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[導讀]日前,在“第九屆EEVIA年度中國電子ICT媒體論壇暨2021產(chǎn)業(yè)和技術(shù)展望研討會”上,多個廠商發(fā)表了自己對工業(yè)和汽車領(lǐng)域的見解,并指出未來發(fā)展的路。

談及半導體行業(yè),工業(yè)和汽車市場向來是企業(yè)的“紛爭之地”,這源于工業(yè)和汽車對功耗、性能、面積和可靠性的高要求。而從產(chǎn)品來看,工業(yè)和汽車領(lǐng)域也是大多數(shù)半導體企業(yè)的“招牌”產(chǎn)品。

日前,在“第九屆EEVIA年度中國電子ICT媒體論壇暨2021產(chǎn)業(yè)和技術(shù)展望研討會”上,多個廠商發(fā)表了自己對工業(yè)和汽車領(lǐng)域的見解,并指出未來發(fā)展的路。

ADI:未來工廠需要無縫連接

“先進可靠的工業(yè)鏈接和實時數(shù)據(jù)是智慧工廠的基石”,ADI中國區(qū)工業(yè)市場總監(jiān)蔡振宇在論壇上指出,智慧工廠具備資產(chǎn)效率、質(zhì)量提升、成本更低、員工安全、生產(chǎn)敏捷性、環(huán)境可持續(xù)性的優(yōu)勢,這種優(yōu)勢正在驅(qū)動制造商采用標準的有線和無線網(wǎng)絡(luò)。

根據(jù)他的表述,制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型能夠顯著降低成本、簡化維護、提高靈活性、提高效率?!靶禄ù笤掝}之下,工業(yè)4.0成為最熱門的關(guān)鍵詞”,蔡振宇為記者總結(jié)了5個工業(yè)轉(zhuǎn)向數(shù)字化智能化的重要推動力:

1、產(chǎn)能利用率及加速產(chǎn)品上市:在半導體產(chǎn)能不足的大環(huán)境下,貨物交付放緩,從本源上就是要提高產(chǎn)能和產(chǎn)能利用率;

2、供應(yīng)鏈優(yōu)化:工業(yè)領(lǐng)域中,優(yōu)化供應(yīng)鏈、縮短供應(yīng)鏈,并利用供應(yīng)鏈幫助工廠實現(xiàn)產(chǎn)能和利潤的提高是至關(guān)重要的;

3、自動化與機器人:突如其來的疫情之下,催生工廠設(shè)備或工業(yè)類采用自動化與機器人的應(yīng)用,未來該領(lǐng)域也將呈現(xiàn)指數(shù)級增長的趨勢,中國在協(xié)作機器人上布局的企業(yè)也越來越多;

4、面向定制化應(yīng)用的靈活性與模塊化:工業(yè)應(yīng)用逐漸細分,這種情況下定制化應(yīng)用和產(chǎn)線的靈活性和模塊化要求就會越來越高;

5、利用綠色能源:碳達峰和碳中和是這幾個月最熱的話題,工業(yè)則是排碳量很大的應(yīng)用,約占總碳排放量的40%。

在以上重要推動力的推動之下,智慧工廠的各種優(yōu)勢正在促使制造商采用標準的有線和無線網(wǎng)絡(luò)。未來,傳統(tǒng)工業(yè)系統(tǒng)設(shè)計向融合IT和OT網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)從設(shè)備到云的全面連接,需要無縫的連接,這種無縫連接也分為有線和無線兩個方面。

有線連接方面,ADI認為工業(yè)以太網(wǎng)需要增強連接,更高帶寬,更低成本,基于同一網(wǎng)絡(luò)進行標準化,易于訪問易于控制,獲取新數(shù)據(jù)、新見解,邊緣連接、IP可尋址能力,IT與OT融合,靈活生產(chǎn)、提高生產(chǎn)力,適應(yīng)未來TSN和SDN。

ADI則在各個環(huán)節(jié)都有很強的技術(shù)布局,能夠提供邊緣至云端的無縫、安全連接技術(shù)。“ADI有很強的工業(yè)以太網(wǎng)的芯片核心,首先從物理層來說,我們可以提供千兆百兆的相應(yīng)芯片,現(xiàn)在最新的10BASE-T1L的雙絞線的新技術(shù)芯片;另外,從端口數(shù)來說從終端到最后企業(yè)IT云的連接,在邊緣端,我們基本上都是單端口的芯片,再往上我們有2至6端口的芯片,類似于網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)場交換機的概念。再往上更復(fù)雜,有6端口,以及更往上就是云端,這是純IT的接口,我們也能提供。從這個角度來說,我們從單端到6端都有相應(yīng)的產(chǎn)品?!薄?

關(guān)于半導體工業(yè)和汽車,這些企業(yè)是這樣說的

無線連接方面,未來5G的引入可能會為ADI帶來新的連接上的變化,ADI認為需要根據(jù)制造環(huán)境有針對性地確定規(guī)格,包括適用于URLLC的連接架構(gòu);無線以太網(wǎng)、設(shè)備協(xié)調(diào)同步,以及適用于TSN的增強QoS;多條5G頻譜濾鏡,助力開啟廣泛的業(yè)務(wù)運營;可靠的專用網(wǎng)絡(luò)功能,可以安全管控關(guān)鍵通信。

據(jù)介紹,2020年 ADI的整體收入達到56億美金,其中有53%來自于工業(yè)產(chǎn)品,從地域來看,2020年開始,中國已經(jīng)成ADI在全球第二大的市場,ADI一貫非常重視中國的市場,未來也將繼續(xù)在中國市場發(fā)力。

英飛凌:第三代半導體對于提高能效作用明顯

“碳達峰是熱點話題,而寬禁帶半導體對于提高能效的作用明顯”,英飛凌(infineon)電源與傳感系統(tǒng)事業(yè)部市場總監(jiān)程文濤在會議上展示出一組數(shù)據(jù),全球每年消耗的能量為16萬TWH,相當于160萬億度電的能量。低碳減排已日益成為令當前世界各國集體推進的共同目標。

程文濤認為,邁向高能效世界的下一個重要步伐的關(guān)鍵在于使用新材料,如寬禁帶(WBG)半導體。寬禁帶半導體有利于提高功率效率、提高密度、縮小尺寸、減輕重量、降低總成本——或者綜合所有這些優(yōu)點。

他為記者介紹,硅基半導體有其性能和可靠性的物理極限,大概是0.4(Ω mm2),這是芯片面積和歐姆的乘積。第三代半導體就是“接棒”硅基半導體的重要材料,未來一直沿著降低導通損耗一直往下走。

SiC主要用在高電壓應(yīng)用上,GaN主要用在高頻率應(yīng)用上,而第三代半導體目前存在的問題在于價格和可靠性。據(jù)介紹,GaN和SiC在2021年的價格相似,但都明顯高于Si。展望未來,由于規(guī)模經(jīng)濟、缺陷密度和產(chǎn)量提高,以及向新一代的技術(shù)升級,WBG的價格迅速下降。WBG器件的價值最初來自于性能提升;隨著價格下降,某些設(shè)計的系統(tǒng)成本將接近基于Si的設(shè)計。

業(yè)界普遍認為第三代半導體將在近年內(nèi)替代硅基半導體,程文濤認為,實際上從硅基器件的性價比上來講是不會被替代的。根據(jù)英飛凌的洞察,雖然第三代半導體成本會在近期有望大幅度下降,但從短時間來看成本是無法達到硅基半導體的程度,硅基半導體和第三代半導體在近年來將會同時發(fā)揮重要作用。

在產(chǎn)品方面,英飛凌的產(chǎn)品主要在結(jié)構(gòu)設(shè)計上做差異化。比如,碳化硅采用的溝槽式結(jié)構(gòu),解決了大多數(shù)功率器件所面臨的可靠性問題。許多產(chǎn)品難以在效率和長期可靠性上取得平衡,溝槽式則可以較好應(yīng)對。

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艾邁斯歐司朗:光學傳感能在工業(yè)汽車中重要作用

“光學這一塊,其實是在半導體里面比較特殊,因為專注光學的半導體公司并不是特別多”,艾邁斯歐司朗(amsOSRAM)市場與業(yè)務(wù)發(fā)展總監(jiān)金安敏如是說。

傳感即生活,金安敏為記者解釋為光賦予智能,光傳感能在工業(yè)和汽車領(lǐng)域發(fā)揮重要作用:

工業(yè)領(lǐng)域:包括近紅外光譜、LiDAR、IRED、EEL、VCSEL、UV-C,具體應(yīng)用包括門禁和安全監(jiān)控、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)和自動化、近紅外光譜、工業(yè)成像機器視覺、機器人、UV-C消毒等。

汽車領(lǐng)域:包括LED(低中高功耗)、矩陣燈、激光雷達(VCSEL和EEL)、紅外、激光、2D/3D傳感器、傳統(tǒng)光源(鹵素燈、氙氣燈),具體應(yīng)用包括外飾照明、內(nèi)飾照明、自動駕駛、駕駛員和艙內(nèi)檢測、手勢傳感和人機交互、抬頭顯示等。

會議上,金安敏為記者介紹表示,艾邁斯歐司朗在光學核心技術(shù)方面覆蓋整個光學從傳感到光源到可視化的鏈條,四個核心支柱包括發(fā)射器、光學元器件+微型模組、探測器、集成電路+算法。金安敏強調(diào),艾邁斯歐司朗的核心技術(shù)在業(yè)內(nèi)持續(xù)領(lǐng)先。

根據(jù)金安敏的介紹,艾邁斯歐司朗在合并后,一年的業(yè)務(wù)總收入約為50~60億美金,全球擁有員工三萬人左右,致力于成為無可爭議的光學解決方案全球領(lǐng)導者。不論是光學光源還是光學傳感器,還是定制化芯片,甚至軟件方面,艾邁斯歐司朗都可提供完整閉環(huán)的方案,并做到全球領(lǐng)先的地位。

關(guān)于半導體工業(yè)和汽車,這些企業(yè)是這樣說的

其中,金安敏對自動駕駛方面發(fā)表了自己的看法。金安敏表示,“真正要實現(xiàn)L4、L5的自動駕駛,要用到激光雷達、毫米波雷達和車載攝像頭的結(jié)合,即多傳感器融合。不過,激光雷達至今為止并沒有做到成本足夠低,沒有足夠多的車去裝激光雷達。激光雷達成本不降下來,就沒法大規(guī)模使用,因為消費者不可能為此花很大價錢。

根據(jù)金安敏的洞察,接下來兩年,激光雷達很有可能實現(xiàn)降成本,這是因為其系統(tǒng)主要的部件還是半導體部件,半導體部件量上去了,成本就會降下來。另外,得益于國內(nèi)造車新勢力對激光雷達應(yīng)用的激進推進以及傳統(tǒng)車廠的積極跟進,預(yù)計在未來3~5年時間,激光雷達可以實現(xiàn)規(guī)?;瘧?yīng)用。

回歸激光雷達本身,艾邁斯歐司朗本身具有非常核心的光源技術(shù),可以給予激光雷達加速降低成本、盡快上車極其核心的技術(shù)支持。

NI:自動駕駛測試的現(xiàn)狀和未來

“自動駕駛中仍然有許多挑戰(zhàn)需要面對”,NI資深汽車行業(yè)客戶經(jīng)理郭堉為記者介紹整個自動駕駛行業(yè)的趨勢,首先便是汽車行業(yè)提出了“零事故、零排放、零損耗”的愿景,ECU和中央域控制器逐漸變多;其次,目前法律法規(guī)正在不斷完善;第三,軟件正在定義汽車;第四,AI和深度學習不斷優(yōu)化ADAS算法。

上述四個趨勢之下,半導體測試領(lǐng)域正在面臨新的挑戰(zhàn),包括測試復(fù)雜度增加、新規(guī)則正在不斷制定、測試開發(fā)流程和周期增速、更多的測試軟件也會外環(huán)。

NI在5月份邀請了很多公司的測試總監(jiān)、測試主管進行了一次問卷調(diào)查(見下圖),可以看出左側(cè)目前所有的測試手段還是基于硬件測試或者真實的道路測試。

為什么目前還不能達到未來狀態(tài),這是因為首先缺少高保真度的模型和場景,其次很多廠商間鏈路沒有打通,另外中國還沒有非常明確的法規(guī)規(guī)定相關(guān)場景庫。

關(guān)于半導體工業(yè)和汽車,這些企業(yè)是這樣說的

郭堉介紹,NI的平臺化測試方案可以充分去應(yīng)對無線的自動化駕駛場景。最典型的比如四種常見道路場景:一個是純仿真的實驗;二是通過錄制下來的數(shù)據(jù)進行回放,進行開環(huán)的回放;第三是硬件外環(huán)的仿真;第四是道路測試,把所有傳感器數(shù)據(jù)無損錄制下來。

所有的這些應(yīng)用都是基于PXI的平臺來做,所以用一個同樣的平臺,可以實現(xiàn)四大類型的控制。同時,所有的數(shù)據(jù)也支持上云端,然后幫助客戶實現(xiàn)不同的應(yīng)用。

數(shù)字孿生是今年火熱的話題,據(jù)介紹NI在今年正式宣布收購了monoDrive公司,可以通過這個monoDrive的數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)重構(gòu)和孿生。

郭堉強調(diào),NI的軟硬件平臺可以做到從研發(fā)開始到最后的生產(chǎn)部署,NI是一家有40多年歷史的納斯達克上市公司,NI每年在研發(fā)上的投入超過20%。NI在全球有50多個國家和地區(qū)都設(shè)有子公司,NI與合作伙伴一起,給超過35000家客戶提供過交鑰匙方案。

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半導體工業(yè)和汽車行業(yè)發(fā)展迅速,面臨的挑戰(zhàn)也極大,市場需求催生挑戰(zhàn),各大企業(yè)也正在為應(yīng)對挑戰(zhàn)而做好各種技術(shù)支持。

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