2019年，在新的全球政经大势之下，电子半导体产业长期良好的发展态势似乎平添了一些不确定。尽管各大半导体厂商既有收窄“战线”、深耕优势垂直领域，也有扩大布局、广泛投入新兴市场等不同的应对策略，但始终离不开探索创新技术这一话题，并力图以此突破。据笔者观察，知名厂商富士通半导体正在携手生态合作伙伴、加大布局多个行业领域，除了传统优势技术的二次创新、也持续推出多款新兴应用方案，展示其厚积薄发的技术硬实力!
业界首创!基于FRAM频谱特性的真赝验证方案闪亮登场
自成功量产20年以来，富士通FRAM的出货量已经超过37亿颗，广泛应用于工业水电气表、物联网等基础领域，近些年来更是不断在医疗、汽车等行业斩获大单。其中，几乎标签化的高读写耐久性、高速写入以及低功耗的三大“硬核”优势，奠定了富士通FRAM的赫赫威名。不过，在延续“存储器”这一角色的传统优势以外，富士通正尝试将FRAM焕发新的产品生命。这次，则是基于FRAM独特的频谱特性!
“不断研究FRAM的过程中，富士通发现FRAM拥有十分独特的物理频谱特性，在启动时会产生一段模拟的工作噪音信号;而这种噪音信号是无规律、难以被模仿复制的，利用这样的原理与优势，厂商既可以进行产品的真赝认证，也可以杜绝授权产品被伪造而流入市场，从而保障了厂商与消费者双方的权益。”富士通电子元器件(上海)有限公司产品管理部总监冯逸新称。
现在市面上常见的硬件认证解决方案，大多数利用加密算法、专用密钥等方式进行验证，从而判断产品的真赝。举个例子，打印机生产商的商业模式，除了销售打印机主体以外，销售墨盒这样的耗材也是重要的营收来源。为了保证消费者购买到原厂制造的高质量产品，就需要在墨盒接入打印机时进行真赝的验证。一般而言，打印机厂商采用的是嵌入式加密算法，而这些加密算法往往在推出后1-2年时间内就会被攻破，造成假冒产品开始流入市场。冯逸新表示：“针对这样的客户需求，富士通开发了利用FRAM工作噪音来验证的LSI芯片，这是业界首先推出的全新频谱特性的认证方案!”替代以往的加密算法，这一无加密算法(频谱)的真赝验证解决方案为客户带来了两大优势：一是不会发生密钥被盗的情况(因为没有密钥)，以较低成本即可实现安全性;二是富士通FRAM能产生微弱而复杂的模拟信号(工作噪音)实现期待的值，具有防止死复制强耐性，因此特别适用于防伪验证。
图1 ：基于FRAM频谱特性的富士通创新真赝验证方案
除了打印机这一存量市场，笔者认为，更多的创新应用、或者商业模式也将因这一独特的真赝验证方案而得到改变。比如电子半导体行业，一些生产电路板的厂商，可能会把外围子电路板的生产外包给授权合作方，那么为了防止外围子电路板被非授权厂商伪造，利用FRAM独特的真赝验证方案就可以解决这个问题，同时在保护知识产权方面也起到了积极的作用。可以说，这一应用的想象空间将会非常广阔!
量产才是硬实力，Transphorm布局氮化镓全功率应用
氮化镓(GaN)是业界公认的第三代半导体材料，相较硅具备许多优势，例如更高的开关频率，可在功率转化效率上达到突破性的改善效果，特别适合功率、电源管理这一类广泛应用。市场调研机构IHS Markit预测，以GaN和SiC为首的功率半导体市场规模在2020年将接近10亿美元，其推动力来自混动及电动汽车、电力和光伏逆变器等方面的需求，并有望在2027年超越100亿美元。尽管庞大的市场机遇引来了一众大厂的投入，但是GaN-inside产品至今在市面上仍然少有踪迹，究其原因，与厂商的量产能力相关!
此次展会上，富士通代理品牌Transphorm展示了数款可量产、基于GaN HEMT的功率应用解决方案，成为了观众驻足的焦点!Transphorm亚太平洋地区VP严启南表示：“Transphorm在GaN的研发投入已超过十年，相较其他同样投入GaN的友商，Transphorm是最早具备量产能力、并有产品投放市场的厂商。因此Transphorm的GaN产品经过多年的市场验证，技术不断成熟，成本逐步降低，具备了十分优越的实用性与可靠性!”
归功于氮化镓的性能优势，Transphorm实现了效率高达99.2%的6kW光伏逆变器解决方案，以及效率高达99.1%的3.3kW车载充电双向PFC(功率因数校正)解决方案。工作人员介绍，这一款3.3kW车载充电方案是图腾柱无桥PFC方案，在一般PFC 97%的效率上再次突破，由于采用了两颗高性能Transphorm GaN器件，电路中无须加入桥堆，相比基于硅器件的同类方案，整体成本更低、效率更高。同时，Transphorm提供一整套成品化的turn-key方案，可以将软、硬件一并交付，帮助客户极大地缩短开发时间。例如台达电子就使用了基于Transphorm GaN器件的车载充电方案，实际应用中效率大于95%，属于业界一流水平。
图2：Transphorm推出6kW光伏逆变器方案与3.3kW车载充电双向PFC方案
除了大功率应用，Transphorm GaN器件在小功率应用中同样“大秀肌肉”。此次展示的65W开关电源评估板，在230VAC满载的条件下，效率可达到93%，且待机功耗小于0.15W，适用于笔记本电脑的充电器、适配器等。尽管评估板的尺寸为L73 x W43 x H15 mm，不过工作人员称，若投入成品生产，整体的方案尺寸还将进一步缩小，使得体积十分小巧、便于携带;且得益于Transphorm GaN的高能效，这一方案的功率密度大幅度提升，而无需担心以往的散热问题。不仅如此，为了满足更多的市场需求，这一方案还将支持PD等充电协议，可自动调节5V、9V、12V、15V、20V等多个等级的电流与输出功率，实现一个充电器即可满足手机、笔记本电脑、蓝牙音箱等大多数移动设备的充电需求，为消费者带来了最显而易见的便利。
图3：高能效、灵活应用的65W开关电源评估板
严启南称：“综合来看，氮化镓从以往高压、大功率的工业级行业应用，正在不断渗透到低压、小功率的消费级应用市场，这与工艺提高、成本降低有直接的关联。Transphorm已有的优势，借助与富士通的深度合作，将在中国市场寻求更大的突破。”
裸眼3D新潮流，一张贴膜能搞定!
目前，裸眼3D这一全新的技术正在掀起一场全行业范围的视觉变革，例如裸眼3D广告就是商业领域正在探索与创新的方向之一，其无需佩戴辅助设备即可让人眼感受逼真的3D效果，逐渐被电子产品、广告、示范教学、展览展示等应用所看好与追捧。据市场调研机构赛诺市场咨询发布的《裸眼3D发展趋势分析报告》，到2021年全球3D显示器出货量将达到2.8亿台，市场规模也将增长至830亿美元。
事实上，富士通联手合作伙伴3D Global，已在这一领域中投入布局、并抢占先机。据了解，3D Global展出的创新裸眼3D解决方案，仅需在屏幕表面贴上一张定制的光学三维滤光片，再连接一台普通的PC电脑、打开3D视频资源，即可实现高质量的裸眼3D视觉体验。当然，这一层特殊的三维滤光片需要与屏幕厂商共同合作，在出厂前完成安装调试、即可销往市场。一般而言，裸眼3D显示主要有光屏障式和柱状透镜这两项技术，但各有优缺点。3D Global的裸眼3D方案则将两者的优点结合，使用独创的“Lenticular Lenses + very thin parallax barrier”组合技术，让观众减少视觉疲劳，获得具有深度的3D立体感知、使得画面呈现更逼真的效果，同时对光线几乎没有影响。
图4：富士通联手3D Global展示创新的裸眼3D显示技术
诚然，裸眼3D显示的市场推进除了硬件方案的创新，也需要不断丰富的3D视频资源来支撑。对此，富士通可以提供专门用于制作3D视频的软件工具给客户了解学习，从而节省产品的研发时间。
座舱视觉next big thing，虚拟仪表融合趋势凸显!
回顾汽车发展历史，汽车仪表显示从以往的机械式，已过渡为当下的电子式虚拟仪表，下一步则将融合多个显示界面、趋于统一化，因此对性能、可靠性等要求愈发严苛。过去几年，富士通代理品牌索喜科技基于ARM双核Cortex-A9的Triton C芯片为核心的3D全虚拟仪表解决方案已经出货数十万套，成功应用在比亚迪以及部分日系、德系车型上。经过多年的市场验证，索喜科技继而推出全新升级的第四代高性能车载SoC——“Miranda”。工作人员向笔者介绍：“采用ARM Cotex-A9 Quad core 1GHz 单芯片CPU、PowerVR S8XE 3D GPU，并带有专为ADAS应用准备的VPU及H.264视频编解码功能，Miranda可支持高清4路1080P行车记录仪的性能需求，且功耗较低，因此特别适合车载SoC的使用场景。”基于这一款SoC，系统设计者可轻松打造高清全液晶仪表，高清360°全景成像和ADAS辅助系统的三合一解决方案!
图5：基于Miranda打造的汽车虚拟仪表三合一解决方案
除了出色的硬件，这款汽车虚拟仪表方案也基于CGI STUDIO这一开源HMI软件设计工具实现定制化的系统软件服务。CGI STUDIO平台在汽车和嵌入式领域拥有很高的知名度和认可度，并具备不受硬件条件限制、软件拓展性强等优势，并通过车规级认证。据悉，CGI STUDIO平台提供独立的2D/3D引擎，分别用于制作各类2D和3D场景，且适配 Windows环境和嵌入系统环境的通用接口。设计者可以快速将计算机上制作的设计直接使用于嵌入系统环境，从而最大限度地降低图像设计师与嵌入设计师之间的返工，加速产品上市时间!
后记
富士通电子亚太区产品管理部总经理王钰在以往公开采访中表示，富士通正在加快元器件代理商的转变，并积极开拓新的产品线以完善目前的元器件产品结构。面对不断增长的氮化镓功率、车载电子、裸眼3D等新兴市场与创新应用，富士通在增强自主研发实力之外，正以独家代理、分销、共同研发等合作方式扩大自身的产业链生态与市场影响力，在笔者看来，这正是富士通独特的“破局之道”!
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