能源採集(Energy Harvesting)技術將在物聯網(IoT)環境中扮演要角。萬物聯網風潮興起,已驅動各種聯網設備及節點邁向超低功耗設計,並點燃新一代能源採集技術的發展需求,從而將系統待機功耗降低至奈安培(nA)等級,甚至可擷取太陽能、熱能、震動或射頻(RF)訊號發射時產生的能源,以大幅延長IoT裝置的電池續航力。
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德州儀器亞洲區高效能類比產品市場開發行銷經理何信龍認為,一旦能源採集方案使用的材料技術有所突破,未來甚至能為鋰電池充電或做為系統備用電源。 |
德州儀器(TI)亞洲區高效能類比產品市場開發行銷經理何信龍表示,無聯網技術不斷演進,掀動多元IoT裝置設計商機;然而,在萬物隨時連結的應用環境中,功耗問題對半導體和系統業者來說卻始終如芒刺在背,無論是開發行動裝置、穿戴式電子、智慧汽車和工業/家庭無線感測節點(WSN)皆不能忽視,驅動半導體業者加緊導入先進製程,並改良IC電路布局及架構,期從源頭的晶片著手,促進整體系統功耗下降。
何信龍進一步指出,儘管行動晶片供應商全力朝向低功耗設計邁進,但在鋰電池技術進展牛步,且聯網裝置須支援的通訊協定及連結功能愈趨複雜的情況下,系統電源效率改善的幅度卻相當有限,因此德州儀器遂率先投入開發更前瞻的能源採集解決方案,以增加為系統節能的手段,並另闢獲取能源的新途徑。
據悉,近期該公司已推出五款能源採集晶片解決方案,可支援最大功率點追蹤(MPPT)功能,可從太陽能板、熱源、光源和機械能源(如震動)中擷取微瓦至毫瓦等級的能量,並透過獨特的電路布局及低電壓驅動製程,將晶片運作下的暫態電流(Quiescent Current)縮減至360奈安培的業界最佳水準,讓所採集到的微弱能源盡可能轉換為系統電力。
何信龍強調,能源採集技術的材料還有很大改進空間,目前能獲取的能量非常微弱,轉換效率也不高,所以控制晶片的暫態電流耗損將是成敗關鍵,其次則是將能源最大化轉換成電力的類比前端(AFE)設計,方能真正為系統提供另一個能量來源。
事實上,IoT裝置開發商基於產品須隨時聯網、長時間待機的需求,正競相投入能源採集技術研究。何信龍也透露,就目前德州儀器與系統業者合作的規畫,無線感測節點、監控系統和手機智慧配件等難以取得足夠電力的裝置將是能源採集首要進軍的目標市場,預期在未來幾年內將陸續有商用方案問世。