工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)是半導(dǎo)體企業(yè)待挖的金礦

單祥茹

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（HOT）主要描述了機(jī)器到機(jī)器（M2M）的通信，并且有望影響制造業(yè)新一波技術(shù)創(chuàng)新。通過傳感器、高級(jí)分析和智能決策，IIoT將深刻改變現(xiàn)場(chǎng)資產(chǎn)與企業(yè)的連接和溝通方式。IDC預(yù)計(jì)，在制造業(yè)、消費(fèi)業(yè)、運(yùn)輸業(yè)和公用事業(yè)部門的引領(lǐng)下，2019年全球物聯(lián)網(wǎng)支出將達(dá)到7450億美元。其中，在物聯(lián)網(wǎng)解決方案上花費(fèi)最多的前兩個(gè)行業(yè)分別是離散制造（1190億美元）、過程制造。IDC預(yù)計(jì)，制造商今年在Hot上花費(fèi)將達(dá)到1970億美元，相比在智能家居、個(gè)人健康和車聯(lián)網(wǎng)等消費(fèi)物聯(lián)網(wǎng)上的支出1080億美元高出很大一截。

可以預(yù)見的是，新一波工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)浪潮的到來將對(duì)半導(dǎo)體企業(yè)的業(yè)務(wù)帶來較大影響。為此，本刊記者采訪了兩家對(duì)智能制造以及工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)保持高度關(guān)注的半導(dǎo)體企業(yè)，以下為其主要觀點(diǎn)。

智能制造為半導(dǎo)體行業(yè)帶來巨大商機(jī)

智能制造這個(gè)概念源于人工智能的研究，它把制造自動(dòng)化的概念擴(kuò)展到柔性化、智能化和高度集成化，并將逐漸成為未來制造業(yè)發(fā)展的重大趨勢(shì)和核心內(nèi)容。智能制造極大地提高了制造業(yè)的自動(dòng)化和控制水平以及生產(chǎn)效率。根據(jù)德勤的調(diào)研，中國(guó)工業(yè)企業(yè)智能制造五大部署重點(diǎn)分別為：數(shù)字化工廠、設(shè)備及用戶價(jià)值深挖、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、重構(gòu)商業(yè)模式以及人工智能（AI）。涉及到的相關(guān)技術(shù)包括：工業(yè)軟件、傳感器技術(shù)、通信技術(shù)、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)分析等。

安森美半導(dǎo)體亞太區(qū)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用工程經(jīng)理彭宗良在接受本刊記者采訪時(shí)表示，智能制造的發(fā)展，使得工業(yè)系統(tǒng)中的半導(dǎo)體含量顯著增加，其中將涉及感知、聯(lián)接、處理、致動(dòng)等關(guān)鍵構(gòu)建模塊。例如，機(jī)器視覺和機(jī)器人應(yīng)用將需要大量的高性能圖像傳感器，而這些圖像傳感器將朝著更高分辨率、更緊湊、更低功耗的方向發(fā)展。此外，數(shù)據(jù)檢測(cè)、分析、預(yù)測(cè)性維護(hù)等需要溫度、濕度、液位等同樣需要各種微型低功耗傳感器。為提高工業(yè)系統(tǒng)能效，還需要更多高能效的功率器件、電源管理方案和電機(jī)控制方案。比如中高壓MOSFET、超級(jí)結(jié)MOSFET、電源模塊、碳化硅（SiC）方案、無刷直流（BLDG）電機(jī)等產(chǎn)品的需求量將大幅上升。要實(shí)現(xiàn)智能制造，一個(gè)高效、安全、可靠的信息交換網(wǎng)絡(luò)必不可少，因此，經(jīng)認(rèn)證的聯(lián)接方案在工業(yè)控制中也是至關(guān)重要的一環(huán)。

羅姆半導(dǎo)體（上海）有限公司技術(shù)中心高級(jí)經(jīng)理周勁在接受采訪時(shí)表示，公司一直在智能制造領(lǐng)域有較大投入，目前主要推進(jìn)兩大舉措，一是自有工廠的智能化，二是與各種各樣的企業(yè)進(jìn)行合作，提出解決方案。

第一個(gè)舉措，為了推進(jìn)自有工廠的智能化，發(fā)揮所擅長(zhǎng)的傳感器無線通信技術(shù)，組合MCU，將感應(yīng)用IoT裝置配置到自有工廠的各處，羅姆半導(dǎo)體目前正在導(dǎo)入這種僅在現(xiàn)有設(shè)備上追加配置就可以做到“可視化”的解決方案。同時(shí)，根據(jù)收集的大量數(shù)據(jù)，由人工或者AI來分析與制造品的關(guān)聯(lián)性，關(guān)聯(lián)各種各樣的參數(shù)，打造更加智能的制造環(huán)境。

第二個(gè)舉措，羅姆正在與很多企業(yè)展開合作并提出解決方案。譬如，服務(wù)器、云、AI，服務(wù)等。為了能夠給那些希望簡(jiǎn)單地、短時(shí)間內(nèi)導(dǎo)人智能制造的企業(yè)提供解決方案，羅姆現(xiàn)階段選擇首先在現(xiàn)有的制造設(shè)備上容易組裝的解決方案上開展合作。

羅姆半導(dǎo)體還提出，對(duì)元器件廠商來說，通過為各種各樣的制造現(xiàn)場(chǎng)提出合適的解決方案，能夠增加作為解決方案的構(gòu)成部分——半導(dǎo)體的需求，從這一點(diǎn)來講，這是非常讓人期待的領(lǐng)域。

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)在推進(jìn)過程中還有一些亟待解決的問題

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)在智能制造推進(jìn)過程中發(fā)揮著重要作用，安森美和羅姆半導(dǎo)體的專家均表示，在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的推進(jìn)過程中仍存在一些需要解決的問題。

在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)推進(jìn)過程中，能源挑戰(zhàn)和安全風(fēng)險(xiǎn)是必須面對(duì)的兩大問題。能源問題的解決，一方面要從技術(shù)上實(shí)現(xiàn)設(shè)備和器件的低功耗，另一方面，全新的能量采集技術(shù)將有用武之地。

據(jù)彭宗良介紹，安森美半導(dǎo)體從電源管理人手推出了一系列面向工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的低功耗和能量采集的創(chuàng)新產(chǎn)品和方案。比如最新的低壓降穩(wěn)壓器（LDO）NCP171產(chǎn)品，靜態(tài)電流只有50nA，專為低占空比的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)而設(shè)計(jì);智能無源無線傳感器（SPS）基于RFID，從測(cè)量信號(hào)中采集能量，可監(jiān)測(cè)溫度、濕度、液位等各種參數(shù);能量采集藍(lán)牙低功耗（BLE）開關(guān)集成了業(yè)內(nèi)最低功耗的RSL10 SIP和采埃孚股份公司（ZF Friedrichshafen AG）的高能效能量采集開關(guān)。其中，RSL10的超低功耗支持從開關(guān)的振動(dòng)中采集足夠的能量，免電池，免維護(hù)。BLE太陽能電池多傳感器平臺(tái)完全由可再生能源或從傳感器周圍采集的能量供電，實(shí)現(xiàn)持續(xù)免電池的傳感器監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆凭W(wǎng)關(guān)。安全風(fēng)險(xiǎn)是工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)在實(shí)施過程中必須解決另一難題，彭宗良表示，當(dāng)設(shè)備聯(lián)接到云服務(wù)提供商如亞馬遜網(wǎng)絡(luò)服務(wù)（AWS），微軟Azure和谷歌等，需要對(duì)方案啟用傳輸層安全性（TLS）。此外，還會(huì)面臨智能網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的兼容性和可擴(kuò)展性問題，因此需要完整的智能網(wǎng)絡(luò)將獨(dú)立的智能點(diǎn)聯(lián)接起來，以實(shí)現(xiàn)智能設(shè)備之間的信息交換。

羅姆半導(dǎo)體同樣擁有可用于工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的電源解決方案，但在本次采訪中，周勁還重點(diǎn)談了對(duì)傳感器技術(shù)和通信技術(shù)的看法。他說： “在IoT不可或缺的無線通信LSI和模塊中，要充分考慮各個(gè)領(lǐng)域或國(guó)家開展業(yè)務(wù)認(rèn)證和兼容性問題。”

2019年初發(fā)布的Wi-SUN FAN，是一個(gè)向常規(guī)Wi-SUN添加多跳功能，實(shí)現(xiàn)低消費(fèi)、長(zhǎng)距離、高可靠性無線通信的標(biāo)準(zhǔn)。羅姆半導(dǎo)體自Wi-SUN Alliance成立之初便參與了策劃，并一直關(guān)注新規(guī)格的演進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)應(yīng)產(chǎn)品的早期開發(fā)。在標(biāo)準(zhǔn)的普及上，羅姆在日本作為Wi-SUN Alliance創(chuàng)始成員持續(xù)參與推廣活動(dòng)，積累了良好的市場(chǎng)業(yè)績(jī)，尤其是在電力儀表上表現(xiàn)突出。

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)解決方案日益豐富和成熟

面對(duì)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的巨大市場(chǎng)潛力，各企業(yè)在解決方案上也有較大投入。彭宗良表示，安森美半導(dǎo)體相繼推出了一系列支持感知、聯(lián)接、處理、致動(dòng)等關(guān)鍵構(gòu)建模塊的高能效創(chuàng)新方案、完整的原型平臺(tái)及設(shè)計(jì)工具，助力推進(jìn)智能制造。

在感知方面，安森美半導(dǎo)體提供視覺、環(huán)境等全面的感知方案，是工業(yè)機(jī)器視覺行業(yè)的佼佼者，同時(shí)具備CMOS和CCD圖像傳感器技術(shù)，產(chǎn)品分辨率從100K到5000萬像素，以高動(dòng)態(tài)范圍（HDR）、全局快門、近紅外增強(qiáng)（NIR+）、RGB-IR、功率可擴(kuò)展性等關(guān)鍵成像技術(shù)實(shí)現(xiàn)高性能成像;公司創(chuàng)新的智能無源無線傳感器（SPS）從測(cè)量信號(hào)中采集能量，可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)分析、實(shí)時(shí)監(jiān)控和預(yù)測(cè)性維護(hù);物聯(lián)網(wǎng)傳感器開發(fā)套件結(jié)合尖端智能傳感器技術(shù)及行業(yè)最低功耗的藍(lán)牙低功耗（BLE），開箱即用，提供超低功耗監(jiān)測(cè)。在聯(lián)接方面，安森美半導(dǎo)體還有各種低功耗互聯(lián)方案支持不同的協(xié)議，包括BLE、Sigfox、Zigbee、SubGHz、Mesh等，今年6月收購(gòu)的Quantenna Communications公司是Wi-Fi技術(shù)的領(lǐng)導(dǎo)者，顯著增強(qiáng)了安森美的聯(lián)接應(yīng)用能力。此外，安森美半導(dǎo)體還準(zhǔn)備了一系列能量采集方案以解決能源挑戰(zhàn)，如BLE能量采集開關(guān)、BLE太陽能電池多傳感器平臺(tái)。

在工業(yè)4.0的旗幟下，全球范圍內(nèi)正掀起利用AI和IoT等先進(jìn)技術(shù)改革制造業(yè)的熱潮。周勁表示，“機(jī)器健康狀況監(jiān)測(cè)”解決方案的重要性日益凸顯，改方案可以通過檢測(cè)工廠內(nèi)部的環(huán)境條件和設(shè)備狀態(tài)來預(yù)防設(shè)備故障。為此，羅姆半導(dǎo)體開發(fā)出種類繁多的傳感器、兼容各類無線標(biāo)準(zhǔn)的無線設(shè)備/模塊以及低功耗MCU，為用于機(jī)器健康狀況檢測(cè)的傳感器終端的低功耗化和無線通信化提供附加值。

Wi-SUN FAN這種無線通信方式適用于數(shù)公里以下范圍內(nèi)需要眾多監(jiān)視器的設(shè)備，因不會(huì)產(chǎn)生通信費(fèi)，所以對(duì)于需要長(zhǎng)期使用的產(chǎn)業(yè)機(jī)器來說是非常合適的解決方案。針對(duì)Wi-SUNFAN無線通信標(biāo)準(zhǔn)，羅姆開發(fā)了專門用于Wi-SUN FAN的IC和模塊等新產(chǎn)品。這些產(chǎn)品不僅適用于各種儀表和工廠，未來也可用于不斷推進(jìn)的數(shù)據(jù)中心和百萬瓦級(jí)太陽能的監(jiān)視、電力穩(wěn)定供給用的蓄電池監(jiān)視等各種各樣的設(shè)備監(jiān)視場(chǎng)景。

在基于能量收集的超低功耗短距離無線通信技術(shù)EnOceany，EnCcean Alliance是主導(dǎo)開發(fā)并推進(jìn)利用能量采集技術(shù)的無線無源通信技術(shù)的企業(yè)團(tuán)體，其主要目的是，面向節(jié)能建筑實(shí)現(xiàn)無線無源無保養(yǎng)技術(shù)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化。目前，由包括建筑領(lǐng)域和電氣領(lǐng)域企業(yè)在內(nèi)的全球300家以上的加盟企業(yè)構(gòu)成。羅姆半導(dǎo)體是首家來自亞洲的發(fā)起者，利用現(xiàn)有的各種傳感器技術(shù)、低功耗技術(shù)，對(duì)無源的EnOcean元器件進(jìn)行提案，并與電池廠家合作，根據(jù)實(shí)際情況對(duì)電池也提出了適合的解決方案。

現(xiàn)在，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展為半導(dǎo)體行業(yè)帶來了巨大商業(yè)機(jī)會(huì)。然而二者又是相互依存的關(guān)系，半導(dǎo)體行業(yè)為工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)奠定了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)，使得工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的潛力得以釋放。在這種情況下，那些真正有創(chuàng)新能力的公司將經(jīng)受住時(shí)間的考驗(yàn)并脫穎而出。