Четыре ключевые сферы инноваций - 2017

Четыре ключевые сферы инноваций - 2017

Полупроводниковая электроника является движущей силой разработок техники высокого напряжения, полуавтономных систем в автомобильной и робототехнике, технологий умных домов и городов, а также персональных электронных устройств. 

Электрификация растет с каждым годом. Электроника становится неотъемлемой частью нашей жизни. Все устройства – как в городах, так и на периферии – становятся «умнее» и все чаще объединяются в сети. По этой причине количество полупроводниковых элементов в них стремительно увеличивается. Значение Big Data возрастает, персональные электронные устройства становятся более удобными для пользователей. «Интеллект» теперь есть и у машин.

Мы расскажем о нескольких сферах, которые в 2017 году развиваются наиболее активно и которые важны для нашего будущего. Некоторые тенденции наметились уже в прошлом году, но становятся все более важными для современного технологического ландшафта. К ним относятся разработки компонентов для систем высокого напряжения, полуавтономные системы для автомобилей, интеллектуальные здания и города, а также персональные электронные устройства.

Компоненты систем высокого напряжения

Растущий спрос на полупроводниковые элементы для систем высокого напряжения частично обусловлен все большей популярностью электромобилей и гибридных автомобилей. Все ведущие автопроизводители работают над созданием автомобилей с электрическим или гибридным приводом. А потребность в формирователях сигнала и зарядных станциях обуславливает рост спроса на силовую электронику для систем высокого напряжения.

Силовая электроника для систем высокого напряжения

Силовая электроника, предназначенная для работы под большим напряжением, нужна и для обеспечения устойчивой работы вычислительных центров, что обусловлено широким использованием устройств с возможностью 5G-передачи данных. Интеллектуальные здания и города также вносят свой вклад в спрос на силовую электронику.

 Системы с питанием от сети, к которым относятся, например, интеллектуальные зарядные устройства или станции быстрого заряда, также нуждаются в устойчивых элементах силовой электроники, и их число также активно увеличивается.  Рынок традиционных силовых полупроводниковых приборов тоже растет. Полупроводники на базе нитрида галлия (GaN) и карбида кремния (SiC) открывают новые возможности благодаря большой удельной мощности – правда, при условии снижении цены.

Полуавтономные системы для автомобильной и робототехники

Применение электронных устройств в автомобильной промышленности растёт так же активно, как и в сфере потребительской электроники. Это подтверждает тот факт, что доля полупроводниковых устройств для транспорта с 2010 года растет быстрее, чем автомобильный рынок в целом. Поскольку требования к качеству, надежности и долговечности автомобилей возрастают, разработка автомобилей новых поколений должна осуществляться с учетом новейших тенденций.

Сложные вспомогательные системы автомобилей для автономной езды заставляют использовать многочисленные камеры, радары, лазерные и ультразвуковые датчики. При этом сфера гибридных и электромобилей, в которой активно используются инновационная силовая электроника, очень перспективна, хотя сейчас такие автомобили составляют малую долю автомобильного сектора.

Робототехника наступает

Ещё одна сфера полуавтономных систем, активно растущая в этом году – это   сфера робототехники, которая традиционно используется в промышленности для выполнения определенных рутинных операций и задач, требующих высокой точности. Между тем сейчас для роботов открыты новые возможности применения на предприятиях, в образовании, в сфере потребительской электроники и на производстве, где роботы могут работать рядом с людьми. Современная техника автоматического управления в сочетании с высокопроизводительными приводами и датчиками позволит расширить область применения робототехники.

Новые области применения дронов

Более интенсивно стали использовать беспилотные летательные аппараты. В этом году значительно возросло их применение в сфере обеспечения безопасности, а также в качестве измерительной техники. Усовершенствованные системы датчиков обеспечивают повышенную точность измерений, а новые аккумуляторы увеличивают максимальное время полета.

Умные здания и города

В концепции умных зданий и городов Интернет вещей используется больше, чем где-либо еще. В коммерческих зданиях и на предприятиях сети датчиков применяются для обеспечения безопасности, отслеживания процессов, оценки качества воды и воздуха и многих других задач. И тенденция к «интеллектуализации» усиливается с каждым годом.

В свете растущей концентрации населения в мегаполисах нельзя переоценить значение энергоэффективности, а также важность транспортной инфраструктуры и систем снабжения. Все это теперь учитывается при планировании интеллектуальных сетей в городах.

Объемы передаваемых данных растут, благодаря чему набирает популярность концепции Big Data. По данным исследований, около 60% передаваемых в сетях данных – видеозаписи. Доля мобильных данных за последние 15 месяцев удвоилась (источник: индекс развития визуальных сетевых технологий Cisco: прогноз на период 2016-2021 гг.).

Обработка и передача больших объемов данных

Необходимость обработки и передачи огромных объемов данных учитывается не только при проектировании зданий и заводов, но и в сфере автомобильного и общественного транспорта. Это приводит к тому, что необходимо создавать системы на пределе технических возможностей. Взрывной темп увеличения объемов данных, передаваемых по беспроводным сетям, стимулировал развитие мобильной инфраструктуры 5G. Существующие вычислительные центры также стремятся к модернизации.

Это означает, что спрос на быструю передачу данных (до 100 Гбит/с), силовую и радиоэлектронику растет. Обмен данными в режиме реального времени крайне важен в некоторых отраслях, и это привело к возникновению новой архитектуры процессоров. Так появились самообучающиеся технологии для встраиваемых и графических процессоров со специальными функциями из области искусственного интеллекта.

Персональные электронные устройства

Сфера персональной электроники тоже активно расширяется, что способствует разработке устройств с полупроводниковыми компонентами. Кроме того, многие инновации постепенно проникают в автомобильную и производственные отрасли.

Новый формат коммуникации человек-машина

Окружающие нас устройства становятся все более надежными и сложными. Мы все больше взаимодействуем с машинами и устройствами. До настоящего времени основным способом взаимодействия было прикосновение, теперь часто используется управление речью и жестами, а также визуальное распознавание. Если раньше подобные способы управления вызывали сомнения, то сейчас они часто используются как надежные и удобные в потребительских приборах и транспортных средствах.

С головокружительной стремительностью виртуальная и дополненная реальность ворвались в сферу развлечений. Однако эти технологии используются и во многих профессиональных областях, например, моделировании полетов. Гибкие электронные схемы и дисплеи также широко используются в различных отраслях, например, в мобильной и медицинской технике.

 

Возврат к списку

Хотите подписаться на статьи электронного журнала "Электрорешения"?