（文/程文智）11月3日，第四屆意法半導(dǎo)體（ST）工業(yè)峰會在深圳福田香格里拉大酒店召開，本屆峰會的主題是“激發(fā)智能，持續(xù)創(chuàng)新”，峰會上，ST的高管們介紹了他們對工業(yè)市場的洞察、ST的未來戰(zhàn)略，以及聚焦的三大領(lǐng)域，即自動化、電機(jī)控制和電源與能源。另外，ST及其客戶和合作伙伴帶來了150多件工業(yè)展品和解決方案，同時(shí)圍繞自動化、電機(jī)控制和電源與能源應(yīng)用主題舉辦了35個(gè)技術(shù)分論壇。峰會上重點(diǎn)展示的應(yīng)用場景有綠色能源生產(chǎn)和存儲、智慧教室、智能保健，以及智慧農(nóng)業(yè)。

ST在工業(yè)市場的洞察與戰(zhàn)略

在上午的主題分享階段，ST總裁兼首席執(zhí)行官Jean-Marc Chery分享了他對工業(yè)市場的洞察和ST的未來戰(zhàn)略。在他看來，工業(yè)市場正在經(jīng)歷一場轉(zhuǎn)型，而電源和能源管理，物聯(lián)網(wǎng)和互聯(lián)，智能出行基礎(chǔ)設(shè)施，是工業(yè)市場轉(zhuǎn)型的基礎(chǔ)。

Jean-Marc Chery認(rèn)為，在工業(yè)應(yīng)用轉(zhuǎn)型方式中有兩大趨勢：

一是設(shè)備及系統(tǒng)數(shù)字化，包括與云的融合，也就是大家常說的“云化”。這個(gè)趨勢包括制造和物流自動化、機(jī)器人和自主系統(tǒng)，以及人工智能和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的普及。

二是能源管理和能效改進(jìn)。這一趨勢包括推動電氣化、電機(jī)控制智能化和節(jié)能化，以及能源基礎(chǔ)設(shè)施改進(jìn)。



在工業(yè)市場中，市場規(guī)模和增速最快的當(dāng)屬制造和過程自動化，接下來是電源&能源，以及醫(yī)療電子、樓宇&居家控制等。而ST重點(diǎn)關(guān)注的三個(gè)細(xì)分領(lǐng)域分別為：自動化、電機(jī)控制，及電源&能源。

在未來戰(zhàn)略方面，據(jù)Jean-Marc Chery介紹，ST正擴(kuò)大投資，以提高其技術(shù)和制造優(yōu)勢。



今年，ST的資本支出約為35 億美元，正通過執(zhí)行戰(zhàn)略投資計(jì)劃升級制造，包括擴(kuò)大12寸晶圓產(chǎn)能，以及加快寬禁帶技術(shù)的垂直整合和產(chǎn)能提升。

作為一家大規(guī)模芯片制造商，ST擁有數(shù)字芯片制造技術(shù)，包括90nm到28nm 嵌入式非易失性存儲器制造技術(shù)。同時(shí)，他們也繼續(xù)加大投資以提高12寸數(shù)字晶圓的產(chǎn)能，同時(shí)擴(kuò)大模擬器件的產(chǎn)量。幾個(gè)月前，ST剛剛宣布與格芯 (Global Foundries) 合作，投資數(shù)十億歐元在法國Crolles新建一個(gè)聯(lián)營的大規(guī)模晶圓制造廠。

ST將繼續(xù)投資建設(shè)在意大利米蘭附近的 Agrate的12寸晶圓新廠，按計(jì)劃明年上半年開始增加產(chǎn)能，預(yù)計(jì)到 2025 年底前有望釋放全部產(chǎn)能。總之，這將讓我們的 12寸產(chǎn)能在2022 年至 2025 年間提高一倍。

此外，ST也在快速提高碳化硅(SiC)和氮化鎵(GaN)等寬禁帶技術(shù)的產(chǎn)能。就在不久前，ST宣布在意大利新建一個(gè)整合式SiC襯底制造廠，以更好地支持汽車和工業(yè)應(yīng)用對 SiC 器件不斷增長的需求。該工廠預(yù)計(jì)明年開始投產(chǎn)。

同時(shí)，ST也在加快提高后工序產(chǎn)能，通過和外包合作伙伴共同努力，作為一家垂直整合制造商，持續(xù)為客戶打造可靠的供應(yīng)鏈。

ST體亞太區(qū)銷售及市場執(zhí)行副總裁Jerome Roux強(qiáng)調(diào)亞太區(qū)是ST重要的業(yè)績增長區(qū)，在亞太地區(qū)，工業(yè)市場有望達(dá)到兩位數(shù)的增長。工業(yè)市場極其復(fù)雜，高度多元化且極具挑戰(zhàn)，在不同的細(xì)分市場都有特定的需求。ST將這些細(xì)分市場再細(xì)分成40 多個(gè)更小的市場，在這些市場上部署2萬多款產(chǎn)品——包含了標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品到高度定制的產(chǎn)品。通過這些產(chǎn)品，ST支持了超過10萬名不同規(guī)格的客戶——從跨國公司到初創(chuàng)公司都包含在內(nèi)。ST不僅為工業(yè)市場提供產(chǎn)品，同時(shí)還為各種工業(yè)應(yīng)用提供完整的系統(tǒng)解決方案包括電力轉(zhuǎn)換，基于行業(yè)前沿的 STM32 MCU 和 MPU、磁隔離柵極驅(qū)動器、MOSFET、IGBT、模擬信號處理 IC、運(yùn)動傳感器、環(huán)境傳感器、光學(xué)傳感器，以及多種多樣的連接解決方案。

為了更好地服務(wù)亞太地區(qū)的客戶，ST在亞洲設(shè)立了七個(gè)技術(shù)創(chuàng)新中心，分別是智能手機(jī)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、電機(jī)控制、自動化、電源和能源以及新能源汽車。其中電源與能源、電機(jī)控制、自動化等三個(gè)創(chuàng)新中心專注于服務(wù)主要的工業(yè)細(xì)分市場。這三個(gè)技術(shù)創(chuàng)新中心從項(xiàng)目早期就開始與客戶研發(fā)團(tuán)隊(duì)溝通，提出整套解決方案，從中積累專業(yè)技術(shù)知識，并部署解決方案。

除了這些工業(yè)技術(shù)創(chuàng)新中心外，ST還在亞洲主要城市(深圳、上海、北京、首爾和臺北)建立了五個(gè)實(shí)驗(yàn)室，擁有約 50 名相關(guān)的ST高級專業(yè)技術(shù)人員(SRA、FAE 和 Division AE)。

為了加快部署技術(shù)創(chuàng)新中心開發(fā)的可持續(xù)性解決方案，ST與代理商合作伙伴(Arrow、WT、WA、Edom、Avnet)建立了五個(gè)聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，與客戶(泰科智能，匯川技術(shù)，華潤創(chuàng)業(yè))建立了三個(gè)聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，與印度的REC公司建立了一個(gè)聯(lián)合推廣實(shí)驗(yàn)室。ST通過實(shí)施項(xiàng)目管理和部署市場推廣解決方案來實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)。此外，ST還與中國的幾家重點(diǎn)大學(xué)建立了聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室, 因?yàn)樾乱淮?a target="_blank">工程師是中國的未來。

Jerome Roux表示，ST高度關(guān)注工業(yè)市場，特別是中國，是ST業(yè)務(wù)發(fā)展的重點(diǎn)市場。

ST重點(diǎn)關(guān)注的三大領(lǐng)域

本屆工業(yè)峰會上，ST主要聚焦在三個(gè)領(lǐng)域，一是自動化技術(shù)，讓系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)智能化，從而減少能源消耗；二是電機(jī)控制，三是電源&能源，致力于幫助生產(chǎn)、傳輸和存儲清潔能源。



自動化包括工廠自動化、智能家居、樓宇及城市，以及智能農(nóng)業(yè)等。ST目前可以提供豐富的硬件和軟件產(chǎn)品，包括模擬器件、MCU、接口芯片、傳感器等等。

首先，自動化產(chǎn)品的安全性是非常重要的，ST在自動化領(lǐng)域尤其注重產(chǎn)品的安全性。據(jù)悉，ST所有的產(chǎn)品都通過了Safety Integrity Level安全等級的認(rèn)證，客戶如果使用ST產(chǎn)品就可以更好地通過這個(gè)安全認(rèn)證，因?yàn)镾T產(chǎn)品已經(jīng)全部都包含了這個(gè)認(rèn)證。

同樣，ST還有在工業(yè)自動化I/O Link和樓宇自動化KNX方面，也有非常完整的一套解決方案可以供客戶選擇。隨著這些年I/O Link和KNX逐漸進(jìn)入大家的視野，被大家接受。所以，這方面的應(yīng)用以后會越來越廣，ST可以在這方面提供完整的技術(shù)支持。

傳感器是工業(yè)自動化或者說是整個(gè)自動化控制的神經(jīng)末梢，所以它越來越深度地融合到工業(yè)自動化控制邏輯中來。當(dāng)然，我們這次給大家?guī)矸浅ＸS富的產(chǎn)品，首先是圖像傳感器系列，有像可以做機(jī)器視覺的圖像傳感器、避障的ToF、可以用來做感光或人體存在的光學(xué)類傳感器，還有一些做3D識別的，就是用來做智能家庭的3D人臉識別的傳感器等。



在峰會上，ST還特別提到了一款AI賦能的傳感器ISM330IS，該傳感器內(nèi)置了DSP的內(nèi)核，及BNN機(jī)械學(xué)習(xí)架構(gòu)。內(nèi)置的DSP內(nèi)核可以讓開發(fā)者基于普通的C語言來做一些算法的設(shè)計(jì)。BNN用來干什么呢？ST已經(jīng)基于這個(gè)BNN架構(gòu)做了一些模型的學(xué)習(xí)，比如用在風(fēng)扇上，風(fēng)扇異常時(shí)，傳感器自己就能判斷是不是異常，然后給到后臺的系統(tǒng)做報(bào)警和做一些處理。該傳感器的主要優(yōu)勢是：第一是功耗低，第二是反應(yīng)速度快，這也是邊緣計(jì)算的一個(gè)優(yōu)勢。傳感器和整個(gè)系統(tǒng)是隔離開的，直接給上層MCU 報(bào)告一些狀態(tài)和結(jié)果，讓MCU可以快速反應(yīng)，對整個(gè)邏輯做快速的控制。

電機(jī)控制

當(dāng)談到電機(jī)控制時(shí)，很多人可能認(rèn)為電機(jī)控制是一個(gè)不太重要的因素，因?yàn)殡姍C(jī)控制的能耗并不大。事實(shí)上，全球大約有52%的總能源是由電機(jī)消耗掉的，而要優(yōu)化電機(jī)的能耗，就需要優(yōu)化電機(jī)，從而減少振動和能耗。而這個(gè)過程的優(yōu)化需要固件和硬件的支持。



電機(jī)的種類繁多，電機(jī)參數(shù)變化多樣，控制曲線要求實(shí)時(shí)可靠。據(jù)ST的廖科盛介紹，STM32從三個(gè)方向來解決這些問題：首先是ST多樣的產(chǎn)品，ST有多個(gè)產(chǎn)品系列可以支持客戶選擇高性價(jià)比產(chǎn)品針對不同的電機(jī)應(yīng)用來做產(chǎn)品開發(fā)；第二，ST有多種多樣的硬件評估套件，幫助客戶做產(chǎn)品原型機(jī)開發(fā)、控制算法的驗(yàn)證；第三，ST有全流程的軟件開發(fā)套件，支持客戶做全流程的開發(fā)，從電機(jī)的參數(shù)設(shè)定到控制算法，到最后電機(jī)調(diào)試都有一套完整的軟件支撐。ST從這三個(gè)方面來幫助客戶快速、便捷地開發(fā)可靠精確的電機(jī)控制系統(tǒng)。



除了MCU，ST的功率器件在電機(jī)驅(qū)動中也應(yīng)用廣泛。電機(jī)驅(qū)動市場是非常多樣化、多元化的。從不同形式的電機(jī)，包括直流電機(jī)、開關(guān)磁阻電機(jī)，還有更多不同的應(yīng)用領(lǐng)域，從小功率、消費(fèi)類到工業(yè)類、甚至汽車?yán)锏碾姍C(jī)，它們的應(yīng)用場景和對功率器件提出的需求其實(shí)也不盡相同。ST完備的功率器件的工藝和產(chǎn)品，比如高壓MOS、DM2、DM6，具備在低載情況下提升馬達(dá)驅(qū)動轉(zhuǎn)換效率的能力。



另外一些工業(yè)伺服，甚至更為高端的電機(jī)驅(qū)動領(lǐng)域，對可靠性以及功率密度提出了要求。ST的智能功率模塊IPM以及大的ACEPACK Module就很好地解決了客戶應(yīng)用的痛點(diǎn)。同時(shí)，ST也有豐富的晶圓技術(shù)和碳化硅組合的模塊，能夠很好地在大功率應(yīng)用場合提升效率和功率密度。



第三代半導(dǎo)體也開始在電機(jī)驅(qū)動應(yīng)用中出現(xiàn)，特別是SiC和GaN器件。ST在電機(jī)控制領(lǐng)域有著全面的產(chǎn)品組合，超過150多種產(chǎn)品和超過10億臺用于工業(yè)領(lǐng)域的電機(jī)，正在由ST的芯片來驅(qū)動。STSPIN32G4是ST推出的一款用于低壓伺服電機(jī)的驅(qū)動產(chǎn)品，這是一款系統(tǒng)級封裝的驅(qū)動芯片，內(nèi)部集成了M4內(nèi)核和一個(gè)三項(xiàng)半橋驅(qū)動器，最高可支持1000W最大功率；同時(shí)，它還集成了電流采樣和電源管理，可用于AGV、機(jī)械臂、協(xié)作機(jī)器人等應(yīng)用。



ST重點(diǎn)介紹了一顆驅(qū)動芯片------STGAP2，該芯片可以用于驅(qū)動碳化硅、氮化鎵以及IGBT模塊，可以提供6000V的隔離能力以及4A的驅(qū)動電流。可應(yīng)用于工業(yè)和汽車領(lǐng)域。

現(xiàn)在電機(jī)應(yīng)用在我們生活的各個(gè)方面，電機(jī)的維護(hù)就成為困擾客戶的一個(gè)問題。ST 的eFuse產(chǎn)品就可以很好幫助客戶解決這個(gè)問題。eFuse就是一個(gè)電子保險(xiǎn)絲，它在保護(hù)之后可以自恢復(fù)，不用手動更換，可以大大幫助我們客戶降低維護(hù)成本。同時(shí)，相對于傳統(tǒng)的保險(xiǎn)絲，電子保險(xiǎn)絲保護(hù)速度更快，保護(hù)的精度更高；同樣，它還可以人性化地調(diào)節(jié)你保護(hù)的電壓、電流以及輸出的斜率，這些都是傳統(tǒng)保險(xiǎn)絲做不到的。所以，它是傳統(tǒng)保險(xiǎn)絲很好的替代產(chǎn)品。



ST同時(shí)還帶來了一顆振動傳感器IIS3DWB。由于電機(jī)在工作過程中，它的各種模塊或工作狀態(tài)不一樣時(shí)，振動頻率是不一樣的。通過傳感器可以把信號抓出來以后進(jìn)行頻譜分析，看它整個(gè)頻譜的狀態(tài)以及看哪個(gè)頻點(diǎn)是被拉高還是被拉低了，我們就可以來判斷電機(jī)在整個(gè)運(yùn)行過程中，某一個(gè)部位到底出現(xiàn)了什么狀況？當(dāng)然，這需要MCU的配合，通過無線、藍(lán)牙傳到后臺做大數(shù)據(jù)的分析。而三軸傳感器IIS3DWB就可以用來監(jiān)測電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。

電源和能源
電源有各種各樣的應(yīng)用場景，有各種各樣的應(yīng)用需求。ST的STM32平臺化很好地匹配了這一應(yīng)用的特點(diǎn)，ST以太陽能儲能為例，重點(diǎn)展示一下STM32多樣化產(chǎn)品。比如，其高性能產(chǎn)品STM32H7可以幫助客戶實(shí)現(xiàn)拉弧檢測；高性能的TIMer可以幫助客戶實(shí)現(xiàn)可靠的逆變器；MPU和無線產(chǎn)品可以幫助客戶實(shí)現(xiàn)人機(jī)界面的設(shè)計(jì)。這里我們以人工智能檢測為例，人工智能拉弧檢測可以方便客戶實(shí)現(xiàn)快速、準(zhǔn)確的拉弧檢測功能。Cube.AI的應(yīng)用使單片機(jī)上客戶可以快速、方便實(shí)現(xiàn)這樣的拉弧檢測。







在能源里，效率是非常關(guān)鍵的指標(biāo)。ST在功率器件上，涵蓋了所有的硅晶體功率器件，以及最近非常熱門的第三代寬禁帶半導(dǎo)體，包括碳化硅、氮化鎵。


ST針對光伏和儲能應(yīng)用市場，分享了其碳化硅器件。從2014年ST發(fā)布了第一款碳化硅MOS管，到現(xiàn)在已經(jīng)給市場提供到了第三代這樣的工藝技術(shù)，它涵蓋了650V、1200V、1700V以及在研的更高電壓產(chǎn)品。碳化硅在這個(gè)市場應(yīng)用當(dāng)中，就極大地提升了能源轉(zhuǎn)化效率。ST還有全碳化硅的功率模塊，在進(jìn)一步提升能源系統(tǒng)功率密度和可靠性方面取得了非常大的貢獻(xiàn)。


除了碳化硅，ST還有氮化鎵技術(shù)。ST可以提供種類非常豐富的氮化鎵產(chǎn)品，包括650伏的氮化鎵功率管、G-FET、G-HEMT、G-driver系列等，其中，G driver系列，可以為IGBT, 碳化硅MOSFET和氮化鎵提供驅(qū)動電路。同時(shí)，ST還有氮化鎵芯片MasterGaN系列。MasterGaN系列其實(shí)是業(yè)界首款集成了兩個(gè)氮化鎵功率管、及其驅(qū)動和邏輯控制的一個(gè)氮化鎵芯片。此外，還有VIPerGaN系列，它集成了一顆QR反激變換器, 及一顆650伏的氮化鎵功率管。ST今年已經(jīng)發(fā)布了一款120mΩ（毫歐）、e-mode技術(shù)的氮化鎵產(chǎn)品SGT120R65AL，這個(gè)產(chǎn)品已經(jīng)大量面市，即將會有更多規(guī)格的產(chǎn)品發(fā)布到市場。


氮化鎵相對于傳統(tǒng)硅晶體收益是非常明顯的。從上圖的實(shí)際案例當(dāng)中，大家可以清楚地看到，在200W電源轉(zhuǎn)換產(chǎn)品里，相對于傳統(tǒng)的硅晶體，氮化鎵發(fā)揮了它極其高頻的優(yōu)勢，能夠把電源產(chǎn)品的功率密度提升3倍，同時(shí)可以有將近3個(gè)點(diǎn)效率的提升。這對使用者在功率效率以及密度方面是取得了非常大的幫助。

結(jié)語

與MCU市場一樣，ST在工業(yè)市場也非常注重生態(tài)系統(tǒng)的構(gòu)建，他們與合作伙伴構(gòu)建聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室；用豐富的硬件和固件等資源來支持客戶；也有開發(fā)和積累專業(yè)知識和技能的規(guī)劃。一方面，與大學(xué)合作，一起開發(fā)和獲取新的專業(yè)知識和技能；另一方面，ST也在幫助其分銷渠道商和客戶更多地了解產(chǎn)品。