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一站式解决,意法半导体赋能工业市场智能、无线与安全

2020-09-29
作者:毕晓东
来源:ChinaAET

        工业领域一直是半导体厂商的重要垂直应用市场之一。随着工业4。0、工业互联网在全球的持续推进,工业领域对半导体的需求也持续增长。2020年上半年,COVID-19疫情肆虐全球,半导体产业深受影响。在半导体行业主要垂直应用领域中,工业相对汽车、通信、消费等领域成为受影响最小的领域。

        作为全球重要的半导体厂商,意法半导体(ST)一直是工业领域半导体供应商的重要的一员。针对工业市场,意法半导体将采取怎样的发展战略?主要目标领域是什么?将为工业领域带来哪些创新应用?日前,意法半导体亚太区功率分立和模拟产品器件部区域营销和应用副总裁沐杰励先生和意法半导体亚太区功率分立及模拟器件产品部工业产品市场总监,自动化技术创新中心负责人Allan LAGASCA先生接受了《电子技术应用》记者专访,就意法半导体在工业领域的最新发展战略与技术创新作了深入介绍。

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意法半导体亚太区功率分立和模拟产品器件部区域营销和应用副总裁沐杰励

意法半导体的自动化市场战略

        沐杰励介绍道,意法半导体高度重视工业市场的发展,ST亚洲制定部署了一个非常明确的工业市场战略,目标是成为工业市场的领导者。对于亚洲区域工业市场,意法半导体的发展重心专注于工业自动化、电机控制、电力与能源三个重点领域。

        为什么要专注于自动化呢?沐杰励表示,自动化是一个对技术水平要求很高的细分市场,客户和技术开发机构在这个市场上投入很大。从2019年到2023年,市场需求复合年增长率将达到8%。沐杰励认为,新冠肺炎疫情并没有导致市场需求增长完全放慢,或许需求出现了差异化,但依然保持强劲的增长势头,而且,在某些应用中,市场需求正在加速增长。其中,智能化、机器人技术创新、5G基础设施,这些都发挥着重要作用。

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         沐杰励介绍,自动化主要分为两大类,包括工厂自动化以及家庭、楼宇和城市自动化。工厂自动化又分为两个部分:自动化系统和工业机器人。在自动化领域,意法半导体提供了很多产品:从无线连接和无线充电,到ViperPlus电源管理产品,再到STPOWER碳化硅产品和STM32微控制器,还有其他多款产品,包括STSPIN、SPIRIT、无线通信和安全芯片。在制造和加工方面,亚洲TAM(整体目标市场)体量非常大,高达31亿美元。在楼宇及家居控制方面,亚洲TAM市场规模约12亿美元。

        针对这两个目标市场,意法半导体近期特别推出代表性的解决方案:面向工厂自动化的“状态监测和预测性维护”方案,以及面向家庭、楼宇应用的“BLE-KNX 智能照明控制”解决方案。

状态监测和预测性维护

        沐杰励介绍道,预测性维护对于工业4.0非常重要。 预测性维护可以预见潜在的故障或者生产线停产,以将突发故障率降低70%,停机时间减少50%,早期故障检测可以节省30%的成本,而且定期保养成本将低很多。状态检测和预测性维护对于工厂自动化有着重要意义,对于减少故障、减少停机时间、降低设备及维修成本有着显著的效果。为此,意法半导体特别推出了全套解决方案,包括三个解决方案:IO-link通信解决方案、STWIN、STEVAL-STWINKT1。

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        其中,STEVAL IDP 004和BFA 001是IO-link通信解决方案,一个是IO-link 主站,另一个则是接收器。IO-link是一种无线通信协议,可以无缝地传输数据,且没有错误数据。传感器数据送到微控制器进行边缘计算处理,然后送到主板,主计算单元接收并共享数据,执行第二层边缘计算。

        第二个解决方案STWIN首次启用无线工业通信技术,可以检测振动。ST已经优化了工业M12连接器,并且有专门的算法,能够利用专业知识定制解决方案,并根据客户的生产线需求优化解决方案。

        STEVAL-STWINKT1是一款一流的工业级传感器,用于超声波检测分析机械振动。不仅有传感器的检测功能,还有数据处理分析能力。在收集完数据及传送过程中,ST的STSAFE-100能够让用户对安全数据了如指掌。该方案的耗电量非常低,并具有BLE蓝牙模块,能够用蓝牙连接许多其他设备,并且在STM32L4 +上实现算法。

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意法半导体亚太区功率分立及模拟器件产品部工业产品市场总监,自动化技术创新中心负责人Allan LAGASCA        

        意法半导体的状态监测与预测性维护方案如何兼顾对原有系统的兼容性?另外对于软件和算法有哪些支持?对此,Allan LAGASCA表示,基本上,意法半导体的预测性维护解决方案和生态系统涵盖了设计人员的各种需求,包括连接模块、感测模块、处理模块和安全模块。这些模块甚至可以部署在原来的系统中,这是ST的预测性维护解决方案的要素之一。因此,这不仅适用于新系统,而且适用于原来系统。关于软件算法,意法半导体作为半导体供应商,提供了多种软件算法来支持不同的传感器,并可以与强大的STM32 CUBE AI人工智能生态系统配合使用。

BLE-KNX 智能照明控制

        针对楼宇照明,意法半导体推出了基于KNX总线的完整智能照明控制解决方案。该方案所用到的主要产品包括KNX 发送器 STKNX 、STM32 MCU (STM32F103, STM32L151) 、BLE 无线 SoC BLUENRG-232 、LED 驱动芯片 LED1642GW 、  MEMS 压力传感器 LPS25HB 及 温湿度传感器HTS221。意法半导体针对该领域应用为客户提供完整的开发工具,包括KNX 评估板 EVALKITSTKNX、LED 评估板 xNucleo-LED16A1、BLE 评估板 STEVAL-IDB008V2及移动应用程序 Remote Manager。

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         沐杰励介绍,KNX总线的优点主要是两方面,一是低功耗,另外就是与IT系统兼容。意法半导体推出的BLE-KNX 智能照明控制方案主要有以下特点: 可通过移动应用程序和按钮进行控制开关灯;可通过移动应用程序对调光器照明亮度和颜色进行调整;可实现环境温度测量和显示;能够与其他KNX设备和系统集成。

医疗保健应用

        2020年,COVID-19疫情对人们造成重要影响,医疗保健领域的技术创新需求也不断涌现。意法半导体广泛的产品组合在医疗保健领域同样大有用武之地,能够为行业带来高质量的创新解决方案。

       沐杰励介绍,ST有丰富的医疗产品组合。对于数据采集,有传感器。针对数据处理,有功能强大的微控制器,以及人工智能技术。对于电机控制,有电机驱动产品系列。最重要的是,也有数据安全技术。在人身安全和健康方面,除了必须确保人身安全,还必须保护个人信息安全。关于安全性,意法半导体提供STSAFE安全解决方案,其中包括唯一设备ID码、数字签名和加密算法。对于网络连接,意法半导体提供有线和无线连接技术。

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        意法半导体的解决方案已广泛应用于医疗保健领域,包括医学影像、超声诊断、能量收集和神经刺激器、无损检测、心电图 (ECG)、光电容积脉搏波 (PPG)、皮肤电反应(GSR)、生物阻抗功能、血氧饱和度测试、呼吸频率和体温测量等等应用。

STSAFE保障自动化安全

        无论是工业自动化领域还是医疗领域,安全性始终是日趋重要的关键一环。意法半导体在相应领域的解决方案,都将安全纳为重要考量。

        Allan LAGASCA介绍,安全(safety)和安防(security)始终是工厂自动化的一个基本问题。安全主要是把人类体验变得更好和更安全,确保工厂自动化工人的人身安全。安防也非常重要,这里我们主要讨论数据安全,因为数据完整性是公司最关注的问题之一,尤其是在与预测性维护相关的情况。由于大多数数据送到不同的系统和供应商,这些系统都是互联互通的。意法半导体已经在很多方面着手解决这一问题。在安全方面,我们有SIL认证智能功率开关等模拟产品,用于解决工厂自动化机器的安全问题。我们的安全微控制器当然采用STSAFE安全技术,提供硅基数据安全保护、Unique ID、密码加密以及STM32生态系统,这提供了满足工厂自动化的安全性要求所需的全部要素。

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        自动化、电力&能源以及电机控制是意法半导体在工业领域所专注的三大市场,正如沐杰励所介绍,意法半导体拥有完整的产品和解决方案,专业的技术和销售支持,能为市场及客户提供完整的生态系统服务。无论是针对自动化的状态监测和预测性维护及BLE-KNX 智能照明控制方案,还是医疗以及低压电机控制方案,都离不开STM32 MCU的身影,意法半导体强大的STM32生态体系无疑是其在相关领域拓展的强大优势;此外,作为涉足工业领域30年的领先厂商,意法半导体广泛的产品组合、强大的生产制造能力、深厚的行业经验更是赢得客户信赖的重要保障;而安全则是意法半导体各类解决方案中都未缺席的重要一环。凭借STM32丰富的产品体系、强大的生态系统,以及传感器等广泛的产品组合,意法半导体在工业领域的拓展前景可期。

 

 


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