟网络世界的身份认证、智能卡认证，包括数字人民币都是这种趋势。

三大物联网芯片领域实现领先，英飞凌五个层次布局

在物联网芯片的三大主要细分赛道，英飞凌的产品出货量处于业界领先地位。Omdia数据显示，2020年全球微控制器领域英飞凌市场份额达到14.6%，位列全球第三；ABI Research报告显示，在WiFI独立芯片领域，2019年市场规模英飞凌排在全球第五位；在安全芯片领域，2019年英飞凌位列全球市场份额第一。

 

 

 

南铮对记者表示，物联网设备实际上是由五大硬件元素构成，分别是感知、安全、运算、执行和互联。在智能门锁领域，物联网芯片需求量很大。如果门锁与家里的网关连接，必须支持Wi-Fi；如果支持蓝牙解锁，则必须支持蓝牙；如果它支持面部识别，极有可能使用TOF或3D结构光。据南征分析，“基于英飞凌低功耗、高集成度的PSoC6芯片，英飞凌提供高性能安全芯片实现加密，将WiFi  802.11和蓝牙5.2集成到一个芯片中。英飞凌丰富的产品组合可以满足客户的灵活需求。”

图：英飞凌智能门锁解决方案展。

在互联方面，英飞凌基于eSIM解决方案和Wi-Fi、蓝牙、USB和USB-C产品提供安全的蜂窝连接。南郑以eSIM解决方案为例，说明不同物联网场景的应用需求。“在中国很多城市，大家都很熟悉的单车共享，其电子锁都采用了eSIM技术，规模已经达到“千万”。单车共享管理员可以远程跟踪资产，还可以锁定和重写数据，非常方便。此外，在外国汽车领域，汽车可能在一个国家生产，然后出售给另一个国家。安装在汽车上的eSIM卡可以支持运营商人的切换，甚至是标准的切换。不同国家的4G和3G标准可能不一样，它支持标准的切换。ESIM还分为消费级、工业级和车辆法规级。它的设计完全不同，它的标签也不同。

作为功率分立器件和模块领域的领导者，英飞凌还在智能汽车领域展示了高效的功率半导体解决方案。该机型搭载的主逆变系统采用英飞凌HybridPACK  Drive  FS950作为核心功率半导体器件，最大输出功率可达200kW。其一流的控制算法和出色的车规模块性能，可以为汽车提供澎湃的动力输出。控制器采用扁平化设计理念，结合英飞凌电源模块出色的电流密度，使得整车布局更加灵活，可以进一步节省空间。

图：英飞凌HybirdDrive  750/950A产品。

南征强调，英飞凌非常重视中国，中国是全球物联网市场的排头兵。“我们在深圳设立了能力中心，这意味着中国市场的技术更先进，服务更快捷。例如，中国国际进口博览会(CIIE)英飞凌去年宣布将扩大无锡工厂的产能，这是为了加大对中国市场的支持。”

对于物联网未来的发展趋势，尤其是5G网络和AI技术的加持，视频连接已经成为可能。“随着带宽越来越宽，数据量越来越大，许多应用成为可能。如今，物联网正处于起步阶段。我们可能只有超过10兆字节的连接，而其他人的100兆字节就足够了。但是，如果你的技术能够达到物联网芯片支持1G的目标，那么整个应用场景就不一样了。物联网芯片也将沿着低功耗、提高计算能力和集成的方向发展，以支持更多的物联网场景。”南征最后指出，中国物联网芯片市场充满机遇，具备技术能力和解决方案的厂商肯定能在新一波物联网赛道上争取自己的优势地位。

针对感知，英飞凌XENSIV传感器系列能有效应对当前传感器方面所面临的挑战，打造物联网最可信的“起点”。在展台现场，笔者看到了英飞凌开发了一种新型的基于光声光谱(PAS)技术的二氧化碳传感器：XENSIV PAS210。它采用独特的PAS检测原理，内部集成的微控制器将MEMS麦克风输出数据转换成ppm读数，这款二氧化碳传感器测量范围为0 ppm至10000 ppm，精度为±30 ppm或读数的±3%。与市面上在售的二氧化碳传感器相比，XENSIV PAS210可为终端用户节省75%以上的空间。使用寿命长达十年。这款二氧化碳传感器可以广泛安装在新风系统、空气净化器上。在疫情期间，这款传感器在智慧家居和智慧楼宇领域获得客户的好评和规模出货。

 

 

 

图：二氧化碳传感器和评估板

 

针对运算，英飞凌微控制器负责收集、协调、处理、分析和传输数据，帮助物联网设备实现智能化。南铮介绍说：“当传感器将数据输入进来了，下一阶段要对它进行处理。我们提供32位ARM微控制器和多核高算力的32位TriCore控制器；新增PSoC低功耗、高性能的微处理器，PSoC 6系列里面有两个ARM核，分别是M0和M4，超低功耗的M0核和相对比较强算力的M4核有机地合在一起，在待机的时候设备就启动M0核，两节干电池可能待机一年。但是在当有任务进来的时候设备就唤醒M4核，通过M4核达到可能最高到100赫兹的处理能力，来处理运算。这就是为物联网场景特别设置的。”