意法半导体看准NFC应用 全系列产品一应俱全

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  伴随著全球NFC手机出货量在2013年创下undefined万支的新高,也将带动穿戴式装置的热潮,预估出货量可望在2016年达到60亿台的规模,尤其NFC技术结合物联网的应用之后,整体商机更将超过500亿美元以上。对在行动装置市场发展不如顺遂的台湾厂商而言,若能掌握NFC的发展趋势,将可望再创另一波营运高峰。
 
为此,身为全球半导体龙头业者的意法半导体与文晔科技携手,在2014年7月17日于台北举行NFC技术与创新应用研讨会,会中除分享NFC技术发展现况与在物联网的应用趋势外,也介绍意法半导体在NFC、微控制器的新产品,对想要抢进NFC商机的企业用户,更会带来莫大的帮助。
 
意法半导体是全球最大半导体公司之一,产品线横跨电源管理、微控制器、MEMS、NFC等领域,商品更被广泛应用在消费性电子、汽车、穿戴式设备、健康照护等领域中,由于对市场趋势与变化掌握得宜,以及高达9000名研发人员,因此每每都能推出符合IC设计师所期待开发平台与工具,搭配有技术人员提供实时支持,才能够在竞争激烈的IC市场中,持续做稳市场龙头的宝座。
 
意法半导体台湾区总经理Giuseppe Izzo说:「我们在2013年整体营收达到80.8亿美元,其中又以大中华、南亚等地区的营收比重最高,占整体高达42%,因此我们在大陆、台湾等地,均设有研发中心与技术支持单位,能提供当地伙伴最快速、直接的支持服务。」目前意法半导体在全球共有45,000位员工,分布在35个国家的79个营运据点之中,并且拥有12个晶圆制造中心,更能够确保货源供应无虞。
 
伴随著无线网络技术普及,以及基础网络普及之后,物联网已经成为未来明星产业,尤其搭配Big Data技术之后,更已经衍生出智慧城市、智能电网、智能工业控制、智能家庭等新议题。
 
根据研究单位的统计发现,全球已经有超过50亿个连网设备,尤其随著先进国家人口结构迈向高龄化,智能医疗设备已经成为下一个明星产业,衍生商机可望高达千亿美元以上,成为许多国际大厂觊觎的新市场。
 
虽然物联网的概念已经问世多年,但是直到近几年才因软、硬件技术成熟,以及云端运算架构成行之后,才渐渐成为市场专注的焦点。在物联网发展的过程中,NFC因卫视是针对智能型手机、感测元件所制定的近距离传输标准,可解决特殊环境中设备之间无法实际连接,却又有需要资料交换的问题,加上具备低功耗、传输距离可以达到10公分的特性,也被大量应用于健康医疗、仓储设备管理等领域中。
 
市面上搭配NFC应用的储存技术非常多,其中EEPROM技术因为资料保存可达百年,加上售价合宜,最受设计师所喜爱。而推出EEPROM多年的意法半导体,更针对不同应用环境需求,推出多款结合NFC芯片的产品,根据HIS公布的统计资料显示,意法半导体在EEPROM的市场占有率已经达到25%以上,并持续有攀升的趋势。
 
意法半导体产品营销经理黄镫谊说:「意法半导体推出EEPROM产品已经有20年以上,是全球少数能够稳定供货的厂商之一,因此已经连续9年保持市场占有率第一名,目前更规划以15纳米的技术进行生产。」
 
随著NFC应用普及与成本持续下滑,各大手机厂商纷纷推出内建NFC芯片的智能型手机,即便是入门型产品也具备此功能,所以根据研究单位ABIResearch的研究报告,2014年将会有5亿支智能型手机内建NFC芯片。
 
至于市调机构Gartner也保持乐观的看法,认为2015年会有超过50%智能型手机内建NFC芯片,尤其从来不支持NFC协定的苹果计算机,也预计在2014年新推出的iPhone 6手机中加入NFC芯片,可望进一步带动NFC的应用范畴。
 
NFC依照使用环境与设备不同,可以分成3种不同使用模式,分别是读卡机模式、卡片模式与点对点模式。意法半导体针对上述不同应用模式,也分别推出相对应的产品,首先针对NFC/RFID卷标方面,有符合ISO 14443、ISO 115693规范的SRTAG、SRi/LRi产品,至于针对终端设备方面,则有Dynamic NFC/RFID卷标-M24SR、M24LR,并且可搭配STM32系列的微处理器使用。
 
在读卡机方面,也推出ST95HF、CR/RX95HF产品,并且能够过SPI接口与STM32微处理器串联,IC设计师可以依照需求选择合适的解决方案,让成本获得最有效的控制。
 
「目前最广被客户喜爱的产品,莫过于为NFC Tag设计的M24LR,不仅有多种储存容量的多种版本可选择,也具备有省电与多点资料传输的特性。」黄镫谊说:「M24LR支持ISO15693标准,所以无线侦测距离比采用ISO14443还要长,只要搭配小面积的天线,即可得到相同的效果,等于产品设计师保留了更多设计空间。」
 
尤其意法半导体考量资料传输过程的安全上,特别在产品中加入支持支持3组口令的机制,让设计师可分配给不同使用情境使用,达到避免发生机密资料被窃取的功能。
 
有别于个人计算机追求高效能运算能力,嵌入式装置、行动设备因为运算环境较为单纯,所以多半采用低功耗的微处理器,而问世多年的8位元微处理器,依然是不少设计师的最爱。尽管传统8位元微处理器的价格低廉,但受限于运算能力不佳,已明显无法满足消费市场的需求,反而容易造成产品销售上的困境。
 
相较之下,意法半导体STM32系列处理器是以ARM Cortex-M架构为核心,其中Cortex-M0/M0+是专为入门级市场所设计,拥有媲美8位元微处理器的低廉价格,却具备16位元的高效能运算能力。
 
至于Cortex-M3系列产品则是针对主流市场所设计,有高效能、低电压、无线功能不同系列能选择,而专为高阶产品设计的Cortex-M4系列,拥有最高达180 MHz的工作时脉,并且事先集成DSP与FPU的功能,能应用于不同种类的产品之中。
 
虽然意法半导体的Cortex-M0、M3、M4等3个系列的产品,是针对不同应用环境所设计,其特性与资料处理速度都不同,但因彼此之间的程序码完全兼容,加上提供标准的开发接口,可以为IC设计师省下宝贵的开发成本与时间,达到真正的Time to Market。
 
意法半导体产品营销经理余玟宏表示:「目前意法半导体STM32系列可分成7大产品线,拥有超过550个不同型号的产品,合作伙伴可以根据商品价格、应用环境,找到适合的解决方案。而且当未来推出不同定位的商品时,也完全不需要变更设计,只需要更换芯片即可。」
 
 
在延长携带式装置电池使用时间的考量下,意法半导体特地在主打低功耗的Cortex- M0+产品线中,新推出强调省电功能的STM32L0X系列芯片。有别于其它厂商为追求省电,往往牺牲微处理器的运算能力,STM32L0X系列芯片能在1.71V-3.6V的电压中,保有32MHz的工作时脉让IC设计师在保有高效率运算的前提下,研发出更多体积轻、薄,使用时间又长的消费性电子产品。
 
「我们并没有因要达成低功耗,而牺牲STM32L0X系列芯片应该具备的效能,并且保有完整的功能。」余玟宏说:「STM32L0X系列芯片依然可支持USB 2.0、ADC,而且从睡眠模式唤醒所需时间也非常短。至于另一款STM32L05x芯片,则能在高温环境保有低功耗的特性,稳定性比其它品牌的产品更为优异,所以我们认为非常适合应用在工业环境、健康照护、消费性电子、无线设备等领域中。」
 
在缩短开发流程与时间的考量下,意法半导体有提供多种开发套件,如STM32F0 Discovery kit可降低开发过程发生的潜在问题。至于软件开发工具方面,所有使用STM32系列芯片的设计师,除有STM32CubeMX等工具可使用之外,也可与IAR EWARM、GCC等商用设计软件搭配。
 
尽管在NFC手机大量出货的带动下,NFC技术应用范围也愈来愈广泛,但是身为全球半导体龙头的意法半导体,早就察觉到在资料传输过程中,若没有安全芯片协助可能会导致资料外泄的疑虑,反而会阻碍NFC技术的推广,因此很早就投入相关领域的研发。
 
根据ABIResearch最新研究报告显示,在eSE、SWP-SIM、Connectivity Combo等3大安全芯片中,意法半导体占有率高达40%,出货量更是竞争对手的2-3倍以上,其中ST33系列出货更高达2亿颗。
 
以目前消费市场的状况而言,对eSE、SWP-SIM的需求最高,eSE是针对Google电子钱包设计的解决方案,至于电信商则偏爱SWP-SIM,因为SIM卡中原本就有属于个人的资料,当结合NFC应用之后,电信商便能依照消费者需求,提供更完整的应用服务。
 
意法半导体技术营销经理凌立民说:「由于各种安全机制都有其优点,所以我们针对不同环境下的使用模式,设计ST21NFC系列的芯片,让合作伙伴可以搭配结合eSE或SWP-SIM的ST33芯片,即可简化产品开发的时间。」
 
根据不同的应用需求,意法半导体推出两款集成型的安全芯片,其中ST33是将eSE或SWP-SIM与微处理器集成在一起,可搭配ST21NFC系列系列的NFC芯片使用。至于ST54芯片则是将NFC、eSE芯片集成在一起,可以让产品体积缩到最小,也能缩短NFC手机的开发流程。
 
 
前面曾经提到eSE原本是专为电子钱包设计的安全机制,但是随著消费市场NFC安全愈来愈注重,也有不少人将该技术用来作为身分授权、MPOS、IOT、数码身分,乃至于搭配硬件VPN使用。尽管应用情境彼此之间的差距很大,所幸IC设计师只需要采用意法半导体的安全芯片,即可保护不同应用环境下的资料传输安全。
 
如针对行动交易需求而兴起的MPOS,只要在行动装置中加入ST33 eSE、ST21NFCA即可,目前更已被应用在Nexus S的智能型手机中。而针对愈来愈热门的蓝牙配对应用上,也可利用ST21NFCA搭配M24LRxx完成,因此IC设计师只需要专注在商品的开发,完全无须费心安全机制的问题。
 
凌立民说:「以智能型手机发展的MPOS应用,可让电子钱包的应用将会愈来愈广泛,这项应用已经通过 EMVCo组织认可,可让电子交易流程、标准等,符合全球一致的安全与互通性,因此安全芯片在扮演的角色将更为重要。」
 
意法半导体推出的ST21NFCA安全芯片,已经取得Master、Visa等金融组织的认可, ST21NFCB安全芯片更取得MIFARE的认证,是全球少数通过该标准的安全芯片,两款产品已被应用于多款智能型手机中。
 
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