編者按：當(dāng)下，撲面而來(lái)的“工業(yè)4.0”浪潮正在席卷全球，“中國(guó)制造2025”規(guī)劃的出臺(tái)也再一次為推進(jìn)第四次工業(yè)革命的進(jìn)程帶來(lái)更美好的想像空間。不可否認(rèn)的是，正在變革中的工業(yè)制造方式將為半導(dǎo)體產(chǎn)品打開新的市場(chǎng)空間。日前，筆者專訪了德州儀器系統(tǒng)工程及營(yíng)銷副總裁Scott Roller先生，他將如何看待這場(chǎng)充滿機(jī)遇與挑戰(zhàn)的工業(yè)革命呢？

“工業(yè)4.0”浪潮帶來(lái)巨大市場(chǎng)機(jī)遇

       “我們身處一場(chǎng)全新的工業(yè)革命當(dāng)中，也就是我們所稱的‘第四次工業(yè)革命’。在很多年里，工業(yè)設(shè)備看起來(lái)似乎是一個(gè)發(fā)展很慢的領(lǐng)域，現(xiàn)在是時(shí)候要發(fā)生令人激動(dòng)的重大改變啦。” Scott Roller確定看到了未來(lái)巨大的市場(chǎng)空間，“智能電子感測(cè)、控制和通信中的應(yīng)用正在實(shí)現(xiàn)著全新的工廠自動(dòng)化水平，效率更高、運(yùn)營(yíng)成本更低—并且最終將更好的產(chǎn)品交付到客戶手中，用于感測(cè)、控制和通信的集成電路提供了實(shí)現(xiàn)這次革命所需要的技術(shù)。”

　　“工業(yè)4.0”起源德國(guó)，由政府發(fā)起，目標(biāo)是建立更為智能的工廠，進(jìn)而不同的國(guó)家和地區(qū)分別提出了相似的概念。如美國(guó)提出了“智能制造領(lǐng)導(dǎo)聯(lián)盟(SMLC)”，通用電氣（GE）等幾家公司提出了“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”，中國(guó)則推出了“中國(guó)制造2025”十年規(guī)劃。

　　Scott Roller分析，雖然這些不同的倡議之間有所差異，但是它們的目的和方向都是一致的，即將工業(yè)革命的進(jìn)展與互聯(lián)網(wǎng)革命中所凸顯的計(jì)算、信息和通信系統(tǒng)的最新進(jìn)展結(jié)合在一起。

       工業(yè)4.0所依靠的技術(shù)更多是現(xiàn)在在市場(chǎng)上已經(jīng)成熟的信息技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，把更多的傳感器和一些處理器連接起來(lái)，讓這些系統(tǒng)變得更智能化。

       未來(lái)的智能工廠的“智能化”都會(huì)體現(xiàn)在哪些方面呢？

       Scott Roller認(rèn)為，第一是要有很好的自適應(yīng)能力；第二是擁有高效的運(yùn)作效率，可以提高30%的生產(chǎn)力；第三個(gè)是可以緊密連接客戶和合伙伙伴間的關(guān)系，共同形成生產(chǎn)的完整閉環(huán)。

       而實(shí)現(xiàn)上述智能生產(chǎn)的技術(shù)基礎(chǔ)，離不開虛實(shí)整合生產(chǎn)系統(tǒng)(CPS)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，這樣才能實(shí)現(xiàn)連接、轉(zhuǎn)換、網(wǎng)絡(luò)、認(rèn)知、配置架構(gòu)的傳感器、處理器、軟件和通信。因此，已經(jīng)開始起步的“工業(yè)4.0”浪潮已經(jīng)開始再次拉動(dòng)半導(dǎo)體市場(chǎng)的增長(zhǎng)。

       Scott Roller提供的一份來(lái)自調(diào)研機(jī)構(gòu)的數(shù)據(jù)顯示，2015年工業(yè)領(lǐng)域的模擬和嵌入式產(chǎn)品的市場(chǎng)規(guī)模超過(guò)了150億美元，到2019年會(huì)超過(guò)200億美元的市場(chǎng)容量，其間的復(fù)合增長(zhǎng)率可以達(dá)到9%的水平。

       有機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)，到2020年僅僅歐洲工業(yè)就將在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用方面投入1200億美元。

模擬與嵌入式產(chǎn)品是工業(yè)系統(tǒng)的核心

       Scott Roller表示，在一個(gè)典型的工業(yè)電子系統(tǒng)中，模擬技術(shù)和數(shù)字技術(shù)是不可或缺的兩個(gè)重要部分，例如某些模擬芯片會(huì)將你的聲音數(shù)字化，經(jīng)過(guò)一系列以嵌入式產(chǎn)品為代表的數(shù)字器件的運(yùn)算后，在系統(tǒng)的另一端數(shù)字信號(hào)再次被轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)。

模擬芯片提供了物理世界與數(shù)字世界之間的接口，嵌入式產(chǎn)品是專用的可編程器件。這些模擬和嵌入式處理器件已經(jīng)針對(duì)終端設(shè)備尺寸、功率、以及性能要求進(jìn)行了優(yōu)化，并且處于支持工業(yè)市場(chǎng)趨勢(shì)的創(chuàng)新型電子元件的核心位置。

       創(chuàng)新性的模擬和嵌入式產(chǎn)品帶給工業(yè)應(yīng)用第一是高可靠性，第二能源使用的效率被大幅度提升，第三是高精度，第四是更安全，整個(gè)工作的環(huán)境會(huì)更安全，模擬和嵌入式產(chǎn)品所需要提供的效率、生產(chǎn)力和其它優(yōu)勢(shì)的進(jìn)步方面發(fā)揮了重要作用。

       Scott Roller表示，在整個(gè)工業(yè)演進(jìn)改革的過(guò)程中，電子器件起到了至關(guān)重要的作用，在處于領(lǐng)導(dǎo)地位的市場(chǎng)如工廠自動(dòng)化和控制、樓宇自動(dòng)化、電機(jī)驅(qū)動(dòng)和智能電網(wǎng)領(lǐng)域，德州儀器的模擬和嵌入式產(chǎn)品將會(huì)獲得更大的應(yīng)用空間。

       而在推動(dòng)在工業(yè)應(yīng)用的半導(dǎo)體產(chǎn)品創(chuàng)新方面，德州儀器一直走在業(yè)界前列，為工業(yè)系統(tǒng)的感知、處理、連接和安全提供了優(yōu)秀的方案。

       Scott Roller表示，將智能化向系統(tǒng)轉(zhuǎn)移意味著在大量的工業(yè)“設(shè)備”中部署超低功耗安全嵌入式處理器，數(shù)據(jù)的本地處理是實(shí)時(shí)及低功耗嵌入式傳感器模塊的關(guān)鍵所在。在智能感測(cè)節(jié)點(diǎn)中，功耗少于70uA/MHz的超低功耗嵌入式處理器以及大量智能模擬接口是本地信號(hào)和數(shù)據(jù)處理的核心，包括例如FRAM等非易失性存儲(chǔ)器 (NVM) 技術(shù)。用于工業(yè)傳感器的嵌入式處理器會(huì)因?yàn)椴煌募傻凸β式涌凇⒅悄茈娫垂芾砗图蓵r(shí)鐘基準(zhǔn)而千差萬(wàn)別。此外，硬件與軟件安全特性的結(jié)合也是保密通信以及IP和數(shù)據(jù)篡改保護(hù)的關(guān)鍵。

       Scott Roller認(rèn)為，無(wú)所不在的連通性是實(shí)現(xiàn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)，有線與無(wú)線連通性的混合使用實(shí)現(xiàn)了工廠車間或倉(cāng)庫(kù)內(nèi)智能機(jī)器和零部件的高度分布式網(wǎng)絡(luò)。在智能工廠中，將IP地址直接分配給機(jī)器和傳感器是不可或缺的。目前，許多應(yīng)用已經(jīng)采用了工業(yè)以太網(wǎng)，而大部分的主要工業(yè)生產(chǎn)商正在考慮使用Wi-Fi?、6LoWPAN、甚至是Bluetooth? Smart等無(wú)線技術(shù)，任何一款支持連通性和智能電源管理的嵌入式低功耗MCU都可以由紐扣電池供電運(yùn)行10年。

       為了實(shí)現(xiàn)保護(hù)、抗噪以及可靠運(yùn)行，隔離技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于工業(yè)應(yīng)用。在很多工業(yè)系統(tǒng)中，穿過(guò)隔離隔柵來(lái)傳輸用于測(cè)量與控制的高數(shù)據(jù)速率信息和寬帶信號(hào)變得越來(lái)越重要。對(duì)于工業(yè)接口而言，高效率和針對(duì)高壓浪涌的魯棒性是必不可少的。而在高帶寬數(shù)據(jù)隔離應(yīng)用中，可編程邏輯控制 (PLC) 背板、電機(jī)驅(qū)動(dòng)通信和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)也是非常普遍的。此外，跨過(guò)隔離隔柵來(lái)傳輸數(shù)據(jù)和電能在諸如柵極驅(qū)動(dòng)器和用于高壓器件的工業(yè)傳感器柵極驅(qū)動(dòng)器等應(yīng)用中找到了用武之地。

       據(jù)Scott Roller介紹，德州儀器把工業(yè)市場(chǎng)分成了14個(gè)小的細(xì)分市場(chǎng)，尤其強(qiáng)調(diào)和關(guān)注的是四個(gè)細(xì)分市場(chǎng)，第一個(gè)是工廠自動(dòng)化和控制，第二個(gè)領(lǐng)域是馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，第三部分是樓宇自動(dòng)化，比如說(shuō)樓宇里面的大型自動(dòng)空調(diào)，第四個(gè)方面是智能電網(wǎng)自動(dòng)化領(lǐng)域。

半導(dǎo)體供應(yīng)商應(yīng)面向需求而變

       眾所周知，模擬與嵌入式產(chǎn)品的各類繁多，如此多的產(chǎn)品雖然給了客戶非常多的選擇，但是在他完成自己的設(shè)計(jì)的時(shí)候選擇器件帶來(lái)了很大的挑戰(zhàn)，在如此多的產(chǎn)品里如何快速選擇合適的產(chǎn)品就變得非常重要。因此，半導(dǎo)體供應(yīng)商為了應(yīng)對(duì)電子工程師的這一需求，必須做出相應(yīng)的改變。

       Scott Roller認(rèn)為，中國(guó)的創(chuàng)新非常的快，如何讓自己的產(chǎn)品快速上位這對(duì)客戶工程師是非常重要的。解決剛才客戶工程師在創(chuàng)新過(guò)程中面臨的兩個(gè)挑戰(zhàn)，第一是如何在眾多產(chǎn)品中找到最合適的，第二如何讓產(chǎn)品快速上市，因此德州儀器的解決辦法就是提供整體解決方案。

據(jù)了解，Scott Roller目前領(lǐng)導(dǎo)的系統(tǒng)工程及營(yíng)銷團(tuán)隊(duì)，通過(guò)將德州儀器的模擬和嵌入式處理產(chǎn)品轉(zhuǎn)換成為參考設(shè)計(jì)和系統(tǒng)的專業(yè)知識(shí)（TIDesigns），從而幫助客戶加快設(shè)計(jì)流程和上市時(shí)間。到目前為止，TI Designs庫(kù)中包括很多針對(duì)工業(yè)市場(chǎng)、以及汽車和其它應(yīng)用領(lǐng)域的參考設(shè)計(jì)。

       Scott Roller表示，對(duì)于德國(guó)的一個(gè)非常大的工廠自動(dòng)化客戶印象非常深刻，在跟他們一起工作的過(guò)程中， TIDesigns的方案幫助客戶實(shí)現(xiàn)了它的工廠自動(dòng)化方案，如何采集信號(hào)、安全地傳輸處理。當(dāng)客戶在信號(hào)采集和處理的時(shí)候會(huì)遇到不同的接口和總線，比如說(shuō)485、工業(yè)以太網(wǎng)、有線、無(wú)線通信協(xié)議的自由快速的轉(zhuǎn)換，德州儀器給客戶提供了這樣的一些方案。

　　另外，德州儀器公司會(huì)非常專注于模擬和嵌入式處理這方面的技術(shù)和創(chuàng)新上，也會(huì)提供基于德州儀器模擬和嵌入式技術(shù)的解決方案。同時(shí)德州儀器也提供一些開發(fā)工具放在官網(wǎng)上供客戶使用，比如說(shuō)WEBENCH，同時(shí)德州儀器在全球有非常多的支持人員，包括銷售應(yīng)用和在線的社區(qū)支持給線上的客戶。通過(guò)和德州儀器的合作，更多的客戶能夠真的研發(fā)和制造出可靠、安全、高精度、節(jié)能、互聯(lián)互通的產(chǎn)品。

后記：

       縱觀全球知名半導(dǎo)體供應(yīng)商，德州儀器公司一直處在市場(chǎng)前列，根據(jù)市場(chǎng)的變化提前完成戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型，成為其基業(yè)長(zhǎng)青的重要因素。從某種意義上說(shuō)，德州儀器正在成為下一場(chǎng)工業(yè)革命所必需的兩個(gè)主要技術(shù)領(lǐng)域——模擬信號(hào)鏈和嵌入式處理的領(lǐng)導(dǎo)者，而這始于2009年收購(gòu)Luminary公司和2011年收購(gòu)National Semiconductor公司，面對(duì)撲面而來(lái)的工業(yè)4.0浪潮，顯然有準(zhǔn)備者在未來(lái)的市場(chǎng)中必然會(huì)占據(jù)更加有利的位置。