“在物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，我們的愿景是讓數(shù)十億智能物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通;讓幾乎任何系統(tǒng)都可以利用互聯(lián)網(wǎng)和云計(jì)算生態(tài)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新，讓物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品變得更智能、感知力更強(qiáng)。物聯(lián)網(wǎng)將使世界變得更智能，其中包含四大部分：智能產(chǎn)品、智能家居/智慧城市、智能工廠、智能駕駛。”這是在2018全球CEO峰會(huì)上，意法半導(dǎo)體(ST)總裁兼CEO Jean-Marc Chery先生演講的開(kāi)場(chǎng)白。他結(jié)合半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展對(duì)這四大領(lǐng)域做了全面的分析與展望。

意法半導(dǎo)體(ST)總裁兼CEO Jean-Marc Chery

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四大物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域發(fā)展及其場(chǎng)景

Chery指出，智能產(chǎn)品、智能家居/智能城市、智能工廠和智能駕駛都可以實(shí)現(xiàn)互聯(lián)。物聯(lián)網(wǎng)將對(duì)我們的生活產(chǎn)生巨大的影響。如下圖所示，這四大領(lǐng)域從2017年到2021年都將實(shí)現(xiàn)顯著市場(chǎng)增長(zhǎng)，并都會(huì)不斷提高我們的生活質(zhì)量。在帶來(lái)很多資產(chǎn)和價(jià)值并促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)，物聯(lián)網(wǎng)也會(huì)使我們的移動(dòng)性得到增強(qiáng)，使我們的往來(lái)越來(lái)越多。與此同時(shí)，人工智能在這方面也起到了很大的作用?，F(xiàn)代生活中有很多大的發(fā)展都和物聯(lián)網(wǎng)息息相關(guān)。我們?cè)趹?yīng)用這些設(shè)備時(shí)，都希望能及時(shí)獲得設(shè)備的響應(yīng)，并及時(shí)和相關(guān)的人員取得聯(lián)系和產(chǎn)生互動(dòng)。

物聯(lián)網(wǎng)讓世界變得更智能，它不僅能帶來(lái)便利和高效，使我們?cè)谑褂迷O(shè)備的時(shí)候更加安全，而且能讓我們和世界的互動(dòng)變得越來(lái)越強(qiáng)。舉例來(lái)說(shuō)，“在智能工廠里會(huì)使用很多的機(jī)器人來(lái)代替人工進(jìn)行操作，從而促進(jìn)生產(chǎn)力。同時(shí)，利用互聯(lián)互通的智能方式進(jìn)行生活和生產(chǎn)，可以節(jié)約大量的能源，提高至少30%以上的生產(chǎn)力。與此同時(shí)，很多關(guān)鍵領(lǐng)域和行業(yè)也在應(yīng)用人工智能和物聯(lián)網(wǎng)，改變世界的基礎(chǔ)設(shè)施，促使汽車變得更加的安全和環(huán)保，讓駕駛員和乘客有更好的體驗(yàn)?？梢哉f(shuō)，現(xiàn)在發(fā)展出的任何新的科技都與物聯(lián)網(wǎng)有息息相關(guān)的聯(lián)系。與此同時(shí)，它還能不斷減少碳排放，而對(duì)我們的環(huán)境有很好的影響。物聯(lián)網(wǎng)對(duì)我們的世界非常有好處?！盋hery表示。

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智能駕駛：更安全、更環(huán)保和更智聯(lián)

在智能駕駛方面，汽車行業(yè)通過(guò)不斷把物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品應(yīng)用起來(lái)，將能使駕駛變得更安全、更環(huán)保和更智聯(lián)。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，車聯(lián)網(wǎng)能夠?qū)崿F(xiàn)更多服務(wù)，網(wǎng)聯(lián)汽車將掀起車輛安全的變革，V2X(車與外界通信)將實(shí)現(xiàn)更安全、更快速的出行，以及環(huán)保。

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SiC在推動(dòng)電動(dòng)汽車普及上的意義

SiC是賦能電動(dòng)汽車的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)，對(duì)續(xù)航里程延長(zhǎng)、電池尺寸變小(或可靠性提高)、充電更快速高效來(lái)說(shuō)具有重要意義。如下圖所示，SiC MOSFET和Si IGBT相比，能在多項(xiàng)性能指標(biāo)上實(shí)現(xiàn)顯著提升。

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不同智能工業(yè)項(xiàng)目之間的聯(lián)系以及市場(chǎng)機(jī)遇

物聯(lián)網(wǎng)是一種全球性的趨勢(shì)，在世界各地都有不同的智能工業(yè)項(xiàng)目：在中國(guó)有中國(guó)制造2025，在德國(guó)有工業(yè)4.0，在美國(guó)有工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)(IIoT)。智能工業(yè)中有些共同的主題，即使工廠和機(jī)器變得越來(lái)越智能、越來(lái)越有意識(shí)，而傳感器則為它們賦予這些能力。傳感器與本地分布式的智能結(jié)合在一起，可以提供非常強(qiáng)的功能，進(jìn)而促進(jìn)人機(jī)合作。如此一來(lái)，工人的角色會(huì)發(fā)生巨大變化，工廠會(huì)變得更有連接性，從而實(shí)現(xiàn)更好的數(shù)據(jù)收集，并將其上傳到云上去。

這樣的數(shù)據(jù)收集非常必要，在萬(wàn)物互聯(lián)的時(shí)代，數(shù)據(jù)收集可以提供很多的分析和見(jiàn)解。為了使機(jī)器變得更智能、風(fēng)險(xiǎn)更小，對(duì)于新工廠來(lái)說(shuō)，可以在建廠的時(shí)候通過(guò)無(wú)線或有線網(wǎng)絡(luò)的方式將數(shù)據(jù)收集設(shè)備安裝進(jìn)去，而對(duì)于舊工廠來(lái)說(shuō)，沒(méi)有這樣的設(shè)備，就需要去改造工作場(chǎng)所而使其變得更加安全。

Chery表示，我們可以通過(guò)相應(yīng)的技術(shù)來(lái)監(jiān)測(cè)電器設(shè)備，使它們漏電的可能性更小;也可以通過(guò)相應(yīng)的技術(shù)來(lái)監(jiān)測(cè)能耗，使其降低，在有些情況下甚至可以降低30%以上。智能監(jiān)控系統(tǒng)也可以大范圍使用，從而持續(xù)監(jiān)控每臺(tái)機(jī)器，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)預(yù)測(cè)性維護(hù)。

到2021年，我們會(huì)看到很多這樣的智能技術(shù)投入使用。這些都意味著巨大的機(jī)會(huì)。到底如何抓住這些機(jī)會(huì)呢?“在所有這些機(jī)會(huì)中，首先是有大量的聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。到那時(shí)，互聯(lián)的水、電、氣表以及工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的數(shù)量將新增8億左右?！盋hery強(qiáng)調(diào)，“另一個(gè)巨大的機(jī)會(huì)是工業(yè)用電動(dòng)機(jī)——這些電動(dòng)機(jī)目前在全球的安裝量在3億左右，并將以每年10%的速度增長(zhǎng)，占到全球能耗的30%左右。因此，我們要對(duì)這些電動(dòng)機(jī)進(jìn)行監(jiān)控，查看它們是否以必要或高效的方式進(jìn)行運(yùn)作——什么時(shí)候出現(xiàn)故障，什么時(shí)候效率不高——這樣就可以降低能耗?！?/p>

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遠(yuǎn)程狀態(tài)監(jiān)測(cè)及預(yù)測(cè)性維護(hù)

原則上，越早檢測(cè)到缺陷，修復(fù)缺陷的成本就越低，維護(hù)也越方便，生產(chǎn)停機(jī)時(shí)間也就越短。直到最近，設(shè)備專家以及維護(hù)人員在監(jiān)控失效方面仍然沒(méi)有很好的手段。他們使用離線式手持傳感器檢測(cè)，這些傳感器基于節(jié)能或超聲傳感的原理，是非常落后的。而今天利用低成本的半導(dǎo)體解決方案和高智能的算法，就可將傳感器放在機(jī)器上進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。這樣就可以預(yù)處理很多數(shù)據(jù)，并將其傳送到本地設(shè)備或者云端上去?！拔覀冇蟹浅Ｐ?、非常智能的傳感器，這些傳感器帶有微處理器、電源管理電路以及有線或無(wú)線連接支持。相比傳統(tǒng)的監(jiān)控方案，它們可以提供巨大的優(yōu)勢(shì)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)預(yù)測(cè)性維護(hù)。”Chery談道。對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，半導(dǎo)體行業(yè)提供很多基本要素，包括傳感、驅(qū)動(dòng)、處理、安全、連接、調(diào)節(jié)、保護(hù)、電動(dòng)機(jī)控制以及電源管理。

傳感功能可以收集數(shù)據(jù)，而使物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備能夠感知周圍狀況。處理功能則使設(shè)備擁有智能——其會(huì)涉及不同的功能，包括先進(jìn)數(shù)據(jù)處理功能，以及人工智能功能。除此之外，安全性也非常重要。安全可以保護(hù)數(shù)據(jù)的完整性——通信過(guò)程中如果數(shù)據(jù)不完整，通信的結(jié)果就會(huì)受到影響，而使IoT整個(gè)鏈路不再完整。連接性則可實(shí)現(xiàn)與本地設(shè)備或云的連接。除此之外，還需要考慮對(duì)電動(dòng)機(jī)控制設(shè)備的保護(hù)以及電能管理。所有這些功能都需要以可升級(jí)、可擴(kuò)展的方式來(lái)提供，也就是說(shuō)性能可以變高或變低，可以選擇，這樣才可以滿足不同的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的需求。半導(dǎo)體器件可以實(shí)現(xiàn)這些功能，而且它們的成本也不高，性價(jià)比卻非常高，Chery再次強(qiáng)調(diào)。

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物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)的基本要素缺一不可

談到這些問(wèn)題或者功能需求時(shí)就必須綜合考慮，上述基本要素缺一不可?！鞍雽?dǎo)體器件如果充分利用，我們將在物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代大有可為?！盋hery指出，“但物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)要應(yīng)對(duì)很多挑戰(zhàn)，包括選擇正確的傳感器種類、自適應(yīng)連接、低功耗設(shè)備與能效、智能處理(包括AI)，以及多維度的安全防護(hù)。對(duì)于連接性來(lái)說(shuō)，需求多種多樣，既有非常短距離的連接，也有非常長(zhǎng)距離的連接，有無(wú)線連接也有有線連接，它們所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量也各不相同。對(duì)于工廠中現(xiàn)有的有線連接，有些技術(shù)非常合適，比如IO-Link或者工業(yè)以太網(wǎng)。對(duì)于新安裝的場(chǎng)合，無(wú)線連接或許可以提供非常多的好處，而對(duì)于遠(yuǎn)程設(shè)備，比如智能電表、水表或者智能傳感器，或許可以考慮遠(yuǎn)程的廣域網(wǎng)，因?yàn)檫@些場(chǎng)合下需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量非常少?！?/p>

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5G技術(shù)對(duì)半導(dǎo)體提出的要求

5G未來(lái)會(huì)給我們帶來(lái)巨大潛力，會(huì)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)世界帶來(lái)巨大變革。5G網(wǎng)絡(luò)在數(shù)據(jù)速率方面會(huì)帶來(lái)很大的提升。另外在時(shí)延方面以及連接質(zhì)量方面也會(huì)帶來(lái)巨大的改善。“這非常重要，對(duì)車聯(lián)網(wǎng)尤其如此。車聯(lián)網(wǎng)需要實(shí)時(shí)、快速地交換大量數(shù)據(jù)，連接的可靠性要求非常高。對(duì)工業(yè)界來(lái)說(shuō)，有些對(duì)時(shí)延敏感的服務(wù)和設(shè)備，比如工業(yè)機(jī)器人和無(wú)人機(jī)，會(huì)需要持續(xù)的連接和實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)傳輸。而NB-IoT也可以提供非常優(yōu)化的解決方案，從而實(shí)現(xiàn)最低的成本和最低的功耗，主要是針對(duì)時(shí)延不敏感的場(chǎng)合。對(duì)于吞吐量要求不高的場(chǎng)合，在物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代確實(shí)有很多。通過(guò)這樣的技術(shù)部署，我們就可以在5G時(shí)代滿足更多的物聯(lián)網(wǎng)用例?！盋hery表示。

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半導(dǎo)體先進(jìn)制造工藝

“剛才所提很大程度上是概念和設(shè)想，需要選擇正確的技術(shù)和產(chǎn)品組合來(lái)實(shí)現(xiàn)。為了正確地將產(chǎn)品制造出來(lái)，還需要有正確的生產(chǎn)工藝，例如嵌入式NVM、微處理器、微控制器應(yīng)采用哪種工藝。半導(dǎo)體廠商還涉及到其他技術(shù)，例如圖像處理。ST可以提供很好的服務(wù)和軟件?！?/p>

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IC以外的服務(wù)以及與生態(tài)系統(tǒng)伙伴的合作

“對(duì)于服務(wù)或生態(tài)系統(tǒng)伙伴合作方面，現(xiàn)在ST在中國(guó)也有很多這樣的例子，例如與阿里云在物聯(lián)網(wǎng)方面通力合作，共同為客戶尋找解決方案，為物聯(lián)網(wǎng)用戶開(kāi)發(fā)相關(guān)的軟件系統(tǒng)，而使其能與云服務(wù)進(jìn)行連接?！?/p>

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總結(jié)

物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)在從概念不斷發(fā)展，帶來(lái)了很多的相關(guān)信息以及各種轉(zhuǎn)變。“隨著5G時(shí)代的到來(lái)，我們需要有不同的系統(tǒng)和相關(guān)產(chǎn)品來(lái)不斷促進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展，必須要準(zhǔn)備好在半導(dǎo)體行業(yè)和相關(guān)IC領(lǐng)域做好準(zhǔn)備，以便提供很好的技術(shù)支持。與此同時(shí)，ST在很多應(yīng)用領(lǐng)域也有所發(fā)展，比如在智能工廠和智能駕駛等等方面，我們希望在這方面不斷向前推進(jìn)，進(jìn)而提高使用者的應(yīng)用體驗(yàn)?！盋hery總結(jié)說(shuō)。