È un piacere sentire la spinta ogni volta che premo il pedale dell'acceleratore della mia vettura elettrica, che può passare da 0 a 100 km/h in meno di 3 secondi. La mia auto è in grado di portarmi rapidamente nella corsia di sorpasso in autostrada: allo stesso modo, le tecnologie di nuova generazione permetteranno a tutti noi di cambiare marcia mentre viaggiamo tra i big data in modo intelligente.
Provate a immaginate alcuni modi in cui la tecnologia influenzerà la nostra vita e il nostro lavoro in futuro:
- I robot collaborativi sulle catene di montaggio in campo automobilistico saranno riconfigurati rapidamente per costruire diversi modelli di veicoli, offrendo enormi vantaggi in termini di produttività, costi e competitività. Oggi, riconfigurare un impianto può richiedere anni.
- La visione artificiale consentirà alle nostre auto di vedere chiaramente al buio, nella nebbia e nella polvere.
- I caricabatterie per alimentatori si ridurranno alle dimensioni di una carta di credito che potremo infilare in tasca.
- Ed ecco una delle opportunità più invitanti: una stampante 3-D che stamperà un perfetto piatto di lasagne. Basterà aggiungere gli ingredienti, la stampante scaricherà una ricetta da Internet e al vostro ritorno a casa dal lavoro troverete un pasto caldo ad attendervi.
Mentre le dinamiche delle tecnologie disruptive e nuove tendenze di mercato come queste appena menzionate continueranno ad accelerare in tutti i mercati industriali, automobilistici e di altro tipo, i semiconduttori di elaborazione analogici e integrati forniranno le basi per ottenere innovazione, efficienza energetica, convenienza e prestazioni.
Diamo ora uno sguardo più approfondito ad alcune delle innovazioni che trasformeranno queste possibilità, e innumerevoli altre, in realtà.
Sfruttare la coppia dei veicoli elettrici senza scaricare la batteria
Mentre i vantaggi del nitruro di gallio (GaN) e del carburo di silicio (SiC) nelle applicazioni ad alta tensione sono stati ampiamente discussi nelle comunità che si occupano di energia, l'ultimo ostacolo ad una loro adozione diffusa è stata l'affidabilità. Ora che tale ostacolo è stato superato, è possibile dedicarsi a nuove emozionanti opportunità sui mercati automobilistico, industriale, medico e persino dell'elettronica di consumo.
Le applicazioni, compresi gli inverter dei veicoli elettrici, i motori, la robotica e le energie rinnovabili, potranno trarre pieno vantaggio dall'efficienza energetica nel suo complesso e dalla riduzione degli ingombri consentita da questi dispositivi. Ad esempio:
- Gli inverter che collegano l'elettricità generata da fonti di energia rinnovabile alla rete elettrica saranno più piccoli e più efficienti.
- Migliorare l'efficienza di gestione dell'energia migliorerà sensibilmente l'autonomia e fornirà la coppia necessaria per un rapido avviamento di veicoli elettrici senza scaricare le riserve di energia, a parità di costo rispetto ai veicoli alimentati a carburante tradizionale. La tecnologia delle batterie sta migliorando e si prevede che i $ 100 per kilowattora siano il punto di flesso per l'adozione di massa dei veicoli elettrici.
Clock integrati che sbagliano di 1 secondo ogni decennio
Viviamo nell'era dei big data. La realtà del 5G è vicina e si prevede che la quantità di dati che saranno inviati su reti cablate e wireless balzi a circa 2 zettabyte (ossia 2 trilioni di gigabyte) nel 2018. Convertitori di dati giga-sample, interfacce ad alta velocità e radio ad alte prestazioni permetteranno di cambiare marcia in termini di tecnologia.
Questi sistemi richiedono riferimenti di clock estremamente chiari e ad alte prestazioni. I clock completamente integrati che sbagliano di 1 solo secondo al decennio forniranno le prestazioni senza precedenti richieste dai big data.
Inoltre, poiché i segnali di clock viaggiano sulle schede e sui sistemi, è necessario ripulirli dal rumore, o jitter. Mentre i riferimenti di clock a base di cristalli hanno funzionato bene nel settore per molti decenni, le recenti innovazioni nei riferimenti di clock micro-elettromeccanici offriranno prestazioni migliori, jitter inferiore e soluzioni più integrate.
Visione attraverso nebbia e polvere
La visione artificiale è una delle tecnologie in più rapida crescita nel mercato industriale e automobilistico. La fusione di telecamere, radar, laser e ultrasuoni è fondamentale alla continua diffusione di auto intelligenti, robot collaborativi e metrologia industriale.
Il radar, ovviamente, non è nulla di nuovo: da anni viene impiegato come tecnologia per il tempo di volo nei cruise control usati in campo automobilistico. Tuttavia, l'integrazione dell'intero front-end radio, dell'elaborazione del segnale digitale e delle antenne su un singolo chip ha costituito un ostacolo insormontabile dal punto di vista ingegneristico, almeno fino ad ora.
La nostra tecnologia radar CMOS, i sensori mmWave di TI, affrontano gli aspetti legati a costi, prestazioni e facilità d'uso e faciliterà lo sviluppo di numerose nuove applicazioni oltre a migliorare la risoluzione nei sistemi di visione:
- La nuova tecnologia radar può sbirciare attraverso la nebbia e la polvere e persino identificare pericolose lastre di ghiaccio sulla strada.
- Un ospedale potrebbe usare il radar per monitorare il battito del cuore di un paziente in remoto attraverso i vestiti.
- La precisione offerta dalla tecnologia radar consentirà ai robot autonomi di spostare materiali, attrezzature e scatole in fabbrica o nei magazzini in modo rapido ed efficiente.
Le aziende innovative continueranno a sviluppare applicazioni incredibili con questa tecnologia, aprendo nuove strade per veicoli autonomi, robotica ed edifici intelligenti.
Protezione dei sensori e degli attuatori dalle scosse elettriche
L'adozione di macchine intelligenti e connesse da parte degli impianti industriali, al fine di migliorare efficienza, sicurezza e produttività, ha vissuto un'accelerazione. In una tipica fabbrica moderna sono presenti migliaia di sensori e dispositivi collegati in rete. Il collegamento in rete di un elevato numero di motori, sensori e attuatori richiede lo scambio sicuro e affidabile di dati ed energia tra diversi moduli e sottosistemi.
L'isolamento, ossia la tecnologia che protegge i controller dai transienti e dalle interferenze, è fondamentale per l'implementazione di Industria 4.0. L'isolamento consente alle aziende di implementare sensori e attuatori supplementari nelle fabbriche, il che si traduce in più intelligenza, più robotica e più produttività.
Il trasferimento di gigabit di dati e watt di potenza attraverso una barriera di isolamento rinforzata altamente integrata richiede innovazioni a livello di packaging, materiali e progettazione di circuiti integrati. La disponibilità di affidabili isolatori digitali sta accelerando l'implementazione della tecnologia nelle applicazioni industriali e automobilistiche.
La tecnologia influenza ogni parte della nostra vita e il ritmo del cambiamento non fa altro che accelerare. Oltre alla sua ripresa poderosa, la mia auto elettrica oggi è in grado di aprire il portone del garage, va in retromarcia automaticamente nel vialetto di accesso, si scalda o raffredda alla giusta temperatura, mi avvisa quando è pronta a mettersi in marcia, e apre la portiera quando mi vede arrivare.
Queste tecnologie (nitruro di gallio e carburo di silicio, i sistemi di clock e temporizzazione, radar e isolamento) renderanno possibili miglioramenti in termini di efficienza, gestione energetica, collaborazione, connettività e intelligenza.
