工業(yè)領(lǐng)域一直是半導(dǎo)體廠商的重要垂直應(yīng)用市場之一。隨著工業(yè)4.0、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在全球的持續(xù)推進，工業(yè)領(lǐng)域?qū)Π雽?dǎo)體的需求也持續(xù)增長。2020年上半年，COVID-19疫情肆虐全球，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)深受影響。在半導(dǎo)體行業(yè)主要垂直應(yīng)用領(lǐng)域中，工業(yè)相對汽車、通信、消費等領(lǐng)域成為受影響最小的領(lǐng)域。
作為全球重要的半導(dǎo)體廠商，意法半導(dǎo)體（ST）一直是工業(yè)領(lǐng)域半導(dǎo)體供應(yīng)商的重要的一員。針對工業(yè)市場，意法半導(dǎo)體將采取怎樣的發(fā)展戰(zhàn)略？主要目標(biāo)領(lǐng)域是什么？將為工業(yè)領(lǐng)域帶來哪些創(chuàng)新應(yīng)用？日前，意法半導(dǎo)體亞太區(qū)功率分立和模擬產(chǎn)品器件部區(qū)域營銷和應(yīng)用副總裁沐杰勵先生和意法半導(dǎo)體亞太區(qū)功率分立及模擬器件產(chǎn)品部工業(yè)產(chǎn)品市場總監(jiān)，自動化技術(shù)創(chuàng)新中心負(fù)責(zé)人Allan LAGASCA先生接受了《電子技術(shù)應(yīng)用》記者專訪，就意法半導(dǎo)體在工業(yè)領(lǐng)域的最新發(fā)展戰(zhàn)略與技術(shù)創(chuàng)新作了深入介紹。
意法半導(dǎo)體亞太區(qū)功率分立和模擬產(chǎn)品器件部區(qū)域營銷和應(yīng)用副總裁沐杰勵
意法半導(dǎo)體的自動化市場戰(zhàn)略
沐杰勵介紹道，意法半導(dǎo)體高度重視工業(yè)市場的發(fā)展，ST亞洲制定部署了一個非常明確的工業(yè)市場戰(zhàn)略，目標(biāo)是成為工業(yè)市場的領(lǐng)導(dǎo)者。對于亞洲區(qū)域工業(yè)市場，意法半導(dǎo)體的發(fā)展重心專注于工業(yè)自動化、電機控制、電力與能源三個重點領(lǐng)域。
為什么要專注于自動化呢？沐杰勵表示，自動化是一個對技術(shù)水平要求很高的細(xì)分市場，客戶和技術(shù)開發(fā)機構(gòu)在這個市場上投入很大。從2019年到2023年，市場需求復(fù)合年增長率將達(dá)到8％。沐杰勵認(rèn)為，新冠肺炎疫情并沒有導(dǎo)致市場需求增長完全放慢，或許需求出現(xiàn)了差異化，但依然保持強勁的增長勢頭，而且，在某些應(yīng)用中，市場需求正在加速增長。其中，智能化、機器人技術(shù)創(chuàng)新、5G基礎(chǔ)設(shè)施，這些都發(fā)揮著重要作用。
沐杰勵介紹，自動化主要分為兩大類，包括工廠自動化以及家庭、樓宇和城市自動化。工廠自動化又分為兩個部分：自動化系統(tǒng)和工業(yè)機器人。在自動化領(lǐng)域，意法半導(dǎo)體提供了很多產(chǎn)品：從無線連接和無線充電，到ViperPlus電源管理產(chǎn)品，再到STPOWER碳化硅產(chǎn)品和STM32微控制器，還有其他多款產(chǎn)品，包括STSPIN、SPIRIT、無線通信和安全芯片。在制造和加工方面，亞洲TAM（整體目標(biāo)市場）體量非常大，高達(dá)31億美元。在樓宇及家居控制方面，亞洲TAM市場規(guī)模約12億美元。
針對這兩個目標(biāo)市場，意法半導(dǎo)體近期特別推出代表性的解決方案：面向工廠自動化的“狀態(tài)監(jiān)測和預(yù)測性維護”方案，以及面向家庭、樓宇應(yīng)用的“BLE-KNX 智能照明控制”解決方案。
狀態(tài)監(jiān)測和預(yù)測性維護
沐杰勵介紹道，預(yù)測性維護對于工業(yè)4.0非常重要。 預(yù)測性維護可以預(yù)見潛在的故障或者生產(chǎn)線停產(chǎn)，以將突發(fā)故障率降低70％，停機時間減少50％，早期故障檢測可以節(jié)省30％的成本，而且定期保養(yǎng)成本將低很多。狀態(tài)檢測和預(yù)測性維護對于工廠自動化有著重要意義，對于減少故障、減少停機時間、降低設(shè)備及維修成本有著顯著的效果。為此，意法半導(dǎo)體特別推出了全套解決方案，包括三個解決方案：IO-link通信解決方案、STWIN、STEVAL-STWINKT1。
其中，STEVAL IDP 004和BFA 001是IO-link通信解決方案，一個是IO-link 主站，另一個則是接收器。IO-link是一種無線通信協(xié)議，可以無縫地傳輸數(shù)據(jù)，且沒有錯誤數(shù)據(jù)。傳感器數(shù)據(jù)送到微控制器進行邊緣計算處理，然后送到主板，主計算單元接收并共享數(shù)據(jù)，執(zhí)行第二層邊緣計算。
第二個解決方案STWIN首次啟用無線工業(yè)通信技術(shù)，可以檢測振動。ST已經(jīng)優(yōu)化了工業(yè)M12連接器，并且有專門的算法,能夠利用專業(yè)知識定制解決方案，并根據(jù)客戶的生產(chǎn)線需求優(yōu)化解決方案。
STEVAL-STWINKT1是一款一流的工業(yè)級傳感器，用于超聲波檢測分析機械振動。不僅有傳感器的檢測功能，還有數(shù)據(jù)處理分析能力。在收集完數(shù)據(jù)及傳送過程中，ST的STSAFE-100能夠讓用戶對安全數(shù)據(jù)了如指掌。該方案的耗電量非常低，并具有BLE藍(lán)牙模塊，能夠用藍(lán)牙連接許多其他設(shè)備，并且在STM32L4 +上實現(xiàn)算法。
意法半導(dǎo)體亞太區(qū)功率分立及模擬器件產(chǎn)品部工業(yè)產(chǎn)品市場總監(jiān)，自動化技術(shù)創(chuàng)新中心負(fù)責(zé)人Allan LAGASCA
意法半導(dǎo)體的狀態(tài)監(jiān)測與預(yù)測性維護方案如何兼顧對原有系統(tǒng)的兼容性？另外對于軟件和算法有哪些支持？對此，Allan LAGASCA表示，基本上，意法半導(dǎo)體的預(yù)測性維護解決方案和生態(tài)系統(tǒng)涵蓋了設(shè)計人員的各種需求，包括連接模塊、感測模塊、處理模塊和安全模塊。這些模塊甚至可以部署在原來的系統(tǒng)中，這是ST的預(yù)測性維護解決方案的要素之一。因此，這不僅適用于新系統(tǒng)，而且適用于原來系統(tǒng)。關(guān)于軟件算法，意法半導(dǎo)體作為半導(dǎo)體供應(yīng)商，提供了多種軟件算法來支持不同的傳感器，并可以與強大的STM32 CUBE AI人工智能生態(tài)系統(tǒng)配合使用。
BLE-KNX 智能照明控制
針對樓宇照明，意法半導(dǎo)體推出了基于KNX總線的完整智能照明控制解決方案。該方案所用到的主要產(chǎn)品包括KNX 發(fā)送器 STKNX 、STM32 MCU (STM32F103, STM32L151) 、BLE 無線 SoC BLUENRG-232 、LED 驅(qū)動芯片 LED1642GW 、 MEMS 壓力傳感器 LPS25HB 及 溫濕度傳感器HTS221。意法半導(dǎo)體針對該領(lǐng)域應(yīng)用為客戶提供完整的開發(fā)工具，包括KNX 評估板 EVALKITSTKNX、LED 評估板 xNucleo-LED16A1、BLE 評估板 STEVAL-IDB008V2及移動應(yīng)用程序 Remote Manager。
沐杰勵介紹，KNX總線的優(yōu)點主要是兩方面，一是低功耗，另外就是與IT系統(tǒng)兼容。意法半導(dǎo)體推出的BLE-KNX 智能照明控制方案主要有以下特點: 可通過移動應(yīng)用程序和按鈕進行控制開關(guān)燈；可通過移動應(yīng)用程序?qū)φ{(diào)光器照明亮度和顏色進行調(diào)整；可實現(xiàn)環(huán)境溫度測量和顯示；能夠與其他KNX設(shè)備和系統(tǒng)集成。
醫(yī)療保健應(yīng)用
2020年，COVID-19疫情對人們造成重要影響，醫(yī)療保健領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新需求也不斷涌現(xiàn)。意法半導(dǎo)體廣泛的產(chǎn)品組合在醫(yī)療保健領(lǐng)域同樣大有用武之地，能夠為行業(yè)帶來高質(zhì)量的創(chuàng)新解決方案。
沐杰勵介紹，ST有豐富的醫(yī)療產(chǎn)品組合。對于數(shù)據(jù)采集，有傳感器。針對數(shù)據(jù)處理，有功能強大的微控制器，以及人工智能技術(shù)。對于電機控制，有電機驅(qū)動產(chǎn)品系列。最重要的是，也有數(shù)據(jù)安全技術(shù)。在人身安全和健康方面，除了必須確保人身安全，還必須保護個人信息安全。關(guān)于安全性，意法半導(dǎo)體提供STSAFE安全解決方案，其中包括唯一設(shè)備ID碼、數(shù)字簽名和加密算法。對于網(wǎng)絡(luò)連接，意法半導(dǎo)體提供有線和無線連接技術(shù)。
意法半導(dǎo)體的解決方案已廣泛應(yīng)用于醫(yī)療保健領(lǐng)域，包括醫(yī)學(xué)影像、超聲診斷、能量收集和神經(jīng)刺激器、無損檢測、心電圖 (ECG)、光電容積脈搏波 (PPG)、皮膚電反應(yīng)（GSR）、生物阻抗功能、血氧飽和度測試、呼吸頻率和體溫測量等等應(yīng)用。
STSAFE保障自動化安全
無論是工業(yè)自動化領(lǐng)域還是醫(yī)療領(lǐng)域，安全性始終是日趨重要的關(guān)鍵一環(huán)。意法半導(dǎo)體在相應(yīng)領(lǐng)域的解決方案，都將安全納為重要考量。
Allan LAGASCA介紹，安全(safety)和安防(security)始終是工廠自動化的一個基本問題。安全主要是把人類體驗變得更好和更安全，確保工廠自動化工人的人身安全。安防也非常重要，這里我們主要討論數(shù)據(jù)安全，因為數(shù)據(jù)完整性是公司最關(guān)注的問題之一，尤其是在與預(yù)測性維護相關(guān)的情況。由于大多數(shù)數(shù)據(jù)送到不同的系統(tǒng)和供應(yīng)商，這些系統(tǒng)都是互聯(lián)互通的。意法半導(dǎo)體已經(jīng)在很多方面著手解決這一問題。在安全方面，我們有SIL認(rèn)證智能功率開關(guān)等模擬產(chǎn)品，用于解決工廠自動化機器的安全問題。我們的安全微控制器當(dāng)然采用STSAFE安全技術(shù)，提供硅基數(shù)據(jù)安全保護、Unique ID、密碼加密以及STM32生態(tài)系統(tǒng)，這提供了滿足工廠自動化的安全性要求所需的全部要素。
自動化、電力&能源以及電機控制是意法半導(dǎo)體在工業(yè)領(lǐng)域所專注的三大市場，正如沐杰勵所介紹，意法半導(dǎo)體擁有完整的產(chǎn)品和解決方案，專業(yè)的技術(shù)和銷售支持，能為市場及客戶提供完整的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)。無論是針對自動化的狀態(tài)監(jiān)測和預(yù)測性維護及BLE-KNX 智能照明控制方案，還是醫(yī)療以及低壓電機控制方案，都離不開STM32 MCU的身影，意法半導(dǎo)體強大的STM32生態(tài)體系無疑是其在相關(guān)領(lǐng)域拓展的強大優(yōu)勢；此外，作為涉足工業(yè)領(lǐng)域30年的領(lǐng)先廠商，意法半導(dǎo)體廣泛的產(chǎn)品組合、強大的生產(chǎn)制造能力、深厚的行業(yè)經(jīng)驗更是贏得客戶信賴的重要保障；而安全則是意法半導(dǎo)體各類解決方案中都未缺席的重要一環(huán)。憑借STM32豐富的產(chǎn)品體系、強大的生態(tài)系統(tǒng)，以及傳感器等廣泛的產(chǎn)品組合，意法半導(dǎo)體在工業(yè)領(lǐng)域的拓展前景可期。