單祥茹

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（HOT）主要描述了機器到機器（M2M）的通信，并且有望影響制造業(yè)新一波技術創(chuàng)新。通過傳感器、高級分析和智能決策，IIoT將深刻改變現(xiàn)場資產(chǎn)與企業(yè)的連接和溝通方式。IDC預計，在制造業(yè)、消費業(yè)、運輸業(yè)和公用事業(yè)部門的引領下，2019年全球物聯(lián)網(wǎng)支出將達到7450億美元。其中，在物聯(lián)網(wǎng)解決方案上花費最多的前兩個行業(yè)分別是離散制造（1190億美元）、過程制造。IDC預計，制造商今年在Hot上花費將達到1970億美元，相比在智能家居、個人健康和車聯(lián)網(wǎng)等消費物聯(lián)網(wǎng)上的支出1080億美元高出很大一截。

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

智能制造為半導體行業(yè)帶來巨大商機

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

安森美半導體亞太區(qū)現(xiàn)場應用工程經(jīng)理彭宗良在接受本刊記者采訪時表示，智能制造的發(fā)展，使得工業(yè)系統(tǒng)中的半導體含量顯著增加，其中將涉及感知、聯(lián)接、處理、致動等關鍵構(gòu)建模塊。例如，機器視覺和機器人應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、分析、預測性維護等需要溫度、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控制方案。比如中高壓MOSFET、超級結(jié)MOSFET、電源模塊、碳化硅（SiC）方案、無刷直流（BLDG）電機等產(chǎn)品的需求量將大幅上升。要實現(xiàn)智能制造，一個高效、安全、可靠的信息交換網(wǎng)絡必不可少，因此，經(jīng)認證的聯(lián)接方案在工業(yè)控制中也是至關重要的一環(huán)。

羅姆半導體（上海）有限公司技術中心高級經(jīng)理周勁在接受采訪時表示，公司一直在智能制造領域有較大投入，目前主要推進兩大舉措，一是自有工廠的智能化，二是與各種各樣的企業(yè)進行合作，提出解決方案。

第一個舉措，為了推進自有工廠的智能化，發(fā)揮所擅長的傳感器無線通信技術，組合MCU，將感應用IoT裝置配置到自有工廠的各處，羅姆半導體目前正在導入這種僅在現(xiàn)有設備上追加配置就可以做到“可視化”的解決方案。同時，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聯(lián)性，關聯(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，服務器、云、AI，服務等。為了能夠給那些希望簡單地、短時間內(nèi)導人智能制造的企業(yè)提供解決方案，羅姆現(xiàn)階段選擇首先在現(xiàn)有的制造設備上容易組裝的解決方案上開展合作。

羅姆半導體還提出，對元器件廠商來說，通過為各種各樣的制造現(xiàn)場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——半導體的需求，從這一點來講，這是非常讓人期待的領域。

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

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

在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)推進過程中，能源挑戰(zhàn)和安全風險是必須面對的兩大問題。能源問題的解決，一方面要從技術上實現(xiàn)設備和器件的低功耗，另一方面，全新的能量采集技術將有用武之地。

據(jù)彭宗良介紹，安森美半導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)而設計;智能無源無線傳感器（SPS）基于RFID，從測量信號中采集能量，可監(jiān)測溫度、濕度、液位等各種參數(shù);能量采集藍牙低功耗（BLE）開關集成了業(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。其中，RSL10的超低功耗支持從開關的振動中采集足夠的能量，免電池，免維護。BLE太陽能電池多傳感器平臺完全由可再生能源或從傳感器周圍采集的能量供電，實現(xiàn)持續(xù)免電池的傳感器監(jiān)測和數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆凭W(wǎng)關。安全風險是工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)在實施過程中必須解決另一難題，彭宗良表示，當設備聯(lián)接到云服務提供商如亞馬遜網(wǎng)絡服務（AWS），微軟Azure和谷歌等，需要對方案啟用傳輸層安全性（TLS）。此外，還會面臨智能網(wǎng)絡系統(tǒng)的兼容性和可擴展性問題，因此需要完整的智能網(wǎng)絡將獨立的智能點聯(lián)接起來，以實現(xiàn)智能設備之間的信息交換。

羅姆半導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，周勁還重點談了對傳感器技術和通信技術的看法。他說： “在IoT不可或缺的無線通信LSI和模塊中，要充分考慮各個領域或國家開展業(yè)務認證和兼容性問題?！?/p>

2019年初發(fā)布的Wi-SUN FAN，是一個向常規(guī)Wi-SUN添加多跳功能，實現(xiàn)低消費、長距離、高可靠性無線通信的標準。羅姆半導體自Wi-SUN Alliance成立之初便參與了策劃，并一直關注新規(guī)格的演進，實現(xiàn)了對應產(chǎn)品的早期開發(fā)。在標準的普及上，羅姆在日本作為Wi-SUN Alliance創(chuàng)始成員持續(xù)參與推廣活動，積累了良好的市場業(yè)績，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

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

在感知方面，安森美半導體提供視覺、環(huán)境等全面的感知方案，是工業(yè)機器視覺行業(yè)的佼佼者，同時具備CMOS和CCD圖像傳感器技術，產(chǎn)品分辨率從100K到5000萬像素，以高動態(tài)范圍（HDR）、全局快門、近紅外增強（NIR+）、RGB-IR、功率可擴展性等關鍵成像技術實現(xiàn)高性能成像;公司創(chuàng)新的智能無源無線傳感器（SPS）從測量信號中采集能量，可實現(xiàn)數(shù)據(jù)分析、實時監(jiān)控和預測性維護;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及行業(yè)最低功耗的藍牙低功耗（BLE），開箱即用，提供超低功耗監(jiān)測。在聯(lián)接方面，安森美半導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月收購的Quantenna Communications公司是Wi-Fi技術的領導者，顯著增強了安森美的聯(lián)接應用能力。此外，安森美半導體還準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、BLE太陽能電池多傳感器平臺。

在工業(yè)4.0的旗幟下，全球范圍內(nèi)正掀起利用AI和IoT等先進技術改革制造業(yè)的熱潮。周勁表示，“機器健康狀況監(jiān)測”解決方案的重要性日益凸顯，改方案可以通過檢測工廠內(nèi)部的環(huán)境條件和設備狀態(tài)來預防設備故障。為此，羅姆半導體開發(fā)出種類繁多的傳感器、兼容各類無線標準的無線設備/模塊以及低功耗MCU，為用于機器健康狀況檢測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)視器的設備，因不會產(chǎn)生通信費，所以對于需要長期使用的產(chǎn)業(yè)機器來說是非常合適的解決方案。針對Wi-SUNFAN無線通信標準，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的數(shù)據(jù)中心和百萬瓦級太陽能的監(jiān)視、電力穩(wěn)定供給用的蓄電池監(jiān)視等各種各樣的設備監(jiān)視場景。

在基于能量收集的超低功耗短距離無線通信技術EnOceany，EnCcean Alliance是主導開發(fā)并推進利用能量采集技術的無線無源通信技術的企業(yè)團體，其主要目的是，面向節(jié)能建筑實現(xiàn)無線無源無保養(yǎng)技術的國際標準化。目前，由包括建筑領域和電氣領域企業(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、低功耗技術，對無源的EnOcean元器件進行提案，并與電池廠家合作，根據(jù)實際情況對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)展為半導體行業(yè)帶來了巨大商業(yè)機會。然而二者又是相互依存的關系，半導體行業(yè)為工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的實現(xiàn)奠定了堅實的技術基礎，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)受住時間的考驗并脫穎而出。