當前行業向數字化轉型如火如荼。幾乎每個人都在使用（工業）物聯網、智能工廠或信息物理（生產）系統等流行語。在德國，最強大的國際產業之一，它被稱為工業4.0，在其他部分被稱為工業4.0。

然而，似乎沒有人確切知道它的含義——有各種不同的解釋，但沒有明確的定義。對于許多人來說，向工業4.0的轉變已經成為日常生活的一部分，隨著重復，新奇的概念也受到侵蝕。數字化和網絡成為常用的流行語對此無濟于事。

專注于工業4.0，特別是在德國，該行業的大部分是由政治塑造的。然而，其他國家已經認識到對本國經濟和競爭力的積極影響，鼓勵他們進一步創新。在這種情況下，政治官員正在推動一種雙重戰略，該戰略結合了供應商的觀點和用戶公司的觀點，主要是在工業自動化部門和機械或設備工程領域。一方面，對于制造商來說，在自己的生產過程中使用新的、高效的、智能的技術是很重要的。另一方面，他們必須將這些技術和產品推向市場。

相比之下，每個人都同意工業4.0不僅推動新技術和智能產品，而且還有助于擴大生產部門。這也為掌握現有和新市場不斷增長的動態和復雜性創造了條件。能夠在多個領域發揮作用的公司似乎有一個特別好的起點。

這尤其適用于半導體行業的公司。像ADI公司這樣的半導體制造商已經在處理這個復雜的概念，將自己的生產線轉變為全自動智能工廠。該公司還為制造業的公司提供創新技術，幫助他們將制造設施轉變為智能工廠。但是，要從這種轉變開始，重要的是要認識到附加值，因為它也意味著必須通過提高生產率來攤銷大量的努力，并相應地降低成本。

工業4.0不僅意味著生產的變化和技術的擴展，還意味著越來越需要創造新的商業模式。工業4.0是一個討論很多且解釋非常不同的術語，其結果大致可分為三個領域：新技術，新產品和新商業模式。這三個領域共同涵蓋了生產及其產品的整個價值鏈——從傳感器節點開始，通過云，一直到下游服務。

通常有一個節點帶有某種形式的傳感器或執行器，它同時建立了與真實物理世界的鏈接。進出這些設備的信號通常非常低，并且來自嘈雜、惡劣的環境。它們必須經過處理、轉換并轉發到信號鏈中的下一個環節。

由于該信號鏈存在問題，必須對信號鏈進行更改。最初，純數據傳輸到云中，越來越多的數據處理已經在節點上進行。

這種數據處理在節點上生成更多的洞察力和知識，將數據轉化為信息。這種智能智能傳感技術降低了整體功耗，減少了帶寬浪費，并實現了從無反應式IIoT到預測性和實時IIoT的轉變。

這就是技術發揮作用的地方。許多半導體制造商已經將它們列為其核心競爭力之一，并且需要不斷改進。

此外，能源效率也起著重要作用。鼓勵半導體制造商利用他們的專業知識不僅進一步開發他們的產品，而且進一步開發他們自己的設計和工藝技術，因為與網絡的連接是IIoT整體解決方案的重要組成部分。無論是有線還是無線，這兩種技術在未來的需求都將越來越大，并且必須將它們包含在產品組合中。

如果您更深入地了解系統級別并專注于垂直細分市場，則可以為客戶提供更完整的系統。就完整的硬件平臺而言，該節點可以與相應的軟件包一起提供。這還可能包括相關算法來分析節點中已有的數據，最終僅將結果作為數據密集度較低的信息傳遞給網絡（云）。

盡管工業4.0是一個有趣且重要的話題，但半導體制造商在選擇過程中必須非常謹慎。整個市場仍處于一個階段，在這個階段中，有必要意識到在哪里以及如何以正確的方式應用自己的優勢和技術，以滿足客戶或應用的真正需求。

IIoT市場有哪些新要求？

考慮到產業價值鏈，市場需求將 未來改變。除其他原因外，這就是為什么半導體 制造商必須適應自己的企業，以及他們的 產品，走向現實的智能工廠。技術趨勢是 轉向智能和極其高效的產品，并在可能的情況下，具有集成的安全和安保功能以及能量收集 能力。顯示了這樣的設備或更確切地說是完整的系統的外觀 圖3中，使用ADI基于MEMS的示例 加速度計，ADXL356。

圖3.基于MEMS的智能傳感器解決方案。

ADXL356是一款低功耗、低噪聲、3軸加速度計，具有極低的失調漂移。由于采用密封封裝，ADXL356特別適合惡劣環境條件下的精確傾斜測量，以及低功耗或電池供電無線傳感器網絡中的高性能（長期）測量。這就是預測性維護和狀態監測發揮作用的地方。兩者都與工業4.0密切相關。在這些程序中，確定驅動元件的損壞程度很重要;例如，通過永久或定期進行振動診斷。

對于這樣的智能傳感器解決方案，如圖2所示，加速度計構成了整個系統的基礎。它通過其他功能進行了擴展：通過模數轉換器、微控制器以及各種模擬和數字接口（部分隔離或無線）進行集成信號處理。無線接口支持以太網、6LoWPAN 或無線 HART 等通信標準，具有最高的可靠性。特別是對于后兩個標準，像SmartMesh IP?和SmartMeshWirelessHart這樣的無線通信網絡帶來了非常好的解決方案。前者符合6LoWPAN標準，為每個節點提供原生IPv6尋址能力，并使傳感器數據易于云訪問。后者符合WirelessHART標準（IEC 62591），該標準專為工業應用而設計，可與其他供應商的WirelessHART設備進行互操作。兩者都通過AES 128位端到端加密提供極其可靠和安全的數據傳輸，并可擴展到50，000個節點。?

最后，在這些系統的開發過程中，不能忽視功能安全。因此，為了能夠將客戶安全作為完整系統解決方案的一部分，半導體制造商還應投資于網絡安全解決方案（CSS）和加密等技術。

如圖3所示的系統的結果是，芯片級可用的標準產品更少，因為將來它們可以在板級集成。標準產品的集成已經作為系統級封裝（SiP）直接在硅片或外殼中進行。這意味著制造商必須在芯片級別或至少在板級以及相應的生態系統方面擁有深入的知識。因此，客戶可以更多地關注自己的應用，從而將自己與競爭對手區分開來。

像ADI公司這樣的供應商必須考慮使用或集成來自其他市場的成熟技術。這可能有助于降低高成本并延長生命周期。在其他產品中成功實施技術的一個例子是MEMS。MEMS技術從來不打算制造加速度計以外的部件，但現在它被用于像ADGM1304這樣的極快開關。這款集成驅動器的單刀四擲 （SP4T） 開關的工作頻率范圍為 0 Hz/dc 至 14 GHz，是各種射頻應用或繼電器替代品的理想開關解決方案。

這種技術組合不僅有助于為個人服務，還有助于為制造商提供不同的市場，有時甚至是新的市場。在許多情況下，它們廣泛的技術可以很容易地以這種方式組合在一起，以創建新的、高效的應用程序。

然而，半導體制造商僅僅擴大其傳感器和其他半導體器件的范圍是不夠的。為了繼續被視為市場上的全球參與者，并充分利用工業4.0的潛力，他們的產品組合也應該在通信技術領域擴大。例如，在工業自動化領域，可以看到向以太網或確定性以太網的明顯轉變。因此，ADI最近收購了Innovasic，這是一家面向確定性以太網的半導體和軟件解決方案供應商。通過此次收購，ADI增加了在高度同步網絡中實現可靠、實時連接的專業知識，從而通過獨特的軟件解決方案擴展了其產品組合。因此，即使在數字化趨勢的盛行下，許多半導體制造商的目的也是從模擬技術轉向垂直系統領域，以提供完整的系統解決方案，形成物理世界和數字世界之間的接口。

但是，為了引起客戶對此類系統的興趣，許多因素可能很重要。不僅適當的軟件，而且圍繞軟件的工具和適當的生態系統，都將為客戶增加價值。因此，將來還需要用于分析生成數據的新服務和算法。

未來對客戶的附加值意味著什么？

如今，客戶的資源越來越多地被引導到軟件中。這對整個半導體行業來說是一個一定的挑戰，意味著必須為客戶提供越來越高效的開發工具，而且還要提供培訓可能性、文檔和支持;直接，通過生態系統，或可能通過分銷商。當然，僅僅因為技術上可行，就開發所有這些具有工業4.0功能的產品和系統是沒有任何意義的。相反，必須為客戶帶來顯著的附加值。基本必要條件是使相應的客戶能夠看到和獲得這種附加值，以證明購買和運行工業4.0應用程序所產生的額外費用是合理的。通常，可以將與客戶相關的附加值分配給以下概述中列出的三個因素：

通過節省時間、資源和金錢來提高運營效率。

通過分析使用數據提高客戶滿意度和忠誠度。

通過擴展或新的業務模式創造額外的收入來源

智能產品的成功與附加值的認可直接相關。最終，它們規定了與實施相關的所有技術和商業參數。因此，應該對它們進行詳細分析。分析的結果也可能是產品創意在經濟上不可行，或者至少現在還不可行。為了使開發更加可行，并更快、更有效地集成到系統中，制造商的支持將發揮重要作用。制造商將把他們的專業知識帶入客戶的開發過程中。這減少了客戶的額外工作量和成本。此外，制造商可以繼續專注于他們的核心業務，他們不需要浪費寶貴的時間來學習新技術。相反，伙伴關系和其他合作努力可以幫助支持持續增長。

然而，由于工業4.0及其技術的諸多優勢，問題來了，為什么許多企業還沒有投資自己的智能工廠？

猶豫的原因

其中一個主要障礙是智能工廠的最小收益及其相關成本。例如，由于缺乏貨幣評估標準，計算投資回報率（ROI）目前仍然相當困難。因此，半導體制造商必須提高客戶的意識，并提供教育材料，展示智能工廠的優勢，并指出投資的價值。投資對于新技術和商業模式以及營銷活動、資格措施和銷售管理的開發和擴展是必要的。

隨著生產部門的轉型，數據和IT安全等問題發揮著越來越重要的作用。這些主題不僅是成功引入工業4.0的重要要求，還必須作為關鍵的接受和成功因素實施到數字系統中。

此外，對于企業來說，在實施工業4.0的早期階段就制定其基本戰略路線以積累相應技術的經驗非常重要。然而，這個過程需要耐心，因為許多相關技術在10到4年甚至更長時間內不可能充分發揮其潛力。此外，由于缺乏明確的定義，工業0.<>完全實施的確切日期沒有。與其談論工業革命，不如使用“工業進化”一詞更有意義。

隨著生產環境的變化，新的參與者和競爭對手也將出現在或更確切地說是影響市場。聯盟將出現，并在很大程度上塑造生產形象。企業的未來，在工廠大廳里將越來越沒有決心。此外，軟件和服務部門將發揮重要作用，因為只有將虛擬與現實世界聯系起來并融合在一起，才能確保制造商發揮其最大的生產潛力。

盡管如此，半導體制造商不應忽視過去已經成功或仍然成功的現有業務或產品。這些主要產品應進一步開發，并應通過保持適當的制造能力在未來繼續得到支持。盡管當今的數據轉換器架構非常穩定，并將繼續成為未來的基礎，但有必要基于其基本架構進行改進。例如，此類產品使用較小的工藝，這并不容易實現相同甚至更好的性能。

新市場趨勢的溫和增長

近年來的巨額交易導致了半導體市場的整合。銷售和分銷正在從組件銷售轉變為系統銷售。要想在未來取得成功，就要認識到工業4.0中顛覆性技術和新市場的潛力，重新定位自己或公司。企業必須始終如一地利用半導體行業中為數不多的有機增長來源。不幸的是，半導體行業的年銷售額增長在30%到40%之間的增長熱潮已成為過去 - 這些增長速度現在似乎已經結束。2015年至2020年間，預計年均增長率僅為3.4%。企業必須問自己一個根本的戰略問題：未來的增長從何而來？

以下增長來源可能至關重要：由碳化硅（SiC）制成的功率半導體目前作為未來新增長的產品來源進行交易。與由普通硅制成的半導體產品相比，它們被認為是顛覆性的市場破壞者，因為它們更快、更強大、更高效。由于對混合動力和電動汽車以及再生發電和某些工業應用的需求不斷增加，SiC技術及其姊妹技術氮化鎵（GaN）將在未來幾年占據主導地位。

結論

作為更大的物聯網（也稱為萬物互聯）的一部分，工業4.0具有巨大的潛力。未來幾十年，市場價值預計將在數萬億范圍內。任何在工業4.0的幫助下提高生產力的東西都將引起各種規模的公司的巨大興趣。

要充分利用物聯網市場的全部潛力，需要的不僅僅是硬件。它需要一個由硬件、軟件和服務組成的生態系統。在這種新環境中，鼓勵小型、敏捷的公司與大公司合作并發展合作。

然而，半導體制造商不應忽視當前趨勢和圍繞工業4.0的嗡嗡聲之外的發展。還有一些技術傳統上屬于一個市場，但最終也會影響其他市場;例如，5G。傳統上，5G是一種用于移動設備和基礎設施的通信技術。但在未來，推動5G需求的市場之一是汽車市場。與其他系統的通信對于自動駕駛尤為重要。每輛車都成為復雜生態系統的一部分，其中通信起著關鍵作用。除了汽車之間的數據交換外，該生態系統還包括路邊基礎設施、5G 網絡和大型數據中心。此外，車輛依靠攝像頭或激光雷達等傳感器和雷達技術來獲取有關其環境的必要信息。整個通信系統必須協同工作。鑒于自動駕駛需要處理的大量數據具有更高的速度、更低的延遲和超強的可靠性，5G似乎是目前最有前途的通信標準。

總之，工業4.0，向智能工廠的轉型及其所需技術為半導體制造商及其公司的成功提供了巨大的潛力

審核編輯：郭婷