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  • 东芝推出MOSFET栅极驱动器开关IPD

    MOSFET驱动器是一款高频高电压栅极驱动器，可利用一个同步 DC/DC 转换器和高达 100V 的电源电压来驱动两个 N 沟道 MOSFET。强大的驱动能力降低了具高栅极电容 MOSFET 中的开关损耗。东芝电子元件及存储装置株式会社(“东芝”)宣布，推出栅驱动器开关智能功率器件“TPD7107F”。该产品可用于控制接线盒和车身控制模块等车载控制单元(ECU)的供电电流的通断。 TPD7107F产品示意图 TPD7107F采用东芝的汽车级低导通电阻N沟道MOSFET[2]，适用于负载电流的高侧开关。作为一种电子开关，这种新型IPD能够避免机械继电器的触头磨损，有助于缩小车载ECU的尺寸并降低功耗，同时还提供免维护功能。 通过提供增强功能(自我保护功能和输出到微控制器的各种内置诊断功能)以支持车载ECU所需的高可靠性。这款新型IPD能够监控负载运行和与之连接的MOSFET。当运行发生异常时，它能迅速关断MOSFET[3]，以减少MOSFET上的负载。 TPD7107F采用了WSON10A[4]封装，并由于内置升压电路，可减少了电容器等外围器件的使用。这款新型IPD在待机状态下的耗电量仅为3μA(最大值)。 应用： 车载设备 ECU(车身控制模块、接线盒等) 配电模块 半导体继电器 特性： 通过AEC-Q100认证 能够根据负载电流，与低导通电阻N沟道MOSFET[2]搭配使用 内置升压电路，减少无源外围器件的使用 内置保护功能和诊断输出功能 (电压异常、过流、过热、电源反接、接地端断路保护以及VDD负载线短路等) 主要规格：Ta=25℃ [1] 兼容器件示例：TPHR7904PB(40V/150A)、TPH1R104PB(40V/120A) [2] 高速断态电流(典型值：237mA) [3] WSON10A：3.0×3.0mm(典型值)

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  • 小米手环5：全功能NFC版、磁吸充电

    小米手环是智能手环，集合了军用传感器，30天超长续航，记录每天的运动及睡眠情况数据，手环绑定身份免密码解锁手机，来电提醒，免打扰智能震动闹钟等多种功能。而小米手环横空出世之后，整个手环市场几乎就被小米占据。走在大街上都能经常看到小米手环的身影，不知不觉，小米手环已经第五代了，外观设计虽没太大的变化，但依然是熟悉的圆润风格，可拆卸米粒+表带的设计。 小米手环5还应用了PPG生物传感器，睡眠监测的精度提升了40%，心率监测不规则运动精确度提升了50%，然后新增了划船机，瑜伽，跳绳，椭圆机，室内骑行等5种运动模式。睡眠监测也终于实现了24小时监测，中午的小憩也会记录下来，对于喜欢做健身锻炼的朋友来说应该是个非常友好的升级。 广受米粉好评的全功能NFC当然没少，除了支付宝离线支付，8月份还OTA更新还支持银联闪付，要是门禁卡支持自动切换或者增加个切换按钮可能会更方便一点。 最让人欣喜的升级莫过于支持磁吸式充电，再也不需要拆卸表带充电了。日常模式为14天续航时间，长续航模式为20天续航时间，这个我没办法测试，毕竟才到手两三天，但小米手环一贯的续航表现怎么样，用过的人应该心里有数。 NFC功能一直都是小米手环的亮点，只要利用的好，就能够大幅度的提升生活体验。比如刷公交，刷地铁。

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  • 中芯国际无法为华为提供芯片制造，海思芯片该如何应对？

    芯片，是指内含集成电路的硅片，体积很小，常常是计算机或其他电子设备的一部分。芯片更是信息产业的核心，信息时代的基石，被称为高端制造业的“皇冠明珠”。 曾经，我国集成电路高端装备和材料基本处于空白状态，完全依赖进口。经过科研人员多年的努力，我国的集成电路产业有了很大的突破和进展。 2020年第一季度的中国手机芯片报告显示，华为旗下的海思芯片首次超过高通，成为中国第一大手机芯片供应商。 华为海思的逆袭，台积电也有一定功劳。长时间以来，华为和台积电都保持着紧密合作，华为的大部分产品尤其是高端旗舰机，均有台积电代工制造。 可是，美国从去年开始便开始打压华为。之前美国就曾尝试让台积电停止为华为供应芯片。近期，美国全面升级了“实体清单”，禁止所有企业向华为提供利用美国技术、设备制造的产品。 尽管目前台积电还没有断供华为，但依据台积电对美国光刻机等设备的依赖程度，和在美国建厂等行动能看出，华为急需能够替代台积电的芯片代工厂商。 中芯国际作为大陆规模最大、技术最先进的集成电路芯片制造企业，自然成为了最佳选择。 而且，中芯国际曾经和华为有过合作，首款纯国产的手机芯片“麒麟710A”就是两大企业的联手之作。所以，在大众眼中，中芯国际一定会扛起大旗，鼎力相助华为。 为了支持自研技术的发展，5月中旬，国家大基金二期与上海集成电路基金，还分别向中芯国际旗下的中芯南方注资15亿美元、7.5亿美元，折合人民币160亿元左右。 在国家的大力支持下，中芯国际的营收额和利润额都开始大幅增长。近日更是直接回归A股上市。 6月1日，上海证券交易所发布公告表示，已经受理中芯国际科创板上市申请。可就在招股说明书中，有一条极其显眼的说明：“若干自美国进口的半导体设备与技术，在获得美国商务部行政许可之前，可能无法用于为若干客户的产品进行生产制造。” 这个说明无疑在表示，中芯国际会遵从美国“实体清单”的要求。自然，如果没有得到美国商务部的允许，中芯国际便不会再为华为提供芯片制造服务。 对于当今的人类文明，芯片的重要性不言而喻，它可以是一个巨大的产业，英特尔、高通、AMD、联发科等都是芯片领域里的巨头;它也事关国家安全，现代化的战斗机、军舰或是坦克上都安装有大量的芯片，更重要的是，在人类逐步“未来化”的过程中，芯片将会扮演起极为关键的角色，因而，唯有芯片自主化，才能引领第四次科技革命。

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  • 我国汽车行业的“缺芯”有多严重？

    近几年，受制于西方国家对华芯片产业的各项限制，我国芯片行业所面临的局势日益严峻。实际上，美国对华的芯片限制，上至国家超级计算机，下至居民消费电子，全面覆盖了我国的芯片行业市场，汽车行业当然也是这场战争的“炮灰”。汽车行业在这场“锁喉”战争中“缺氧”到底有多严重? 目前我国国产芯片绝大多数都为低端，少数勉强划分为中端，迫于无奈只能选择从国外进口高端芯片。据国家海关数据统计，2018年，我国石油进口额超过2500亿美元，而芯片进口额超过3100亿美元，位列我国进口商品第一位。 虽然目前国内已经有较为出色的芯片设计公司(海思)可以设计出7nm工艺的芯片，但是国内目前最先进的芯片制造工艺(中芯国际)刚刚达到14nm，完全无法达到高端芯片的加工需求，我们也无法从国外进口到先进的芯片加工设备，所以只能依靠台湾或者海外其他公司代加工。 ▼汽车功能的实现离不开高端芯片的助力 芯片早已在汽车行业深耕多年，早在上个世纪70年代，汽车发动机控制系统便率先开始使用芯片，时至今日，我们燃油车的动力控制系统、安全控制系统、行驶控制系统、信息娱乐系统等功能的实现全部都需要芯片参与工作。举个最简单的例子，多年前，我们车辆的仪表盘还采用传统指针与单色液晶屏组合来显示车辆的各项数据，而如今，全彩液晶大屏成为主流，在这块屏幕内，我们可以看到更加丰富的信息与更加美观复杂的图形变化，这一切都源自于芯片的升级。 传统燃油车对于芯片的要求并不算特别高，真正对芯片提出高要求的是新能源汽车。在新能源汽车中，电池管理系统、行驶控制系统、主动安全系统、自动驾驶系统等都需要芯片，在如今汽车电动互联的大趋势下，新能源汽车的电气化程度更高，其对于芯片的算力、功耗、体积等方面的要求也更高。据相关机构统计，目前一辆高端汽车的自动驾驶系统代码已经超过1亿行，自动驾驶软件计算量也已经达到每秒10万亿次操作(10TOPS)的量级，远超飞机、手机、互联网软件等，并且伴随着未来自动驾驶渗透率与级别的提升，代码行数将会呈现指数级增长，到时对于芯片算力的要求将继续提高。 其次，车规级芯片对比消费电子芯片来说其工作环境更加苛刻，对于安全性可靠性的要求更加严苛，这无疑都导致新能源汽车芯片拥有极高的技术壁垒。 所以，车规级芯片相较于消费电子芯片来说拥有更高的溢价能力，目前有部分汽车芯片的毛利率可以达到50%，这也吸引了全球众多半导体巨头开始涉足汽车芯片领域，比如高通正在积极兼并收购，进军自动驾驶专用芯片;英伟达以GPU垄断优势，发展智能座舱，并同超过370家厂商开展自动驾驶相关合作;除此之外，恩智浦、英飞凌、瑞萨、德州仪器、意法半导体等公司也在猛烈冲击汽车芯片市场。 在世界顶级的管理咨询公司麦肯锡的报告中提到，汽车行业正经历从硬件定义到软件定义阶段的转变，目前，软件仅占到D级车内部构造的10%，而到2030年，这一比例将会上升到30%。尤其是5G技术的发展，将会继续提速汽车软件化的发展。 正是由于国内芯片的“蹩脚”，所以国内汽车芯片几乎全部采自海外企业，仅仅只有不到3%的电源管理、导航等外围芯片是自主研发，一旦海外企业无法为我们提供高端芯片，对于我国的新能源汽车市场乃至整个汽车市场都是一记重创，我国新能源汽车的发展很可能停滞不前，甚至出现倒退，所以自主研发汽车高端核心芯片迫在眉睫。 ▼国内厂商的谋变之道 在2019年的世界人工智能大会期间，国内AI芯片厂商地平线发布首款车规级AI芯片——征程二代，目前搭载该款芯片的长安UNI-T即将发售。 地平线公司的二代BPU及其基础上打造的Matrix计算平台正式亮相。 近日，北京汽车集团产业投资有限公司与Imagination集团共同签署协议，合资成立北京核芯达科技有限公司，主营设计开发车规级芯片与相关软件;吉利集团控股的亿咖通科技与Arm中国合资建立了湖北芯擎科技，规划建设车规级芯片及通讯模组的研发、测试及生产基地;上汽集团与英飞凌合资组建IGBT企业上汽英飞凌汽车功率半导体(上海)有限公司等。 比亚迪自2005年就开始组建IGBT研发团队，IGBT对于新能源汽车而言，它直接决定了车辆的扭矩和最大输出功率等，并且能控制直流电、交流电之间的转换，还可以控制交流电机变频控制，可以说IGBT就是新能源汽车的“CPU”，目前，比亚迪自产的IGBT的许多关键指标已经达到或超越国外企业同类产品。 中国中车集团依托多年在轨道交通领域的积累，在新能汽车核心零部件发力，逐步解决核心器件自主化问题。除此之外，华为也在汽车行业布局多年，早在去年，华为就发布了可用于汽车车联网与自动驾驶领域的5G基带芯片Balong 5000(巴龙5000)。 比亚迪汉成为全球首款搭载华为5G技术的量产车。现如今，国内已有不少企业开始涉足汽车芯片领域，这对于我国半导体行业的向好发展来说是非常重要的，相比起“一枝独秀”，我们更需要“百花齐放”，要带动整体行业实现产业链上的各个突破。唯有如此，才能解除西方势力对华芯片的控制。

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  • 碳基半导体与碳化硅晶片的区别

    我国近日在碳基半导体材料的研制方面有了非常重要突破，近日在碳化硅晶片量产方面也取得重大进展，相同的“碳”字，不同的材料，一个是晶片，一个是芯片。 硅基半导体、碳基半导体以及碳化硅晶片的区别： 一、碳基芯片是热兵器，硅基芯片是冷兵器 碳基半导体，就是碳纳米管为材料的半导体，而我们现在所说的芯片是采用的硅晶体，用于制造芯片的话，可以简单的理解为，一个是用碳制造的芯片，一个是用硅制造的芯片，材料本质上完全不同; 和硅晶体管相比较，使用碳基半导体制造芯片，优势很大，在速度上，碳晶体管的理论极限运行速度是硅晶体管的5-10倍，而功耗方面，却只是后者的十分之一。 这次，北大张志勇与彭练矛教授在高密度高纯半导体阵列碳纳米管材料的制备方式上获得突破，意味着我们很有可能打破在硅晶体芯片上的落后局面，而直接进入到碳纳米管芯片领域，说句牛气的话，两者不在一个纬度，一个是热兵器，一个是冷兵器，差距很明显。 二、国产碳基半导体研究跻身世界第一梯队 更为关键的一点是，现在西方国家，尤其是美国，在一切有关硅芯片制造的技术、设备、材料、公司、人才等等方面，所取得技术优势，都是建立在硅晶体芯片之上的。 而一旦碳纳米管材料进入实际应用阶段，所带来的影响是超乎想象的，虽然还不至于说美国等西方国家、企业所建立起来的半导体产业优势，将全部归零，但是，最起码对于我们来说，我们已经跻身于碳基半导体领域的第一梯队，具有了很大的先发优势。 至于说，碳基半导体拥有如此大的优势，那为何西方国家没有研制呢?这又是一个误解，美国等西方国家，还有日韩等传统的半导体强国，不但研究了，而且时间很早，不过，基本上都是半途而废，除了现在美国还在进行， 其他国家基本上都因遇到技术难题的放弃了研制，包括英特尔这样的巨头，也放弃了。 三、碳基半导体材料，是基础科研中的基础 彭练矛教授研究团队则在碳基半导体的研制方面，已经进行了二十多年，二十年的坚守与付出，才有了今天的成功，由此可见，碳基半导体材料的研制难度之大，超乎想象。 所以，当我们的科研团队获得突破之后，国人是如此的激动。这个也充分反映出来，在基础科学、基础材料的研究方面，真的非常耗费时间，有的科研人员，可能耗费了一辈子的精力，也没有出多少成果，而正是张志勇教授、彭练矛教授等科研人员的坚守与不懈努力，才有了今天的成就，可以说，做基础科研的人，才是非常了不起的人! 四、碳化硅的主要应用领域不是芯片 现在芯片使用高纯度硅制造的，碳基半导体芯片是用碳制造的，而碳化硅则是属于碳与硅的化合物，在属性上区别很大。 虽然碳化硅也是一种半导体材料，不过，SiC的主要应用方向是在功能陶瓷、高级耐火材料、磨料及冶金原料领域。 而在半导体应用上，碳化硅的应用主要在大功率、高温、高频和抗辐射的半导体器件上，以满足高压、高频、高功率、高温以及抗辐射等半导体器件的应用需求。 这次，中国电科(山西)碳化硅材料产业基地实现了国产4英寸高纯半绝缘碳化硅单晶衬底材料的工业生产，也突破了6英寸高纯半绝缘碳化硅单晶衬底的研制，意味着打破了国外厂商对我国碳化硅晶体生产技术的长期封锁，将对碳化硅衬底的射频器件以及电力电子器件领域带来重要的推动作用。 硅基半导体、碳基半导体以及碳化硅晶片都属于基础材料科学，在研究需要长期的探索，尤其是在高纯度制造方面，更需要花费大量的精力。该技术一旦获得成功，就会建立起来极高的技术壁垒，而现在我们在碳基半导体、碳化硅晶片的研制方面，都已经获得了突破。

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  • 新型“芯片上的大脑”：为人工智能打造的神经网络

    大脑是人体最重要的器官之一，它支撑着人的视觉、听觉、平衡、味觉、嗅觉、记忆、情感、学习等。大脑的构造十分复杂，由大约1千亿个神经元(Neuron)组成，并由约100万亿个突触(Synapse)连接。这些神经元与突触一起构成了一个极其庞大的生物神经网络。 大脑具有极其强大的计算与学习能力，其逻辑功能与记忆功能密切关联，能以极低的功耗并行地处理大量数据。即便是如今最强大的超级计算机，在执行模式识别、风险管理等类似复杂任务时，也无法与人脑相抗衡。 生物神经网络中的神经元与突触 时下，一种由人脑启发的新型计算机，也称为“类脑计算机”或者“神经形态计算机”，成为了一个新兴的研究领域，吸引了物理、化学、材料、数学、电子与计算机科学等一系列领域的科学家们的广泛兴趣。 基于光线的脑启发芯片示意图。 神经形态计算是一种新型计算架构，旨在模仿大脑处理、加工信息的过程，将存储元件与计算元件整合到同一芯片中。它突破了传统的冯·诺依曼体系结构带来的瓶颈：数据需要在CPU和内存之间来回移动，而CPU运算速度较快，内存访问速度较慢，造成了所谓的“内存墙”问题。 神经形态计算，模仿了神经系统，采用了全新的架构。在这种架构中，记忆和信号处理的功能共同处于“记忆元件(忆阻器、忆容器、忆感器)”中。记忆元件组成类似突触的硬件系统，模仿自然信息处理、学习和记忆。 近日，美国麻省理工学院(MIT)的研究人员设计出一款“芯片上的大脑”，它比一片五彩纸屑还小，由数以万计的人工大脑突触制成。这种突触称为“忆阻器”，是一种硅基元件，可以模仿人脑中传递信息的突触。 研究人员借鉴了冶金学的原理，用银和铜合金以及硅制成每个忆阻器。当他们用这款芯片来运行几个视觉任务时，芯片可以“记住”存储的图像，并重复多次复制它们，这个版本比由非合金元素制造的现有忆阻器更清晰、更干净。 他们的研究成果于6月8日发表在《自然·纳米技术(Nature Nanotechnology)》杂志上，展示的这款新型忆阻器设计非常有望应用于神经形态器件。这些电子器件基于一种新型电路，这种电路处理信息的方式模仿了大脑架构。这种脑启发的电路可以构造到小型便携式器件中，并能处理只有当今超级计算机才能处理的复杂计算任务。 MIT 机械工程系副教授 Jeehwan Kim 表示：“迄今为止，人工突触网络以软件的形式存在。我们正在尝试为便携式人工智能系统打造真正的神经网络硬件。让我们想象一下，将神经形态器件连接至你汽车上的摄像头，让它能够识别光线和物体，并立即作出决策，而无需连接到互联网。我们希望采用高能效的忆阻器在现场实时地执行这些任务。” 游荡离子忆阻器，或者说存储晶体管，是神经形态计算中不可或缺的元素。在神经形态器件中，忆阻器将充当电路中的晶体管，尽管其工作起来更像大脑突触(两个神经元之间的连接)。突触以离子形式从一个神经元接收信号，并向下一个神经元发送相应的信号。 左图展示了生物大脑中的一个突触，也是右图中人工模仿物的灵感来源。右图是用铁电隧道结实现的忆阻器，即夹在氮化钛电极(蓝色线)和硅衬底(海蓝色)之间的氧化铪薄膜(粉红色)，硅衬底的另一个角色就是第二个电极。通过改变氧化铪的极化，电脉冲使忆阻器在高低电阻之间切换，从而改变其导电性。(图片来源：Elena Khavina/MIPT新闻办公室) 常规电路中的晶体管通过在两个值(0和1)之间切换来传输信息，并且仅当其接收到电流形式的信号达到特定强度时才这样做。相比之下，忆阻器将沿着梯度工作，很像大脑中的突触。它产生的信号将根据其接收到的信号强度而变化。这将使单个忆阻器具有多个值，因此执行运算的范围比二进制晶体管大得多。类似于大脑突触，忆阻器还能“记住”与给定电流强度相关的值，并在下次接收相似电流时产生完全相同的信号。这可以确保复杂方程式的答案或者对某个对象的视觉分类是可靠的，这一技能通常涉及多个晶体管和电容器。 最终，科学家们设想，忆阻器将比传统晶体管需要更少的芯片空间，从而使功能强大的便携式计算装置不依赖于超级计算机，甚至无需连接到互联网。 但是，现有的忆阻器设计在性能上受限。单个忆阻器由正电极和负电极制成，被“开关介质”或者电极之间的空间分开。向一个电极施加电压时，来自那个电极的离子流过介质，形成通向另一个电极的“导电通道”。接收到的离子组成了电信号，而忆阻器将这些电信号沿着电路传输。离子通道(以及忆阻器最终产生的信号)的大小应与激励电压的强度成比例。 Kim 表示，在电压刺激较大的导电通道，或者离子从一个电极到另一个电极的大量流动的情况下，现有的忆阻器工作得很好。但是，当忆阻器需要通过更细的导电通道产生更微弱的信号时，这些设计的可靠性就会降低。 导电通道越细，从一个电极到另一个电极的离子流越轻，单个离子待在一起的难度就越大。相反，它们倾向于脱离团队，在媒介中分散。结果，当在一定的低电流范围内受到激励时，接收电极难以可靠地捕获相同数量的离子，从而传输相同的信号。 Kim 及其同事通过借鉴冶金学找到了突破这一局限的方法，冶金学是将金属熔炼成合金并研究其综合性能的科学。 Kim 表示：“传统意义上，冶金学家试图将不同的原子添加到块状基质中以增强材料，而我们认为，为什么不稍微调整忆阻器中的原子相互作用，并添加一些合金元素来控制离子在我们介质中的运动。” 工程师通常用银作为忆阻器的正极材料。Kim 的团队仔细研究文献找到了一种元素，将它与银结合，从而将银离子有效地保持在一起，同时允许它们快速地流到另一个电极。 研究团队认为铜是理想的合金元素，因为它既能与银结合，也能与硅结合。 Kim 说：“它起到了桥梁的作用，并稳定了银-硅界面。” 为了使用新合金制造忆阻器，该团队首先用硅制成了负极，然后沉积少量的铜，再沉积一层银，制成正极。他们将两个电极像三明治一样夹在非晶硅介质周围。通过这种方式，他们用数以万计的忆阻器制作成的图案装饰一平方毫米的硅芯片。 作为对这款芯片的首次测试，他们重新创建了美国队长盾牌的灰度图像。他们将图像中的每个像素对应于芯片中相应的忆阻器。然后，他们调制每个忆阻器的电导，其强度与对应像素中的颜色相关。 这款新型芯片(上左)有银-铜合金制成，以数以万计的人工突触或称“忆阻器”图案进行修饰。当每个忆阻器受到对应于某一像素的特定电压激励，并逐渐变为灰度图像(在这个案例中是美国队长的盾牌)时，这款芯片就重新创建了同样的清晰图像，比通过其他材料的忆阻器制成的芯片更加可靠。 与其他材料制成的芯片相比，该芯片可产生相同的盾牌清晰图像，并能“记住”该图像并多次复制。 该团队也让芯片执行了图像处理任务，通过几种特殊的方法对忆阻器编程以改变图像(在这个案例中是 MIT 的基里安方庭"Killian Court")，包括锐化和模糊原始图像。又一次，他们的设计比现有的忆阻器设计更可靠地生成重新编程的图像。 MIT 制造的这款新型“芯片上的大脑”对 MIT 的基里安方庭图像进行了比现有的神经形态设计更可靠的再加工，包括锐化和模糊原始图像。 Kim 表示：“我们正在使用人工突触进行真实的推理测试。我们想要进一步开发这项技术，用更大的阵列来执行图像识别任务。有一天，你也许可以携带人造大脑来执行这些任务，而无需连接到超级计算机、互联网或云。”

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  • 智能洗车机大盒子独家定制的“光电传感器”

    “无人洗车”“智能洗车”它将替代人工洗车成为未来新的洗车方式，无人化、智能化的时代已经悄然来临，但是当越来越多的洗车机涌现在市场上，车主究竟应该关注洗车机的哪些方面?哪个方面又是最重要的呢? 车主体验智能洗车更加注重它带来的便捷性和洁净度。市面上多数洗车机可以做到高便捷性，但在洁净度方面会有所差异，毕竟各个厂商掌握的技术不同，清洗的效果存在或多或少的差别，所以很多车主在洗车时，会选择有品牌的智能洗车机，例如：大盒子。 “安全性”远比洁净度重要，它是第一要义，是基础是前提。 无人值守的智能洗车机与人工洗车的一大差别便是“无人”，这对洗车设备的安全性要求特别高，一旦发生碰车、伤人的情况，将带来极高的损失。为避免以上情况发生，洗车机中的传感器扮演着绝对重要的角色，发生问题时它能做到及时感应，可谓是隐藏的“狙击手”。 下面和大家探讨一下光电传感器那点事。 市面上的洗车机一般都会采用光电传感器。因为光电传感器检测的距离远和被检测物不受限制等原因，通用性强被广泛应用。光电传感技术依旧存在差异，特别是精准度方面。优秀的洗车机：例如大盒子B3采用的光电传感器品牌，是来自世界著名的光电生产商“Telco”，而且是独家定制，量身定做，精准度方面表现优异，可以抵御水雾、水蒸气、灰尘环境的影响，且检测面积广、抗震、抗光性能力强，不惧恶劣环境。 一般传感器会因表面灰尘过多，出现无法正确识别信号、探测不到信号的情况，进而导致洗车出现问题。普通厂商采用定期检查维护的方式，保持传感器表面干净度，避免此问题发生。而大盒子B3的光电传感器配置独有的程序后台，可以实时监测其健康程度，做到精准维护，有效保证设备正常运行，减少此问题的发生。 洗车机光电传感器特定波长，监测信息更加准确，抗干扰能力更强，如今洗车机更加智能化，实现远程检测、多端控制，让洗车更加方便快捷。

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  • 关于碳化硅的合成、用途及制造工艺

    碳化硅(SiC)，又称金刚砂。碳化硅由于化学性能稳定、导热系数高、热膨胀系数小、耐磨性能好，除作磨料用外，还有很多其他用途。此外，碳化硅还大量用于制作电热元件硅碳棒。碳化硅的硬度很大,莫氏硬度为9.5级，仅次于世界上最硬的金刚石(10级)，具有优良的导热性能，是一种半导体，高温时能抗氧化。 (一)碳化硅的合成和用途 碳化硅的合成是在一种特殊的电阻炉中进行的，这个炉子实际上就只是一根石墨电阻发热体，它是用石墨颗粒或碳粒堆积成柱状而成的。这根发热体放在中间，上述原料按硅石52%~54%，焦炭35%，木屑11%，工业盐1.5%~4%的比例均匀混合，紧密地充填在石墨发热体的四周。当通电加热后，混合物就进行化学反应，生成碳化硅。其反应式为： SiO2+3C→SiC+2CO↑ 反应的开始温度约在1400℃，产物为低温型的β-SiC，基结晶非常细小，它可以稳定到2100℃，此后慢慢向高温型的α-SiC转化。α-SiC可以稳定到2400℃而不发生显著的分解，至2600℃以上时升华分解，挥发出硅蒸气，残留下石墨。所以一般选择反应的最终温度为1900~2200℃。反应合成的产物为块状结晶聚合体，需粉碎成不同粒度的颗粒或粉料，同时除去其中的杂质。 有时为获取高纯度的碳化硅，则可以用气相沉积的方法，即用四氯化硅与苯和氢的混合蒸气，通过炽热的石墨棒时，发生气相反应，生成的碳化硅就沉积在石墨表面。其反应式为： 6SiCl4+C6H6+12H2→6SiC+24HCl 纯净的碳化硅是无色透明的，但工业生产的碳化硅由于其中存在游离碳、铁、硅等杂质，产品有黄、黑、墨绿、浅绿等不同色泽，常见的为浅绿和黑色。碳化硅的相对分子质量为40.09,其中硅占70.04%，碳占29.964。真密度3.21。熔点(升华)2600℃。晶型有低温形态的β-SiC呈立方结构;高温形态的α-SiC呈六方结构;以及由于碳化硅晶体结构中的原子排列情况的不同而有其他一系列的变形体，约有百余种，通称同质异晶。此外，结晶结构中由于电子亲合力的不同，除主要的共价键外，尚有部分离子键存在。碳化硅是一种硬质材料，莫氏硬度达9.2。在低温下，碳化硅的化学性质比较稳定，耐腐蚀性能优良，在煮沸的盐酸、硫酸和氢氟酸中也不受侵蚀。但在高温下可与某些金属、盐类、气体发生反应，反应情况列于表10-4-16。碳化硅在还原性气氛中直至2600℃仍然稳定，在高温氧化气氛中则会发生氧化作用： SiC+2O2→SiO2+CO2 但它在800~1140℃之间的抗氧化能力反而不如1300~1500℃的，这是因为在800~1140℃氧化生成的氧化膜(SiO2)的结构较疏松，起不到充分保护底材的作用，而在1140℃以上，尤其在1300~1500℃之间，氧化作用显著，此时生成的氧化层薄膜覆盖在碳化硅基体的表面，阻碍了氧对碳化硅的进一步接触，所以抗氧化能力反而加强。但到更高温度时，其氧化保护层被破坏，使碳化硅遭受强烈氧化而分解破坏。 表1SiC与某些物质的反应性 由于碳化硅具有优良的物理化学性能，因此作为重要的工业原料而得到广泛的应用。它的主要用途有三个方面：用于制造磨料磨具;用于制造电阻发热元件———硅碳棒、硅碳管等;用于制造耐火材料制品。作为特种耐火材料，它在钢铁冶炼中用作高炉、化铁炉等冲压、腐蚀、磨损厉害部位的耐火制品;在有色金属(锌、铝、铜)冶炼中作冶炼炉炉衬、熔融金属的输送管道、过滤器、坩埚等;在空间技术上用作火箭发动机尾喷管、高温燃气透平叶片;在硅酸盐工业中，大量用作各种窑炉的棚板、马弗炉炉衬、匣钵;在化学工业中，用作油气发生、石油气化器、脱硫炉炉衬等。 (二)制品制造工艺 单纯用α-SiC制造制品，由于其硬度较大，将其磨成微米级细粉相当困难，而且颗粒呈板状或针状，用它压成的坯体，即使在加热到它的分解温度附近，也不会发生明显的收缩，难以烧结，制品的致密化程度低，抗氧化能力也差。因此，在工业生产制品时，在α-SiC中加入少量的颗粒呈球形的β-SiC细粉和采用添加物的办法来获得致密制品。作为制品结合剂的添加物，按种类可分为氧化物、氮化物、石墨等多种，如粘土、氧化铝、锆英石、莫来石、石灰、玻璃、氮化硅、氧氮化硅、石墨等。成型粘结剂溶液可用羧甲基纤维素、聚乙烯醇、木质素、淀粉、氧化铝溶胶、二氧化硅溶胶等其中的一种或几种。 依据添加物的种类和加入量的不同，坯体的烧成温度也不同，其温度范围在1400~2300℃。例如，粒度大于44μm的α-SiC70%，粒度小于10μm的β-SiC20%，粘土10%，外加4.5%的木质素水溶液8%，均匀混合后，用50MPa的压力成型，在空气中1400℃4h烧成，制品的体积密度为2.53g/cm3,显气孔率12.3%，抗折强度30~33MPa。几种不同添加物的制品的烧结性能列于表2。 一般来说，碳化硅耐火材料具有多方面的优良性能，例如，在比较宽的温度范围内具有高的强度、高的抗热震性、优良的耐磨性能、高的热导率、耐化学腐蚀性等。不过，也应看到，它的弱点是抗氧化能力差，由此而造成高温下体积胀大、变形等降低了使用寿命。 为了提高碳化硅耐火材料的抗氧化性能，在结合剂方面做了不少的选择工作。最初使用粘土(包括氧化物)结合，但并未能起到保护作用，碳化硅颗粒仍然受到氧化和侵蚀。50年代末，选择用氮化硅(Si3N4)结合，作为碳化硅耐火材料的改进产品，确实具有很好的抗氧化性(见图1)，且无显著的膨胀现象。但是价格较贵;加之在反复加热冷却时有突然破坏的可能;而氮化硅本身的网络结构带有渗透性，不能从根本上保护碳化硅不被氧化。60年代初，又出现了用氧氮化硅(Si2ON2)结合的碳化硅耐火材料，比之氮化硅结合具有更好的抗氧化性能，因为氧氮化硅粘附于碳化硅表面的氧化硅薄膜，并与其反应形成和碳化硅牢固结合的连续保护膜。同时，这种材料的价格适当，相当于用氧化物结合的碳化硅材料。 表2不同添加物的SiC制品的性能 除了用烧结法制造碳化硅制品以外，自从发明了热压烧结技术以后，碳化硅制品也可以用热压法制造，并且可以获得更优良的烧结性能。热压工艺是把坯料的成型和烧成结合为一个过程，即坯料在高温同时又在压力下一次成型并烧结。这种方法在冶金工业中用于粉末冶金已有数十年的历史，在特种耐火材料工业生产中已经逐步推广应用。采用热压成型烧结，可以缩短制造时间，降低烧结温度，改善制品的显微结构，增加制品的致密度，提高材料的性能。选择适当的温度、压力和坯料粒度等热压工艺条件，就可达到优良的热压效果。热压工艺对难熔化合物的制造特别有用。热压用的模具因为既要经受1000℃以上的高温，并且还要在高温下承受数kN的压力，因此，对制造难熔化合物制品一般均用高强度石墨作模具。 对模具的加热可以用辐射加热、高频感应加热或模具自身电阻加热。对坯料的加压可用油压机或普通的千斤顶。热压法的最大缺点是制品形状受到限制，且制造效率低，所以此法不如反应烧结法应用的广泛。但是热压制品的性能要好得多。例如，在1350℃的温度下，用70~90MPa的压力进行热压，如果原料是高温型的α-SiC，则密度不超过理论值的96%;如果使用低温型的β-SiC，则热压密度可以达到3.20g/cm3，接近于理论值，并在烧结过程中转变为高温型的α-SiC。这种热压烧结体的强度，在常温时为380MPa，在1370℃时为500MPa。抗热震性也相当好，且在交温空气中抗氧化性也很好。 由于碳化硅自身的优异性，在用途方面也比较广泛，总结来说的话，碳化硅的用途主要体现在四大领域的五大用途。而相对应的四大领域分别是：高级奶壶耐火材料、功能陶瓷、冶金原料和磨料。而现在各种高科技产品的快速更新换代，也使得碳化硅出现供不应求的局面，而技术含量极高的纳米碳化硅粉也在短时间内形成规模经济。

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  • 我国碳基芯片取得重大突破，为国产芯片创造全新可能

    最近关于半导体行业最令人关注的事便是美国对于华为芯片的限制了，美国的该限令，让我们再一次意识到了国产芯片独立自主的重要性。过去多年虽然我国投入了很多精力进行芯片研发，但是因为在一些核心技术上始终没有得到突破，所以我国芯片研发仍然面临重重困难。 虽然目前我国在一些中低端芯片上已经完全可以实现国产化，但是对于高端芯片特别是7纳米以上的高端芯片，仍然完全依赖进口，即便类似华为这种企业有能力设计出7纳米甚至5纳米的芯片，但是想要把这种设计转化为实实在在看得见的芯片，还要委托给台积电进行生产。 现在华为被美国限制之后，未来七纳米芯片面临很多不确定因素，一旦台积电120天缓冲期过去之后，将意味着从9月下旬开始，他们将不能继续代工华为的芯片，这对于华为来说影响是非常大的，如果M国对华为的限制没有放松，未来几年华为都有可能受到很大的影响。 不过天无绝人之路，虽然我国在硅基芯片上跟国际顶尖水平有很大的差距，在高端芯片上甚至处处受制于人，但是由我国自主研发的碳基芯片，最近已经取得了新的突破，未来即便没有EUV光刻机，我国也有可能生产出一些高性能的芯片。 2020年5月26日，由中国科学院院士彭练毛和张志勇教授组成的碳基纳米管芯片研发团队在新型碳基半导体领域取得了重大的研究成果。 2020年5月22日《用于高性能电子学的高密度半导体碳纳米管平行阵列》这篇论文在科学上发表。电子学系2015级博士研究生刘力俊和北京元芯碳基集成电路研究院工程师韩杰为并列第一作者，张志勇和彭练矛为共同通讯作者。 该课题组采用多次聚合物分散和提纯技术得到超高纯度碳管溶液，并结合维度限制自排列法，在4英寸基底上制备出密度为120 /μm、半导体纯度高达99.9999%、直径分布在1.45±0.23 nm的碳管阵列，从而达到超大规模碳管集成电路的需求。 这意味着经过过20年的研发时间，我国不仅突破了碳基半导体制造设备的瓶颈，而且实现了碳基纳米管晶体管芯片制造技术的全球领先地位。 与传统的硅基芯片相比，碳基芯片功耗和成本更低，性能更强，据彭练矛毛教授称，同等栅长的碳基芯片比硅基半导体功耗至少降低三倍以上，运行速度也提高了三倍，用碳管制成的芯片有望使用在手机和武器为基站中。 那这种碳基芯片到底有多强大呢? 2017年1月，彭练矛率团队研制出高性能5nm(纳米)栅长碳纳米管CMOS器件，这是世界上迄今最小的高性能晶体管，综合性能比目前最好的硅基晶体管领先十倍，接近了理论极限。其工作速度3倍于英特尔最先进的14nm商用硅材料晶体管，能耗却只有硅材料晶体管的1/4，相关成果发表于《科学》。 这意味着如果未来碳基芯片管能够产业化，将可以让我国摆脱对西方硅基芯片的依赖，按照碳基机芯片性能是硅基芯片的3倍来计算，要生产出5纳米的芯片，只需要具备14纳米光刻机就可以，用不到7纳米光刻机，这样就不用看荷兰ASML的脸色了。 而目前由上海微电子自主研发的28纳米光刻机，预计将在2021年投产，按照这个研发速度，未来上海微电子还有可能研发出14纳米的光刻机，如果将14纳米光刻机和碳基芯片结合在一起，我国将可以大幅缩小跟西方硅基芯片的差距，甚至达到领先的目的，从而摆脱西方一些国家对我国的技术封锁。 当然，目前摆在我国面前的还有很长的路要走，虽然北京大学在碳基纳米管上取得了技术上的突破，但是碳纳米管集成电路批量化制备的前提是实现超高半导体纯度、顺排、高密度，大面积均匀的碳纳米管阵列薄膜，这对于制造工艺会要求更高。 碳纳米管CMOS技术正快速走向成熟，虽然近几年还不能应用到工业领域，但是未来必将走向应用，并且提供全新的可能性。

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  • VR设备可以被视为医疗设备吗？

    虚拟现实(VR)将无处不在，沉浸、交互、仿真是VR技术的三大特点。当电影科幻进入生活，改变沉闷旧现实，将我们的生活变得更加有意义。但当VR进入医疗领域，VR头戴设备是医疗设备还是娱乐硬件?VR头戴设备可以视为医疗设备? 虚拟现实硬件和软件的制造商都希望在医疗创新上留下自己的印记。 让我们看一下医疗设备的当前定义，以及当前或将来的VR技术是否符合条件。 一、从法律上讲什么是医疗设备? 在深入探讨这场争论的关键之前，定义关键术语很有用。美国食品药品监督管理局(FDA)为“医疗器械”一词提供了定义。 在FDA看来，各种各样的产品都可以用作医疗设备：压舌板、便盆、测试试剂盒和试剂、一些发射辐射的设备、可编程起搏器、手术设备和激光超声波设备、其他包含微芯片的医疗设备、实验室使用的诊断设备等。 所有这些产品的共同点是，它们被标记并销售用于医疗目的。根据FDA法规，这些产品可用于预防、检测、减轻或治愈人类或动物的已知医学状况。 它还包括旨在通过化学作用以外的任何方式影响生物功能或结构的任何设备。欧盟与世界卫生组织(World Health Organization)一样，为识别医疗器械提供了非常相似的指令和规定。 此处的目的是在设备和药物之间划定牢固的界限。对于今天的讨论而言，最重要的事实是，根据这些FDA法规规定，软件应用程序不符合医疗设备的条件。 在国内，国家食品药品监督管理总局也对医疗器械做了详细的规定： 医疗器械，是指直接或者间接用于人体的仪器、设备、器具、体外诊断试剂及校准物、材料以及其他类似或者相关的物品，包括所需要的计算机软件;其效用主要通过物理等方式获得，不是通过药理学、免疫学或者代谢的方式获得，或者虽然有这些方式参与但是只起辅助作用;其目的是： 1、疾病的诊断、预防、监护、治疗或者缓解; 2、损伤的诊断、监护、治疗、缓解或者功能补偿; 3、生理结构或者生理过程的检验、替代、调节或者支持; 4、生命的支持或者维持; 5、妊娠控制; 通过对来自人体的样本进行检查，为医疗或者诊断目的提供信息。 二、VR作为医疗设备的案例 VR仍然是一项相对较新的技术，可能会使它很难分类。 当然，VR头戴设备不仅是软件，而且还不确定它们在医疗设备领域的当前地位。 尽管如此，VR技术已经在患者治疗、诊断和医师培训方面显示出了巨大的潜力，尤其是在新冠期间，国内外许多医疗机构都开始采用虚拟现实来进行远程培训和辅助治疗。 考虑到上述医疗设备的法律定义，目前在医疗保健中最引人注目的VR应用是什么?这里有几个例子： 1、医师培训。约翰霍普金斯大学，芝加哥大学和卡尔加里大学都是基于VR的外科培训计划的早期采用者。除了提供安全，详细的环境来观察和参与手术之外，该技术还具有将自己完全沉浸在患者扫描中的能力，从而达到了以前无法实现的术前计划水平。 2、改善患者的视力。几代人的传统看法是，电视毁了我们的眼睛。但VR头显可能帮助患者改善视力。一家名为Vivid Vision的公司已经与88家诊所建立了合作伙伴关系，提供基于VR的治疗方法，用于治疗懒人眼、斜眼和其他视力障碍。患者只需戴上耳机并在监督下进行沉浸式游戏即可纠正眼睛的运动。 3、焦虑症的治疗。精神卫生专业人员认为Psious和类似公司的VR计划具有很大的潜力。这个想法涉及创造放松的虚拟空间，并进行有针对性的、冥想的、注重放松的锻炼，以使患者学习正念并更好地控制侵入性思想。 4、物理治疗和患者康复。VRHealth是一家全球性的VR公司，在波士顿和以色列都有业务。其任务是提高物理治疗，疼痛管理，协调问题甚至认知康复方面当前治疗模型的有效性。该公司在美国30个医疗机构设有办事处。优势之一是医生可以在家中舒适地远程评估患者。 焦虑，惊慌失调和老年护理。一个名为jDome BikeAround的VR程序旨在帮助老年人在导航外部世界时恢复他们的动力和信心。在由Google Maps精心制作的虚拟街道上骑虚拟自行车时，老年患者可以重新回顾他们曾经去过的地方，并进行其他形式的正念和心脏训练。 所有这些都是虚拟现实在医疗保健中的强大功能的真实展示。这些迹象似乎决定性地表明，VR在各个年龄段和所有条件的患者的生命中都具有真正的持久力和意义。 三、VR是医疗设备吗? 让我们回到最初的问题：VR头戴设备是否应被视为医疗设备? 在探讨了几家公司已经在使用或计划在未来使用该技术之后，很明显，当今医学界最受瞩目的VR项目似乎已符合FDA和EU法规和指令的医疗设备条件。这些VR软件应用程序与可穿戴硬件相结合，为以下人员提供了相当令人信服的工具： 使用基于VR的游戏纠正导致视力不佳的肌肉问题;评估患者的认知和身体能力、为各种精神疾病提供救济、通过康复帮助患者达到身心健康。 显而易见，如果硬件制造商继续寻找降低价格，提高头戴式耳机舒适性的方法，并且软件制造商不断提供证据表明其VR治疗可为患者带来显着效果，那么医疗保健领域的VR将会存在。 最后一个问题是：像FDA这样的监管机构如何处理此类最先进治疗方式的批准程序?作为医疗保健领域许多知名人士的使命，它们是否将有助于降低发达国家和发展中国家的治疗成本? VRHealth的产品拥有FDA批准和ISO标准13485认证。早期VR在外科手术培训中的应用发现自己要遵守另一个ISO标准-ISO 13407，该标准涵盖了以人为中心的交互式系统设计。 为了促进更安全的创新，FDA概述了使其新医疗器械审批流程现代化以及对现有医疗器械进行迭代的计划。 设备制造商的反应大多是积极的，许多人表示支持更长的审批和文件流程，以及在现实世界中更积极地监控设备性能的指导方针，而不是依赖患者的投诉。 虚拟现实技术在医疗保健领域是相当新颖的，但大部分的技术几乎已经到位，包括谨慎乐观的医生和病人的兴趣，以及来自FDA、ISO和其他消费者保护机构的相关和现代化的指导方针。 我们现在很难完全看清楚虚拟现实的未来，因为创造和体验的可能性太多了。但是虚拟现实能过为医疗领域带来发展，其未来必定是充满希望的。

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  • 京东自研可穿戴AI仿生手

    在电影《阿丽塔》中，失去了手臂的小女孩因为装上了两只机械手而获得了新生。在现实生活中，AI仿生手不仅能帮助伤残人士重获生活、劳动的能力，还能在高危工作环境中成为人类身体的“外挂”。我们日常生活中，没有哪个人离得开四肢的运动。没有手，生活将有极大的不便。 在6月9号晚上的产业AI公开课上，京东亮出了自主研发的可穿戴的AI仿生手，仿生手可以在0.5秒内快速识别相应肌肉中的电信号，失误率近乎0%，从图片来看这款可穿戴的仿生手外形极为精致，运用了材料学，机械学，仿生学和现在最为先进的信息传输技术，拥有类似于正常手臂的15个手指关节 ，可帮助残障人士完成一些如：穿衣服，系扣子，提东西，洗脸刷牙，开门等操作。 此外这款仿生手不仅仅可以为残障人数服务，也可以做一些特殊的任务。例如，排雷防爆，进行放射性作业，运输病毒等任务，并且帮助特种人员提升工作效率。 仿生手是怎么做到0.5秒识别肌信号的? 我们都知道，我们的大脑通过电信号的传递从而控制四肢，其中还掺杂着各种各样的化学反应，原理我们都知道，但是要想把生物信号转化为现实的机械动能不容易。尤其是还能0.5秒识别肌信号的仿生手，更是难上加难。 京东数科可穿戴仿生手基于AI技术，能帮助伤残人士自己叠衣服、拉拉链、开关门、喝水、握笔写字、点按手机、提箱子等，成为手臂残疾人士的“再生手”，帮助其日常生活中更便捷。 此外，这款仿生手还可用于特种作业，代替人员进入易燃、易爆、剧毒、放射性等危险环境中执行精细化的操作任务，也可进行复杂物品的分拣、搬运、摆放等，大幅提升特种作业工人的劳动效率50%。

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  • 华米科技推出新一代自研可穿戴芯片

    2019年6月，华米量产了智能穿戴领域的全球首款AI芯片——黄山1号。这款芯片采用RISC-V开源指令集，数据可在本地运行，避免云端计算的通讯延迟。并通过神经网络系统进行分别运算整合，及时回馈运算结果，让功耗大幅降低。 6月15日，华米科技将在中国合肥举办首届华米科技AI创新大会，届时将公布全新AI技术研究与相关应用。这次创新大会上，华米科技或将推出新一代黄山芯片和BioTracker PPG生物追踪光学传感器。 6月11日，华米科技创始人、CEO黄汪发文《登上黄山，超越一号》，文中称：“比黄山1号更好的可穿戴芯片，应该叫红山1号还是黄山2号?”暗指新一代芯片要来了。 早在2015年，华米自主研发的第一款PPG 生物追踪光学传感器 BioTracker问世，它可为用户带来精准的心率监测，并给予准确与科学的健康评估。 黄汪6月9日在长文《对大数据认真的人，应该亲自做传感器》中指出，过去几年华米在软件算法与传感器两块均取得了重大突破，并引用了计算机科学家阿伦·凯的名言“对软件极度较真的人，应该生产自己的硬件”，暗指新一代BioTracker PPG生物追踪光学传感器箭在弦上。 在过去几年，黄汪都强调华米科技是一家基于云的健康服务提供商，而智能穿戴设备与大数据联系密切，无论是用户的心率还是运动监测数据，都需要通过软件算法进行“解读”，最终提供给用户有关健康与运动的合理性建议。 本次发布会，华米将带来更多可穿戴AI技术，官方曝光的技术有：运动模式主动识别，不需要用户自己选什么运动模式，主动识别、主动计算、主动记录。 此外，华米还特意研发了另一个全新的AI生物数据引擎，专门用于血氧饱和度的监测，据了解，这个引擎在内部的研发已经有一段时间了，华米之所以没有率先在市场上推出，就是因为希望它能够再准一点。 而数字对智能可穿戴设备主控芯片及应用技术、智能语音系统等核心技术的研发，行业最前沿的关键核心技术和高端技术领域不断实现突破，全面提升研究实力，为未来持续、快速发展搭建强有力的技术开发平台。

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  • 市场对于变频器与伺服驱动器的选择

    现代工业由于生产需求差异化，企业对工业设备的控制系统性能要求也不一样。企业一要追求低成本，二要追求高精度、高性能、高响应。而变频器与伺服驱动器则时可以实现企业两种要求的控制设备。 一、变频器的工作方式： 变频器是应用变频技术与微电子技术的电能控制装置，主要用于通过改变电动机工作电源频率的方式来控制交流电动机。变频器能实现对交流异步电机的软启动、改变功率、提高运转精度、变频调速因素等功能。变频电机、普通交流电机等可通过变频器来驱动，主要是充当调节电机转速的角色。变频器通常由高容量电容、整流单元、逆变器和控制器四部分组成。 变频器的调速原理主要受制于异步电动机的转速n、异步电动机的频率f、电动机转差率s、电动机极对数p这四个因素。转速n与频率f成正比，只要改变频率f即可改变电动机的转速，当频率f在0-50Hz的范围内变化时，电动机转速调节范围非常宽。变频调速就是通过改变电动机电源频率实现速度调节的。 主要采用交—直—交方式，先把工频交流电源通过整流器转换成直流电源，然后再把直流电源转换成频率、电压均可控制的交流电源以供给电动机。变频器的电路一般由整流、中间直流环节、逆变和控制4个部分组成。整流部分为三相桥式不可控整流器，逆变部分为IGBT三相桥式逆变器，且输出为PWM波形，中间直流环节为滤波、直流储能和缓冲无功功率。 二、伺服驱动器的工作方式： 伺服驱动器是用来驱动伺服电机的，伺服电机可以是步进电机，也可以是交流异步电机，主要为了实现快速、精确定位，像那种走走停停、精度要求很高的场合用的很多。变频器就是为了将工频交流电变频成适合调节电机速度的电流，用以驱动电机，现在有的变频器也可以实现伺服控制了，也就是可以驱动伺服电机，但伺服驱动器和变频器还是不一样的! 伺服系统是使物体的位置、方位、状态等输出被控量能够跟随输入目标(或给定值)的任意变化的自动控制系统。主要任务是按控制命令的要求、对功率进行放大、变换与调控等处理，使驱动装置输出的力矩、速度和位置控制的非常灵活方便。 伺服系统是用来精确地跟随或复现某个过程的反馈控制系统。又称随动系统。在很多情况下，伺服系统专指被控制量(系统的输出量)是机械位移或位移速度、加速度的反馈控制系统，其作用是使输出的机械位移(或转角)准确地跟踪输入的位移(或转角)。伺服系统的结构组成和其他形式的反馈控制系统没有原则上的区别。 伺服系统按所用驱动元件的类型可分为机电伺服系统、液压伺服系统和气动伺服系统。最基本的伺服系统包括伺服执行元件(电机、液压缸)、反馈元件和伺服驱动器。若想让伺服系统运转顺利还需要一个上位机构，PLC、以及专门的运动控制卡，工控机+PCI卡，以便给伺服驱动器发送指令。 三、伺服驱动器的工作原理： 伺服系统的工作原理简单的说就是在开环控制的交直流电机的基础上将速度和位置信号通过旋转编码器、旋转变压器等反馈给驱动器做闭环负反馈的PID调节控制。再加上驱动器内部的电流闭环，通过这3个闭环调节，使电机的输出对设定值追随的准确性和时间响应特性都提高很多。伺服系统是个动态的随动系统，达到的稳态平衡也是动态的平衡。 交流伺服的技术本身就是借鉴并应用了变频的技术，在直流电机的伺服控制的基础上通过变频的PWM方式模仿直流电机的控制方式来实现的，也就是说交流伺服电机必然有变频的这一环节：变频就是将工频的50、60HZ的交流电先整流成直流电，然后通过可控制门极的各类晶体管(IGBT，IGCT等)通过载波频率和PWM调节逆变为频率可调的波形类似于正余弦的脉动电，由于频率可调，所以交流电机的速度就可调了(n=60f/p，n转速，f频率，p极对数)。 伺服驱动器一般具有3倍过载能力，可用于克服惯性负载在启动瞬间的惯性力矩，而变频器一般允许1.5倍过载。伺服系统的控制精度远远高于变频，通常伺服电机的控制精度是由电机轴后端的旋转编码器保证。有些伺服系统的控制精度甚至达到1：1000。 四、国内市场对变频器与伺服驱动器的选择： 尽管我国的伺服技术起步较晚，由伺服电机、反馈装置与控制器组成的伺服系统才走过50个年头而已。但不可否认的是，中国制造业开始逐渐意识到伺服系统在提高产品竞争力方面发挥的作用越来越大。伺服系统强劲的市场需求开始渐露头角。相信不久之后，伺服系统新一轮的增长史必将续写另一个“中国变频器”的发展史。主要分析原因如下 首先，随着中国经济整体形势的向好发展，很多伺服重点应用行业如机床、电子专用设备、医疗器械、混合动力汽车、新能源等行业因经济政治原因，恢复程度大大超过人们的预期水平。此等行业的发展直接导致伺服市场的需求旺盛，使得众多国产伺服品牌纷纷崛起。 而随着工业化进程的加快，产业升级与进口替代也推动了伺服产品的大量使用，节能、增产效果日趋明显。值得一提的是，伺服应用技术在风力发电行业的初步成熟，暗示了节能减碳带给伺服的商机绝不亚于节能减排给高压变频器带来的机遇。其次，在高端领域，用户在使用过程中最为看重的几大因素如稳定性、响应性、精度，都是伺服系统所具备的优势所在。 在技术要求越来越高的今天，价格将不再是决定因素，性能才是伺服发展的必要条件。伺服占领高端市场，变频器于中低端市场有不可动摇的地位，因而对于中小企业来说，附带节能效果的变频器将成为他们的首要选择。

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  • 苹果，从英特尔走向自研

    据彭博社报道，苹果宣布：旗下Mac产品将放弃使用英特尔CPU，自研CPU取而代之。芯处理器将基于苹果设计的的iPhone和iPad芯片相同的技术，但新Mac仍将运行MacOS操作系统，而不是iOS软件。 这是一个大胆的举动，目前全球99%的电脑使用的都是英特尔的芯片，苹果“换心”抉择的背后，是自研实力的体现，也是它数十年来战略蓝图的延续。 做芯片，苹果是认真的 在过去5年中，苹果的研发费用一直在增加，它在2017年共花费了120亿美元用于研发。苹果的CFO Luca Maestri公开表示，研发的主要费用用在了芯片和传感器方面。 在2010年的iPhone 4上，苹果就推出了自己的处理器，在过去的8年里，苹果的芯片获得了不小的提升，在最新的A13芯片中，陷入了两颗大核心，4颗小核心，4核GPU，和8核NPU。 它使用了台积电第二代7nm工艺，包含85亿晶体管，但在尺寸上比A11还要小。除了CPU之外，还有自研发e的GPU、NPU、音频解码器、电源管理芯片。 除了手机芯片外，苹果在其它产品线上也积极布局自研芯片，比如Apple Watch上的S系列处理器和心率传感器、HomePod的处理器、AirPods内的W系列处理器、MacBook中的T系列处理器。 对于苹果来说，自研芯片的好处太多。安卓手机的发布会，喜欢“没事跑个分”，但苹果可以不受制这种指标，无需堆叠核心，或者刻意提高主频去迎合市场。 相反，苹果可以掌握自己的芯片发布节奏，可以没有束缚地去贯彻自己的产品理念，同时也不会因为第三方芯片的缺陷(比如骁龙810的发热门)，而拖累整个手机的表现。 另外，苹果的芯片从来不对外发售，苹果的芯片除了性能强，更关键是软件上的协调和优化。依靠自家芯片，苹果才能实现诸如面部识别、长续航、AR、智能HDR等功能，提升了iPhone和竞争对手的差异性。 经过多年的积累，苹果已经成为继英特尔和高通之后另一个芯片研发大厂。 苹果虽然在芯片上积累深厚，但它并不是全能的。苹果的芯片从来不外售，也让它开发芯片的巨额成本无法外摊，在一些有专利门槛的芯片研发上，苹果也始终没能打开局面。 苹果可以做到完全的芯片自给自足么 基带芯片就是苹果一直的痛，这方面只有英特尔和高通俩家寡头竞争，苹果作为客户也左右摇摆： 2004年iPhone开始使用高通的基带芯片 2015年，英特尔组建了一支1000人的团队，开始为iPhone研发芯片 2016年，苹果推出Phone 7，部分机型使用了英特尔的基带芯片 2017年1月，苹果以专利垄断为名，将高通告上法庭，导致高通付出10亿欧元的罚款 2017年6月，媒体曝出英特尔有几千人在为iPhone设计5G基带芯片 2017年7月，高通先后在美国、德国、中国起诉苹果涉嫌专利侵权 2018年，苹果完全停止使用高通的芯片 2018年12月，苹果和高通终于达成了和解，撤销了目前正在进行的多项诉讼，达成了为期6年的全球专利许可协议 高通是移动通信业的鼻祖，它的CDMA技术，演化出了WCDMA、TD-SCDMA、CDMA2000等多种3G网络制式，在后来的4G制式中，高通也涵盖了大部分的核心专利。 毫不夸张的说，没有高通的技术，手机就失去了联网的能力，也就没有资格称自己是一部智能手机。 苹果之前用的是英飞棱的基带芯片，从iPhone 4代开始改用了高通的产品， 高通的抽成比例也让苹果忍无可忍，又改回使用英特尔的芯片。 但英特尔的基带芯片在表现上不尽如人意，迫使苹果和高通重归于好。 根据著名媒体The Information的爆料，苹果正在研发自己的基带芯片，并计划运用于未来的iPhone中。The Information采访的人士透露，蜂窝网络调制解调器(基带芯片)非常复杂，乐观来看，苹果也需要至少3年才能达到可以商用的水平。 再来说Mac端，芯片的架构一般有X86和ARM，前者多运用于电脑，而后者是为移动设备设计的，具有耗电低，发热少的特点。英特尔提供的是X86电脑处理器，但在移动时代，它落伍了。 目前，采用ARM架构的芯片年出货量可达150亿枚，全球超过95%的手机和平板电脑都在用它的技术。但移植了ARM芯片的笔记本少之又少，在性能上也刚刚满足能用的需求。 苹果一直在挖掘手机芯片的潜力，2018年，苹果进行过内部测试，将iPad Pro的处理器装在Mac上，然后运行macOS系统。 据悉，A14芯片可能拥有125亿个晶体管，甚至超过了电脑CPU，甚至相应的跑分数据也可以和桌面级芯片媲美。 苹果的努力是有目共睹的，A系列芯片不仅让苹果手机在性能上略胜安卓旗舰，更是让iPad在性能上逐渐逼近电脑，iPad的定位也从最初的影音娱乐，慢慢向一台生产力工具靠拢，甚至目前已经可以独立运行完整版的PS等大型软件。 采用ARM架构的A系列芯片还在进步，它已经在iPad上证明了自己成为桌面级电脑芯片的潜质，而这很可能是苹果早在数年前就埋下的种子。 乔布斯在2005年的WWDC上曾说，苹果专门有一个“JUST in case”部门，来应对未来一切可能出现的情况做应急预案和准备。这种方式和华为应对美国制裁相似，苹果也是在这种危机意识下，做出了很多成果，并促成了乔布斯口中的“Mac三次变革”： 从摩托罗拉的68K转换到PowerPC平台 从macOS 9转换到macOS 10 从PowerPC转换到英特尔平台 每一次转换都是苹果对于未来蓝图的规划体现，比如第一次转换后，苹果沿用PowerPC长达10年之久，第二次转换后的方案，也沿用了20多年。 从英特尔的X86平台转换到ARM阵营，将在未来对苹果产生深远影响。比如更轻薄的机身、更长久的续航、每次更大力度的性能提升、更好的软硬件结合，以及苹果设备之间的联动和功能整合。 苹果上一次在架构上做出重大转变是在2006年，当时它从PowerPC处理器转移到英特尔处理器，并采取了两年的缓冲期策略。苹果现在宣布，也是为了给开发者留住足够的时间进行适配。从目前A14的性能来看，它使用在Macbook Air或者Mac Mini这样的入门产品上的可能性更大。 来自Ars Technica的报道说整条Mac产品线都会更换ARM芯片，这从苹果过去几次Mac的变革来看并不令人惊奇。但就像几年前，我们无法想象iPad可以成为电脑的替代品一样，苹果依然在不断探寻技术的边界和可能性，带给我们更多的惊喜。

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  • 苹果推出自家设计、采用Arm架构处理器的Mac电脑

    在2010年之前苹果芯片的处理器都是第三方的，苹果的个人电脑最早是使用摩托罗拉的处理器，在1990年代初期改用PowerPC。从05年投入英特尔的怀抱到现在，苹果则取得Arm的授权，开发基于Arm架构的PC处理器。 据彭博社引述的相关消息报道，苹果准备推出自家设计、采用Arm架构处理器的Mac电脑。外界推测苹果正进一步开发代号为Kalamata的PC处理器，最快会在6月22日于线上举行的WWDC大会上发布。 迄今为止，苹果已在iPhone及iPad等移动设备上，采用自家设计的A系列处理器，但外界盛传苹果的目标是连个人电脑的处理器都要自行设计，也在去年招揽了Arm的首席CPU及系统架构师Mike Filippo。 根据报道，此PC处理器的开发代号为Kalamata，尽管苹果可能会在WWDC上对外公布此方案，但内置Kalamata的Mac电脑应该要到明年才会亮相。由于Arm与英特尔采用不同的架构，因而必须提前通知开发人员，以让开发人员能够根据新架构来调整相应软件的设计。 在大家熟知的处理器中，ARM无疑是使用最为广泛的;Intel(英特尔)主要普及于台式机和服务器，但在移动设备端影响力相对较小。ARM可以说英特尔的一个强劲对手。 处理器的制造是一项复杂且科技含量高的业务。ARM，Intel等都在努力地向移动设备提供更好地技术。简明的64位设计，拥有低功耗，异构计算，及作为移动计算标准地ARM，在处理器中占有很重要的一席之地。 虽然个人电脑处理器约占英特尔一半的营收，但苹果在个人电脑市场上的占有率大约只有10%，因此，也不至于对英特尔的营收造成太大的冲击。 一款产品(包括处理器)的成功往往都是多个因素共同作用的结果。现在很多手机厂商的发布会在介绍处理器这个模块的时候，都会强调自己的设计架构很好，采用了先进的制造工艺以及相比于上一代处理器在功耗、图形计算处理能力上有了很大提升，这些都是纯技术上的因素。除此之外，苹果处理器的强大性能还得益于它不同的研发理念、研发的高效率以及强大的研发资源整合能力。

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