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ADI:主攻MEMS高精度定位及长距离ToF技术

55年前,毕业于麻省理工(MIT)的两位ADI创始人在库房里创建了这家模拟半导体公司。最早,ADI只是把容阻感、晶体管集成到一个封装模块里,后来将放大器这个“小三角”用起来,变成了ADI的LOGO且一直沿用至今。2019年,ADI进入中国市场25年,期间见证了中国半导体市场的崛起与变迁……

“超越摩尔”战略

第四次工业革命,围绕着人工智能、大数据等技术展开,它将电子产业需求升级的元素充分展现出来。在12月12月“ADI中国25周年”媒体沟通会上,ADI系统解决方案事业部总经理赵轶苗表示,ADI的核心使命在于,建立一个物理世界和数字世界的桥梁。4oFesmc

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ADI中国25周年4oFesmc

在强势的模数转换器基础上,ADI通过并购实现了能力的边界拓展。2014年收购讯泰科技,让ADI的RF实现了0-110GHz的能力范围,在微波、毫米波等技术上有完整的产品线支撑客户的产品开发;2017年完成对凌力尔特的收购,合并后的年度营收仅次于TI,成为全球第二大模拟半导体芯片公司。产品线互补效应覆盖了大中小客户市场。4oFesmc

在半导体领域,摩尔定律一直是重要的驱动因素。自1995年起,几乎每隔18-24个月就能实现晶体管数量翻一倍。目前,3nm工艺已在积极研发中。然而,数字的边界已靠近物理极限,很难再有突破。对此,ADI提出了“More than moore”战略。4oFesmc

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ADI系统解决方案事业部总经理赵轶苗4oFesmc

“我们认为其存在多个维度,一是基于高密度的数字SoC工艺,它可以基于纳米级工艺做更多的系统集成,我们叫SoC;二是把模拟和不同芯片封在一起,形成SiP的解决方案。”赵轶苗说,将来SoC和SiP整合在一起的方案,能够多维度帮助ADI解决更多难题,形成更高的价值。这是ADI在“More than moore”战略的考量。4oFesmc

ADI有多样性的产品和技术解决方案,一是MEMS方案,包括四个关键的技术演进:(1)陀螺仪惯导类产品,ADI的目标是拓展高精度,全面校正的同时把体积做小;(2)超低噪声,ADI可把整个加速度检测的噪声干扰抑制做到最低,且保证产品有十年以上的生命周期;(3)超低功耗,ADI推出的产品能在很小电池供电环境下工作27到30年;(4)耐高温,ADI具备将温度拓展至175℃的产品,适应地质勘探等恶劣环境的需求。4oFesmc

其中,ADI低噪声加速传感器能实现非常低频的智能监测,同时在各种带宽、加速度(最高500G的加速度)及抗强力冲击的方面有非常好的表现;ADI还一个多样化的工艺技术是隔离,如光隔离、电容隔离,ADI也是唯一一家提供磁隔离的芯片技术公司。4oFesmc

2008年对ADI来说是一个转折年,它做了组织结构的变化——把半导体技术、系统的算法和应用结合起来,在消费电子、医疗电子、新能源、汽车电子、通讯基础设施、工业自动化等方面形成自己的发展模式。4oFesmc

在5G通讯里面,ADI最早把滤波器、射频LNA、PA以及高速DAC等集成在一颗芯片里,得以实现所有的RF频点、带宽、噪声水平等进行软件配置;其光通讯产品,可提供丰富的模拟信号实现客户高密度的光通信技术;借助5G带来的测试和仪器仪表的机会,ADI器件和技术得到充分应用。4oFesmc

在汽车电动化方面,ADI的优势在于对BMS的测量精度,其芯片里集成了非常高精准度和稳定度的基准,可实现对电池监控长期的高精度,同时在前端高压技术支持16串、18串甚至更高串数的串联监测。除了传统产品,今年ADI会推出第五代BMS芯片——SCOUT芯片,它支持12、8、6串的监测,还可以通过不同的排列组合进行串数要求。4oFesmc

在电动化方面,ADI跟国内比亚迪、上汽等车厂以及宁德新时代等电池厂商有合作。除了在BMS的电池管理领域涉足,还包括电池化成测试相关技术以及测量技术。针对自动驾驶的雷达技术,ADI在高速ADC上有非常好的产品。在自动驾驶、自动导航方面,车自带的监测需要ADI更小体积、更短时间漂移及更高精度的场景来做支撑。4oFesmc

消费电子和医疗一个重点是ANC技术,ADI同声学与去噪算法供应商保持着紧密合作,推出了很多基于ADAU1787的去噪产品,“功耗更低、体积更小、质量更好”是终极目标。4oFesmc

医疗和可穿戴设备一直是ADI坚持的方向。在TOF方面,当前产品主要围绕CCD的TOF技术,将来会进入到更高精度、更低功率的TOF领域。在X光技术上除了ADAS1256、ADAS1258等产品,将来还会进入X光的基础技术层面。[!--empirenews.page--]4oFesmc

MEMS:定位安全的最后一道屏障

随着5G时代的到来,万物互联的实现指日可待,而万物互联中的每一个物都需要精确定位。2019年10月底,中国移动投入3亿多人民币采购了4000多个基站用于高精度位置服务。而这些离不开MEMS技术的支撑。4oFesmc

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ADI亚太区微机电产品线总监赵延辉4oFesmc

定位技术和MEMS有什么相关性?ADI亚太区微机电产品线总监赵延辉表示,海量连接需要精确的位置,而这离不开惯性导航。而当前,卫星导航的误差较大,如北斗3的精度在2.5米到5米,而一般的行业精度要求不超过20厘米,这种情况只能靠惯导,而惯导依靠的就是MEMS技术。4oFesmc

“惯导或者MEMS技术,是定位安全的最后一到屏障。”赵延辉表示,尽管没有卫星导航也还有机器视觉、雷达等技术提供定位功能,但这些技术非常依赖外部环境,如卫星导航必须看到卫星才能导航,雷达容易受到雾霾的干扰。另外,在强光或黑暗环境下,视觉技术也难提供准确定位。只有惯导IMU,不依赖于任何外部环境,它是定位安全的最后一道屏障。4oFesmc

ADI的IMU可在各种高低温变化、各种颠簸的路面等极端环境下做准确的定位输出。截至2019年,ADI已经发布了器件级大小的IMU,具备高精度定位、小体积、低成本的特性。4oFesmc

ADI和友商比有哪些优势呢?“我们的IMU所用的内核传感器,振动抑制特性非常好。理想情况下,它可以检测车的转动角度是多少,车航向偏了多少,或者飞机航向角偏了多少,俯仰角偏了多少,跑了多少米,以什么速度跑的,这些都是可以检测出来的。但问题是,正常情况下能检测飞机转向角度,但致命的一点是很多传感器分辨不出,传感器输出是由转动引起的还是振动引起的。”他说。4oFesmc

振动抑制特性有两个参数,一个是振动整流误差,一个是线性加速度。如果振动抑制特性指标不佳,无人机就悬停不住或产生偏置,在工业领域里面是不能接受的。新兴的趋势在于,要有一些集成式的智能节点,如传感器能够24小时做检测,这就需要体积更小、更低成本、更低功耗的MEMS传感器来实现。4oFesmc

跟友商对比,ADI可以把MEMS传感器集成各种信号调理,提供完整振动的解决方案,以改善客户的需求。总之,ADI是业界最早把MEMS技术实现商用的公司,1987年开始做相关投入,1991年实现了用MEMS替代传统的气泡解决方案做进安全气囊里,2019年又发明了CLHP IMU,随着北斗各种定位方法及5G的发展,大量的位置服务使它们变成了可能。4oFesmc

ToF:适用于30米外的长远距离

近几年,ToF技术炙手可热,诸多半导体原厂争相布局。4oFesmc

手机摄像头需求由单摄转变成双摄,双摄即模拟人的双目,实现深度信息的提取。但双目难以很精确提取深度的数据,因此出现了结构光。结构光发展已有十年。结构光对比双目,可以得到准确的距离信息,但不足在于,结构光只适用于近距离(1.2米以内),且是特定场景下3D数据信息采集的应用。4oFesmc

ToF相比结构光以及双目技术,适配范围更广,可覆盖到远距离,且可提取到准确的深度信息。目前,很多厂商已从双目、结构光慢慢转到ToF技术上,这是为何ADI在ToF技术持续投资的原因。4oFesmc

ADI ToF技术发展时间轴:2014-2016年,为国外某知名AR眼镜定制ToF技术,2016年产品成功落地,并在该眼镜中实现人机交互和3D重建功能;2016-2017年,ToF技术用于车内手势识别,2019年初搭载该技术的汽车发布,2018年做进国内某品牌手机,2019年初成功落地发布。4oFesmc

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ADI系统应用工程经理李佳4oFesmc

“3D技术涵盖了从光学到电学,再到算法,需要上下游厂商配合。”李佳表示,ADI的ToF技术可以适配在汽车领域,主要分为三大方向:一个是车内,适配距离达到40到200cm,主要用在手势操控、驾驶员跟副驾驶及后面乘客体态的监控。目前欧洲一些车厂已经形成相关标准了,旨在意外发生时,保险公司可还原司机或乘客当时的状况,这是ToF在车内作为重要产品发展的关键。在车外近距离的应用主要体现在人脸解锁方案。[!--empirenews.page--]4oFesmc

ADI的3D技术还用于活体的信息采集,在人脸支付这样敏感、安全要求较高的应用中,3D技术是一种近乎强制性的引入技术。ToF相对于其它应用方案最大的特点在于探测远距离的应用, ADI的ToF可以实现20米的探测距离。4oFesmc

对于ToF来讲,还有一个非常重要的应用领域在于体积测量。“我们需要长宽高的数据,ToF是非常好的应用场景,我们可以用ToF的3D技术快速把对象的三维信息采集到,从而快速计算出其体积。在物流行业,体积对于计算包裹费用是很关键的因素,甚至大于重量。”李佳说。4oFesmc

ADI的方案因为有很强的感光度,因此非常适合于户外的远距离应用,目前,合作伙伴用ADI的方案实现了从人脸支付到中距离20米、远距离30米的应用场景的拓展与覆盖。4oFesmc

聚焦医疗应用三大板块

亚洲是全球半导体增长的主要驱动力,中国是亚太区关键的承载半导体快速增长国家。亚太包括中国的医疗市场、医疗器械还处于中低端,未来有很大潜力往中高端增长。4oFesmc

目前,中国医疗领域一个重要的政策驱动力在于,互联网医疗或远程医疗将进入医保,在2019年的Q3,卫纪委、医保局出台了政策,相关的互联网医疗要进入医保,要求各地卫生部门制订价格政策,这意味着国家希望把慢病管理或者远程诊疗增长起来,因为中国已进入了老龄化阶段。4oFesmc

基于主要市场和产品趋势的判断,远程监护、具有临床精度健康监测功能的智能可穿戴会呈现爆发式的增长,且院内会更多往院外转移,比如健康患者会佩戴一些心电、血氧的监护设备,上传数据到云端,方便医生进行远程的判断,这是未来的趋势。4oFesmc

ADI在医疗方面的市场布局分成三大块:智能可穿戴、传统院内医疗影像及监护市场、体外诊断市场。4oFesmc

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ADI中国区医疗行业市场总监彭智峰4oFesmc

ADI中国区医疗行业市场总监彭智峰表示,医疗健康分为以下几个步骤:预防、诊断、治疗、疾病管理。根据公开数据,智能可穿戴2019第一季度全球出货量4960万台,中国市场已成为全球第一大的智能可穿戴市场,最关键的功能就是健康监测功能。4oFesmc

“一旦健康监测功能具备很强的粘性,那么可穿戴设备就不再是一个玩具,而变成一个刚需了。” 彭智峰说,ADI在体征信号的应用有几大特征,比如针对心率、心电、血氧,ADI有传感器,包括体温、阻抗、光学等技术,从模拟信号处理,到数字信号处理,到无线通讯,再到算发,是一个完整的信号链。4oFesmc

未来在可穿戴应用场景下,原来属于消费级别的电子产品,可能也需要往诊疗级性能上靠,这样才能完成原始的使命,最终在院外也实现慢病管理或者远程医疗,最终的价值就在这里。4oFesmc

“在X光、CT、超声这几大子系统,ADI都有成熟且高性能的解决方案,这是为何ADI在医疗影像领域一直占有领先优势的原因。院内的临床高精度设备对技术标准要求极高,同时要求很强的技术服务和响应能力,这也是ADI的优势。”彭智峰说。4oFesmc

据悉,在体外诊断设备之中,得益于收购了凌力尔特的技术,ADI的方案可以顺利打入体外诊断设备当中。4oFesmc

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王琼芳
有着十多年半导体行业工作经验,主要负责《国际电子商情》杂志/网站/微信等平台的内容运营,擅长行业深度报道与产业趋势分析,重点关注半导体IC及分销与供应链。
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