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上海慕展,东芝谈发展思路及重点产品
wangying | 2018-04-02 09:49:38    阅读:10538   发布文章

                     从手机到“超越手机”

     当前,智能手机等移动设备在半导体的消耗量占压倒性的多数(如图1)。从手机近十年的发展历程可见,原来是功能性手机,现在把原来PC等同的运算能力、云服务、网络服务、AI智能功能,已经加入到了智能手机里(如图2)。从另一个角度看,手机把类似于人的五官的感知,诸如摄像头、多轴传感器等也汇总进来。如果再加上执行器件,就会像人的肌肉一样,可以形成机器人。
      因此,随着智能手机的进一步发展,越来越高的性能、低功耗、小型化、高性价比,可以广泛应用到物联网、无人机、机器人等各种各样的领域,即”超越手机”(beyond mobile)。     

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图1 移动设备引领半导体发展

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图2 移动设备发展的示意图

        为此,在近日举办的2018“慕尼黑上海电子展”期间,东芝电子元件及存储装置株式会社数字营销统括部总监吉本健、东芝电子(中国)公司副总经理野村尚司、存储&电子元器件解决方案市场统括部总监谭弘先生介绍了东芝的“超越手机”规划及展示的重点产品。
                          VR(虚拟现实)

        从智能手机平台进入到其他领域的时候,会产生接口不一致的地方。例如VR主要是使用高清晰度的小型显示设备,其实这是从智能手机显示屏发展而来的,智能手机原来使用的是MIPI DSI(显示屏串口接口协议)(如下图)。但是VR主要从PC转变来的,采用了大量的高清图像,因此主要使用HDMI接口方式。因此图像接口方式的制式统一是目前碰到的困难之一。再例如,智能手机的平台和设备进入到多媒体电视、安防监控领域的时候,也遇到同样的问题,非高清晰度的图像接口并不具备大型的HDMI的接口。
        为此,东芝推出了与接口互相转换的桥接芯片,例如把MIPI CSI(摄像头串行接口)接口转换到HDMI相关的接口。

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                           智能家居 • 蓝牙与语音控制
        2017年智能音箱的发展迅猛,前提是需要在家庭的各个地方能组成智能网络,且需要低功耗、小封装的设备,而且能够通过无线通讯,以实现语音和数据的传输,这是蓝牙的应用场景之一。
        为此,东芝推出的蓝牙芯片TC35678整合了控制芯片,可实现很低的功耗(如下图)。而且新的蓝牙芯片不像过去那样只能点对点通讯,现在已能组网(例如ScatterNet组网)。芯片尺寸也越来越小,可以放到非常小的设备上。再有,可以实现长距离传输,东芝的蓝牙5方案最远可以传到600 m。而且,东芝的蓝牙4.2版本最高电流只有3.3 mA,相当于能够在钮扣电池供电情况下使用3-4年。图片4.png

                                图3 东芝BLE的部分产品及方案、规划

        2018年1月,东芝推出了基于第五代版本的蓝牙技术的蓝牙芯片,主要有两个特点:①通讯距离可以实现近600 m,大大超越了以前的产品。②能够支持宽温度控制状态,像这种非常恶劣的工作状态都能实现,可以应用到车载或者工业上的极端要求的环境。
        东芝另一个有趣的产品是语音控制方案:ApP Lite应用处理器——TZ2100。当前的智很多智能音箱产品必须要联网才能识别语音命令。而东芝的ApP Lite方案可以不联网,且识别的时间控制到0.3-0.4 s以下,而且可以根据不同场景进行编程配置(下图),例如在厨房油烟机开启下识别语音。

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                             FlashAir集成了存储、WiFi和网页服务器
        东芝专利的FlashAir前两年就有展示,今年新的方案不仅仅是Flash卡和Wi-Fi结合起来,而且整合了网页服务器(Webserver)的功能。即“Flash存储、Wi-Fi、Webserver”三合一,用在有SD卡槽的终端设备上,实现物联网的应用(如下图)。

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                         介于FPGA和ASIC之间的FFSA
FFSA介于FPGA和ASIC之间。FPGA的初期投入比较少,开发灵活而快,但一旦投入量产,成本和功耗非常高。ASIC的研发周期较长,而且先期的一次投入费用较高。因此可以用FPGA设计电路,需要降低成本的时候,再转到FFSA上。据悉,部分国内外大型网络路由器厂商和笔记本用固态硬盘控制器厂商已采用了FFSA。

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                                   自动驾驶
        ADAS(高级辅助驾驶)与自动驾驶成为热点话题。东芝推出的图像识别芯片能够支持L3级驾驶。另外,欧盟2018年版的防碰撞标准——NCAP(新车碰撞测试) 2018(必要条件)提出,要能够实现夜晚情况下检测行人、自行车、横向穿越的物体等。东芝新的Visconti 4芯片符合欧盟第四代的碰撞标准,已开始量产。
Visconti 4与前代产品相比,处理速度进一步提高,有8个图像识别核心,可以实现8种不同的功能,处理时间缩短一半,可以降到50 ms以内。

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        现在有一种趋势,厂商把人工智能(AI)的算法做进去。东芝在设计和研发的下一代的芯片当中,已经加入了AI功能。其实在图像处理、自动驾驶等方面,和每个国家地区的场景、路况有非常紧密的关联。东芝在推出基本核心产品以后,会对路况进行进一步的识别和训练,以适合全世界各个市场。
        那么,东芝的方案与英伟达有何区别呢?英伟达是通过GPU加速的方式进行图像识别。用GPU+GPU,就是把很多GPU加在一起来进行图像处理,其架构下面是很多GPU,然后在软件层把算法加进去,用运算量/软件的算法进行图像的识别。从媒体公开发布的信息来看,英伟达方案的功耗是500 W,但如果用Visconti来做,只有1~2 W。为何有这样巨大的功率差?因为Visconti把算法集成到硬件的加速器上,以硬件为主来实现图像识别。对于新能源车/电动汽车,续航里程是非常关键的指标。所以在节省功耗方面,东芝的Visconti可以做更大的贡献。
        目前的Visconti 4是第四代产品。Visconti 的前几代已获采用,例如,第二代2015年已经开始通过日本的电装量产,搭载在整车上,在日本、美国、欧洲市场上销售。新的Visconti 4,整车厂已经开始生产。
                                          车载网络
        随着自动驾驶和车联网的发展,越来越多的传感器/摄像头搭载在车身上,带来的挑战是数据的传输需求越来越高。如果用车内的电缆进行传输,会达到几公里的长度、几十公斤的重量。为了解决这个矛盾,业内推出了新车专用的以太网。与现有的车载用的车身数据通讯系统、通讯的标准相比,车载的专用以太网的数据带宽和传输效率有非常大的提高。
        为此,东芝推出车载以太网桥接的芯片——TC 9560系列。

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                                 新能源车用光耦
        东芝的光耦是非常有特色的产品,连续十几年占有世界光耦市场第一。东芝的光耦有17年以上给整车厂供货的经验,在目前为止已经有3亿颗销售到市场上,特点是低功耗(如下图)。随着最近新能源车的大力推广,车载光耦的市场越来越大,特别是在电池管理、电机驱动部分,都广泛使用到车载光耦来隔离信号。在国外的混动车里,东芝约占60%~70%的份额。东芝三年前在中国市场开始首推车规光耦。东芝已与本土很多整车厂商直接合作,有些测试已经开展一年多了,预计今年会有销售量较大的知名车型上市。

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                                图 东芝车规级光耦消耗电流较低

                                          机器人
        手机如果配上执行的部分,可以形成机器人的应用。东芝有丰富的电机控制经验和基础,结合东芝的电机控制的芯片,整合到所需要的设备的驱动部分、应用部分,就可以实现各种应用。
        例如,全球最新发表的狗形智能宠物,就用到了东芝马达的驱动芯片,来实现执行和运动。

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                                        无线充电与功率模块
        2017年东芝曾在慕尼黑上海电子展推荐过东芝的无线充电方案。在无线充电三大联盟里,东芝加入了两大联盟。2017年东芝推出了15 W左右的充电产品。随着iPhone X搭载无线充电装置,现在无线充电设备已经是百家争鸣。东芝在无线充电的领域能够提供从低功率,到中功率(15 W)以上的产品芯片。
        东芝有特色的智能功率模块(IPD)主要应用于家电的变频电机的领域。公司把驱动电机所需要的IPD驱动模块、二极管以及控制回路,封装在一个模块里面,称之为叫IPD,特点是600V贴片封装,低损耗,能够非常方便供家电用户使用到变频电机的控制上(如下图)。

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                 小结
        总之,当智能设备逐步超越手机的范畴,进入到物联网(IoT)或整个世界时,东芝布局了许多重点芯片产品来支持这些应用,例如连接类芯片、图像处理芯片、马达驱动芯片、电源和功率器件、存储器*等。图片17.png*注:详见报道:上海慕展,东芝谈发展思路及重点产品(存储器及硬盘).(2018-4-2).http://wangying1.spaces.eepw.com.cn/articles/article/item/147902

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