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概述
调研大纲

1、不同产品类型实时时钟芯片

实时时钟芯片 (RTC 芯片) 是跟踪当前时间和日期的集成电路,通常计算秒、分钟、小时、天、月和年,并带有闰年补偿。这些芯片提供 12 小时和 24 小时时间格式,带有 AM/PM 显示。实时时钟芯片是一种低电流器件,可以在单个锂电池上维持数年。它依靠电池运行,即使它与主电源断开,也能持续跟踪时间。尽管该术语通常指的是个人计算机、服务器和嵌入式系统中的设备,但实时时钟芯片几乎存在于任何需要保持准确时间的电子设备中。RTC IC 广泛用于多种应用,例如防盗报警系统、游戏设备、电子计量、楼宇门禁控制、工业应用、销售点终端以及各种垂直行业的众多其他应用。此外,RTC 经常集成到其他设备中,例如汽车收音机中使用的宽带通信芯片。

图:2022年全球不同产品类型实时时钟芯片销量占比

2022年全球不同产品类型实时时钟芯片销量占比

SPI

SPI是一种常见的设备通用通信协议。在SPI设备中,设备分为主机与从机系统。主机是控制设备(通常是微控制器),而从机(通常是传感器,显示器或存储芯片)从主机那获取指令。一套SPI通讯共包含四种信号线:MOSI (Master Output/Slave Input) – 信号线,主机输出,从机输入。MISO (Master Input/Slave Output) – 信号线,主机输入,从机输出。SCLK (Clock) – 时钟信号。SS/CS (Slave Select/Chip Select) – 片选信号。每个时钟周期传输一位数据,因此数据传输的速度取决于时钟信号的频率。时钟信号由于是主机配置生成的,因此SPI通信始终由主机启动。设备共享时钟信号的任何通信协议都称为同步,而SPI正是一种同步通信协议。SPI通信协议具有一定的优缺点,其优点是SPI通讯无起始位和停止位,因此数据可以连续流传输而不会中断;没有像I2C这样的复杂的从站寻址系统,数据传输速率比I2C更高(几乎快两倍)。独立的MISO和MOSI线路,可以同时发送和接收数据。其缺点是SPI使用四根线(I2C和UART使用两根线),没有信号接收成功的确认(I2C拥有此功能),没有容错机制。

I2C

I2C总线是由Philips公司开发的一种简单、双向二线制同步串行总线,只需要两根线即可传送信息。它可以将多个从机连接到单个主机(如SPI那样),也可以使用多个主机控制一个或多个从机。因此I2C的优点是只需要两根线就可以驱动十几个设备。此外,I2C移植性比较好,不同的设备,只要符合该协议,都可以通过同样的一组代码来驱动。但是I2C也有一些明显的缺点,例如传输速率比较慢,以及若需实现双向通讯,则需要另增加通讯口线。

2、不同应用类型实时时钟芯片

从不同应用,实时时钟芯片主要包括如下几个方面

网络

因为之前计算机网络中各主机和服务器等网络设备的时间基本处于无序的状态。当网络的设计向更高速及更复杂的方向发展时,在整体系统设计中,时钟架构已成为关键的考虑之一。以Unix系统为例,时间的准确性几乎影响到所有的文件操作。 如果一台机器时间不准确,例如在从时间超前的机器上建立一个文件,用ls查看一下,以当前时间减去所显示的文件修改时间会得一个负值,这一问题对于网络文件服务器是一场灾难,文件的可靠性将不复存在。因此,随着网络规模、网上应用不断扩大,网络设备与服务器数量不断增加。高精度实时时钟芯片在网络上的重要性将会越来越明显。

工控

随着科学技术的发展和计算机技术的广泛应用,工业控制中各种仪器仪表等许多方面(如时间、顺序记录、继电保护、故障测距、电能计费、实时信息和采集)都需要一个统一的高精度的时间基准。因此,高精度实时时钟芯片在工控上的重要性将会越来越明显。

汽车

汽车是目前为止对通讯需求最复杂的终端产品,不仅因为可以有足够的体积、电力支撑,相比手机,其宽容性可以支撑更高性能要求的通信指标;更高阶的通信调制,也带来对时钟噪声更苛刻的要求。这正好为RTC打开新增量。RTC作为汽车内部多个系统的基础功能单元,可以在多个系统环节中用到,如中控、仪表、智能座舱、电池管理系统(BMS)等。其功能在于两方面,一方面是作为唤醒源之一,可触发BMS对自身工作模式的管理,比如休眠或运行;另一方面是作为SoC电池管理算法的输入条件,可用于定期对SoC进行修正。此外,自动驾驶也需要高精度定位作为核心支撑,急需实时时钟芯片大幅提升稳定度。

通信

随着大数据、云计算和物联网时代的到来,通信系统从集中式系统向分布式系统发展,在集中式系统中,所有进程或模块都从系统唯一的全局时钟中获取时间,系统内任何两个事件都有着明确的先后关系。系统中各时钟的同步,需要对比各时钟与系统标准时钟的差值,以及对相对漂移做修正处理。因此,通信领域的发展,5G时代的到来急需高精度实时时钟芯片做支撑。 

其他

实时时钟芯片除了可以应用于网络、通信、工控、汽车等领域外,还可以应用于消费电子和物联网等领域。例如,物联网时代的到来,将会使接入设备数量的大爆炸,同样还会带来海量信息和数据,接入设备的协同工作,海量数据信息的合理排序处理,这些都离不开精准的时间戳。此外,物联网接入终端一般需要周期性上报数据。因此,实时时钟芯片在其他领域也将有广泛的应用。 

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