ST
意法電表新晶片組整合射頻及/PLC彈性提升
意法半導體(ST)正在推動城市和工業基礎建設智慧化,在其經過市場檢驗的智慧電表晶片組內整合電力線和無線等兩種通訊技術。
意法半導體工業與功率轉換事業部總經理Domenico Arrigo進一步表示,ADD Grup率先在下一代智慧電表中部署ST的晶片組。透過支援RF以及PLC協議,ST經過市場檢驗的晶片組讓全球智慧城市和產業基礎建設能夠釋放更大潛力、節約地球資源,並提升自動化控制和效率。
意法ST8500電力線通訊(Powerline Communication, PLC)晶片組被諸多智慧電表廣泛採用,集有線和無線兩種連線技術之優勢,讓智慧電表能夠透過現有電力線或射頻(RF)無線電波與資料擷取裝置通訊。
歐洲智慧電表解決方案供應商ADD Grup率先發布採用這款升級版晶片組的新PLC/無線混合電表產品。ADD Grup業務及行銷主管Ruslan Casico表示,有鑒於無線功能現已完全整合到ST8500韌體中,ST晶片組是提升創新型電表的網路性能、可靠性、容量和擴充性的理想平台。新產品的PLC/無線混合通訊功能幫助該公司在EMEA、俄羅斯和亞洲取得數個重要電表專案。
對於因電力線雜訊問題或受地方法規限制而無法使用PLC之情況,設備製造商現在可以使用ST8500以快速、高效享受無線和PLC通訊功能。此外,內建射頻讓設計人員可以使用ST8500研發其他智慧裝置(例如智慧燃氣表、智慧水表、環境監測器、照明控制器和工業感測器),充分發揮產品高整合度和易用性。
意法推出新節能溫度感測器
意法半導體(ST)新推出的STTS22H溫度感測器具備0.25°C典型測量精度,低工作電流與低待機電流,可提升資產追蹤器、集裝箱運輸記錄器、HVAC暖通空調系統、空氣加濕器、冰箱、大樓自動化系統和智慧消費等裝置的溫度和熱流監測功能。
STTS22H與I2C和SMBus 3.0匯流排相容,並提供多種彈性的工作模式,包括最低速率1Hz的可配置輸出資料速率(Output Data Rate, ODR)和省電的單次測量模式,中斷腳位支援SMBus警示回應位址(Alert Response Address, ARA)。如果測量值超出使用者所設定之上限或下限溫度,感測器將會透過中斷腳位向應用發出訊號。I²C/SMBus的裝置位址是可以設定的,同一條匯流排最多可連接兩個STTS22H感測器。
本感測器的功耗非常低,1Hz ODR模式僅消耗2.0µA的電流,週期性單次測量功耗只有1.75µA,其有助於延長電池供電裝置的續航時間。在串列介面關閉的待機模式下,STTS22H僅消耗0.5µA(典型值)的電流。而1.5-3.6V的工作電壓範圍讓感測器可使用各種電源(例如小型鋰電池)。
該感測器處理速度十分迅速,轉換時間為5ms,並提供16位元溫度資料。該封裝具有一個熱阻極低的金屬塊,以確保快速測量環境溫度。該感測器在出廠前已經過校準,在-10°C至60°C範圍內,典型精度可保持在0.25°C,無需使用者校準。
STTS22H現已量產,其採用2.0mm×2.0mm×0.5mm 6引線UDFN高功率密度的薄型封裝。
Cree攜手意法擴大碳化矽晶圓供貨協定
Cree和意法半導體(ST)宣布,雙方將現有碳化矽(SiC)晶圓多年長期供貨協定總價提升至5億美元以上,並延長協定有效期限。這份延長供貨協議相較原合約總價提升一倍。依照協議,Cree在未來幾年將向意法半導體提供150mm碳化矽裸晶圓和磊晶晶圓。增加晶圓供應量讓意法能滿足全球市場,尤其在汽車和工業應用對碳化矽功率元件快速成長的需求。
意法半導體公司總裁暨執行長Jean-Marc Chery表示,提升與Cree的長期晶圓供貨協議將讓該公司碳化矽全球供應變得更彈性。隨著汽車和工業客戶所獲得的專案越來越多,需在未來幾年內提升SiC產品的產量,而這份延長協議將為產能提供更多保障。
Cree執行長Gregg Lowe則表示,碳化矽所帶來之性能的改進對於電動汽車以及太陽能、儲能和UPS系統等下一代工業解決方案具有十分重要的意義。將繼續致力於半導體產業自矽到碳化矽的技術變革,同時延長與意法半導體的供貨協議,以確保滿足全球各應用領域對該解決方案日益成長的需求,促進碳化矽市場發展。
而碳化矽電源解決方案在整個車用市場中的採用率正快速提升,因該產業力求加速從內燃機向電動汽車的轉型以提升系統效率,並使電動汽車具有更長的續航里程和更快的充電速度,同時降低成本、減輕車重以及節省空間。在工業市場中,碳化矽模組可帶來更小、更輕和更具成本效益的逆變器,還能更有效地轉換能量。
意法供貨USB Type-C連接埠保護晶片
意法半導體(ST)推出TCPP01-M12連接埠保護晶片,讓小型電子裝置從舊式USB Micro-A或Micro-B升級至最新Type-C介面。TCPP01-M12連接埠保護晶片能滿足USB-C連接技術的防護需求。
此晶片採用QFN12封裝,可與意法20V/100W USB Type-C Power Delivery輸電控制器的微控制器STM32G0和STM32G4配合使用。其亦具備完善單純5V保護,用以保護STM32和STM8等通用MCU之連結。TCPP01-M12和MCU可於各種應用情境下搭配,其成本效益和空間效益高。
本產品設計汲取市場客戶需求回饋,簡化各種產品裝置現代化升級,例如:工業電腦、行動POS終端收款裝置、醫療裝置、穿戴式裝置、壁式充電器、汽車資訊娛樂設備、遊戲終端、無人機、音訊/視訊系統、閘道、電腦和週邊設備。
保護功能包括變壓器故障保護,防止電源錯誤使用電源參數導致的設備損壞。在VBUS腳位與配置通道(CC)線之間亦具短路保護功能,為VBUS和CC腳位提供IEC 61000-4-2 Level 4+8kV ESD靜電保護功能。
這款晶片其他優點還包括若未連接任何電線,便會進入零功耗運作狀態,以延長電池續航時間;以創新方式使用USB PD可程式設計電源(Programmable Power Supply, PPS),使裝置充電速度更快。該IC還整合外部N通道負載開關驅動電路,節省物料成本。此外,相較一般使用的P通道MOSFET,利用PPS支援和N通道開關固有的低導通電阻,可以大幅降低整體熱散溢。
優化車門區系統IC 汽車邁向電氣化更容易
大趨勢的變革皆離不開專用半導體晶片,而這些晶片需要跟隨先進之電源管理概念,驅動從LED等毫瓦級的負載,到瞬間耗散功率高達200W的大功率直流馬達。除此之外,汽用電子模組還需要配備高標準化的通訊介面,例如,CAN以及LIN物理層。
隨著軟硬體研發成本和複雜性不斷提升,加上來自OEM廠商對於性能和功能越來越困難,如何確定一個正確的系統架構,以合理的成本來增加新的功能,而且不會影響品質和性能是車商所面臨的一大挑戰。此外,OEM廠商還要求搭配具成本效益的擴充式解決方案,從入門車款拓展到頂級車款,以便在不同平台和車款上攤提研發成本。
BCD製程技術滿足車門區電控模組要求
車門區電控模組(圖1)是一個大家熟悉之可擴充驅動的車用系統,此應用概念是透過單一IC來驅動車門區的多個負載(門鎖馬達、可調可折疊後視鏡、除霜器、車窗升降馬達,以及LED到白熾燈等照明功能)。可擴充的驅動器可與軟硬體兼容,提供車門電控模組的多樣化要求。
圖1 車用系統示意圖
在過去十餘年裡,車用半導體廠商研發出了若干款車門致動器驅動晶片,並隨著汽車電氣負載數量持續增加,為這些產品新增不同功能,對封裝以及晶片製造技術和IP內核心進行了優化。在車門區電子元件中,除了驅動晶片(圖2)外,還有一個電源管理IC,為電控元件提供更強大的系統電源,包括各種待機模式和通訊層(主要是LIN和/或HS CAN)。電源管理晶片通常整合兩個低壓差穩壓器,為系統微控制器和周邊配備負載(感測器等周邊)供電,還包含增強型系統待機功能,以及可設定的本地和遠端喚醒功能。
圖2 車門區電子元件包含驅動晶片和電源管理IC。
為順應新的車用電子技術發展趨勢,車用半導體元件必須具備高效、安全,以控制更多的電氣負載,且最大限度地降低靜態電流。同時,還須採用高整合度解決方案來減少元件數量,以縮減電路板空間、降低產品重量,以大幅簡化設計。
為此,車用電子元件供應商如意法半導體(ST)便研發專門優化之BCD(Bipolar、CMOS和DMOS)半導體製程技術。像是該公司旗下的0.16μm BCD8S解決方案,為高整合度單晶片解決方案(圖3),可滿足電源管理、故障保護和車門負載驅動等應用的技術需求。
圖3 高整合度單晶片解決方案可滿足汽車OEM業者需求。
這項技術還能提升效能和運算能力,將晶片的接面溫度提高到175℃,達到汽車OEM廠商嚴格規定的標準接面溫度,破解單晶片整合電源管理和執行制動器驅動晶片等極具挑戰的熱管理難題。除此之外,意法半導體還透過L99DZ100G/GP前車門控制器晶片和L99DZ120後車門控制器晶片,協助設計人員節省產品空間,同時提升車門控制模組的可靠性和效能。
單晶片解決方案簡化開發時程
另一方面,以前的車門區專用標準產品(ASSP)解決方案需要2個晶片,一個12mm×12mm(TQFP64)的車門執行致動器驅動晶片和一個10mm×10mm(PowerSSO-36)的電源管理晶片,而意法半導體的車門區控制單晶片解決方案只需一個與TQFP64相同尺寸的LQFP64(圖4)即可取代。這對於PCB電路板小型化非常重要,其能夠適應更嚴峻的空間要求。
圖4 車門區控制單晶片解決方案可縮小體積並提升功率密度。
除了利用新的BCD技術縮減裸片尺寸之外,還可透過新的創新封裝結構降低封裝面積,在縮小車門系統IC的同時,能夠有效提升輸出電流峰值和功率密度,且全系產品軟體相互相容,還有助於簡化開發,縮短產品上市時間。同時,BCD8S車用電子技術在此單晶片解決方案中發揮著關鍵作用。該方案具備多種功能,包括內建半橋和高達7.5A的高邊驅動器,可以滿足車門區應用的新要求。該方案另整合高速CAN(HS-CAN)和LIN 2.2a介面(SAE J 2602)、控制模組和保護電路。
除了上述功能外,L99DZ100GP還支援ISO 11898-6 HS-CAN標準的選擇性喚醒,讓使用頻率不高的ECU進入睡眠模式,同時保持與CAN匯流排的連線,可最大限度地提升節能效果。
兩款前門控制器皆整合了MOSFET半橋,可以驅動多達五個直流馬達和一個外部H橋。此外,這兩款晶片另有八個LED驅動器和兩個白熾燈驅動器、一個後視鏡加熱器閘極驅動器和一個車窗電致變色玻璃控制模組。其它特性包括外部電路(微控制器、感測器等)穩壓器,以及相關的定時器、看門狗、重置產生器和保護功能。後門控制器L99DZ120亦具備類似功能,例如,電動車窗升降馬達驅動器。
為汽車配備更多電子系統和功能有助於增加賣點,但更多的電子配置也提升了功率需求。因此,必須精準分析每個系統在各種工作條件下的功耗,尤其是純電動汽車,浪費電力就等於縮短續航里程;電氣零件越多,泄漏電流越大,這是不可避免的。因此,所有車商都非常看重靜態電流和待機電流低的產品和/或技術。
因此,新車門區控制器晶片上整合一個有多種低靜態電流模式的先進電源管理模組(待機/睡眠、定期監測、專用低電流模式LDO穩壓器、定時器、接觸設備電源)。在VBAT待機模式之下,靜態電流降至10μA以下,處於7μA-8μA區間內,是雙晶片IC(車門區驅動IC+電源管理IC)拓撲結構的二分之一。對於車門應用,在透過外部接觸設備監測或是通訊介面(LIN、HS-CAN或支援選擇性喚醒的HS-CAN)之物理層喚醒壓器之前,控制器不會為微控制器(MCU)供電。
另外,新一代車門區控制器不僅在一個封裝內整合了以往的車門區致動器驅動晶片和電源管理晶片,還另外增加了一些新功能,以因應新的汽車發展趨勢。像是為支援自動LED工作周期補償功能,便提供一個新的IP模組,內部補償演算法利用電源電壓測量值修正LED驅動器功率的工作周期,確保LED在ECU電源電壓波動時也能保持均勻的亮度。開發者可根據不同的負載靈活設定工作周期補償功能,使用不同的LED以及串聯LED,進而節省外部微處理器的負荷,並最大限度地減少SPI的數據流量。
熱群集概念是新控制器的另一個特性,在發生短路時,該特性可單獨禁用短路的輸出通道,而其它輸出通道保持正常運作。為了符合電動窗安全操作的需求,新控制器還提供一個專用IP內核心,在發生系統錯誤時,能夠使車窗進入安全狀態,避免車窗升降動作失控。根據安全要求,該IP內核心與晶片其餘部分之間有一個深溝槽隔離層,這是BCD8s技術的另一個有價值的特性。自偏置方法使該IP模組在電池沒電時仍能正常運作。
簡而言之,隨著汽車技術的發展,未來將會湧現新的需求,例如,驅動更多的直流大功率馬達。為此,汽車電子元件供應商如意法半導體,便採用模組化方法開發這些晶片,可在新配置內整合更多的IP內核心,升級擴充車門區控制系統。除車門應用外,新系列產品還將被用於其它汽車系統,以最佳方式驅動負載,例如,電動後備箱蓋模組或天窗具有類似的系統要求。未來,專用ASSP也將進入這一市場。
(本文作者任職於意法半導體)
意法攜手奧迪開發下一代汽車外部照明解決方案
意法半導體(ST),宣布與在高階汽車市場取得成功的車商代表奧迪(Audi)合作定義、設計、轉化、製造和交付下一代創新OLED汽車外部照明解決方案。奧迪在2019年國際汽車照明研討會(ISAL)上所展示的下一代數位OLED技術是奧迪與意法半導體首次曝光的OLED合作技術,雙方計畫在奧迪未來車款中導入這項新技術。
意法半導體從2012年開始加入奧迪漸進式半導體計畫(Progressive Semiconductor Program, PSCP),達成這一長期策略合作關係的初衷是為減少汽車CO2排放,同時加強行駛安全,並提升資訊娛樂體驗和駕乘的舒適性。
這項合作擴大了雙方的合作關係,由奧迪在車用照明解決方案上的創造力和市場的成功,加上意法半導體在車用半導體的廣泛專業知識,特別是車用照明控制器和驅動器技術,下一代照明設計將透過控制和診斷數百顆OLED燈珠,提升車用燈光圖案的客製化程度和動畫效果。新方案靈活的設計讓奧迪的車款具有獨特之車燈樣式,同時動畫圖案還將為客戶提供安全的附加價值。
意法半導體為奧迪在最近的ISAL研討會上展示了一個功能完整的隨插即用照明驅動系統。透過意法半導體照明架構和嵌入式致動器IC所優化之創新高速汽車通訊層,該系統可以控制和連續調節多個單獨通電的OLED圖元亮度。
奧迪CarIT電氣/電子事業部執行副總裁Klaus Büttner表示,奧迪在高階汽車市場裡擁有之悠久的創新和成功歷史,能夠與一家透過其專業知識和技術半導體公司合作,將我們的創意變成穩健可靠的晶片,以滿足客戶極高的期望,這對於我們來說十分重要。
意法半導體汽車與離散元件產品部總裁Marco Monti則表示,多年來與奧迪緊密合作,我們瞭解到奧迪對品質和創造性的高度要求,這也讓我們有機會將專業知識,以及以客戶為中心和製造可靠性之承諾應用到性能出色的奧迪車用零件上。感謝奧迪長期以來對我們的信任,以及對認同我們的貢獻,這一新合作專案代表著奧迪對公司的信任和認可。
意法暫態電壓抑制二極體具更強保護功能
意法(ST)推出最新一代暫態電壓抑制(TVS)二極體,其具有市場領先的功率密度,SMB Flat封裝的額定功率為600W,暫態功率高達1,500W,僅1.0mm厚的SMA Flat封裝的額定功率,而功率則分別為400W和600W。
意法半導體新款1,500W SMB Flat封裝不只薄,儘管暫態功率與傳統SMC封裝元件相當,但封裝面積僅為傳統SMC封裝的一半大小。400W和600W SMA Flat和SMB Flat產品的封裝面積與可替代的傳統SMA和SMB封裝產品完全相容。TVS二極體漏電流是市面上其他廠牌的五分之一,將二極體對系統操作和功耗的影響降至最低。
意法半導體新超薄封裝高功率保護二極體系列涵蓋5.0V至188V的反向截止電壓,可用於電信設備、消費性產品、電動工具、電動自行車、無人機、機器人和車用電子等產品裝置。該系列產品還包括工業級和AEC-Q101車用級產品,是市場上選擇範圍最廣泛的TVS二極體。
400W和600W元件已量產。現在可提供1,500W二極體樣品,並將於2020年初投產。所有封裝均是可潤濕側翼封裝,便於利用自動光學檢查(AOI)技術檢查腳位連接是否正確,且能有效控制生產品質。
逢甲大學獲得2019 Arm Design Contest設計競賽冠軍
Arm攜手財團法人國家實驗研究院台灣半導體研究中心(TSRI)與意法半導體(ST)揭曉 2019 Arm Design Contest 設計競賽得獎名單。冠軍由逢甲大學自動控制工程學系「一棒搞定」隊伍的「穿戴式智慧運動訓練分析系統」所奪得;亞軍與季軍則分別為來自成功大學生物醫學工程學系「Fantastic WTMH」隊伍的「心血管疾病快篩裝置」,以及台灣科技大學電子工程系「BEST Chocolate」隊伍的「多功能羽球發球機」。前三名隊伍皆能獲得價值30萬的Arm MDK-Pro開發工具,參賽成員更有機會獲得讓作品邁向商轉的資源支持,以及Arm Taiwan 的企業實習名額。
第14屆Arm Design Contest 設計競賽吸引來自全台 28 所大專院校百組參賽隊伍報名,競賽取「14」之諧音,以「Arm Idea, 實現創意有意思」為主軸,鼓勵學生結合生活中的實際觀察與研發實力,打造實用與創新兼具的前瞻性作品。
Arm主任應用工程師張維良表示,我們希望透過提供完整的軟硬體開發環境,培養學生對於身邊問題的解決能力,並期望能以Arm領先全球的運算技術,攜手年輕新秀一同建構理想中的智慧未來。
此次參賽隊伍使用搭載Arm Cortex-M7 處理器的STM32F7開發板與WI-FI模組,藉由Arm Cortex-M7高效能的運算表現和低功耗特色,輔以Keil MDK軟體開發工具,展現出加倍成熟的應用作品。
意法半導體亞太區資深產品行銷經理楊正廉表示,今年的作品深入運動、醫療、農業、工業等多元領域,看到不少具備商轉潛力的應用。隨著技術革新和台灣年輕新秀的創意與研發實力持續進化,相信在未來,前瞻性科技解決方案將能更快地走出實驗室,成為推進產業發展的關鍵助力。
意法解鎖新iOS 13平台功能帶來更佳NFC體驗
意法半導體(ST)正在擴大對智慧型手機應用開發人員的軟體支援,並為新推出之iOS 13作業系統發掘Core NFC Framework的最大潛能。iOS 13的Core NFC Framework讓手機能夠讀寫不同類型的NFC標籤,包括ISO/IEC 15693 type-5標籤。
新支援之指令包括ISO/IEC 15693的整個標準命令集以及擴展集。另支援自訂指令,使手機與嵌入式系統可以透過動態標籤溝通,傳輸健身追蹤資料等資訊。此舉使成長強勁之創新非接觸式通訊技術的應用從支付和票務,擴大到智慧零售、自行車或踏板車租車、智慧停車、醫療保健、優惠券、會員計畫、裝置配對、遊戲、工業和汽車等領域 。
意法擁有種類豐富的晶片產品,適用於行動裝置、支付終端、汽車系統和NFC標籤。標籤晶片包括現今廣泛使用的ST25T系列type-5標籤和ST25DV系列 type-5遠距離(ISO/IEC 15693)動態標籤。
除了標準化功能外,意法的標籤亦提供進階功能,例如,自訂指令和為使用者提供額外資料保護的TruST25數位簽章。意法半導體還為開發人員提供資源豐富的開發生態系統,包括ST25 SDK軟體開發套件、ST25DV-DISCOVERY評估套件、X-NUCLEO-NFC04A1 STM32 Nucleo擴充板、ST25(行動)NFC tap應用軟體,以及即將更新且用於開發iOS 13裝置應用的ST25 NFC Tap iOS應用軟體。
意法半導體記憶體事業部總經理Benoit Rodrigues表示,NFC能讓許多日常互動活動變得便捷和高效。目前行動通訊產業剛開始採用這些技術優勢,隨著未來iOS裝置支援各種NFC標籤功能,將會湧現大量具有想像力的新應用。陣容強大的NFC標籤IC產品和一整套標籤開發工具,讓我們能夠釋放新Core NFC框架的全部功能,並在改變人們使用手機與世界互動的方式中發揮主導作用。
身為Type-5 ISO/IEC...
意法更新TouchGFX套裝軟體
意法半導體(ST)更新了STM32微控制器TouchGFX使用者介面軟體框架,新增功能讓圖形化使用者介面變得更流暢,而且動態效果更好,同時能降低對記憶體和CPU的需求。
TouchGFX是STM32生態系統中的一套免費軟體工具,包括TouchGFX Designer(PC端工具)和TouchGFX Engine(設備端軟體)。TouchGFX Designer用於設計和配置豐富多彩的使用者介面,而TouchGFX Engine軟體則使用於終端裝置上,以確保使用者介面具備高性能的表現。
最新之4.12版TouchGFX為兩個軟體進行更新,使用者現在可以在單晶片顯示解決方案上建立先進的使用者介面,而無需外部RAM記憶體或快閃記憶體,省電的特性可以延長電池續航時間,並簡化開發流程,以助於加速產品上市。
現在,TouchGFX Engine的部分幀緩衝模式只佔用6KB的RAM,而全功能使用者介面僅需要16KB的RAM,因此,STM32 MCU無需外部記憶體也能為使用者帶來出色的圖形介面體驗。
此外,新的8位元亮度(L8)包含了16位元、24元位和32位元色深,可降低對快閃記憶體容量的需求。儘管存儲容量較小,但TouchGFX可利用STM32 Chrom-ART Accelerator技術提升圖形處理速度,還能處理複雜的視覺效果,同時最大限度地提升介面性能。新升級版另包括一個可緩存且具備動態點陣圖的容器,可降低CPU高幀率執行流暢動畫的負荷。
使用者還可選擇6位元色深,以節省RAM和快閃記憶體的空間,同時還可為創建入門級GUI提供64色。支援外部非記憶體映射快閃記憶體是另外的新增功能,可在有限的系統資源預算中建構基本使用者介面。
TouchGFX Designer更新功能包括可自訂微件集內新增的小工具,例如,Scale和Rotate這兩個小工具使簡單的拖放式程式設計功能變得更強大。而自訂觸發器和操作可以減少複雜功能創建對程式設計的依賴度;新的「圖像」選項卡讓使用者可快速配置單一屬性,例如,圖像格式、抖動演算法和布局旋轉。其他性能的改善包括加速自動程式碼產生和減少讀取時間,以及全新好用的文本移動功能,例如,前進和後退。