德州儀器：超過7,000種車規(guī)級產(chǎn)品，助力實現(xiàn)更好的汽車設計

根據(jù)中國乘聯(lián)會的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2023年中國新能源汽車發(fā)展再一次取得可喜的成績。比如從國內(nèi)市場當前的銷量來看，A00微型車領(lǐng)域滲透率已經(jīng)達到了100%；預計12月份中國新能源汽車市場滲透率約41.4%，再創(chuàng)歷史新高，等等。在全球范圍，新能源汽車都是重點布局的產(chǎn)業(yè)。

當然，熱鬧的市場不只是新能源汽車。2023年，我們也看到AI大模型市場持續(xù)爆發(fā)，5G+AIoT在各行業(yè)的滲透率進一步提升。面對這些持續(xù)增長的領(lǐng)域，廠商會作何應對？我們來看看TI（德州儀器）的答案。

面對萬億市場需求如何應對？

有機構(gòu)預測，未來五到十年間，5G+AIoT將成為物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)發(fā)展的重要趨勢，在感知、傳輸、應用及服務層有望驅(qū)動萬億元市場。那么，面對萬億市場，TI會如何應對呢？

德州儀器認為，無線技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)具有非常廣泛的應用。針對目前市面主流的物聯(lián)網(wǎng)通信協(xié)議，德州儀器都有很好的投入和支持，比如基于2.4G或5G頻段的Wi-Fi、BLE、Zigbee、Matter、Thread、wBMS，基于Sub-1GISM頻段的WiSUN、wM-BUS、AmazonSidewalk、德州儀器15.4stack等，并基于德州儀器的硬件平臺，為客戶提供適用于各種應用的協(xié)議棧和硬件解決方案。特別是在Wi-Fi技術(shù)進入Wi-Fi6的時代，引入了更多針對物聯(lián)網(wǎng)通信的協(xié)議，比如OFDMA、TWT、TriggerFrames、BSSColor等，提高了網(wǎng)絡容量、低時延、低功耗、抗干擾等指標。

針對物聯(lián)網(wǎng)Wi-Fi6應用需求，德州儀器也開發(fā)了相關(guān)IP并推出了新一代的產(chǎn)品，例如德州儀器SimpleLink?系列Wi-Fi6配套ICCC33xx系列。德州儀器的CC3301SimpleLink?配套IC有助于在支持20MHz寬射頻通道以及集成式低功耗藍牙(BLE)的配置中實現(xiàn)Wi-Fi6。這款器件可通過單根天線輕松添加到系統(tǒng)設計中，并且支持大概86Mbps的物理層吞吐量。這對于互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議(IP)安防攝像頭和打印機等面向批量數(shù)據(jù)的設備來說綽綽有余。它不僅可以輕松擴展，用于傳感器和其他可能只需要幾千位/秒吞吐量的儀器，還能靈活地進行快速刷新。德州儀器支持CC3301和SimpleLink?Wi-Fi6系列中的其他產(chǎn)品，其軟件產(chǎn)品也可以很好地擴展，用于IoT計算資源。

德州儀器SimpleLink?CC2340無線MCU系列以經(jīng)濟的價格提供優(yōu)質(zhì)的射頻和功耗性能，借助該系列，用戶可以快速輕松地將低功耗藍牙添加到更多種應用。其中，德州儀器CC2340R5微控制器擁有低于710nA的出色待機電流，有助于延長電池壽命；具有512KB的閃存，為工程師提供了卓越的靈活性和充足的代碼應用空間。作為德州儀器全新無線微控制器(MCU)系列之一，德州儀器CC2345R5微控制器同時還支持工程師擴展射頻性能和連接范圍。借助更大的內(nèi)存、更長的電池壽命、更寬的溫度范圍，工程師能夠以經(jīng)濟的價格實現(xiàn)例如醫(yī)療設備、樓宇自動化、個人護理等更多日常連接應用。

在智能家居開發(fā)領(lǐng)域，作為連接標準聯(lián)盟的董事會成員，德州儀器全面投入并積極參與Matter標準的開發(fā)，同步Matter1.0標準發(fā)布了一系列符合Matter的硬件和軟件解決方案，提供了一個完整的端到端Matter開發(fā)平臺，幫助廠商和最終用戶實現(xiàn)智能家居之間的互聯(lián)互通。德州儀器憑借在連接和低功耗電子產(chǎn)品領(lǐng)域超過20年的經(jīng)驗，德州儀器已發(fā)布了通過Thread和Wi-Fi運行的SimpleLink?無線MCU系列，以及完整的Matter軟件開發(fā)套件(SDK)，為Matter提供全面的支持。今年，德州儀器全新SimpleLink?AcademyMatter專欄也正式上線，該專欄匯集了豐富的理論和實踐練習，以幫助用戶更快更好地上手基于Matter的應用與開發(fā)。

超過7,000種車規(guī)級產(chǎn)品助力實現(xiàn)更好的汽車設計

當前，汽車的電氣化、智能化和網(wǎng)聯(lián)化發(fā)展帶來了前所未有的機遇，從發(fā)動機、變速器和底盤的變化到信息技術(shù)和智能化技術(shù)的融合，新能源汽車發(fā)展的方向是非常明確的。隨著電動汽車的發(fā)展，駕駛員越來越希望汽車可以配有能提高安全性和智能性的車輛功能，更安全、更智能的汽車也成了重要的發(fā)展趨勢。德州儀器憑借在汽車領(lǐng)域積累了數(shù)十年的經(jīng)驗，通過模擬和嵌入式創(chuàng)新技術(shù)助力實現(xiàn)更安全、更智能的汽車系統(tǒng)。

在以上趨勢下，德州儀器把汽車電子應用劃分為四個不同的細分領(lǐng)域：混合動力、電動和動力總成系統(tǒng)、高級駕駛輔助系統(tǒng)、車身電子裝置和照明和信息娛樂系統(tǒng)。目前，德州儀器已經(jīng)擁有超過7,000種車規(guī)級產(chǎn)品，并且在不斷加強新產(chǎn)品推進的速度，全方位覆蓋汽車電子系統(tǒng)的各個領(lǐng)域，以及時地回應市場趨勢和需求，幫助打造更加安全、高效且互聯(lián)的駕駛體驗。以下方面是在半導體創(chuàng)新推動下，不斷發(fā)展的汽車系統(tǒng)：

·先進的電池管理系統(tǒng)(BMS)能夠更精確地顯示電池的充電和健康狀態(tài)，從而幫助駕駛員延長行駛里程。電池監(jiān)測技術(shù)的改進將提升電動汽車電池的續(xù)航里程并重新規(guī)劃充電布局，同時整合了直流快速充電或可更換電池等功能，因此可以縮短電動汽車的充電時間，并降低總體成本。

·提升無線BMS、牽引逆變器、車載充電器、直流/直流充電器以及加熱和制冷系統(tǒng)等多個系統(tǒng)的效率，并減輕其重量，可以進一步延長駕駛員單次充電達到的續(xù)航里程。

·能支持高達800V電壓的電力電子器件，可以實現(xiàn)高效的功率轉(zhuǎn)換并提高功率密度，并提供隔離功能，為更快、更高效地充電提供更多選擇。

·高級駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)需要可靠且智能的技術(shù)，使車輛能夠通過攝像頭和雷達傳感器準確地感知周圍的世界，可靠、安全地傳輸傳感器數(shù)據(jù)，并處理和傳輸數(shù)據(jù)以支持實時決策。

·這些系統(tǒng)或電子控制單元(ECU)的結(jié)構(gòu)也在發(fā)生變化。電氣/電子架構(gòu)正朝著區(qū)域架構(gòu)的方向演進，這種架構(gòu)會根據(jù)ECU在汽車中的位置而不是其功能來進行控制。以前無法集成的系統(tǒng)（如ADAS和空調(diào)系統(tǒng)）現(xiàn)在已實現(xiàn)本地化集成，從而降低了復雜性，并能夠通過軟件實現(xiàn)多種功能和特性。軟件定義的車輛架構(gòu)需要快速安全的通信網(wǎng)絡、高精度的傳感器、智能高效的負載執(zhí)行器、高效的配電以及高性能的集中式計算系統(tǒng)。

產(chǎn)品創(chuàng)新需要注重什么？

無論是談到過去，還是暢想未來，產(chǎn)品都是最核心的部分。提到產(chǎn)品創(chuàng)新，德州儀器認為以下幾個方面非常關(guān)鍵：

首先是集成更多感應功能。德州儀器的全新微控制器產(chǎn)品系列在開發(fā)中首要考慮集成感應和嵌入式智能的能力，集成了更多模擬功能，從而簡化了系統(tǒng)內(nèi)的感應電路開發(fā)，無需額外元件。Arm?Cortex?的視覺處理器可幫助設計人員在應用中擴展視覺和AI處理功能，從可視門鈴到智能零售均受支持。例如，AM62A系列可在2W至3W下運行，外形尺寸足夠小，可在緊湊型可視門鈴外殼中使用。該系列還具備1至2TOPS的AI處理能力，在其設計中實現(xiàn)更高水平的人員和物體檢測。

其次是豐富的產(chǎn)品選擇。無論是實時監(jiān)測住宅和辦公室的智能安防攝像頭，還是變革現(xiàn)代工廠裝配線的自主機器人，使每個系統(tǒng)實現(xiàn)智能化已成為常態(tài)。邊緣智能將成為智能自動化系統(tǒng)的核心。這意味著數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)采集傳感器附近進行計算，從而實現(xiàn)更安全、更快速且可靠的處理。

德州儀器可拓展視覺處理器具備低、中和高性能的器件產(chǎn)品系列，實現(xiàn)大規(guī)模構(gòu)建和部署經(jīng)濟實惠的邊緣AI應用。AM62Ax系列適用于電池供電系統(tǒng)，例如安防攝像頭、掃地機器人和割草機，AM68A針對零售和工廠自動化領(lǐng)域的多推理實時系統(tǒng)進行了優(yōu)化，AM69A專為自主移動機器人等高性能傳感器融合系統(tǒng)而構(gòu)建。

此外，還有產(chǎn)品的配套。德州儀器提供直觀的嵌入式軟件和工具支持提升產(chǎn)品易用性。嵌入式處理產(chǎn)品系列及其配套生態(tài)系統(tǒng)必須容易用于設計，同時提供足夠強大的支持，從而幫助客戶滿足其所有嵌入式需求，加快產(chǎn)品上市，使設計人員有更多時間用于創(chuàng)新。德州儀器的EdgeAIStudio等工具可提供“低代碼”體驗，支持設計人員在不編寫代碼的情況下開發(fā)和測試AI模型，結(jié)束了非專家人員使用GUI類工具開發(fā)人工智能的歷史。設計人員無需專業(yè)知識或技能，即可構(gòu)建神經(jīng)網(wǎng)絡，或AI算法來充當設備的智能“大腦”。

GaN讓電源設計更高效

在產(chǎn)品創(chuàng)新方面，以氮化鎵(GaN)為代表的第三代半導體是提高功率密度和提高多種應用中電源系統(tǒng)和電源效率的關(guān)鍵。以數(shù)據(jù)中心為例，隨著消費者和企業(yè)對人工智能、云計算和工業(yè)自動化等應用的數(shù)據(jù)量的需求不斷增長，全球范圍內(nèi)需要越來越多的數(shù)據(jù)中心。要使數(shù)據(jù)中心不過量增加能耗，則需要更高效的服務器電源，而GaN是實現(xiàn)這類電源的關(guān)鍵技術(shù)。德州儀器的GaN芯片被廣泛應用于數(shù)據(jù)中心、光伏逆變器、電動汽車充電樁等應用中。德州儀器的芯片通過了4,000萬小時以上的可靠性測試，即使在數(shù)據(jù)中心等要求嚴苛的應用中，其有效性也顯而易見。

在消費類電子產(chǎn)品中，越來越多的用戶希望可以使用緊湊型電源適配器為所有設備充電。GaN也有助于解決設計挑戰(zhàn)，在縮小解決方案尺寸的同時保持甚至提高功率水平。2023年，德州儀器發(fā)布了低功耗GaN系列新品，可兼容交流/直流電源轉(zhuǎn)換中常見的拓撲結(jié)構(gòu)，助力工程師開發(fā)系統(tǒng)尺寸減半且效率超過95%的交流/直流解決方案，從而簡化散熱設計。