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物理世界和数字世界的桥梁在哪 剖析ADI的“功守道”

ADI搭建物理与数字世界的桥梁助推创新进入快车道

原标题:ADI搭建物理与数字世界的桥梁助推创新进入快车道从全世界的神话经典故事中,我们总是能看到人类对物理世界的感知有一种超能的渴望。中国神话故事中的“千里眼”、“顺风耳”神话角色,与孙悟空超强辨识力的“火眼金睛”一样,已经成为中国文化的一部分。在西方,北欧神话里的海姆达尔的千里眼白天黑夜都能看到三百里之外,他的顺风耳能听到青草发芽的声音;古希腊神话里的太阳神阿波罗具有千里眼神力。到现代社会,人们对这种超能力的向往变成了对物理世界的各种不断探索,并将现实世界的精彩在虚拟数字世界中完美演绎。本文引用地址:
Zhao)表示。会上,Morton还发表了“迈向未来:创新的脚步从未停止”的主题演讲,分享了ADI不断拓展这座由带宽和分辨率构成的桥梁边界的历程,以及随着“多样化摩尔”和“超越摩尔”的创新战略思维下ADI未来的创新发展趋势。“多样化摩尔”的创新思维下,ADI努力基于多样化的工艺技术在模拟、射频、高压和传感领域让芯片拥有更多可能,例如ADI是业界唯一一家提供磁隔离的芯片技术公司,可以实现数十MHz、甚至GHz信号的传输及能量传输,同时把EMI、电磁干扰抑制到最低水平。为引领今天越来越快的技术发展趋势,“超越摩尔”的创新思维将ADI的创新边界拓展到系统级解决方案。Morton以主动降噪技术(ANC)为例,ADI成功迭代到第三代的产品已经实现了小体积的无限降噪,近年来还通过拓展与耳机生产厂商、声学和去噪算法供应商的紧密合作,积累了非常成熟的框架算法和系统应用上的经验,推出了很多推出功耗更低、体积更小的去噪产品。在接下来由ADI公司亚太区微机电产品线总监赵延辉带来的MEMS主题演讲,再次将ADI的“多样摩尔”和“超越摩尔”的创新思维做了深刻诠释。ADI在1987年实现业界最早将MEMS技术商用,从早期的安全气囊到今天的无人机、汽车导航IMU、工业振动监测,ADI以深厚的系统知识实现MEMS传感器与各种信号调理的集成,提供丰富的完整系统化解决方案加速企业的创新应用。ToF与MEMS一样,是当前大量应用创新的关键赋能技术,这也是随后登台的ADI系统应用工程经理李佳的分享主题。作为3D深度视觉领域三大主流方案之一,ToF技术除了应用在手机上之外,也在VR/AR手势交互、汽车电子ADAS、安防监控以及新零售等多个领域都拥有十分广阔应用前景。“ADI
ToF技术达到VGA影像分辨率与精准度,同时又具备更低的功耗与占位空间,深度数据能有效增加影像识别度,结合与3D
ToF产业链从光学、电学到算法、平台、应用等一系列合作伙伴深度合作,ADI未来还将推出更多的产品应用解决方案。”李佳指出。医疗健康作为ADI五大核心战略市场之一,ADI中国区医疗行业市场总监彭智峰在媒体技术日上就带来了“未来之门——
ADI在医疗健康领域中的应用”的相关主题分享。彭智峰认为,无论是智能可穿戴、医疗影像与监护,还是体外诊断市场,中国医疗电子市场都拥有巨大潜力,ADI将在发挥最强项的信号调理和信号处理能力基础上,集成电源、无线传输等完整信号链,推出模组、甚至是完整的系统级解决方案,帮助中国医疗健康产业实现布局的重点。过去25年中,ADI通过优秀的产品和技术解决方案持续为中国客户带来关键价值。“25年来,ADI和他的伙伴们持续而深刻的改变着中国社会的发展。今天,随着第四次工业革命、人工智能、新能源以及5G等契机的出现,中国拥有无可比拟的速度和体量,各大产业生态系统都蕴含着无限的合作空间,ADI将继续携手这些极富远见的合作伙伴,以创新技术一起迎接属于中国的数字化革命时代。”回顾ADI进入中国的25周年,Morton给出了新的展望。在福布斯全球数字经济100强榜单建立以来的两次评选中,作为高性能模拟技术提供商的ADI连续上榜。在以算力为核心竞争力的数字经济时代,模拟技术和器件发挥着不可或缺的作用。无论是工业自动化、交通运输还是医疗健康、通信,ADI为众多细分市场开发先进技术,跨领域的专业知识让ADI能够整合不同领域的先发优势,在数字经济时代帮助中国企业在参与全球创新竞争中找到最佳位置。

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原标题:物理世界和数字世界的桥梁在哪?剖析ADI的“功守道”

55年前,毕业于麻省理工的两位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……

在半导体领域,人们谈论行业格局绕不过“模拟”这个概念,纵使主芯片的数据处理能力再强,系统中没有若干模拟芯片精益求精的完成信号转换翻译的使命,电子系统根本无法完成“听见、看见”的任务,又谈何智能交互。

“超越摩尔”战略

说到模拟半导体,很难绕过一家公司,它就是用英文“模拟”analog这个词直接命名的Analog
Devices,业界更习惯称它为ADI。

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。

之所以被认为“大”,是因为它已经有近55年的成长历史,拥有超过4.5万种产品,触及诸多的领域,包括航空航天、汽车、通信、消费类电子、能源、医疗、电源及工业自动化。2018年财年营收达到62亿美元。

ADI中国25周年

简单来说,ADI做的是模拟信号、混合信号和数字信号处理这件事。

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。

赵轶苗是ADI公司系统解决方案事业部总经理。雷锋网在中关村科技园对话了赵轶苗,与他探讨了ADI这家巨头的全新使命和在中国市场的重点布局。

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。

最早的产品不是芯片

ADI系统解决方案事业部总经理赵轶苗

赵轶苗介绍到,ADI始于1965年,最早是由两名MIT毕业生Ray Stata和Matthew
Lorber在MIT周边租了一间库房,创建了ADI。

“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。

澳门新莆京免费网址欢迎您,这家公司最早的产品不是芯片产品,而是模块产品,把一些晶体管、电容电阻、电感封装成模块,做一些信号放大的工作。代表放大器的三角形也被ADI作为Logo一直用到今天。

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: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;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;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;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。

2019年,已经是ADI进入中国的第25个年头了。最初的1995年,中国加入世贸组织才过去一年时间,经济走向开放,而电子产业处于起步阶段,互联网刚刚兴起,ADI就已经在中国市场协同客户,打下了基础。

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。

这么多年来,ADI本身一直有一个核心的使命,就是希望建立一个连接物理世界和数字世界的桥梁。

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。

“这个桥梁把纷繁复杂的物理世界里的信号,通过模拟到数字转换,把它转化到数字域。”赵轶苗谈到。

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。

一直以来,数字域是人类对各种信息的深度分析和深度理解的重要工具,把这个桥梁建立起来,意味着拓展了整个人类对自然界的理解、分析和认识的能力。进一步讲,这座桥梁是由带宽和分辨率构成的。这个桥梁有多重要,最近普华永道针对全球CEO的一项调查显示,85%的受访者认为AI将改变未来商业运行的模式,是加速许多行业数字化转型的主要推动力。但AI系统的数据从哪里来?如果数据质量不高,就无法有效的赋予汽车自主性,或者无法实现配备复杂机器人的未来智能工厂。而这正是ADI模拟数字连接桥梁的用武之地,这座桥梁使更多创新成为可能。

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。

以工业中获得广泛应用的工业状态监控为例,ADI团队在过去20年里一直致力于研究如何解读声音和振动,从而建立一个系统来学习、解译设备的声音和振动的含义,以检测异常行为并进行诊断。随着AI技术的导入,这种愿望已经变成现实。其中,ADI公司的OtoSense体系结构就是一种设备健康监测系统,支持计算机听觉,让计算机能够理解设备发出的声音和振动的主要指标,在问题变得严重之前确定工厂机器或汽车发动机中的潜在问题。

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。

“我们能够确保您的系统捕获精确的数据,并基于相关分析实现智能。”赵轶苗补充道。

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。

超越摩尔定律,开发多样化摩尔工艺结构

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。

摩尔定律是芯片半导体领域的热词,一直引发广泛争议,基本上大趋势是摩尔定律走到了能力边界,再往下走越来越困难。

MEMS:定位安全的最后一道屏障

摩尔定律是指每18-24个月,芯片里的晶体管数量翻一倍,这一点一直得到了可靠的实践,特别是在数字电路里。

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。

这里值得关注几个重要的时间点:1995年350nm工艺量产、2005年45nm工艺量产、2015年16nm工艺量产、2020年5nm工艺量产,然后2023年将量产2nm的工艺。整体来看,芯片的突破空间非常之小。

ADI亚太区微机电产品线总监赵廷辉

ADI的思路不太一样。

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廷辉表示,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。

赵轶苗提到,ADI更关注的是,到底需要一些什么样的工艺,能够把现实世界(模拟世界)的很多需求和信号转换到数字世界里?因为ADI越来越多的发现,这种工艺级别、器件级别的创新是不够的,应对今天越来越快的技术发展,创新应该往更加系统级、更加朝着解决方案的方向来走。

“惯导或者MEMS技术,是定位安全的最后一到屏障。”赵廷辉表示,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。

所以,ADI开发了很多特别的工艺,比如针对高精度、高速模拟工艺、射频工艺,比如砷化镓、锗硅的射频工艺,还有高压工艺,可以把放大器的输出做到200伏,将来的超高压可以做到1200伏,还有很多传感器工艺。针对环境交互所需要的电信号的特点,ADI开发出了多样化摩尔的工艺结构。

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。

从他们的角度看,以摩尔定律为基础的数字工艺芯片上的集成叫做SoC(system on
chip),不同的模拟工艺、多芯片封装的可以叫做SiP(system in
package),把这两个结合起来,可以帮助客户包括应用提供更高的系统价值。

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。

聚焦五大领域

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。

很难想象一家公司的业务范围能覆盖这么多领域,ADI将业务聚焦在通信、仪器仪表、能源工业系统、汽车电子、医疗健康与消费电子等5大领域。这些领域ADI能发挥作用,也是因为准确解读模拟信号的含义对于各类电子系统来说至关重要。赵轶苗说,他们定义产品,更多的是面向系统应用。

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。

2019年5G的部署无疑是全球市场最大的热点。这对ADI来说是非常好的市场机会,最主要的原因是5G在无线电通道上的高密度。传统基站只有两个无线电通道,而5G新技术可以用高密度的64个或者128个无线电通道,来大大增加传输的带宽和吞吐量。无线电是模拟信号,数据是数字信号,这就需要ADI的软件定义无线电收发器产品出马了。从传统通信基站的两收两发,到5G基站的64收64发,这种支持5G多收多发无线电通道的收发器产品正是ADI的优势所在。

ToF:适用于30米外的长远距离

仪器仪表领域,ADI重点是示波器和信号测试。ADI受益于5G拉动测试需求,所有的手机和基站中各种各样的芯片,包括处理器、存储器和传感器都有非常大的提升,这些提升催生了整个仪器仪表行业、生产测试行业进化。ADI除了与国际大厂合作,与中国的仪器仪表厂商也在紧密对接。

近几年,ToF技术炙手可热,诸多半导体原厂争相布局。

能源领域,ADI重点是电流电压检测技术和输配电技术。当前,坚强智能电网和泛在电力物联网大热,ADI会从发、输、用、配各个环节与其紧密结合起来。比如在传输环节,ADI提供配电上高精度的电能质量分析、局部放电和断路控制。此外,在所有电力场合应用中需要非常可靠的无线或者有线连接方式,ADI有一个很独特的无线技术叫做Dust
Networks。据称,传统的无线网络大家虽然经常用,但可靠性并不高,而这种无线网络可以做到99.999%的可靠性,在高速强电场的环境下也通过了测试。

手机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,且是特定场景下3D数据信息采集的应用。

汽车电子领域,ADI重点是助力电动化,推动无人驾驶。电动化方面最核心的技术是BMS技术(电池管理系统芯片),测量精度和稳定性表现不错,接下来进入到第五代的电池管理系统芯片,有12通道、8通道、6通道,这些芯片之间组合可以形成各种各样的串联需求。自动驾驶方面,ADI有Drive360技术体系去支撑自动驾驶,重点关注雷达技术、Lidar
AFE(激光雷达的模拟前端)以及IMU(惯导,位置信息)。

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。

医疗健康与消费电子领域,ADI重点是关注高价值产品和人的感知有密切关系的产品,尤其是医疗健康关注心率监测的芯片。ADI做的主动降噪技术(ANC)已经迭代到第三代,实现小体积降噪。其心率监测芯片,已帮助国内很多企业实现了手环和手表心率监测的功能。此外TOF技术在很多人脸识别、3D建模的应用场景里也可以发挥作用。

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。

整体来看,这些行业在中国都属于高速成长期的领域,蕴含着巨大市场,对于信号模拟、信号感知需求旺盛,而ADI也为此不断针对中国市场的需求提供解决方案。

ADI系统应用工程经理李佳

加之2014年收购迅泰微波,实现全频段覆盖、全频谱能力,2016年收购凌力尔特,让信号链配上最好的电源。

“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。

赵轶苗说,如今的ADI针对应用领域,拓展对系统的理解,除了半导体技术外,引入更多的软件、算法去提升系统级产品的能力,解决更多客户面临的棘手问题。

在车外近距离的应用主要体现在人脸解锁方案。3D技术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。

在中国的体量和市场机会下,ADI已经做好了准备。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

ADI中国区医疗行业市场总监彭智峰

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。

“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。

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。

“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。

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。

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