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近幾天,新一輪巴以沖突引起全球廣泛關注,持續升級的巴以局勢影響到了當地的方方面面,包括以色列的芯片產業。
以色列雖然沒有特別巨型,如英特爾、英偉達和臺積電這樣的芯片公司,不過以色列芯片產業的創新實力是不容忽視的,不僅全球頂級公司都會在以色列開設研發中心,同時以色列擁有大批半導體初創公司,他們的目標大都是做出特色,做到一定規模,然后歸入到國際芯片大廠的麾下。不過,目前極具創新動力的以色列芯片產業正被籠罩在戰火之下。以色列為人稱道的芯片產業以色列有一個業內廣泛認可的別稱——中東芯片小霸王,這個名字實際上概括了以色列芯片產業的特點。以色列是真正意義上的“彈丸之地”,全境都在飛毛腿導彈的射程范圍內。可能就是因為長期有危機感,因此以色列極力支持創新。以色列國民四分之三為猶太人,這個種族人口占全球0.2%,卻誕生了226位諾貝爾獎得主,占全球總獲獎人數的24%。這種創新在以色列被發揚光大,以色列每一萬人中有135個工程師和科學家,居世界第一;以色列每1400人中就有1個創業者,人均創業比例世界第一。據統計,目前以色列大概有近200家芯片企業,雖然數量不多,不過卻貫穿了整個半導體產業鏈,且擁有各個類型的芯片設計公司,包括AI芯片、傳感器、IoT芯片等。同時,蘋果、高通、微軟、Meta、英偉達和索尼等科技巨頭都在以色列有研發中心。據統計,以色列擁有全球8%左右的芯片設計人才及研發公司。考慮這個國家的國土面積和人口基數,這一比例是非常恐怖。有數據顯示,以色列首都特拉維夫的創投活躍度僅次于美國硅谷。另有報告指出,整個工業4.0領域的全球VC投資當中,有11%進入了以色列公司。有人可能有疑惑,200家芯片公司好像也不多啊。不過,如果你算上被收購的以色列芯片公司之后,可能就會大為震撼。截至目前,以色列被收購的芯片公司包括世界第二大FPGA芯片公司Altera,全球領先的自動駕駛芯片公司Mobileye。此外,還有2019年被英特爾收購的AI芯片公司Habana Labs,2020年被英偉達收購的無線寬帶技術公司Mellanox,以及2023年被高通收購的車載通信芯片公司Autotalks,等等。以色列芯片產業能夠取得今天這樣的成績,英特爾這家公司扮演著重要的角色。1974年,功成名就的以色列天才工程師Frohman決定回國建設家鄉,順便說服了英特爾在以色列建立研發中心,這被認為是以色列半導體的起源。1980年,Frohman領銜的海法研發團隊研發出了英特爾的里程碑產品之一——8088芯片。英特爾不僅將研發力量很大一部分放在以色列,且大力投資以色列的半導體制造。以色列擁有5座晶圓廠,三家在英特爾手中,兩家在Tower Semiconductor(高塔半導體)手中,這家公司是全球前十的晶圓廠之一。并且,英特爾不久前才宣布,要在以色列投資250億美元建設新的半導體晶圓廠。這個投資力度有多大呢?2022年以色列全年GDP總額是5225億美元,250億美元大概占了4.7%。通過大手筆的投入,英特爾在以色列帶動的直接或者間接就業崗位大概有5萬個。也就是說,以色列每1000人中就會有5-6個人和英特爾有關系。可以說是科技巨頭的防御性并購促成了今天以色列芯片的繁榮,目前以色列芯片產業也是深諳此道,他們的產品方向基本是最前沿,且對國際大廠的產品有一定的替代關系,或者能夠為國際大廠產品提供額外的賦能價值。在以色列,這種“技術儲備”式創新已經成為主流。當然,以色列芯片科技產業能夠取得今天的成績,也離不開該國對教育的重視,以色列的教育投資占國家預算的10%,排名世界第一。以色列的企業稅收僅為23%,針對擁有研發能力的公司還有專門的“天使法”(Angles Law)——為年輕公司的私人投資者提供稅收優惠。另外,實際上1984年以色列就通過和發布了《鼓勵產業研究和發展法》,符合特定標準且經首席科學家辦公室(Office of the Chief Scientist, OCS)研究委員會批準的研究項目可以獲得最高50%的批準支出資助。另外要提到的是,中國大陸是以色列芯片重要的出口目標地。根據OEC(Observatory of Economic Complexity)的統計數據,截至2021年,以色列芯片出口主要是愛爾蘭、中國大陸、美國和越南,比例分別是36.3%、35%、10.8%和6.47%。之所以愛爾蘭排名第一,是因為很多美國公司為了避稅將公司注冊在愛爾蘭。戰火對制造環節恐將帶來影響如今,中東芯片小霸王正在被戰火籠罩,預計會遭遇不小的沖擊。當然,這種沖擊也會分大小,制造型企業受到的影響無疑是最大的。我們在上述內容中提到,以色列目前有5座晶圓廠,3家在英特爾手里,2家在高塔半導體手里,當然還有英特爾正在投資的以色列新工廠,這些將會受到巨大的沖擊。原因在于晶圓代工廠的特點——高度的技術密集、人才密集和資金密集。晶圓代工廠技術含量高、工藝復雜,涉及材料學、化學、半導體物理、光學、微電子、量子力學等諸多學科。當然,服務于晶圓代工廠的產業鏈也會同樣被影響到,比如以色列本土的二十幾家半導體設備公司。一些上游原材料和設備在以色列生產的芯片產業同樣讓人擔憂,比如韓國的存儲產業。據統計,韓國從以色列進口比例最高的是半導體制造設備,占總量的26.2%。這些設備有的來自美國KLA、應用材料(AMAT)在以色列境內的設備工廠,有的來自以色列本土知名的半導體檢測設備公司Camtek和測量設備公司Nova。值得注意的是,韓國是第一個與以色列締結自由貿易協定(FTA)的亞洲國家。由于是創新沃土,初創企業受到的沖擊也不會小,一方面是市場因素,另一方面是人才因素。據統計,以色列目前大概有近一百家初創芯片公司。目前,以色列軍方已征召30萬后備役官兵,其中不少人是受雇于國內外新創企業的員工。同時,有很多以色列芯片創業公司的創始人和員工也主動到后備役部門去報到。因此,在巴以沖突期間定然會有不少芯片初創公司的研發陷入停滯狀態。科技巨頭的研發實驗室是最為靈活的,目前三星、英偉達等公司都已經宣布,以色列研發實驗室的員工轉為居家辦公的模式。另外,英偉達表示,已取消原定于10月15日至16日在特拉維夫舉行的年度AI峰會。結語以色列本土晶圓代工廠高塔半導體回應,其運營目前正常。但是,如果局勢進一步惡化,制造型企業很難不受到影響。況且,芯片制造工廠對于潔凈室和設備穩定性的要求非常高,沖突中的震動就可能導致停產。
在電動汽車、ADAS和對現代風格的渴望的推動下,汽車照明正在快速發展。汽車工業繼續向電氣化轉變,導致汽車外部照明發生顯著變化。過去,大型單一功能燈控制著車輛的前部、后部或側面。然而,圍繞著汽車的更新、更薄的設計 取代了他們的位置。汽車制造商正在使用燈光作為標志性的造型特征,并加入動畫來象征品牌身份。這些新設計不僅美觀,而且實用。動畫尾燈并不新鮮,因為它們首次出現在1960年的肌肉車,如1965年的雪佛蘭黑斑羚SS。它采用了一種獨特的尾燈設計,稱為“Impala Super Sport順序尾燈”,其中包括一種順序照明模式,可以激活轉向燈指示燈。從那時起,汽車led、MCU的進步以及電動汽車的興起增加了動畫尾燈的受歡迎程度。汽車設計師現在可以靈活地設計顯示信息或添加獨特的個性化簽名風格的動畫燈。例如,一些汽車現在配備了LED照明,使其他司機或行人更容易預測汽車的運動或向車主提供“歡迎”照明序列。雖然法律上不要求安裝動畫尾燈,但當安裝在車輛上時,它們必須符合特定地區的照明安全標準。在美國,這些法規是根據聯邦機動車輛安全標準(FMVSS)第108號制定的。它概述了照明設備的技術規范,例如在美國公共道路上銷售的車輛上的燈的顏色、強度、定位和對準。在歐洲和亞洲部分地區,聯合國歐洲經濟委員會(UNECE)第48號法規中也有類似的標準。所有照明法規的目標是提高能見度,促進一致、可靠的信號,并提高公共道路上車輛的整體安全性。盡管存在微小的地區差異,但共性是所有乘用車必須至少有兩個紅色尾燈對稱地位于其縱向中心線的兩側,在正常日光條件下從一定距離可見(例如,100米UN ECE R48)。FMVSS108和UN ECE R48最近都針對LED燈進行了更新,設置了最小發光強度、顏色和PWM衍生的閃爍率。所有這三個新要求都將對基于LED的動畫尾燈產生影響。為了制造出既實用又美觀的LED燈,工程師和設計師面臨著控制大量LED像素點而不是幾個LED串的新挑戰。隨著汽車設計變得更加流線型和空氣動力學,燈的形狀和位置變得更加重要。車燈必須與汽車的整體設計完美契合,同時仍能提供足夠的可見度、安全性、可靠性、能效,并符合政府法規。動畫車外燈通過向其他駕駛員提供額外信息,有助于提高道路安全。隨著這些燈變得越來越復雜,它們可以使用復雜的圖案和動畫來顯示更多的安全信息。這將需要從控制LED燈串或白熾燈泡塊轉移到驅動單個LED像素。為了實現這一點,需要大量的工程和設計創新。需要特殊的驅動器來形成一個矩陣或一簇獨立控制的led,橫跨汽車的整個后部。只有帶數字接口的LED驅動器才能控制動畫照明所需的大量LED。圖1顯示了照明控制架構從傳統到更新的動畫像素照明的演變。圖一。汽車照明控制架構車輛的照明系統由包含電子設備和微控制器(MCU)的車身控制模塊(BCM)管理。BCM管理車身中的各種電氣和電子系統,包括照明、車窗、后視鏡、座椅和車門。在過去,照明動畫不是一項要求,因此BCM可以使用MCU的通用輸入/輸出(GPIO)引腳輕松啟用FET或繼電器開關來控制LED燈串或白熾燈泡。今天,BCM的MCU需要控制具有不同LED排列和動畫模式的各種燈。隨著對動畫照明功能需求的不斷增加,BCM現在與照明專用電子控制模塊(ECU)相互作用,向控制單個LED組的多個LED驅動器發送命令。動畫照明的設計挑戰承擔動畫照明系統設計的汽車工程師面臨著一些艱巨的挑戰,如控制熱量、滿足功能安全目標和保持成本最小化。雖然led比白熾燈泡有許多優勢,但要使它們符合汽車要求也存在挑戰。通過仔細選擇合適的LED類型及其驅動器,可以簡化與合規性、光學、外殼和電氣設計相關的挑戰。所選的LED驅動器應具有微調單個LED亮度的能力,并在ECU和LED照明系統之間進行快速準確的通信。示例分離RCL設計多種多樣的后組合燈(RCL)設計賦予車輛與眾不同的獨特外觀。從白熾燈泡到LED尾燈的轉變開啟了廣泛的設計可能性,如動畫轉向燈、動畫歡迎照明等。實現分裂燈設計照明效果需要多個LED驅動器來控制具有不同流明/瓦特和從白色、琥珀色、紅色和超紅色的不同顏色的各種LED。這些照明部件可以分布在車輛上,并使用線束相互連接。后組合燈如圖2所示;這是一種分體式設計,一半燈在車身上,另一半燈在行李箱上。實現無縫動畫效果需要通過嘈雜的線束進行通信,這會影響動畫的可靠性。為了解決這些問題,需要控制器局域網(CAN)總線來確保快速、可靠的通信。CAN總線將BCM連接到ECU,并將ECU連接到LED驅動器。圖二。帶CAN總線的RCLLumissil Microsystems提供各種LED驅動器,旨在滿足動畫燈設計的需求,同時解決前面提到的挑戰。Lumissil的IS32LT3138A LED驅動器旨在微控制器(MCU)控制板和驅動器之間建立可靠的板外通信(見圖3)。它提供與CANFD物理層兼容的高速1MHz UART接口。IS32LT3138A通過在線束的發射端和接收端分別使用工業標準UART至CAN物理層,實現可靠的長距離通信。每個驅動器都有18個高壓(16V)恒流通道,便于使用LED燈串。通過使用一個電阻,所有OUTx通道可以配置為吸收高達100mA的電流。圖3.IS32LT3138A 18通道LED驅動器,帶UART至CAN接口Lumissil在高亮度、矩陣和動畫類別中為汽車LED照明提供許多具有成本效益的獨特解決方案。用于汽車動畫的新型LED驅動器之一是IS32FL3749.它是一個矩陣LED驅動器,具有快速33MHz串行移位菊花鏈總線,可以互連多個IS32FL3749器件。每個驅動器有24個高壓(16V)恒流通道。這種高電壓能力便于用一串正向電壓最高可達16V的led來代替每個像素(圖4)。通過使用一個電阻,所有行通道都可以配置為吸收高達60mA的電流。該驅動器還包括四個列控制,允許它驅動24(行)× 4(列)LED陣列,陣列大小為96個LED。陣列中的每個LED還可以映射為紅色、綠色或藍色組,以實現RGB組控制,從而減少數據編程流量。圖4.帶33MHz串行移位總線的IS32FL3749 24×4矩陣LED驅動器故障診斷和功能安全由于汽車尾燈的可靠性直接影響道路安全,LED驅動器IC需要監控汽車的尾燈。即使是很小的燈故障也可能導致事故。幸運的是,led的預期壽命比汽車的使用壽命更長。然而,它們仍然容易受到隨機故障的影響。IS32LT3138A和IS31FL3749都集成了LED故障檢測和報告功能,以滿足功能安全目標。故障事件記錄在寄存器中,MCU可通過總線接口訪問這些寄存器。結論和總結外部汽車照明服務于一個更大的目的,而不僅僅是確保最佳的車輛能見度。它已經發展成為汽車尾燈創新設計背后的主要驅動力。使用動畫LED的新一代照明設計已經出現,并取代了傳統的白熾燈泡和LED燈串。如今的汽車需要創新的照明技術,既能滿足功能需求,又能體現品牌形象。這種下一級的汽車照明效果只能通過獨立控制大量的發光二極管來實現。IS32LT3138A和IS32FL3749等先進的LED驅動器使照明設計師能夠管理和顯示汽車照明效果,同時增強安全性并豐富整體用戶體驗。Lumissil Microsystems提供其他專注于動畫的LED驅動器,如獨立順序照明驅動器IS32LT3146和48通道串行移位驅動器IS32FL3248.這些和其他LED驅動器在實現當代照明技術的同時提高每個人的交通安全方面發揮著至關重要的作用。
機器人的“器官”:探索它們的芯片與電子元器件。機器人的智能芯片在現代機器人中,智能芯片是不可或缺的一部分。這些芯片可以使機器人感知周圍環境、做出反應,并執行各種任務。例如,視覺芯片可以幫助機器人識別物體和人臉,運動控制芯片可以幫助機器人實現精確的運動控制,語音識別芯片可以使機器人理解人類語言并進行交互。機器人的主控芯片主控芯片是機器人的“大腦”,它負責控制機器人的各個部分進行協調和運作。這些芯片通常需要具有高速運算能力和大容量存儲空間,以確保機器人能夠有效地完成各種任務。例如,ARM芯片是一種廣泛應用于機器人領域的主控芯片,它能夠提供高性能運算和低功耗消耗,非常適合于機器人的控制。機器人的傳感器機器人需要通過傳感器來感知周圍環境,以便做出各種反應。例如,超聲波傳感器可以幫助機器人進行距離測量和障礙物識別,紅外傳感器則可以幫助機器人檢測周圍的溫度和光線強度。此外,機器人還可以使用壓力傳感器、力傳感器等傳感器來感知外部力的作用,從而保持穩定和平衡。機器人的執行器機器人的執行器是機器人進行動作的關鍵部分。機器人的執行器通常包括電機、舵機等,它們可以幫助機器人進行精確的運動控制。例如,機器人的輪子使用電機驅動,機器人的手臂和腿部則使用舵機來實現精確的運動控制。總結:機器人的芯片和電子元器件是機器人的“器官”,它們是機器人能夠執行各種任務的基礎。隨著技術的不斷發展,機器人的芯片和電子元器件也將不斷更新和進化,為機器人帶來更強大的執行能力和更廣泛的應用場景。
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