2019年，在新的全球政經大勢之下，電子半導體產業長期良好的發展態勢似乎平添了一些不確定。盡管各大半導體廠商既有收窄“戰線”、深耕優勢垂直領域，也有擴大布局、廣泛投入新興市場等不同的應對策略，但始終離不開探索創新技術這一話題，并力圖以此突破。據筆者觀察，知名廠商富士通半導體正在攜手生態合作伙伴、加大布局多個行業領域，除了傳統優勢技術的二次創新、也持續推出多款新興應用方案，展示其厚積薄發的技術硬實力！
業界首創！基于FRAM頻譜特性的真贗驗證方案閃亮登場
自成功量產20年以來，富士通FRAM的出貨量已經超過37億顆，廣泛應用于工業水電氣表、物聯網等基礎領域，近些年來更是不斷在醫療、汽車等行業斬獲大單。其中，幾乎標簽化的高讀寫耐久性、高速寫入以及低功耗的三大“硬核”優勢，奠定了富士通FRAM的赫赫威名。不過，在延續“存儲器”這一角色的傳統優勢以外，富士通正嘗試將FRAM煥發新的產品生命。這次，則是基于FRAM獨特的頻譜特性！
“不斷研究FRAM的過程中，富士通發現FRAM擁有十分獨特的物理頻譜特性，在啟動時會產生一段模擬的工作噪音信號；而這種噪音信號是無規律、難以被模仿復制的，利用這樣的原理與優勢，廠商既可以進行產品的真贗認證，也可以杜絕授權產品被偽造而流入市場，從而保障了廠商與消費者雙方的權益。”富士通電子元器件(上海)有限公司產品管理部總監馮逸新稱。
現在市面上常見的硬件認證解決方案，大多數利用加密算法、專用密鑰等方式進行驗證，從而判斷產品的真贗。舉個例子，打印機生產商的商業模式，除了銷售打印機主體以外，銷售墨盒這樣的耗材也是重要的營收來源。為了保證消費者購買到原廠制造的高質量產品，就需要在墨盒接入打印機時進行真贗的驗證。一般而言，打印機廠商采用的是嵌入式加密算法，而這些加密算法往往在推出后1-2年時間內就會被攻破，造成假冒產品開始流入市場。馮逸新表示：“針對這樣的客戶需求，富士通開發了利用FRAM工作噪音來驗證的LSI芯片，這是業界首先推出的全新頻譜特性的認證方案！”替代以往的加密算法，這一無加密算法（頻譜）的真贗驗證解決方案為客戶帶來了兩大優勢：一是不會發生密鑰被盜的情況（因為沒有密鑰），以較低成本即可實現安全性；二是富士通FRAM能產生微弱而復雜的模擬信號（工作噪音）實現期待的值，具有防止死復制強耐性，因此特別適用于防偽驗證。
圖1 ：基于FRAM頻譜特性的富士通創新真贗驗證方案
除了打印機這一存量市場，筆者認為，更多的創新應用、或者商業模式也將因這一獨特的真贗驗證方案而得到改變。比如電子半導體行業，一些生產電路板的廠商，可能會把外圍子電路板的生產外包給授權合作方，那么為了防止外圍子電路板被非授權廠商偽造，利用FRAM獨特的真贗驗證方案就可以解決這個問題，同時在保護知識產權方面也起到了積極的作用?？梢哉f，這一應用的想象空間將會非常廣闊！
量產才是硬實力，Transphorm布局氮化鎵全功率應用
氮化鎵(GaN)是業界公認的第三代半導體材料，相較硅具備許多優勢，例如更高的開關頻率，可在功率轉化效率上達到突破性的改善效果，特別適合功率、電源管理這一類廣泛應用。市場調研機構IHS Markit預測，以GaN和SiC為首的功率半導體市場規模在2020年將接近10億美元，其推動力來自混動及電動汽車、電力和光伏逆變器等方面的需求，并有望在2027年超越100億美元。盡管龐大的市場機遇引來了一眾大廠的投入，但是GaN-inside產品至今在市面上仍然少有蹤跡，究其原因，與廠商的量產能力相關！
此次展會上，富士通代理品牌Transphorm展示了數款可量產、基于GaN HEMT的功率應用解決方案，成為了觀眾駐足的焦點！Transphorm亞太平洋地區VP嚴啟南表示：“Transphorm在GaN的研發投入已超過十年，相較其他同樣投入GaN的友商，Transphorm是最早具備量產能力、并有產品投放市場的廠商。因此Transphorm的GaN產品經過多年的市場驗證，技術不斷成熟，成本逐步降低，具備了十分優越的實用性與可靠性！”
歸功于氮化鎵的性能優勢，Transphorm實現了效率高達99.2%的6kW光伏逆變器解決方案，以及效率高達99.1%的3.3kW車載充電雙向PFC(功率因數校正)解決方案。工作人員介紹，這一款3.3kW車載充電方案是圖騰柱無橋PFC方案，在一般PFC 97%的效率上再次突破，由于采用了兩顆高性能Transphorm GaN器件，電路中無須加入橋堆，相比基于硅器件的同類方案，整體成本更低、效率更高。同時，Transphorm提供一整套成品化的turn-key方案，可以將軟、硬件一并交付，幫助客戶極大地縮短開發時間。例如臺達電子就使用了基于Transphorm GaN器件的車載充電方案，實際應用中效率大于95%，屬于業界一流水平。
圖2：Transphorm推出6kW光伏逆變器方案與3.3kW車載充電雙向PFC方案
除了大功率應用，Transphorm GaN器件在小功率應用中同樣“大秀肌肉”。此次展示的65W開關電源評估板，在230VAC滿載的條件下，效率可達到93%，且待機功耗小于0.15W，適用于筆記本電腦的充電器、適配器等。盡管評估板的尺寸為L73 x W43 x H15 mm，不過工作人員稱，若投入成品生產，整體的方案尺寸還將進一步縮小，使得體積十分小巧、便于攜帶；且得益于Transphorm GaN的高能效，這一方案的功率密度大幅度提升，而無需擔心以往的散熱問題。不僅如此，為了滿足更多的市場需求，這一方案還將支持PD等充電協議，可自動調節5V、9V、12V、15V、20V等多個等級的電流與輸出功率，實現一個充電器即可滿足手機、筆記本電腦、藍牙音箱等大多數移動設備的充電需求，為消費者帶來了最顯而易見的便利。
圖3：高能效、靈活應用的65W開關電源評估板
嚴啟南稱：“綜合來看，氮化鎵從以往高壓、大功率的工業級行業應用，正在不斷滲透到低壓、小功率的消費級應用市場，這與工藝提高、成本降低有直接的關聯。Transphorm已有的優勢，借助與富士通的深度合作，將在中國市場尋求更大的突破?！?/p>
裸眼3D新潮流，一張貼膜能搞定！
目前，裸眼3D這一全新的技術正在掀起一場全行業范圍的視覺變革，例如裸眼3D廣告就是商業領域正在探索與創新的方向之一，其無需佩戴輔助設備即可讓人眼感受逼真的3D效果，逐漸被電子產品、廣告、示范教學、展覽展示等應用所看好與追捧。據市場調研機構賽諾市場咨詢發布的《裸眼3D發展趨勢分析報告》，到2021年全球3D顯示器出貨量將達到2.8億臺，市場規模也將增長至830億美元。
事實上，富士通聯手合作伙伴3D Global，已在這一領域中投入布局、并搶占先機。據了解，3D Global展出的創新裸眼3D解決方案，僅需在屏幕表面貼上一張定制的光學三維濾光片，再連接一臺普通的PC電腦、打開3D視頻資源，即可實現高質量的裸眼3D視覺體驗。當然，這一層特殊的三維濾光片需要與屏幕廠商共同合作，在出廠前完成安裝調試、即可銷往市場。一般而言，裸眼3D顯示主要有光屏障式和柱狀透鏡這兩項技術，但各有優缺點。3D Global的裸眼3D方案則將兩者的優點結合，使用獨創的“Lenticular Lenses + very thin parallax barrier”組合技術，讓觀眾減少視覺疲勞，獲得具有深度的3D立體感知、使得畫面呈現更逼真的效果，同時對光線幾乎沒有影響。
圖4：富士通聯手3D Global展示創新的裸眼3D顯示技術
誠然，裸眼3D顯示的市場推進除了硬件方案的創新，也需要不斷豐富的3D視頻資源來支撐。對此，富士通可以提供專門用于制作3D視頻的軟件工具給客戶了解學習，從而節省產品的研發時間。
座艙視覺next big thing，虛擬儀表融合趨勢凸顯！
回顧汽車發展歷史，汽車儀表顯示從以往的機械式，已過渡為當下的電子式虛擬儀表，下一步則將融合多個顯示界面、趨于統一化，因此對性能、可靠性等要求愈發嚴苛。過去幾年，富士通代理品牌索喜科技基于ARM雙核Cortex-A9的Triton C芯片為核心的3D全虛擬儀表解決方案已經出貨數十萬套，成功應用在比亞迪以及部分日系、德系車型上。經過多年的市場驗證，索喜科技繼而推出全新升級的第四代高性能車載SoC--“Miranda”。工作人員向筆者介紹：“采用ARM Cotex-A9 Quad core 1GHz 單芯片CPU、PowerVR S8XE 3D GPU，并帶有專為ADAS應用準備的VPU及H.264視頻編解碼功能，Miranda可支持高清4路1080P行車記錄儀的性能需求，且功耗較低，因此特別適合車載SoC的使用場景。”基于這一款SoC，系統設計者可輕松打造高清全液晶儀表，高清360°全景成像和ADAS輔助系統的三合一解決方案！
圖5：基于Miranda打造的汽車虛擬儀表三合一解決方案
除了出色的硬件，這款汽車虛擬儀表方案也基于CGI STUDIO這一開源HMI軟件設計工具實現定制化的系統軟件服務。CGI STUDIO平臺在汽車和嵌入式領域擁有很高的知名度和認可度，并具備不受硬件條件限制、軟件拓展性強等優勢，并通過車規級認證。據悉，CGI STUDIO平臺提供獨立的2D/3D引擎，分別用于制作各類2D和3D場景，且適配 Windows環境和嵌入系統環境的通用接口。設計者可以快速將計算機上制作的設計直接使用于嵌入系統環境，從而最大限度地降低圖像設計師與嵌入設計師之間的返工，加速產品上市時間！
后記
富士通電子亞太區產品管理部總經理王鈺在以往公開采訪中表示，富士通正在加快元器件代理商的轉變，并積極開拓新的產品線以完善目前的元器件產品結構。面對不斷增長的氮化鎵功率、車載電子、裸眼3D等新興市場與創新應用，富士通在增強自主研發實力之外，正以獨家代理、分銷、共同研發等合作方式擴大自身的產業鏈生態與市場影響力，在筆者看來，這正是富士通獨特的“破局之道”！