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芯片、半导体和其他行业的技术发展情况

传感器技术 2020-11-12 13:56 次阅读

近来,美国对华为等中国科技企业的限制和制裁,越来越升级。简单来说,就是从半导体行业尤其是芯片制造上对中国企业进行各种限制。今天,我们就来说说芯片、半导体和其他行业的技术发展情况。

国家很早就重视半导体,为什么现在我们还被限制?中国早就在大力推动半导体行业的发展,为什么现在还被美国限制,且受影响面如此大呢?回顾历史,中国半导体行业的起步并不算太晚。1953年,中国第一个五年计划期间,苏联援建的北京电子管厂(774厂)一度是亚洲最大的半导体晶体管厂。它也是京东方的前身。

改革开放后又先后进行了发展集成电路的“908”和“909”工程。虽然,我们在相当长时期与世界先进水平一直有差距,但在美国开始全面在半导体领域对中国限制之前,这个差距已经大大缩小了。但是,因为多方面的原因,这个领域中国追赶世界先进水平的困难远大于其他领域,原因如下:技术发展太快可以说,半导体芯片是当今世界科技发展速度最快的领域。根据摩尔定律,芯片的集成度、运算能力等每18个月提升一倍。并且,这个定律从半导体集成电路技术出现的一开始,一直到2010年之后都与实际发展过程高度吻合。2010年之后虽然摩尔定律的速度有所放慢,但只是倍增的周期有所拉长,芯片行业仍在以指数规律发展。这样的发展速度在人类科技史上是空前的。它也带动了整个IT业以指数的速度迅猛发展。正因为这个领域的技术发展太快,使得学习模仿的后发优势难以得到发挥——学习的速度跟不上领先者进步的速度。

虽然表面看来芯片集成度以规律性的速度在提升,但并不意味着只是单纯的技术指标进步,而是每过一段时间,基本技术架构、生产技术工艺体系等都可能发生颠覆性的变化,并不是原来技术体系改进性的进步就可以长期满足需要的。一旦在相应颠覆性技术进步时方向判断失误,会使原来的芯片巨头很快陷入衰落。现在中国在芯片领域呈现了超越的势头,一方面是中国技术全面的进步和积累,另一方面也是芯片技术进步的速度在放慢,这给了赶超者更好的条件。涉及领域太广芯片上游产业涉及的领域太广,使得单纯某些领域的进步甚至突破,远远不足以跟上整个芯片行业的发展。例如,现在中国刻蚀设备已经世界领先,可以做到5纳米了,芯片设计能力也不错,封装能力也很高。

但芯片生产涉及的设备、材料太多,上下游产业链太长。因此,如果不能全面突破,只要有一个关键点上存在薄弱点,理论上就存在被限制的可能。又因为技术发展太快,带动整个产业链所有环节都跟着一起在技术上高度变化,这使后发者要进行追赶的确困难重重。美国领先并最为重视从半导体技术出现,直到现在的芯片,主要技术发明和驱动者都是美国。芯片是信息产业的基石,而信息产业又是今天信息社会的基石,是大量其他领域技术进步的核心驱动力,因此具有重大的战略价值。包括军事技术的进步等,主要都体现在芯片和信息技术的进步上。因此,美国从政府到产业界、金融界对芯片技术都极为重视,并且大力推动其技术进步。其他国家或地区发展部分芯片产业是可以的,一旦呈现全面发展的态势,美国就会全力打压。例如,光刻机现在是荷兰ASML居领先地位,芯片生产台积电最领先,日本和韩国都在芯片部分领域领先,这些美国可以接受。但当年美日贸易战时,也配合进行了科技战,其中半导体芯片就是美国重点打击日本的领域之一,就是因为日本在芯片领域呈现出了全面超越的趋势。现在美国对中国芯片业全面进行打压,也是因为中国开始在芯片领域呈现出了全面超越的迹象。

芯片技术的赶超,为啥特别难?正如前面所介绍的,中国在芯片技术上赶超的过程特别艰难,是有其特殊产业原因的。作为对比,其他技术领域中国赶超起来要容易很多。在国防、军事等尖端科技领域,从我们建国到现在,始终受到“巴统”——“瓦森纳协议”等限制的,例如2013年美国推动日本对中国高模量的碳纤维进行禁运。尖端技术不仅无法通过引进学习,甚至产品都难以买到。中国在长期的受限制甚至禁运的环境中,不断完成了绝大多数科技领域接近甚至赶超世界先进水平的历史积累。芯片是剩下的美国可以有效对中国进行限制的几乎唯一领域。

我们有哪些技术世界领先?从总体上说,中国科技已经处于越来越跟紧美国,并开始甩开第二梯队的欧洲与日本的地位。有部分领域的超越,如在大型的工程机械、高铁、5G系统、导弹、量子技术、太阳能、风能等。

客观地说,现在中国超越美欧的领域,一部分是通过改进性的提升(功能更多更适用),量上的扩大(如把机械设备做得更大),产能更大,成本更低等获得的,真正原创性的超越还是比较少的。我们自身该如何发展?如此说来,似乎中国的科技很快就会领先世界了。是否如此呢?可以说有这个潜力,但很多人也会感觉差距还非常远,可以说两种判断都正确,原因何在?如果单纯从一个又一个技术领域来分析,可以说中国与世界最领先的水平差距都不远了。只要再努力一下,超上或超过距离都不太远。但另一方面,就是这“最后一百米”,却又是难如登天的。关键原因在于:追赶与超越是完全不同的两个概念追赶时即有后发劣势,也有后发优势。后发劣势有很多,它换句话说就是领先者优势。如,领先者会吸引更多人才,使落后者更加落后。领先者有更多资金,可进行更多投入。会率先建立专利保护带,有利于自己的行业规则。拥有进一步技术发展的话语权。率先研究清楚并控制相应的产业链。率先建立各种行业保护带。无人拦阻,反过来可以对追赶者进行各种遏制、专利打压等。

当然,追赶者也有后发优势。学习优势,这是追赶者最大的后发优势。学习有充分的可参考的知识信息,避免各种领先者探索的风险,避免领先者已经犯过的错误。产业化优势,新的产业开创需要新开拓很多产业链,一个企业往往难以去建立所有的产业环节。因此,领先战略的长期执行往往并不是单一企业可以完成的,它需要大量产业链条上各个环节的共同创新和进步。这对领先者是一个巨大的挑战。对于追赶者来说,整个产业链已经成熟了,因此可以直接利用整个产业链的成熟资源,自己只要做一个最有优势的环节就可以了。中国在从追赶瞬间转向领先者战略时,需要从学习和模仿国外具体的先进技术,转向学习和模仿其原创能力。原创能力它是有规律的,我们现在最需要的就是研究和掌握其内在规律,并且学习和研究如何掌握原创性的科技进步能力。未来几年最大的风口对于未来的科技原创一个最重要的方面,是判断出主要的科技发展方向在哪里。我们今天经常用“风口”一词来表达,原因在于全社会的科技推动力往往存在于科技发展最为迅速的领域。因为其发展最为迅猛,它的技术能力进步会进而带动其他领域的技术进步。信息技术的进步速度在摩尔定律的作用下带动了整个社会的技术跟着一起进步。未来是否还会出现新的这类风口技术,或者是否就只是一个领域具备这样的能力,我们很难去下结论。但有一些基本的判断是可以初步分析一下的。芯片领域虽然越来越遇到发展的极限约束,但离真正的不可能再提升的物理极限还有一定空间。如从7纳米发展到2纳米。另外各类固体存储技术的发展,如新型闪存、相变存储、磁存储等很可能会引发另一场IT领域的革命性改变。新能源领域正面临一场革命性突破的前夜。太阳能和风能的成本在2020年已经低于火电,并且未来有很大的成本下降空间。这样也会使新能源替代化石能源的进程大大加快。纯电动车离平价进入市场也不远,并且其改进潜力巨大。

这些都会使能源领域和汽车领域发生革命性的变化,并使这些变革漫延到其他领域。能源和交通是全社会的基础性产业,因此其影响极为深远。

责任编辑:lq

原文标题:除了光刻机、芯片,还有哪些技术要发展?

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ICS-40730 TDKInvenSenseICS40730低噪声麦克风

MAX22025AWA+ Maxim Integrated MAX2202x/F隔离式RS-485/RS-422收发器

Integrated MAX2202x/F隔离式RS-485/RS-422收发器可在器件的电缆侧(RS-485/RS-422驱动器/接收器侧)和UART侧之间提供3.5kVRMS数字电流隔离。当两个端口之间存在较大的接地电位差时,隔离通过中断接地环路来改善通信,并降低噪声。这些器件允许高达0.5Mbps或16Mbps的稳健通信。 MAX2202x/F隔离式RS-485/RS-422收发器具有Maxim专有的AutoDirection控制功能,因此非常适合用于隔离式RS-485端口等应用,其中驱动器输入与驱动器使能信号搭配使用以驱动差分总线。 MAX22025、MAX22027、MAX22025F和MAX22027F具有较低压&#...
发表于 11-09 09:07 94次 阅读
MAX22025AWA+ Maxim Integrated MAX2202x/F隔离式RS-485/RS-422收发器

ICS-40212 TDKInvenSenseICS40212模拟麦克风

venSense ICS-40212模拟麦克风是一款微机电系统 (MEMS) 麦克风,具有极高动态范围和低功耗常开模式。该麦克风包含MEMS麦克风元件、阻抗转换器和输出放大器。ICS-40212在电源电压低于2V且工作电流为55μA时,采用低功耗工作模式。 ICS-40212麦克风具有128dB声压级 (SPL) 声学过载点(高性能模式下)、±1dB的严密灵敏度容差以及35Hz至20kHz扩展频率响应。该麦克风采用底部端口表面贴装封装,尺寸为3.5mm x 2.65mm x 0.98mm。典型应用包括智能手机、照相机和摄像机...
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ICS-40212 TDKInvenSenseICS40212模拟麦克风

ICS-40638 TDKInvenSenseICS40638AOP模拟MEMS麦克风

venSense ICS-40638高声学过载点 (AOP) 模拟MEMS麦克风(带差分输出)具有极高的动态范围,工作温度高达105°C。ICS-40638包括一个MEMS麦克风元件、一个阻抗转换器和一个差分输出放大器。该麦克风具有138dB声压级 (SPL) 声学过载点、±1dB小灵敏度容差以及对辐射和传导射频干扰的增强抗扰度。该系列具有35Hz至20kHz扩展频率响应,采用紧凑型3.50mm × 2.65mm × 0.98 mm底部端口表面贴装封装。TDK InvenSense ICS-40638 AOP模拟MEMS麦克风应用包括汽车、相机和摄像机以及物联网 (IoT) 设备。 特性 差分非反向模拟输出 灵敏度:-43dBV(差分) 灵敏度容差:±1dB 35Hz至20kHz扩展频率响应 增强的射频抗扰度 PSRR:−81dB 3.50...
发表于 11-06 09:07 185次 阅读
ICS-40638 TDKInvenSenseICS40638AOP模拟MEMS麦克风

DK-42688-P TDKInvenSenseDK42688P评估板

venSense DK-42688-P评估板是用于ICM-42688-P高性能6轴运动传感器的全面开发平台。该评估板设有用于编程和调试的板载嵌入式调试器和用于主机接口的USB连接器,可支持软件调试和传感器数据记录。DK-42688-P平台设计采用Microchip G55 MCU,可用于快速评估和开发基于ICM-42688-P的解决方案。TDK InvenSense DK-42688-P评估板配有必要的软件,包括基于GUI的开发工具InvenSense Motion Link,以及用于ICM-42688-P的嵌入式运动驱动器。 特性 用于ICM-42688-P 6轴运动传感器 带512KB闪存的Microchip G55 MCU 用于编程和调试的板载嵌入式调试器 用于主机接口的USB连接器 通过USB连接的电路板电源 ...
发表于 11-06 09:07 79次 阅读
DK-42688-P TDKInvenSenseDK42688P评估板

STM32L4P5AGI6 STMicroelectronics STM32L4P5/STM32L4Q5 32位微控制器 (MCU)

oelectronics STM32L4P5/STM32L4Q5 32位微控制器 (MCU) 不仅扩展了超低功耗产品组合,还提高了产品性能,采用Arm® 树皮-M4内核(具有DSP和浮点单元 (FPU),频率为120MHz)。STM32L4P5产品组合具有512KB至1MB闪存,采用48-169引脚封装。STM32L4Q5具有1MB闪存,提供额外加密加速器引擎(AES、HASH和PKA)。 特性 超低功率,灵活功率控制 电源:1.71V至3.6V 温度范围:-40°C至85°C或-40°C至125°C 批量采集模式(BAM) VBAT模块中150nA:为RTC和32x32位储备寄存器供电 关断模式下,22nA(5个唤醒引脚ʌ...
发表于 11-06 09:07 73次 阅读
STM32L4P5AGI6 STMicroelectronics STM32L4P5/STM32L4Q5 32位微控制器 (MCU)

ICS-52000 TDKInvenSenseICS52000带TDM数字输出的低噪声麦克风

venSense ICS‐52000是一款低噪声数字TDM输出底部端口麦克风,采用4mm × 3mm × 1mm小尺寸表面贴装封装。  该器件由MEMS传感器、信号调理、模数转换器、抽取和抗混叠滤波器、电源管理以及行业标准的24位TDM接口组成。 借助TDM接口,包括多达16个ICS‐52000麦克风的阵列可直接连接诸如DSP和微控制器等数字处理器,无需在系统中采用音频编解码器。 阵列中的所有麦克风都同步对其声信号进行采样,从而实现精确的阵列处理。 ICS‐52000具有65dBA的高SNR和宽带频率响应。 灵敏度容差为±1dB,可实现无需进行系统校准的高性能麦克风阵列。 ICS-52000具有两种电源状态:正常运行和待机模式。 该麦克风具有软取消静音功能,可防止上电时发出声音。 从ICS-52000开始输出数据时开始,音量将在256WS时钟周期内上升到满量程输出电平。 采样率为48kHz,该取消静音序列大约需要5.3ms。 The ICS‐52000 features a high SNR of 65dBA and a wideband frequency response. The sensitivity tolerance is ±1dB enabling high‐performance micropho...
发表于 11-05 17:07 46次 阅读
ICS-52000 TDKInvenSenseICS52000带TDM数字输出的低噪声麦克风

IAM-20380 TDKInvenSenseIAM20380高性能陀螺仪

venSense IAM-20380高性能陀螺仪具有0.5VDD至4V电压范围、400kHz时钟频率以及-40°C至+85°C工作温度范围。IAM-20380具有3轴集成,因此制造商无需对分立器件进行昂贵且复杂的系统级集成。TDK InvenSense IAM-20380高性能陀螺仪非常适合用于汽车报警器、远程信息处理和保险车辆追踪应用。 特性 数字输出X、Y和Z轴角速率传感器(陀螺仪) 用户可编程满量程范围为±250dps、±500dps、±1000dps和±2000dps 集成16位ADC 用户可编程数字滤波器,用于陀螺仪和温度传感器 按照AEC-Q100执行&...
发表于 11-03 10:07 66次 阅读
IAM-20380 TDKInvenSenseIAM20380高性能陀螺仪

MPF5024AMMA0ES NXP Semiconductors PF502x电源管理集成电路

502x电源管理集成电路 (PMIC) 在一个器件中集成了多个高性能降压稳压器。PF502x PMIC既可用作独立的负载点稳压器IC,也可用作较大PMIC的配套芯片。 NXP PF502x电源管理集成电路 (PMIC) 具有用于关键启动配置的内置一次性可编程 (OTP) 存储器存储。借助该OTP特性,可减少通常用于设置输出电压和稳压器序列的外部元件数量,从而打造时尚器件。启动后,稳压器参数可通过高速I2C进行&#...
发表于 11-02 12:06 75次 阅读
MPF5024AMMA0ES NXP Semiconductors PF502x电源管理集成电路

T3902 TDKInvenSenseT3902低功耗多模麦克风

vensense T3902低功耗多模麦克风具有185µA至650µA电流范围、36Hz至>20kHz额定频率以及3.5mm × 2.65mm × 0.98mm表面贴装封装。T3902麦克风由一个MEMS麦克风元件和一个阻抗转换器放大器,以及之后的一个四阶调制器组成。T3902系列具有高性能、低功耗、标准和睡眠等工作模式。TDK Invensense T3902低功耗多模麦克风非常适合用于智能手机、相机、平板电脑以及安全和监控应用。 特性 3.5mm × 2.65mm × 0.98mm表面贴装封装 低功耗模式:185µA 扩展频率响应:36Hz至>20kHz 睡眠模式电流:12µA 高电源抑制 (PSR):-97dB FS 四阶∑-Δ调制器 数字脉冲密度调制 (PDM) 输...
发表于 10-30 11:06 68次 阅读
T3902 TDKInvenSenseT3902低功耗多模麦克风

ICS-40740 TDKInvenSenseICS40740超低噪声麦克风

venSense ICS-40740超低噪声麦克风具有超低噪声、高动态范围、差分模拟输出和1个底部端口。TDK InvenSense ICS-40740器件采用MEMS麦克风元件、阻抗转换器、差分输出放大器和增强型射频封装。ICS-40740器件具有70dB SNR和±1dB灵敏度容差,因此非常适合用于麦克风阵列和远场语音控制应用。 特性 70d BA信噪比 -37.5dBV灵敏度 ±1dB灵敏度容差 4mm x 3mm x 1.2mm表面贴装封装 80Hz至20kHz扩展频率响应 165µA电流消耗 132.5dB SPL声学过载点 -87d BV PSR 兼容无锡/铅和无铅焊接工艺 符合RoHS指令/WEEE标准 ...
发表于 10-30 10:06 173次 阅读
ICS-40740 TDKInvenSenseICS40740超低噪声麦克风

IAM-20680 TDKIAM20680 MEMSMotion Tracking器件

venSense IAM-20680 6轴MotionTracking器件在3mm x 3mm x 0.75mm的小尺寸封装中集成了3轴陀螺仪和3轴加速度计。IAM-50680器件具有片上16位ADC、可编程数字滤波器、嵌入式温度传感器和可编程中断。TDK InvenSense IAM-20680 6轴MotionTracking器件非常适合用于360°视角相机稳定、汽车报警器和远程信息处理应用。 特性 数字输出X、Y和Z轴角速率传感器(陀螺仪) 用户可编程满量程范围为±250dps、±500dps、±1000dps和±2000dps,集成16位ADC 数字输出X、Y和Z轴加速度计,具有±2g、±4g、±8g和±16g的可编程满量程范围,集成16位ADC 用户可编程数字滤波器,用于陀螺仪、加速度计和温度传感器 自检功能 唤醒运动中断,用于应用处理器的低功耗运行 按照AEC-Q100执行的可靠性测试 按要求提供PPAP和认证数据 应用 导航系统航位推算辅助功能 ...
发表于 10-29 13:06 128次 阅读
IAM-20680 TDKIAM20680 MEMSMotion Tracking器件

MAXM17720AMB+ Maxim Integrated MAXM17712/20/24 PMIC

Integrated MAXM17712/20/24电源管理专用IC (PMIC) 是喜马拉雅微型系统级IC (µSLIC) 电源模块,可实现散热更好、尺寸更小、更加简单的电源解决方案。这些IC将高效率150 mA同步降压直流-直流转换器和高PSRR、低噪声、50mA线性稳压器集成到µSLIC™电源模块中。该PMIC在4V至60V宽输入电压范围内工作。该降压转换器和线性稳压器可提供高达150mA和50mA输出电流。 直流-直流转换器的输出用作线性稳压器的输入。这些线性稳压器在不同模块中提供1.2V至3.3V固定输出电压。MAXM17712/20/24模块采用薄型设计,采用2.6mmx3mmx1.5mm µSLIC封装。典型应用包括工业传感器、暖通空调和楼宇控制、电池供电设备以及LDO替代品。 特性 易于使用: 4V至60V宽输入降压转换器 可调节及固定的输出电压模块 内部电感器和补偿 降压转换器输出电流高达150mA 线性稳压器输出的精度为±1.3%,FB精度为±2% 全陶瓷电容器、紧凑布局 ...
发表于 10-29 13:06 58次 阅读
MAXM17720AMB+ Maxim Integrated MAXM17712/20/24 PMIC

MAX40027ATC/VY+ Maxim Integrated MAX40027双路高速比较器

MAX40027双路高速比较器具有280ps典型传播延迟。这些比较器具有极低过驱分散(25ps,典型值),因此非常适合用于飞行时间、距离测量应用。该器件的输入共模范围为1.5V至V+ 0.1V,与MAX40658、MAX40660和MAX40661等多个广泛使用的高速跨阻放大器的输出摆幅兼容。输出级为LVDS(低压差分信号),有助于最大限度地降低功耗,直接与诸多FPGA和CPU连接。互补输出有助于抑制每个输出线上的共模噪声。MAX40027采用小型、节省空间的3mm x 2mm、12引脚TDFN封装,带侧面可湿性侧翼,符合AEC-Q100汽车级认证要求。MAX40027的工作温度范围为-40°C至+125°C,可在2.7V至3.6V电源电压下工作。 特性 快速传播延迟:280ps(典型值) 低过驱色散:25ps(VOD=10mV至1V)  电源电压:2.7V至3.6V 2.7V电源时45.9mw(每个比较器) 节能型LVDS输出 温度范围:-40°C至+125°C 符合汽车类AEC-Q100标准 小型3mm x 2mm TDFN封装,带可湿性侧翼 ...
发表于 10-29 13:06 51次 阅读
MAX40027ATC/VY+ Maxim Integrated MAX40027双路高速比较器

LPC55S66JBD64K NXP Semiconductors LPC55S6x Arm® Cortex®-M33微控制器

miconductors LPC55S6x Arm Cortex-M33微控制器 (MCU) 采用Arm双核和Arm TrustZone 技术,适用于工业、楼宇自动化、物联网 (IoT) 边缘计算、诊断设备和消费电子应用。这些器件基于Armv8-M架构,采用低功耗40nm嵌入式闪存工艺,具有先进的安全特性。 LPC55S6x微控制器具有一套独特的安全模块,可为嵌入式系统提供层保护,同时保护最终产品在整个生命周期内免受未知或意外的威胁。这些块包括基于可信根和配置的SRAM PUF、来自加密图像的实时执行&...
发表于 10-29 13:06 58次 阅读
LPC55S66JBD64K NXP Semiconductors LPC55S6x Arm® Cortex®-M33微控制器