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2021年电子产业五大热点技术分析及趋势

在《第九届年度中国电子ICT媒体论坛暨2021产业和技术展望研讨会》上,来自ADI、英飞凌、艾迈斯欧司朗、NI、Qorvo等演讲嘉宾,分别就工业自动化、第三代半导体、光学技术、自动驾驶测试、UWB技术等电子产业热门技术做了分析和展望。

新冠疫情爆发之后,业内各种线下研讨会受疫情影响,而选择了延期举办。暌违两年之后,由EEVIA主办的《第九届年度中国电子ICT媒体论坛暨2021产业和技术展望研讨会》近日在深圳召开。Aqmesmc

本次研讨会上,来自ADI、英飞凌、艾迈斯欧司朗、NI、Qorvo等演讲嘉宾,分别就数字化转型、第三代半导体、智能驾驶、自动驾驶测试、UWB技术等电子产业热门技术做了分析和展望。Aqmesmc

ADI蔡振宇:企业的工业自动化程度将更高

ADI中国区工业市场总监蔡振宇Aqmesmc

ADI中国区工业市场总监蔡振宇从工业4.0方面切入,主要介绍了ADI委托Forrester制作的思想领导力白皮书——《无缝连接推动工业创新》。据了解,Forrester邀请了三百多个组织的专家和领导,为深入参加工业连接的政策制订做咨询。在此基础上,将接受调研的企业分成工业自动化成熟度较低、中等及较高三类。Aqmesmc

每类企业对工业互联网的需求都不一样,中等成熟度和高等成熟度的公司,已经把IoT技术应用到相应的设备中或工厂中,“实时监控”和“物联网”技术在它们的工厂中有广泛应用。但有些低成熟度的公司还在关注基于云分析的应用,其IoT应用只占了17%。Aqmesmc

关于企业如何划分技术的投资优先级?蔡振宇表示,低成熟度的公司最重视针对IoT的要求,因为这类公司以前投资物联网少,所以在支持工厂的方向上没有体现出在IoT的应用点;中成熟公司认为还要继续投入IoT应用,高成熟度公司认为其在物联网上的投资比已经够了。Aqmesmc

基于该问卷,ADI也发现了业界在工业互联网中的主要痛点。Aqmesmc

首先是,计划外停机的代价高昂。低成熟度公司最大的痛点是损失生产,中成熟度公司认为是高额的库存持有成本,高成熟度的公司认为是高昂的劳动力成本。计划外停机对高成熟度公司的产能影响没有那么高,反而中成熟度公司对产能的降低要求比较高。Aqmesmc

其次,传统的系统和网络无法支持现代数字化的业务。低成熟度公司是比较旧的资产,无法快速引入新的工业互联网或联网设备。相对于低成熟度公司,中、高成熟度公司在这一块的需求相对会弱一点。所以低成熟度公司需要专业团队去帮它提升数字化设备,帮它从低成熟度上升到中成熟度、高成熟度。Aqmesmc

再次,缺少专业知识减慢了网络提升速度。以前工厂的运行系统大多数基于设备本身,比如西门子采用了不同于其他公司的设备或者信息系统。当一家厂商想要采用无线网络时,以前的知识体系无法去满足现有要求。Aqmesmc

对于不同自动化水平的企业,其自动化转型的阶段和要求也不一样。低成熟度企业,可根据工厂或流水线的水准来制订发展策略;中成熟度公司最大痛点是要改进运营控制,它具有一定的网络基础,下一步是要改良控制技术;高成熟度公司从硬件角度来说,已经达到了基本的工业4.0的要求,当前的重点是保持工厂的高效运转、保障网络安全、加快产品创新,其会更多要求在AI或者机器学习方面的能力。Aqmesmc

英飞凌程文涛:第三代半导体短期内不会全面取代硅器件

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英飞凌电源与传感系统事业部市场总监程文涛Aqmesmc

英飞凌电源与传感系统事业部市场总监程文涛解读了低碳互联时代的第三代半导体技术发展演进。第一代半导体是指硅基材料半导体,第三代半导体代表性的材料是碳化硅和氮化镓,虽然后两种材料的产业链和性能都不一样,但是它在功率转换领域都能提高效率。目前,硅基半导体在架构、可靠性、性能提升方面,基本上已经接近物理极限,而第三代半导体能沿着降低导通损耗一直往下走。Aqmesmc

碳化硅或者氮化镓能用很少的器件做到很高的效率。在服务器、通讯电源领域,比如交流电转到48伏的领域,已经能达到98%的效率。这意味着,在能源转换部分,尤其在交流转直流部分,大家能做的事情已经不多。其余的工作主要由CPU与射频发射部分来担负,它们的效率是从产生电到用电部分的瓶颈所在。不过,第三代半导体在能效转换部分,依旧能够在有限空间的基础上再往前跨一步。Aqmesmc

程文涛注意到,现在市面上有一种声音认为,第三代半导体将全面取代硅器件。他指出,英飞凌至少在可预见的将来不会这样认为。从性价比角度来说,硅基半导体依然是大部分应用的不二之选,第三代半导体商业化的瓶颈是它的成本。Aqmesmc

“当然,市面上可能会有一些价格接近硅基半导体的第三代半导体器件,这不代表它的成本接近硅基半导体,低价格只是一种商业行为,这样的目的是催生市场。从目前的工艺来看,第三代半导体的成本仍远高于硅基半导体。可以预计,在相当长的一段时间里,硅基半导体依旧会占据大部分市场。”他表示。Aqmesmc

目前,碳化硅主要用在高功率、高电压的场景,氮化镓主要用在追求超高频率的场景,其中手机快充和5G基站是典型的例子。此外,第三代半导体还能在太阳能光伏有较好的应用,该领域很快就可以有爆发性增长。Aqmesmc

除了汽车领域的碳化硅会放量上涨之外,第三代半导体在日常生活中的电源转换种还是比较少见,其主要的影响因素是成本和可靠性,毕竟它是比较新的技术,还有很多失效模式没有被完全理解消化。Aqmesmc

艾迈斯欧司朗:光学技术进一步赋能智能驾驶

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艾迈斯欧司朗市场与业务发展总监金安敏Aqmesmc

去年,艾迈斯半导体以全现金的形式收购欧司朗集团。过去一年里在财务上、内部组织上做了很多整合。今年3月份,艾迈斯欧司朗正式宣布两家公司整合完毕。艾迈斯欧司朗市场与业务发展总监金安敏首先介绍了艾迈斯欧司朗合并背后的基本逻辑,合并后会带来哪些变化,其次还主要介绍了艾迈斯欧司朗技术在智能驾驶汽车上的应用。Aqmesmc

艾迈斯欧司朗在合并以后,年营收大概为50~60亿美金,全球员工约为三万人,其业务从光学光源、光学传感器以及定制化芯片,甚至包括软件方面,新公司都可提供完整闭环的方案。Aqmesmc

金安敏介绍说,欧司朗在汽车行业多年深耕,其产品大量应用在汽车头灯、尾灯、内饰灯上,艾迈斯半导体在消费电子方面有很大的名气,其光学传感器在许多手机上均有应用。合并以后,新公司60%的业务比重是汽车、工业、医疗业务(AIM业务),40%比重是消费业务,因此整个集团在消费、汽车、工业都有平衡的布局。Aqmesmc

艾迈斯半导体在传感器和光学元器件上有比较强的技术积累,而欧司朗是在发射器领域,如LED(包括边发射EEL,在激光雷达里面会广泛使用的)以及传统光源领域有非常深厚的积累,整合后可以完整地提供整个光学系统的所有部件。整合完以后,四个大的技术支柱能够支撑非常大量的应用,实现光学方面的三大功能:传感、光源、可视化。Aqmesmc

在智能汽车领域涉及光学的应用主要有三类:第一是外饰照明,比如贯穿式汽车大灯。未来的大灯不仅能照明,还可能像投影仪一样,变得非常智能化和数字化;第二,内饰照明,未来座舱的内饰照明会和内饰控制、传感结合起来,在同一个地方,照明显示出它的氛围,但同时嵌入相应的传感器、反馈控制;第三是自动驾驶,L4、L5的自动驾驶要用到激光雷达、毫米波雷达和车载摄像头结合的方案。目前激光雷达的成本还不够低,预计未来3~5年会是其进入车载领域的爆发期。金安敏表示,艾迈斯欧司朗可为各种形式的激光雷达提供核心光源技术。Aqmesmc

NI郭堉:仿真测试将快速验证、迭代ADAS算法

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NI资深汽车行业客户经理郭堉Aqmesmc

汽车行业的零事故和零损耗愿景,需要ADAS里面的传感器,包括激光雷达等感知技术来配合,实现L2到L4级的自动驾驶。NI资深汽车行业客户经理郭堉认为,通过真实的道路场景,不断优化ADAS的算法,然后更好地识别目标物,从而提升自动汽车的安全性。由此带来以下几点测试挑战:Aqmesmc

第一,测试的复杂度日益增加,自动化测试的硬件和软件需要不断迭代和更新;第二,提供完整的工具链,帮助工程师最大化工作效率,无需一直学习新的工具;第三,非常紧迫的测试开发流程和周期,未来的汽车会向消费类电子模式发展,随着造车新势力的增加,需要快速响应的验证平台;第四是更多的仿真,未来会有更多的软件测试。Aqmesmc

如果部署车队去跑真实的道路,需要花费很大的成本和时间,构建一个非常高保真度的软件测试环境,去训练AI的算法、帮助识别目标物,实现避障和主动驾驶的功能,能为车企节省大量的成本。Aqmesmc

目前,自动驾驶测试还面临一些难点,包括缺少高保真度的模型和场景,无法媲美真实采集到的道路状况;很多厂商之间的链路没有打通,不同的厂商需要学习不同的硬件,测试的流程和工具链也需要重新进行学习;中国尚未出台明确的法规,现在所有的场景库都是基于欧美的道路,亟需搭建中国自己的高保真仿真库。Aqmesmc

数字孪生是目前非常火的概念。比如,Waymo一天可验证2000万英里,其中99.9%的测试是仿真数据,因此数据的可靠性非常重要。怎么保证数据的真实性?可以跟真实的道路来匹配,给传感器一个真实的反馈。Aqmesmc

据郭堉介绍,今年NI正式宣布收购monoDrive公司,通过monoDrive的数据,NI可以进行数据重构和孪生。NI通过monoDrive技术来进行数字孪生,重构了美国奥斯汀的非常高保真度的场景,在测试中甚至可还原对面来车,还可以仿真天气、路面的积水状况,甚至路灯、垃圾筒表面的参数系数、反射系数。郭堉表示,该套件可创建中国的场景,去快速验证、迭代ADAS的算法。Aqmesmc

Qorvo江雄:UWB技术已经进入爆发期

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Qorvo中国区移动事业部销售总监江雄Aqmesmc

UWB的优点主要体现在以下五点:第一是精准度极高,达到了厘米级;第二是可靠度特别高,可直接传输识别数据,抗多径干扰;第三是延时特别短,达到是毫秒级,其响应速度比GPS快50倍;第四是实现方式更容易,功耗较低,支持各类手持产品应用;第五是安全性高,符合IEEE 802.15.4z标准。Aqmesmc

2021年4月,苹果发布了AirTag,该产品运用了UWB(超宽带)技术,可帮助用户精准找物。实际上,UWB技术还可以应用在很多场景中。Qorvo中国区移动事业部销售总监江雄介绍说:“在寻物方案中,如果是蓝牙方案,当物品丢失时,系统能告诉你它大概在某个房间,而UWB方案可以告诉你,它在厨房的第二个柜台上。”Aqmesmc

而UWB是怎么工作的呢?当一个射频信号源发出信号以后,接收源会第一时间收到直线距离到达的信号,通过接收的时间戳可计算信号飞行距离。即便屋内有很多的反射,反射后有互相的干扰,且有时反射后的信号还会增强,但对UWB来说所有的反射都可忽略不计,它能直接接收、分辨出最先到达的信号。此外,它还可以通过到达相位差、计算出角度差、最后通过距离和角度,来定位出接收端的目标在什么位置。Aqmesmc

据江雄介绍,Qorvo从2013年就开始做UWB,目前,在工业领域大约有40个不同的垂直市场在使用UWB技术,包括矿山、公安系统、仓储、物流、工厂等应用场景。在标准方面,目前已经通过了IEEE 802.15.4a/z、欧洲汽车联盟CCC的标准、UWB生态联盟Fira的标准等等。Aqmesmc

除此之外,UWB还有一些其他可能性的应用,就像小米、OPPO的“一键连”“一指连”,通过手机去操控屋内的的智能电器;还有博物馆室内导航应用,使用者走到不同的展品处,可以听对应的语音讲解,UWB可以做类似功能,走到哪里就会有标签自动定位播放,且非常精准、不错位;还有增强型支付类应用,正如更远距离的NFC卡;此外,还有数据服务,利用其传输速率高达27M bps、延时短的特性,可以做数据的传输。比如VR应用、手机对手机/耳机/AR等新应用。Aqmesmc

最后,江雄表示,UWB技术已经进入爆发期,目前已经有很多公司在关注这些产品。比如OPPO、小米等手机厂商、美的等家用电器公司,都已经在关注UWB技术。Aqmesmc

原创
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李晋
国际电子商情助理产业分析师,专注汽车电子、人工智能、消费电子等领域的市场及供应链趋势。
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