ST-ONE电源控制器结合意法半导体的 MasterGaN 技术，打造有能量回收功能且创纪录的笔记本电脑/智能手机充电器设计

服务多重电子应用领域、全球排名前列的半导体公司意法半导体(STMicroelectronics，简称ST；纽约证券交易所代码:STM)正在通过其新一代的创新技术，增强个人计算产品的可持续性。这款名为 ST-ONE的新芯片将提高各种 AC-DC 适配器的能效，完全符合 USB-PD 3.1 标准，包括笔记本电脑和智能手机充电器。采用ST-ONE的新适配器可以减少二氧化碳排放和塑料的消耗量。

新款ST-ONE 芯片可以搭配意法半导体基于先进氮化镓 (GaN) 半导体技术的MasterGaN电源输出模块配套使用。GaN芯片可显著节省电能并缩小设备尺寸。

尽管笔记本电脑提供了可选的省电设置，但如果配备更高效的电源适配器，每台机器都可以节省更多电能，从而改善环境状况及二氧化碳排放量。ST-ONE芯片针对电源控制进行了优化设计，可以回收在传统电路中通常以热量形式消耗掉的电能。该产品还简化电路设计，大幅减少电源组件数量，使这种类型电源变得更稳健、更经济，并且在整个市场中得到更广泛采用。

意法半导体工业和电源转换部总经理Domenico Arrigo 表示：“如果每个电源采用 ST-ONE 能量回收电路设计，那样电源适配器的能效至少提高1%，那么全世界可以节省大约 93万亿瓦时的电能，相当于 15 座核电站的输出功率。 “此外，如果全球 10 亿只充电器使用我们的技术，可以节省 20 万吨塑料和原材料。”

塑料等耗材减少是通过提高所谓的功率密度来实现的，高功率密度让更小的组件能够处理更大的功率输出。高功率密度还降低了回收和环境成本。

在最近的德国纽伦堡的Embedded World嵌入式电子展览会上，意法半导体展出了65 瓦 USB-C 笔记本电脑电源适配器参考设计EVLONE65W，该适配器的大小和重量与一个标准的20瓦智能手机充电器相同( 37立方厘米，不到 70 克)，取得了超高的功率密度，每立方厘米的功率超过 1.8 瓦。

详细技术信息

ST-ONE 针对新型非互补式有源钳位反激拓扑设计进行了优化，支持更高的功率，在65W以上有着比准谐振反激等其他反激拓扑更高的效率表现。

该芯片是全球首款单封装集成基了 Arm® Cortex®-M0+内核的可编程离线电源控制器、高压启动电路、同步整流控制器和 USB 供电 (USB-PD) 电路的数字电源控制器。

ST-ONE包含控制功率转换所需的全部外设。USB-PD 通信位于次级电路，并提供增强型电流隔离功能，让初级和次级电路通信的同时符合电气安全要求。

还可以搭配使用集成了先进宽禁带晶体功率管和优化的GaN驱动器的 MasterGaN，适配器可在更高的开关频率下工作，从而可以使用尺寸更小的磁性元件，最大限度地提高功率密度。

ST-ONE配备64KB嵌入式闪存，供设计人员自定义USB-PD 协议及设置功率转换参数。

ST-ONE 控制器闪存预装USB-PD 3.1 PPS认证固件，为用户提供设计标准电源提供一个整体解决方案。

经历了2021的全球缺芯潮，我们迎来了2022 年，今年，世卫组织认为新冠疫情会得到控制，随着疫情影响减弱，以及AIOT、智慧家居市场、老年健康市场走热，2022年半导体产业会有哪些新的变化？电子创新网采访数十位半导体高管，他们分享了自己对2022年产业发展的洞察，我们以"行业领袖看2022”系列问答形式向业界传达知名半导体眼中的2022 ，这是该系列第三篇报道---意法半导体总裁兼首席执行官Jean-Marc Chery的答复。

1问：您所关注的领域，2021年经历了怎样的变化?您会如何总结今年所遇到的挑战和机遇？

Jean-Marc Chery：对许多行业，尤其是半导体行业来说，2021 年都是前所未有的一年，是充满挑战的一年。这场席卷全球的芯片短缺主要与受疫情初期影响后经济的快速复苏有关，但也与我们专注的汽车和工业两个市场正在经历的变革有关。

汽车行业正在向电动化和智能化转型，这两个转变引起汽车架构变化，为价值链中的新参与者打开了市场，同时也引起一些市场的动能和主要参与者发生了变化。在这方面，我们看到亚洲尤其是中国正在取得成功。

为迎接“绿色经济”、智能工业、智慧城市、智能建筑的挑战，工业市场也在经历一场转型。这些转变背后，是政府加速变革的激励措施在大力推动。

除了对经济的短期影响之外，疫情还加快了这些转型的速度，这体现在我们服务的所有行业中，增长率或系统架构变化都高于最初预期。

最后，我们也看到全球经济正在发生变化，从完全的全球化转向局部区域化。

2问.展望2022年，您看好哪些细分市场的前景？贵司会如何针对布局？

Jean-Marc Chery：展望2022年，对 ST来说，我们的战略源于我们多年前已经确定并部署的三个长期推动因素——智慧出行、电源和能源、物联网和5G。在疫情的初始阶段之后，我们看到了这些趋势的加速。现在我们可以确定地说，明年我们也将继续看到这种加速。

首先，智慧出行。对于 ST 而言，智慧出行就是帮助汽车制造商让每个人的驾驶更安全、更环保、更互联，这也涉及配套基础设施，如电动汽车快速充电站。

最近，我们看到这一趋势变强，汽车进一步向电动化和智能化推进，这是因为各国政府发布鼓励政策和投资计划，尤其是中国，推进电动汽车发展的力度非常强劲。我们可以看到，这一点体现在市场预测电动汽车数量激增，未来 3 年 ADAS 功能大规模应用，平均增长率与 2020 年初相比大幅提高。这接下来又推动汽车基础设施投资，如，快速充电站和车辆通信设备。

第二，电源和能源管理。我们的目标是让许多不同的行业都能够全面提高能效，同时提高可再生能源的使用率。能效的提高依靠更智能的系统设计，能效更高的功率半导体，以及数字电源控制解决方案。

我们在这里再次看到趋势加强，还是因为政府对重要基础设施的政策支持和投资计划，例如，电网、清洁公共交通和能源转型。中国正在这方面大力投资，以支持能源转型，实现碳中和的承诺，同时加快提高风力发电、太阳能发电和水力发电、太阳能加热、生物燃料运输工具等可再生能源的使用率。

而这些都与我们全球社区需要实现的可持续发展目标有关。鼓励使用可再生能源解决方案，提高其成本效益和能效，对于实现可持续发展目标至关重要。而半导体行业可以有效促进这个目标的实现。举个例子，ST 已承诺到 2027 年购买的电力100%来自可再生能源发电。因此，可持续发展是ST的一个主要关注领域，我们正在这方面进行多项战略投资。我们正在加快我们自己的可持续发展步伐，并于去年年底承诺于2027 年实现碳中和, 成为半导体行业中第一个实现碳中和的公司。

第三个赋能趋势是物联网和 5G。在这个方面，我们希望推动智能互联物联网设备大量普及。我们为设备开发者提供必要的模组和相关的开发生态系统。我们提供微控制器、传感器、独立连接安全解决方案，以及完整系统所需的模拟和电源管理芯片。我们再一次看到了自去年以来趋势加速——如，智能家电增长强劲，预计未来几年将进一步加快发展。我们还看到未来 3 年主要云服务提供商将加大对基础设施的投资。

以上是三个影响我们战略制定的电子行业长期赋能趋势。我们长期投资于促进赋能趋势和建设更可持续的世界所需的关键技术。最近我们看到这些趋势还在加速发展，这证明我们为服务客户和满足更广泛的社会利益制定的战略是正确的。我们将坚定不移地继续做强做优ST，为客户和合作伙伴提供一流的服务，同时加快推进我们本身的可持续发展工作。

3问.您认为2022年市场短缺行情会持续吗？针对这种情况，贵司有哪些应对措施？

Jean-Marc Chery：我们预计2022 年全球芯片短缺局势将逐渐向好，但至少要到 2023 年上半年才能恢复“正常”。短期来看，我们的当务之急是处理好短期缺货问题，避免供应链过度吃紧对客户造成结构性损害。所以，处理好芯片短期缺货问题是我们的首要任务，对我们所有的管理者来说，这是一项艰巨的任务。

中期来看，对于2022 年和 2023 年，首先，我们开始与客户总结经验教训，探讨如何更好地规划未来需求和产能，为半导体供应链提供更可靠的需求预测，以便灵活地部署产能。我们需要找到一种方法，让客户能够提供预测信息，以便半导体厂商在最低风险条件下提前规划产能。因此，我们正在与客户讨论这些应对措施，制定我们的资本支出计划，并将信息传递给我们的合作伙伴。

如前所述，ST将在未来几年投入巨资，建设合理的产能，支持客户业务发展。

2021年ST的资本支出将达到大约 21 亿美元，其中14 亿美元将投入全球产能扩建，7 亿美元将用于我们的战略计划，为未来做准备。这里的战略计划包括在建的意大利Agrate 300mm（12英寸） 晶元新厂、 意大利Catania的碳化硅 （SiC）工厂和 法国Tours的氮化镓 (GaN)工厂。

ST将在未来 4 年内大幅提高晶圆产能，计划在 2020 年至 2025 年期间将欧洲工厂的整体产能提高一倍，主要是增加300 mm（12英寸）产能。对于200 mm（8英寸）产能，我们将选择性提高，主要是针对那些不需要 300 mm（12英寸）的技术，例如， BCD、先进BiMOS 和 ViPower。

ST也在继续投资扩建在意大利Catania和新加坡的碳化硅 (SiC) 产能，以及投资供应链的垂直化整合。我们计划到 2024 年将 SiC 晶圆产能提高到 2017 年的10 倍，以支持众多汽车和工业客户的业务增长计划。（完）

以45.8mm x 8.3mm 的纤薄主板为亮点，意法半导体STEVAL-IOD04KT1工业传感器套件可简化开发者为独立于现场总线的点对点双向通信应用开发紧凑的IO-Link (IEC 61131-9) 传感器。

该主板集成了意法半导体的STM32G0微控制器和L6364W IO-Link收发器、IIS2MDC高精度3轴数字输出磁力计，以及内嵌机器学习核心的ISM330DHCX iNEMO惯性测量模块。得益于L6364W的2.5mm x 2.5mm 的CSP19微型芯片级封装和 STM32G0的2.3mm x 2.5mm的WLCSP25封装 ，板子的紧凑尺寸可以用外壳极小的传感器。板子配备一个 4 针 M8 工业接口，可连接到任何支持 IO-Link 1.1 的 IO-Link 主控制器。10 针扩展接口可以让板子连接更多的不同模式的传感器。

配套的 STM32Cube 软件包 STSW-IOD04K 提供 IO-Link 设备描述 (IODD) 文件、意法半导体专有 IO-Link 演示软件栈，以及用于管理 L6364W和MEMS 传感器的例程。软件包支持热插拔激活，包含有助于开发各种类型传感器的函数库，软件架构可与其他 X-CUBE 软件轻松集成，以进一步扩展传感器的功能。

因为能够处理 IO-Link 通信功能，L6364W 收发器减轻了 STM32G0 的工作负荷。芯片还实现了符合 IO-Link 标准的电气接口和数字功能，包括唤醒识别、15 字节数据缓冲区和无晶振 IO-Link 时钟提取功能。片上集成最高±2.5kV 的浪涌脉冲保护、ESD 保护和反极性保护等安全功能，无需用户安装额外的器件，并节省 PCB 空间和物料清单成本。L6364W片上 集成3.3V 和 5.0V LDO稳压器，以及可数字配置的降压 DC/DC变换器，可提供高达 50mA 的负载电流，帮助开发人员满足应用的能效和EMC 要求。

L6364W 属于意法半导体IO-Link芯片产品家族。该产品家族提供一整套可简化IO-Link 物理层实现的芯片解决方案，其中还包括 L6360 IO-Link 控制端收发器以及 L6362A 和 L6364Q IO-Link 设备芯片。

STEVAL-IOD04KT1套件包含快速连接传感器以进行评估和使用所需的全部工具，包括 IO-Link M8-M12 适配器电缆和意法半导体的 STLINK-V3MINI代码烧录器。套件现已上市。

意法半导体的 ST25TN512 和 ST25TN01K NFC Forum Type 2标签 IC 为商家消费者互动、产品信息分享、品牌保护等应用带来更高的性价比。

ST25TN512/01K NFC 标签 IC 同样适用于智慧城市和门禁管理，支持多种用户保护和隐私机制，包括一个7 位唯一芯片识别码、TruST25™ 数字签名、NFC Forum T2T块级(Block)永久写保护，以及永久关闭标签的可配置终止(Kill)模式。

ST25TN512 和 ST25TN01K 取得NFC Forum Type 2认证，采用ISO 14443非接触式智能卡标准，支持NFC手机或专用短距离读卡器。嵌入式存储器包含高达 208字节（1664 位）的用户专用存储器。

支持 NFC 数据交换格式 (NDEF) 消息的标签无需专用应用程序就可以在智能手机上触发本机操作，例如，打开网络浏览器或开始Bluetooth®蓝牙配对。增强型 NDEF (ANDEF) 格式还支持读取动态信息，例如，自定义消息和唯一Tap代码，而无需明确更新 EEPROM。

ST25TN512/01K NFC 标签 IC 的制造工艺是意法半导体内部新开发的技术，技术水平领先业界，能为产品带来更好的性能。在标签内部有一个50pF 的内部调谐电容，这个电容值被市场广泛使用，允许 inlay卡片集成商即插即用。标签从 13.56MHz 射频发射器电磁场收集工作所需电能，因此，完整的系统设计只再需要一个天线。其他优势包括 -40°C 至 +85°C 的宽工作温度范围和较长的数据保留时间。这些 IC 的供货形式是切割好的晶圆或者安装焊球的晶圆，也可以方便集成的 DFN5 封装。

ST25TN512 和 ST25TN01K均已量产。