ST廣泛的差異化解決方案瞄準(zhǔn)快速增長(zhǎng)的亞洲自動(dòng)化市場(chǎng)

工業(yè)一直以來(lái)是意法半導(dǎo)體（ST）的重要戰(zhàn)略市場(chǎng)之一，在不久前，意法半導(dǎo)體亞太區(qū)功率分立和模擬產(chǎn)品部區(qū)域營(yíng)銷(xiāo)和應(yīng)用副總裁Francesco Muggeri (沐杰勵(lì))在一次媒體分享會(huì)上介紹了ST在亞太區(qū)的工業(yè)應(yīng)用目標(biāo)和未來(lái)幾年的戰(zhàn)略布局。

根據(jù)他的介紹，ST在工業(yè)市場(chǎng)主要專(zhuān)注在三大領(lǐng)域，即電機(jī)控制、電力和能源，以及工業(yè)自動(dòng)化。為此，他們還圍繞這三大重點(diǎn)應(yīng)用領(lǐng)域建立了三個(gè)技術(shù)創(chuàng)新重心，為當(dāng)?shù)乜蛻?hù)提供支持并開(kāi)展合作，并與技術(shù)領(lǐng)先的企業(yè)合作建立聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室。

圖1：意法半導(dǎo)體亞太區(qū)功率分立和模擬產(chǎn)品部區(qū)域營(yíng)銷(xiāo)和應(yīng)用副總裁Francesco Muggeri (沐杰勵(lì))

自動(dòng)化市場(chǎng)重點(diǎn)解決方案

自動(dòng)化其實(shí)包括的范圍是比較廣的，包括工廠自動(dòng)化；家庭、樓宇和城市自動(dòng)化。工廠自動(dòng)化又分為自動(dòng)化系統(tǒng)和工業(yè)機(jī)器人兩部分。

雖然，ST可以提供很多解決方案，但沐杰勵(lì)重點(diǎn)介紹了兩個(gè)自動(dòng)化解決方案，一個(gè)是狀態(tài)監(jiān)測(cè)和預(yù)測(cè)性維護(hù)；另一個(gè)是BLE-KNX智能照明解決方案。

在沐杰勵(lì)看來(lái)，預(yù)測(cè)性維護(hù)是未來(lái)的一種發(fā)展趨勢(shì)，因?yàn)樯a(chǎn)線上的每一個(gè)人都希望能夠節(jié)省成本。

圖2：ST狀態(tài)監(jiān)測(cè)和預(yù)測(cè)性維護(hù)解決方案。

沐杰勵(lì)指出，預(yù)測(cè)性維護(hù)對(duì)于工業(yè)4.0非常重要。 預(yù)測(cè)性維護(hù)可以預(yù)見(jiàn)潛在的故障或者生產(chǎn)線停產(chǎn)，以將突發(fā)故障率（如生產(chǎn)線突然停機(jī)）降低70％，停機(jī)時(shí)間減少50％（這意味著一旦投資安裝生產(chǎn)線后，將不會(huì)擁有那么多閑置產(chǎn)能），早期故障檢測(cè)可以節(jié)省30％的成本（舉例來(lái)說(shuō)，如果及早發(fā)現(xiàn)洗衣機(jī)的皮帶老化，你知道維修費(fèi)用是多少，那么可以只花50美分更換皮帶。但如果一直等到洗衣機(jī)壞了或發(fā)出奇怪的聲音才發(fā)現(xiàn)，這時(shí)候就不得不更換電動(dòng)機(jī)主軸，這可能需要花費(fèi)幾百塊美元。所以，提前檢測(cè)到故障可以節(jié)省一大筆錢(qián)），而且定期保養(yǎng)成本將低很多。

意法半導(dǎo)體亞太區(qū)功率分立及模擬器件產(chǎn)品部工業(yè)產(chǎn)品市場(chǎng)總監(jiān)，自動(dòng)化技術(shù)創(chuàng)新中心負(fù)責(zé)人Allan Lagasca介紹說(shuō)，ST的預(yù)測(cè)性維護(hù)解決方案和生態(tài)系統(tǒng)涵蓋了設(shè)計(jì)人員的各種需求，包括連接模塊、感測(cè)模塊、處理模塊和安全模塊。這些模塊甚至可以部署在原來(lái)的系統(tǒng)中，這是ST的預(yù)測(cè)性維護(hù)解決方案的要素之一。也就是說(shuō)，該系統(tǒng)不僅適用于新系統(tǒng)，而且適用于原來(lái)系統(tǒng)。

詳細(xì)來(lái)說(shuō)，該系統(tǒng)包括ST的三個(gè)解決方案，一是通信解決方案STEVAL IDP 004和BFA 001，其中一個(gè)是IO-link主站，另一個(gè)是接收器。IO-link是一種無(wú)線通信協(xié)議，可以無(wú)縫地傳輸數(shù)據(jù)，且沒(méi)有錯(cuò)誤數(shù)據(jù)。傳感器數(shù)據(jù)送到微控制器進(jìn)行邊緣計(jì)算處理，然后送到主板，主計(jì)算單元接收并共享數(shù)據(jù)。

第二個(gè)解決方案是STWIN，這個(gè)方案首次啟用了無(wú)線通信技術(shù)。該解決方案的功能是可以檢測(cè)到振動(dòng)，而振動(dòng)是故障的主要癥狀，當(dāng)然，故障的其他主要癥狀還包括過(guò)熱和磁感應(yīng)。

圖3：ST工業(yè)傳感器解決方案STEVAL-STWINKT1。

還有一個(gè)解決方案是STEVAL-STWINKT1，這是一款一流的工業(yè)級(jí)傳感器，用于超聲波檢測(cè)分析機(jī)械振動(dòng)。不僅有傳感器的檢測(cè)功能，還有數(shù)據(jù)處理分析能力，沐杰勵(lì)認(rèn)為這一點(diǎn)非常重要?！霸谑占陻?shù)據(jù)后，我們都希望把數(shù)據(jù)安全地傳送出去。為此，我們的STSAFE-100讓用戶(hù)對(duì)安全數(shù)據(jù)了如指掌。你的數(shù)據(jù)、秘密將被安全守護(hù)。至于功耗，這款板子的耗電量非常低。當(dāng)這些模塊/節(jié)點(diǎn)由電池供電時(shí)，大家知道，只有把功率降至最低，電池壽命才會(huì)更長(zhǎng)。我們有BLE藍(lán)牙模塊，這意味著我們能夠用藍(lán)牙連接許多其他設(shè)備，并且在STM32L4 +上實(shí)現(xiàn)了我們的算法?！彼院赖乇硎?。

當(dāng)然，除了硬件方案，軟件算法也不可或缺，Allan Lagasca表示，在軟件算法方面，ST作為半導(dǎo)體供應(yīng)商，提供了多種軟件算法來(lái)支持不同的傳感器，并可以與強(qiáng)大的STM32 CUBE AI人工智能生態(tài)系統(tǒng)配合使用。現(xiàn)在已經(jīng)有可用的軟件，但是部署這些軟件包還是需要簽署一些軟件許可協(xié)議。最后，ST還與合作伙伴合作，支持預(yù)測(cè)性維護(hù)應(yīng)用發(fā)展。

圖4：自帶移動(dòng)應(yīng)用程序的BLE-KNX智能照明控制演示版及主要特點(diǎn)。

在智能家居方面，ST的KNX就是一個(gè)智能家居解決方案通信協(xié)議。KNX協(xié)議的主要優(yōu)點(diǎn)是能夠集成到家庭和辦公室環(huán)境現(xiàn)有IT基礎(chǔ)設(shè)施和網(wǎng)絡(luò)中。KNX的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)是通過(guò)引入智能控件來(lái)降低能耗，能夠讓暖通空調(diào)系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)智能化和自動(dòng)化，如在需要遮陽(yáng)時(shí)自動(dòng)關(guān)閉卷簾窗，當(dāng)房間沒(méi)有人時(shí)，自動(dòng)關(guān)閉通風(fēng)系統(tǒng)中的風(fēng)扇，這顯然為人、家庭、辦公室等能源用戶(hù)帶來(lái)諸多好處。

沐杰勵(lì)表示，該解決方案是Bluetooth 5認(rèn)證產(chǎn)品，內(nèi)置STM32的BlueNRG產(chǎn)品。它可以連接任何主要的移動(dòng)平臺(tái)，兼容ZigBee, Thread, Bluetooth等協(xié)議，每個(gè)人都可以輕松地使用。重要的是，他還強(qiáng)調(diào)，ST的產(chǎn)品只要在市場(chǎng)上銷(xiāo)售，就會(huì)保證10年的產(chǎn)品周期，客戶(hù)無(wú)需擔(dān)心找不到產(chǎn)品支持服務(wù)。

醫(yī)療保健解決方案

在醫(yī)療解決方案方面，ST主要介紹了超聲成像解決方案。據(jù)沐杰勵(lì)介紹，ST的超聲波成像解決方案在歐洲、美洲和亞洲等市場(chǎng)的表現(xiàn)還不錯(cuò)，與行業(yè)內(nèi)不少頭部企業(yè)有合作。

圖5：ST醫(yī)用超聲成像解決方案。

他重點(diǎn)介紹了STM32、STHV系列4通道、8通道和16通道超聲波激勵(lì)發(fā)生器和STHV64SW 64通道超聲波激勵(lì)發(fā)生器和雙向功率復(fù)用器。這些板卡的主要功能包括USB接口（用于連接STM32和 PC機(jī)，在圖形用戶(hù)界面（GUI）軟件上開(kāi)發(fā)應(yīng)用），和可滿(mǎn)足客戶(hù)開(kāi)發(fā)最先進(jìn)的系統(tǒng)要求的更大容量的閃存和負(fù)載模擬器。

圖6：針對(duì)醫(yī)療保健應(yīng)用的STM32產(chǎn)品線。

沐杰勵(lì)自豪地表示，其實(shí)ST有著豐富的醫(yī)療產(chǎn)品組合，包括獲取數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)、運(yùn)動(dòng)控制、安全和連接等所有應(yīng)用。

對(duì)于數(shù)據(jù)采集，ST有運(yùn)動(dòng)傳感器、壓力傳感器、、超聲傳感器、麥克風(fēng)，以及溫度傳感器和濕度傳感器。

在微處理器方面，ST可以提供各種醫(yī)療用STM32微控制器，其最新的產(chǎn)品有STM32G4和STM32L4 +。這些主流系列微控制器在計(jì)算能力、接口和成本方面靈活多變，超低功耗系列適用于關(guān)注電池壽命的電池供電設(shè)備。此外，ST也有無(wú)線MCU。

沐杰勵(lì)表示，在工業(yè)市場(chǎng)上，STM32G4是其主推的產(chǎn)品，這款產(chǎn)品的主要好處是計(jì)算性能高，集成豐富的模擬和數(shù)字外設(shè)（體積緊湊，集成度高，例如，帶有可接收信號(hào)的數(shù)字比較器、213DMIPS 和550 CoreMark的性能測(cè)試成績(jī)、自帶硬件過(guò)采樣的12位ADC 4Msps和USB type-C供電功能）。他總結(jié)說(shuō)，STM32G4系列非常適合那些需要豐富先進(jìn)外設(shè)的應(yīng)用。

低壓電機(jī)控制解決方案

電機(jī)控制是ST的三大重點(diǎn)方向之一，ST可以提供電機(jī)控制所需的主控制器、柵極驅(qū)動(dòng)器、MOSFET和IGBT等全系列產(chǎn)品，可以說(shuō)產(chǎn)品線非常全。不過(guò)這次，ST主要介紹的是其低壓電機(jī)控制解決方案，主要應(yīng)用在智能割草機(jī)、電動(dòng)工具、以及一些醫(yī)療類(lèi)應(yīng)用中。

圖7：ST針對(duì)醫(yī)療、伺服和電動(dòng)工具應(yīng)用的低壓電機(jī)控制解決方案。

沐杰勵(lì)以電動(dòng)園林工具為例說(shuō)，ST的STSPIN32F0能夠驅(qū)動(dòng)最高36V的電池供電設(shè)備。“我們還有36V-60V的高壓驅(qū)動(dòng)解決方案。ST提供STSPIN芯片和低壓電機(jī)驅(qū)動(dòng)板，用不同的產(chǎn)品滿(mǎn)足不同的市場(chǎng)需求，我們可提供STSPIN32系列系統(tǒng)芯片，有能力按照客戶(hù)的具體需求提供定制產(chǎn)品?！?/p>

圖8：ST不同的產(chǎn)品組合滿(mǎn)足客戶(hù)不同的需求。

他表示，可以通過(guò)ST產(chǎn)品組合不同的解決方案，滿(mǎn)足不同客戶(hù)的產(chǎn)品需求。比如上圖中，每一個(gè)方框都代表了一個(gè)可能的解決方案，“這些方案的用途相同，可滿(mǎn)足客戶(hù)不同的需求。當(dāng)你對(duì)設(shè)計(jì)靈活性有很高的要求時(shí)，你可能需要一個(gè)完全分立的驅(qū)動(dòng)解決方案，因?yàn)檫@種分立方法非常適合這種情況；當(dāng)你對(duì)解決方案的可靠性和緊湊性有很高的要求時(shí)，你需要一個(gè)全集成的解決方案或系統(tǒng)芯片。每個(gè)系統(tǒng)架構(gòu)都可以定制。其實(shí)藍(lán)色的方框代表可以封裝在一起，因此，可以可以為這些器件選擇一個(gè)封裝?！?br />
在低壓MOSFET方面，Allan Lagasca推薦了ST的StripFET F7。據(jù)他介紹，STripFET F7中采用了非常先進(jìn)的技術(shù)，提供40V、60V、80V和100V版本和多種封裝可選，這個(gè)系列有很多不同型號(hào)的產(chǎn)品。

在他看來(lái)，STripFET F7 MOSFET是低壓產(chǎn)品，非常適合電機(jī)驅(qū)動(dòng)應(yīng)用，“我們有低壓電機(jī)控制解決方案的全部配套產(chǎn)品，例如，STSPIN32或STM32 +柵極驅(qū)動(dòng)器。與市場(chǎng)上的其他傳統(tǒng)MOSFET相比，STripFET F7 MOSFET完善了我們的解決方案。如果將我們的電機(jī)驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品組合和解決方案與競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手進(jìn)行比較，你們就會(huì)發(fā)現(xiàn)，我們的產(chǎn)品和解決方案的能效和性能更好?！彼M(jìn)一步指出。

結(jié)語(yǔ)

其實(shí)自動(dòng)化是一個(gè)對(duì)技術(shù)水平要求很高，對(duì)產(chǎn)品可靠性要求嚴(yán)苛的細(xì)分市場(chǎng)。但確實(shí)是一個(gè)多年來(lái)發(fā)展都很穩(wěn)健的市場(chǎng)，據(jù)市場(chǎng)調(diào)研機(jī)構(gòu)的數(shù)據(jù)顯示，從2019年到2023年，市場(chǎng)需求符合年增長(zhǎng)率將達(dá)到8%。

即便是今年的新冠疫情對(duì)大多數(shù)行業(yè)都造成了負(fù)面影響，但對(duì)自動(dòng)化市場(chǎng)來(lái)說(shuō)，需求并沒(méi)有完全放慢，只是需求出現(xiàn)了差異化，依然保持了強(qiáng)勁的增長(zhǎng)勢(shì)頭。也正是看到了這個(gè)趨勢(shì)，ST投入了大量的資源在這方面。目前，他們不僅可以提供相應(yīng)的半導(dǎo)體器件，也有很多相應(yīng)的解決方案、產(chǎn)品組合，以及分析算法、軟件和固件解決方案。