能源採集(Energy Harvesting)應用市場快速成形。針對物聯網感測器節點裝置多半採用電池供電且須常時運作(Always On)的設計要求,愈來愈多半導體大廠與新創公司推出超低功耗微控制器(MCU)、電源管理晶片(PMIC)、電源轉換器(Power Converter)及換能器(Transducer)等能源採集關鍵元件,期降低感測器節點耗電量,並利用能源採集技術延長電池使用壽命,甚至取代電池。
Semico Research技術長Tony Massimini表示,無論是物聯網、穿戴式或工業自動化領域,很多新裝置和應用採用可攜式設計,由電池供電運作。這些裝置必須具備無線連結能力,藉以傳送感測器所收集的數據,且需要不間斷的電力以維持常時運作。為滿足上述設計需求,半導體業者已開發出各種低功耗元件,但即使如此,電池最終仍會因用完而需要更換。因此,利用能源採集技術延長電池使用時間的做法,日益受到業界重視。
Massimini指出,能源採集解決方案不只需要能源採集器或換能器,更包括電源轉換器、電源管理晶片、微控制器和能源儲存裝置等。其中,能源儲存裝置可以是可充電鋰電池或薄膜電池,也可以是超級電容。這些元件將會為半導體產業帶來新的成長機會。
在物聯網熱潮帶動下,能源採集應用日益升溫,吸引半導體廠相繼投入。Massimini分析,能源採集半導體生態圈主要以電源相關元件供應商為核心,這些業者與能源採集器生產業者、電池供應商及其他元件供應商共同合作,並已推出能源採集開發套件和參考設計。
目前已跨入能源採集領域的半導體廠包括凌力爾特(Linear Technology)、美信(Maxim Integrated)、德州儀器(Texas Instruments)、亞德諾(ADI)、意法半導體(ST)、愛特梅爾(Atmel)、芯科實驗室(Silicon Labs)及微芯(Microchip)等。此外,有一些新進業者也試圖以他們所發展的創新能源採集解決方案進軍此一市場。
Semico Research最近發布的研究報告顯示,許多應用將導入能源採集技術以取代電池或延長電池壽命,這些應用包括用於橋梁、基礎建設、建築和家庭自動化控制的無線感測網路(WSN)。另外,能源採集在汽車、手機、穿戴式裝置和其他消費性電子領域也將明顯成長。
Semico Research預測,2015~2020年間,能源採集方案將不斷精進,且平均銷售價格(ASP)也會持續下滑,可望促使能源採集應用設計成本進一步下降,並驅動市場滲透率大增。至2020年,全球能源採集相關半導體出貨量將成長至七億七千七百萬顆,2015~2020年間的年複合成長率(CAGR)高達80.6%。屆時,智慧型手機將是最大應用市場,其次則是商業和工業應用的WSN。而相關半導體產值至2020年時,則達到30億美元,2015~2020年CAGR高達71.4%。