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當我們推進(jìn)功率密度創(chuàng )新以幫助工程師將更多電源封裝到更小空間時(shí)，企業(yè)和消費者將從更高效、更持久的電子器件和更可靠的數字聯(lián)接中受益。 人們期望電子器件能夠在任何時(shí)間、任何有需要的地方工作。這些器件不分晝夜地通電運作——開(kāi)啟線(xiàn)上會(huì )議、播放人們喜歡的電視節目并使人們相互連接。 德州儀器副總裁暨升壓與多通道/多相位DC-DC產(chǎn)品線(xiàn)總經(jīng)理Cecelia Smith稱(chēng)：“我們當前的環(huán)境與通過(guò)技術(shù)來(lái)實(shí)現的彼此之間的可訪(fǎng)問(wèn)性息息相關(guān)。想象一下你每天多么依賴(lài)筆記本電腦和智能手機，以及通過(guò)云服務(wù)器實(shí)現的視頻會(huì )議應用。這些都需要更高效的電力輸送�！� 即使在新冠疫情期間企業(yè)普遍轉為在家辦公之前，美國近一半的勞動(dòng)力正在遠程辦公1——對數字服務(wù)和高效數據檢索以及存儲的需求大幅飆升。包括汽車(chē)電動(dòng)化、5G的上線(xiàn)應用、能源電網(wǎng)不斷增長(cháng)的需求等市場(chǎng)趨勢增加推動(dòng)了對數據和電源的需求的增長(cháng)。 更高的功率密度——將更多電源封裝到更小空間并提高效率——是改善電子器件、加強數字連接、改善駕駛體驗等的關(guān)鍵。 我們如何通過(guò)開(kāi)發(fā)新工藝、封裝和電路設計技術(shù)突破功率極限。 德州儀器高壓電源解決方案副總裁Steve Lambouses稱(chēng)：“用更少的電源完成更多的任務(wù)至關(guān)重要，因為我們對數據和更連接器件的需求不會(huì )減緩。改善功率密度是每個(gè)市場(chǎng)的關(guān)鍵問(wèn)題，例如5G系統的上線(xiàn)或電動(dòng)汽車(chē)和混動(dòng)汽車(chē)的日益普及。人們期望看到例如數據下載速度或每次充電的車(chē)輛續行里程等性能的顯著(zhù)提高，但不希望看到電池尺寸或功耗的增加。同時(shí)也期望新技術(shù)更可靠、成本更低�！� 半導體技術(shù)可通過(guò)以下三種方式讓電源工作更智能、適應更小空間，從而改善我們的生活： 同等空間下更高效的系統 為互聯(lián)網(wǎng)搜索提供動(dòng)力、保護電子郵件免受病毒攻擊并支持視頻通話(huà)的數據中心正在向50000平方英尺及更大的尺寸發(fā)展。有限的可擴展空間讓工程師面臨著(zhù)更大的挑戰。 德州儀器降壓DC/DC開(kāi)關(guān)穩壓器副總裁Mark Gary稱(chēng)：“隨著(zhù)在家辦公模式的普及，企業(yè)的計算需求正在激增，這也加大了對額外云空間的需求。數據中心需要越來(lái)越多的電源，但服務(wù)器機房?jì)鹊臋C架尺寸并沒(méi)有改變，我們必須在更小空間中獲得更多電源�！� 同時(shí)，由于較高的溫度會(huì )增加運行成本、干擾網(wǎng)絡(luò )信號、導致器件過(guò)早失效，散熱也變的至關(guān)重要。在經(jīng)過(guò)對于同一器件上近十年的不斷創(chuàng )新——每次改進(jìn)都基于上次改進(jìn)——降壓開(kāi)關(guān)穩壓器團隊推出了電源芯片。工程師可將其堆疊在一起以獲取更多電源，同時(shí)散布熱量。 Mark稱(chēng)：“自2011年推出首款系列產(chǎn)品以來(lái)，相同的占地面積內的功率密度已發(fā)展至翻番。這對于數據中心市場(chǎng)以及5G的基站市場(chǎng)意義非凡。我們需要能夠為路燈和電線(xiàn)桿——5G網(wǎng)絡(luò )的骨干——上的小型無(wú)線(xiàn)電接入點(diǎn)提供更多電源，在不增加其尺寸的前提下實(shí)現更快的數據傳輸�！� 更高效的氮化鎵，更經(jīng)濟實(shí)用的電子產(chǎn)品 想象一下在美國各地電線(xiàn)桿上成千上萬(wàn)個(gè)5G無(wú)線(xiàn)電接入點(diǎn)，每個(gè)接入點(diǎn)都有一個(gè)風(fēng)扇來(lái)冷卻控制鄰域互聯(lián)網(wǎng)連接的電源。每次風(fēng)扇停止工作時(shí)，都必須調動(dòng)維護人員，以恢復連接并正常運行。 任何電源管理系統的主力都是一個(gè)可快速開(kāi)關(guān)電源的電氣開(kāi)關(guān)。氮化鎵（GaN）的開(kāi)關(guān)頻率比硅高得多，提高效率的同時(shí)減少了電源所需總空間，還能消除用風(fēng)扇冷卻的需求。 Steve稱(chēng)：“氮化鎵可實(shí)現更小型、更高效、更可靠的電動(dòng)汽車(chē)、工業(yè)系統、醫療器械、消費電子產(chǎn)品以及航空航天和國防系統，生產(chǎn)成本更低�？蛻�(hù)能在不增加成本或尺寸的情況下將其電源輸出提升兩到三倍�！� 空間的減少會(huì )產(chǎn)生連鎖反應：更少的物理材料、器件以及更多的解決方案集成將會(huì )降低成本。這將進(jìn)一步轉化為更經(jīng)濟實(shí)用、更高效的電子產(chǎn)品，同時(shí)也有機會(huì )增加更多功能，改善用戶(hù)體驗。 Mark稱(chēng)：“許多市場(chǎng)正在推動(dòng)對諸如氮化鎵技術(shù)之類(lèi)的功率密度創(chuàng )新的需求。在汽車(chē)領(lǐng)域，氮化鎵有潛力實(shí)現越來(lái)越小的電子產(chǎn)品，以減輕汽車(chē)重量和成本，從而幫助汽車(chē)制造商滿(mǎn)足對提高燃油經(jīng)濟性和減少二氧化碳排放的需求�！� 小芯片，大方案 對于將更多電源裝進(jìn)更小空間——例如醫療器械、遠程傳感器或測試與測量?jì)x器——的需求使得集成組件至關(guān)重要。 例如，醫療患者監護儀需要使用能能人員免受危險電壓影響并降低電磁干擾（EMI）——一種所有電子器件發(fā)出的信號都會(huì )相互干擾的現象——的組件。 指甲大小的芯片可實(shí)現雙重任務(wù)：將患者與電源隔離開(kāi)以及減少EMI而無(wú)需額外組件，能顯著(zhù)減小周?chē)碾娐烦叽纭?br /> Steve稱(chēng)：“我們的集成變壓器解決方案降低了EMI，這是一個(gè)客戶(hù)需要花費大量成本來(lái)解決的重大問(wèn)題�，F在，他們不必花費額外的成本或占用更多的空間，進(jìn)而不必設法在更小器件中布置更密集的解決方案�！� 這意味著(zhù)便攜式和可穿戴式健康監護儀將成為現實(shí)，為患者提供了更大的移動(dòng)自由。 Cecelia稱(chēng)：“能夠幫助全世界以更小的功率實(shí)現更多的任務(wù)令人興奮，這種挑戰在許多應用和市場(chǎng)中都是真實(shí)存在的。作為工程師，同時(shí)也作為消費者，我們都清楚對于更多數據、更多連接器件、更小占位面積和更低成本的需求。我們將提供電源管理解決方案來(lái)滿(mǎn)足這些需求和挑戰�！� 降低功率器件的成本是一個(gè)事例。我們熱衷于通過(guò)半導體技術(shù)降低電子產(chǎn)品成本，讓世界變得更美好這種激情永不磨滅，我們會(huì )一直在集成電路領(lǐng)域開(kāi)拓創(chuàng )新。每一代創(chuàng )新都建立在上一代創(chuàng )新的基礎之上，使技術(shù)變得更小巧、更高效、更可靠、更實(shí)惠，從而實(shí)現半導體在電子產(chǎn)品領(lǐng)域的廣泛應用，這就是工程的進(jìn)步。這正是我們數十年來(lái)乃至現在一直在做的事。 1. https://news.stanford.edu/2020/0 ... rking-home-economy/ |
