（文/程文智）11月3日，第四屆意法半導體（ST）工業峰會在深圳福田香格里拉大酒店召開，本屆峰會的主題是“激發智能，持續創新”，峰會上，ST的高管們介紹了他們對工業市場的洞察、ST的未來戰略，以及聚焦的三大領域，即自動化、電機控制和電源與能源。另外，ST及其客戶和合作伙伴帶來了150多件工業展品和解決方案，同時圍繞自動化、電機控制和電源與能源應用主題舉辦了35個技術分論壇。峰會上重點展示的應用場景有綠色能源生產和存儲、智慧教室、智能保健，以及智慧農業。

ST在工業市場的洞察與戰略

在上午的主題分享階段，ST總裁兼首席執行官Jean-Marc Chery分享了他對工業市場的洞察和ST的未來戰略。在他看來，工業市場正在經歷一場轉型，而電源和能源管理，物聯網和互聯，智能出行基礎設施，是工業市場轉型的基礎。

Jean-Marc Chery認為，在工業應用轉型方式中有兩大趨勢：

一是設備及系統數字化，包括與云的融合，也就是大家常說的“云化”。這個趨勢包括制造和物流自動化、機器人和自主系統，以及人工智能和工業物聯網的普及。

二是能源管理和能效改進。這一趨勢包括推動電氣化、電機控制智能化和節能化，以及能源基礎設施改進。



在工業市場中，市場規模和增速最快的當屬制造和過程自動化，接下來是電源&能源，以及醫療電子、樓宇&居家控制等。而ST重點關注的三個細分領域分別為：自動化、電機控制，及電源&能源。

在未來戰略方面，據Jean-Marc Chery介紹，ST正擴大投資，以提高其技術和制造優勢。



今年，ST的資本支出約為35 億美元，正通過執行戰略投資計劃升級制造，包括擴大12寸晶圓產能，以及加快寬禁帶技術的垂直整合和產能提升。

作為一家大規模芯片制造商，ST擁有數字芯片制造技術，包括90nm到28nm 嵌入式非易失性存儲器制造技術。同時，他們也繼續加大投資以提高12寸數字晶圓的產能，同時擴大模擬器件的產量。幾個月前，ST剛剛宣布與格芯 (Global Foundries) 合作，投資數十億歐元在法國Crolles新建一個聯營的大規模晶圓制造廠。

ST將繼續投資建設在意大利米蘭附近的 Agrate的12寸晶圓新廠，按計劃明年上半年開始增加產能，預計到 2025 年底前有望釋放全部產能。總之，這將讓我們的 12寸產能在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)等寬禁帶技術的產能。就在不久前，ST宣布在意大利新建一個整合式SiC襯底制造廠，以更好地支持汽車和工業應用對 SiC 器件不斷增長的需求。該工廠預計明年開始投產。

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

ST體亞太區銷售及市場執行副總裁Jerome Roux強調亞太區是ST重要的業績增長區，在亞太地區，工業市場有望達到兩位數的增長。工業市場極其復雜，高度多元化且極具挑戰，在不同的細分市場都有特定的需求。ST將這些細分市場再細分成40 多個更小的市場，在這些市場上部署2萬多款產品——包含了標準產品到高度定制的產品。通過這些產品，ST支持了超過10萬名不同規格的客戶——從跨國公司到初創公司都包含在內。ST不僅為工業市場提供產品，同時還為各種工業應用提供完整的系統解決方案包括電力轉換，基于行業前沿的 STM32 MCU 和 MPU、磁隔離柵極驅動器、MOSFET、IGBT、模擬信號處理 IC、運動傳感器、環境傳感器、光學傳感器，以及多種多樣的連接解決方案。

為了更好地服務亞太地區的客戶，ST在亞洲設立了七個技術創新中心，分別是智能手機、物聯網、人工智能、電機控制、自動化、電源和能源以及新能源汽車。其中電源與能源、電機控制、自動化等三個創新中心專注于服務主要的工業細分市場。這三個技術創新中心從項目早期就開始與客戶研發團隊溝通，提出整套解決方案，從中積累專業技術知識，并部署解決方案。

除了這些工業技術創新中心外，ST還在亞洲主要城市(深圳、上海、北京、首爾和臺北)建立了五個實驗室，擁有約 50 名相關的ST高級專業技術人員(SRA、FAE 和 Division AE)。

為了加快部署技術創新中心開發的可持續性解決方案，ST與代理商合作伙伴(Arrow、WT、WA、Edom、Avnet)建立了五個聯合實驗室，與客戶(泰科智能，匯川技術，華潤創業)建立了三個聯合實驗室，與印度的REC公司建立了一個聯合推廣實驗室。ST通過實施項目管理和部署市場推廣解決方案來實現上述目標。此外，ST還與中國的幾家重點大學建立了聯合實驗室, 因為新一代工程師是中國的未來。

Jerome Roux表示，ST高度關注工業市場，特別是中國，是ST業務發展的重點市場。

ST重點關注的三大領域

本屆工業峰會上，ST主要聚焦在三個領域，一是自動化技術，讓系統實現智能化，從而減少能源消耗；二是電機控制，三是電源&能源，致力于幫助生產、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，以及智能農業等。ST目前可以提供豐富的硬件和軟件產品，包括模擬器件、MCU、接口芯片、傳感器等等。

首先，自動化產品的安全性是非常重要的，ST在自動化領域尤其注重產品的安全性。據悉，ST所有的產品都通過了Safety Integrity Level安全等級的認證，客戶如果使用ST產品就可以更好地通過這個安全認證，因為ST產品已經全部都包含了這個認證。

同樣，ST還有在工業自動化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逐漸進入大家的視野，被大家接受。所以，這方面的應用以后會越來越廣，ST可以在這方面提供完整的技術支持。

傳感器是工業自動化或者說是整個自動化控制的神經末梢，所以它越來越深度地融合到工業自動化控制邏輯中來。當然，我們這次給大家帶來非常豐富的產品，首先是圖像傳感器系列，有像可以做機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，該傳感器內置了DSP的內核，及BNN機械學習架構。內置的DSP內核可以讓開發者基于普通的C語言來做一些算法的設計。BNN用來干什么呢？ST已經基于這個BNN架構做了一些模型的學習，比如用在風扇上，風扇異常時，傳感器自己就能判斷是不是異常，然后給到后臺的系統做報警和做一些處理。該傳感器的主要優勢是：第一是功耗低，第二是反應速度快，這也是邊緣計算的一個優勢。傳感器和整個系統是隔離開的，直接給上層MCU 報告一些狀態和結果，讓MCU可以快速反應，對整個邏輯做快速的控制。

電機控制

當談到電機控制時，很多人可能認為電機控制是一個不太重要的因素，因為電機控制的能耗并不大。事實上，全球大約有52%的總能源是由電機消耗掉的，而要優化電機的能耗，就需要優化電機，從而減少振動和能耗。而這個過程的優化需要固件和硬件的支持。



電機的種類繁多，電機參數變化多樣，控制曲線要求實時可靠。據ST的廖科盛介紹，STM32從三個方向來解決這些問題：首先是ST多樣的產品，ST有多個產品系列可以支持客戶選擇高性價比產品針對不同的電機應用來做產品開發；第二，ST有多種多樣的硬件評估套件，幫助客戶做產品原型機開發、控制算法的驗證；第三，ST有全流程的軟件開發套件，支持客戶做全流程的開發，從電機的參數設定到控制算法，到最后電機調試都有一套完整的軟件支撐。ST從這三個方面來幫助客戶快速、便捷地開發可靠精確的電機控制系統。



除了MCU，ST的功率器件在電機驅動中也應用廣泛。電機驅動市場是非常多樣化、多元化的。從不同形式的電機，包括直流電機、開關磁阻電機，還有更多不同的應用領域，從小功率、消費類到工業類、甚至汽車里的電機，它們的應用場景和對功率器件提出的需求其實也不盡相同。ST完備的功率器件的工藝和產品，比如高壓MOS、DM2、DM6，具備在低載情況下提升馬達驅動轉換效率的能力。



另外一些工業伺服，甚至更為高端的電機驅動領域，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用的痛點。同時，ST也有豐富的晶圓技術和碳化硅組合的模塊，能夠很好地在大功率應用場合提升效率和功率密度。



第三代半導體也開始在電機驅動應用中出現，特別是SiC和GaN器件。ST在電機控制領域有著全面的產品組合，超過150多種產品和超過10億臺用于工業領域的電機，正在由ST的芯片來驅動。STSPIN32G4是ST推出的一款用于低壓伺服電機的驅動產品，這是一款系統級封裝的驅動芯片，內部集成了M4內核和一個三項半橋驅動器，最高可支持1000W最大功率；同時，它還集成了電流采樣和電源管理，可用于AGV、機械臂、協作機器人等應用。



ST重點介紹了一顆驅動芯片------STGAP2，該芯片可以用于驅動碳化硅、氮化鎵以及IGBT模塊，可以提供6000V的隔離能力以及4A的驅動電流。可應用于工業和汽車領域。

現在電機應用在我們生活的各個方面，電機的維護就成為困擾客戶的一個問題。ST 的eFuse產品就可以很好幫助客戶解決這個問題。eFuse就是一個電子保險絲，它在保護之后可以自恢復，不用手動更換，可以大大幫助我們客戶降低維護成本。同時，相對于傳統的保險絲，電子保險絲保護速度更快，保護的精度更高；同樣，它還可以人性化地調節你保護的電壓、電流以及輸出的斜率，這些都是傳統保險絲做不到的。所以，它是傳統保險絲很好的替代產品。



ST同時還帶來了一顆振動傳感器IIS3DWB。由于電機在工作過程中，它的各種模塊或工作狀態不一樣時，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行頻譜分析，看它整個頻譜的狀態以及看哪個頻點是被拉高還是被拉低了，我們就可以來判斷電機在整個運行過程中，某一個部位到底出現了什么狀況？當然，這需要MCU的配合，通過無線、藍牙傳到后臺做大數據的分析。而三軸傳感器IIS3DWB就可以用來監測電機的運行狀態。

電源和能源
電源有各種各樣的應用場景，有各種各樣的應用需求。ST的STM32平臺化很好地匹配了這一應用的特點，ST以太陽能儲能為例，重點展示一下STM32多樣化產品。比如，其高性能產品STM32H7可以幫助客戶實現拉弧檢測；高性能的TIMer可以幫助客戶實現可靠的逆變器；MPU和無線產品可以幫助客戶實現人機界面的設計。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現快速、準確的拉弧檢測功能。Cube.AI的應用使單片機上客戶可以快速、方便實現這樣的拉弧檢測。







在能源里，效率是非常關鍵的指標。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體，包括碳化硅、氮化鎵。


ST針對光伏和儲能應用市場，分享了其碳化硅器件。從2014年ST發布了第一款碳化硅MOS管，到現在已經給市場提供到了第三代這樣的工藝技術，它涵蓋了650V、1200V、1700V以及在研的更高電壓產品。碳化硅在這個市場應用當中，就極大地提升了能源轉化效率。ST還有全碳化硅的功率模塊，在進一步提升能源系統功率密度和可靠性方面取得了非常大的貢獻。


除了碳化硅，ST還有氮化鎵技術。ST可以提供種類非常豐富的氮化鎵產品，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和氮化鎵提供驅動電路。同時，ST還有氮化鎵芯片MasterGaN系列。MasterGaN系列其實是業界首款集成了兩個氮化鎵功率管、及其驅動和邏輯控制的一個氮化鎵芯片。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今年已經發布了一款120mΩ（毫歐）、e-mode技術的氮化鎵產品SGT120R65AL，這個產品已經大量面市，即將會有更多規格的產品發布到市場。


氮化鎵相對于傳統硅晶體收益是非常明顯的。從上圖的實際案例當中，大家可以清楚地看到，在200W電源轉換產品里，相對于傳統的硅晶體，氮化鎵發揮了它極其高頻的優勢，能夠把電源產品的功率密度提升3倍，同時可以有將近3個點效率的提升。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。

結語

與MCU市場一樣，ST在工業市場也非常注重生態系統的構建，他們與合作伙伴構建聯合實驗室；用豐富的硬件和固件等資源來支持客戶；也有開發和積累專業知識和技能的規劃。一方面，與大學合作，一起開發和獲取新的專業知識和技能；另一方面，ST也在幫助其分銷渠道商和客戶更多地了解產品。