當(dāng)前行業(yè)向數(shù)字化轉(zhuǎn)型如火如荼。幾乎每個(gè)人都在使用（工業(yè)）物聯(lián)網(wǎng)、智能工廠或信息物理（生產(chǎn)）系統(tǒng)等流行語。在德國，最強(qiáng)大的國際產(chǎn)業(yè)之一，它被稱為工業(yè)4.0，在其他部分被稱為工業(yè)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(yè)4.0的轉(zhuǎn)變已經(jīng)成為日常生活的一部分，隨著重復(fù)，新奇的概念也受到侵蝕。數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)成為常用的流行語對此無濟(jì)于事。

專注于工業(yè)4.0，特別是在德國，該行業(yè)的大部分是由政治塑造的。然而，其他國家已經(jīng)認(rèn)識到對本國經(jīng)濟(jì)和競爭力的積極影響，鼓勵(lì)他們進(jìn)一步創(chuàng)新。在這種情況下，政治官員正在推動(dòng)一種雙重戰(zhàn)略，該戰(zhàn)略結(jié)合了供應(yīng)商的觀點(diǎn)和用戶公司的觀點(diǎn)，主要是在工業(yè)自動(dòng)化部門和機(jī)械或設(shè)備工程領(lǐng)域。一方面，對于制造商來說，在自己的生產(chǎn)過程中使用新的、高效的、智能的技術(shù)是很重要的。另一方面，他們必須將這些技術(shù)和產(chǎn)品推向市場。

相比之下，每個(gè)人都同意工業(yè)4.0不僅推動(dòng)新技術(shù)和智能產(chǎn)品，而且還有助于擴(kuò)大生產(chǎn)部門。這也為掌握現(xiàn)有和新市場不斷增長的動(dòng)態(tài)和復(fù)雜性創(chuàng)造了條件。能夠在多個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮作用的公司似乎有一個(gè)特別好的起點(diǎn)。

這尤其適用于半導(dǎo)體行業(yè)的公司。像ADI公司這樣的半導(dǎo)體制造商已經(jīng)在處理這個(gè)復(fù)雜的概念，將自己的生產(chǎn)線轉(zhuǎn)變?yōu)槿詣?dòng)智能工廠。該公司還為制造業(yè)的公司提供創(chuàng)新技術(shù)，幫助他們將制造設(shè)施轉(zhuǎn)變?yōu)橹悄芄S。但是，要從這種轉(zhuǎn)變開始，重要的是要認(rèn)識到附加值，因?yàn)樗惨馕吨仨毻ㄟ^提高生產(chǎn)率來攤銷大量的努力，并相應(yīng)地降低成本。

工業(yè)4.0不僅意味著生產(chǎn)的變化和技術(shù)的擴(kuò)展，還意味著越來越需要?jiǎng)?chuàng)造新的商業(yè)模式。工業(yè)4.0是一個(gè)討論很多且解釋非常不同的術(shù)語，其結(jié)果大致可分為三個(gè)領(lǐng)域：新技術(shù)，新產(chǎn)品和新商業(yè)模式。這三個(gè)領(lǐng)域共同涵蓋了生產(chǎn)及其產(chǎn)品的整個(gè)價(jià)值鏈——從傳感器節(jié)點(diǎn)開始，通過云，一直到下游服務(wù)。

通常有一個(gè)節(jié)點(diǎn)帶有某種形式的傳感器或執(zhí)行器，它同時(shí)建立了與真實(shí)物理世界的鏈接。進(jìn)出這些設(shè)備的信號通常非常低，并且來自嘈雜、惡劣的環(huán)境。它們必須經(jīng)過處理、轉(zhuǎn)換并轉(zhuǎn)發(fā)到信號鏈中的下一個(gè)環(huán)節(jié)。

由于該信號鏈存在問題，必須對信號鏈進(jìn)行更改。最初，純數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆浦?，越來越多的?shù)據(jù)處理已經(jīng)在節(jié)點(diǎn)上進(jìn)行。

這種數(shù)據(jù)處理在節(jié)點(diǎn)上生成更多的洞察力和知識，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為信息。這種智能智能傳感技術(shù)降低了整體功耗，減少了帶寬浪費(fèi)，并實(shí)現(xiàn)了從無反應(yīng)式IIoT到預(yù)測性和實(shí)時(shí)IIoT的轉(zhuǎn)變。

這就是技術(shù)發(fā)揮作用的地方。許多半導(dǎo)體制造商已經(jīng)將它們列為其核心競爭力之一，并且需要不斷改進(jìn)。

此外，能源效率也起著重要作用。鼓勵(lì)半導(dǎo)體制造商利用他們的專業(yè)知識不僅進(jìn)一步開發(fā)他們的產(chǎn)品，而且進(jìn)一步開發(fā)他們自己的設(shè)計(jì)和工藝技術(shù)，因?yàn)榕c網(wǎng)絡(luò)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(shù)在未來的需求都將越來越大，并且必須將它們包含在產(chǎn)品組合中。

如果您更深入地了解系統(tǒng)級別并專注于垂直細(xì)分市場，則可以為客戶提供更完整的系統(tǒng)。就完整的硬件平臺(tái)而言，該節(jié)點(diǎn)可以與相應(yīng)的軟件包一起提供。這還可能包括相關(guān)算法來分析節(jié)點(diǎn)中已有的數(shù)據(jù)，最終僅將結(jié)果作為數(shù)據(jù)密集度較低的信息傳遞給網(wǎng)絡(luò)（云）。

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

IIoT市場有哪些新要求？

考慮到產(chǎn)業(yè)價(jià)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(dǎo)體 制造商必須適應(yīng)自己的企業(yè)，以及他們的 產(chǎn)品，走向現(xiàn)實(shí)的智能工廠。技術(shù)趨勢是 轉(zhuǎn)向智能和極其高效的產(chǎn)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(shè)備或更確切地說是完整的系統(tǒng)的外觀 圖3中，使用ADI基于MEMS的示例 加速度計(jì)，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(jì)，具有極低的失調(diào)漂移。由于采用密封封裝，ADXL356特別適合惡劣環(huán)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(wǎng)絡(luò)中的高性能（長期）測量。這就是預(yù)測性維護(hù)和狀態(tài)監(jiān)測發(fā)揮作用的地方。兩者都與工業(yè)4.0密切相關(guān)。在這些程序中，確定驅(qū)動(dòng)元件的損壞程度很重要;例如，通過永久或定期進(jìn)行振動(dòng)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(jì)構(gòu)成了整個(gè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)。它通過其他功能進(jìn)行了擴(kuò)展：通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器、微控制器以及各種模擬和數(shù)字接口（部分隔離或無線）進(jìn)行集成信號處理。無線接口支持以太網(wǎng)、6LoWPAN 或無線 HART 等通信標(biāo)準(zhǔn)，具有最高的可靠性。特別是對于后兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，像SmartMesh IP?和SmartMeshWirelessHart這樣的無線通信網(wǎng)絡(luò)帶來了非常好的解決方案。前者符合6LoWPAN標(biāo)準(zhǔn)，為每個(gè)節(jié)點(diǎn)提供原生IPv6尋址能力，并使傳感器數(shù)據(jù)易于云訪問。后者符合WirelessHART標(biāo)準(zhǔn)（IEC 62591），該標(biāo)準(zhǔn)專為工業(yè)應(yīng)用而設(shè)計(jì)，可與其他供應(yīng)商的WirelessHART設(shè)備進(jìn)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(shù)據(jù)傳輸，并可擴(kuò)展到50，000個(gè)節(jié)點(diǎn)。?

最后，在這些系統(tǒng)的開發(fā)過程中，不能忽視功能安全。因此，為了能夠?qū)⒖蛻舭踩鳛橥暾到y(tǒng)解決方案的一部分，半導(dǎo)體制造商還應(yīng)投資于網(wǎng)絡(luò)安全解決方案（CSS）和加密等技術(shù)。

如圖3所示的系統(tǒng)的結(jié)果是，芯片級可用的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品更少，因?yàn)閷硭鼈兛梢栽诎寮壖?。?biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品的集成已經(jīng)作為系統(tǒng)級封裝（SiP）直接在硅片或外殼中進(jìn)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(yīng)的生態(tài)系統(tǒng)方面擁有深入的知識。因此，客戶可以更多地關(guān)注自己的應(yīng)用，從而將自己與競爭對手區(qū)分開來。

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

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

然而，半導(dǎo)體制造商僅僅擴(kuò)大其傳感器和其他半導(dǎo)體器件的范圍是不夠的。為了繼續(xù)被視為市場上的全球參與者，并充分利用工業(yè)4.0的潛力，他們的產(chǎn)品組合也應(yīng)該在通信技術(shù)領(lǐng)域擴(kuò)大。例如，在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域，可以看到向以太網(wǎng)或確定性以太網(wǎng)的明顯轉(zhuǎn)變。因此，ADI最近收購了Innovasic，這是一家面向確定性以太網(wǎng)的半導(dǎo)體和軟件解決方案供應(yīng)商。通過此次收購，ADI增加了在高度同步網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)可靠、實(shí)時(shí)連接的專業(yè)知識，從而通過獨(dú)特的軟件解決方案擴(kuò)展了其產(chǎn)品組合。因此，即使在數(shù)字化趨勢的盛行下，許多半導(dǎo)體制造商的目的也是從模擬技術(shù)轉(zhuǎn)向垂直系統(tǒng)領(lǐng)域，以提供完整的系統(tǒng)解決方案，形成物理世界和數(shù)字世界之間的接口。

但是，為了引起客戶對此類系統(tǒng)的興趣，許多因素可能很重要。不僅適當(dāng)?shù)能浖覈@軟件的工具和適當(dāng)?shù)纳鷳B(tài)系統(tǒng)，都將為客戶增加價(jià)值。因此，將來還需要用于分析生成數(shù)據(jù)的新服務(wù)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(dǎo)到軟件中。這對整個(gè)半導(dǎo)體行業(yè)來說是一個(gè)一定的挑戰(zhàn)，意味著必須為客戶提供越來越高效的開發(fā)工具，而且還要提供培訓(xùn)可能性、文檔和支持;直接，通過生態(tài)系統(tǒng)，或可能通過分銷商。當(dāng)然，僅僅因?yàn)榧夹g(shù)上可行，就開發(fā)所有這些具有工業(yè)4.0功能的產(chǎn)品和系統(tǒng)是沒有任何意義的。相反，必須為客戶帶來顯著的附加值?；颈匾獥l件是使相應(yīng)的客戶能夠看到和獲得這種附加值，以證明購買和運(yùn)行工業(yè)4.0應(yīng)用程序所產(chǎn)生的額外費(fèi)用是合理的。通常，可以將與客戶相關(guān)的附加值分配給以下概述中列出的三個(gè)因素：

通過節(jié)省時(shí)間、資源和金錢來提高運(yùn)營效率。

通過分析使用數(shù)據(jù)提高客戶滿意度和忠誠度。

通過擴(kuò)展或新的業(yè)務(wù)模式創(chuàng)造額外的收入來源

智能產(chǎn)品的成功與附加值的認(rèn)可直接相關(guān)。最終，它們規(guī)定了與實(shí)施相關(guān)的所有技術(shù)和商業(yè)參數(shù)。因此，應(yīng)該對它們進(jìn)行詳細(xì)分析。分析的結(jié)果也可能是產(chǎn)品創(chuàng)意在經(jīng)濟(jì)上不可行，或者至少現(xiàn)在還不可行。為了使開發(fā)更加可行，并更快、更有效地集成到系統(tǒng)中，制造商的支持將發(fā)揮重要作用。制造商將把他們的專業(yè)知識帶入客戶的開發(fā)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(xù)專注于他們的核心業(yè)務(wù)，他們不需要浪費(fèi)寶貴的時(shí)間來學(xué)習(xí)新技術(shù)。相反，伙伴關(guān)系和其他合作努力可以幫助支持持續(xù)增長。

然而，由于工業(yè)4.0及其技術(shù)的諸多優(yōu)勢，問題來了，為什么許多企業(yè)還沒有投資自己的智能工廠？

猶豫的原因

其中一個(gè)主要障礙是智能工廠的最小收益及其相關(guān)成本。例如，由于缺乏貨幣評估標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)算投資回報(bào)率（ROI）目前仍然相當(dāng)困難。因此，半導(dǎo)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(yōu)勢，并指出投資的價(jià)值。投資對于新技術(shù)和商業(yè)模式以及營銷活動(dòng)、資格措施和銷售管理的開發(fā)和擴(kuò)展是必要的。

隨著生產(chǎn)部門的轉(zhuǎn)型，數(shù)據(jù)和IT安全等問題發(fā)揮著越來越重要的作用。這些主題不僅是成功引入工業(yè)4.0的重要要求，還必須作為關(guān)鍵的接受和成功因素實(shí)施到數(shù)字系統(tǒng)中。

此外，對于企業(yè)來說，在實(shí)施工業(yè)4.0的早期階段就制定其基本戰(zhàn)略路線以積累相應(yīng)技術(shù)的經(jīng)驗(yàn)非常重要。然而，這個(gè)過程需要耐心，因?yàn)樵S多相關(guān)技術(shù)在10到4年甚至更長時(shí)間內(nèi)不可能充分發(fā)揮其潛力。此外，由于缺乏明確的定義，工業(yè)0.<>完全實(shí)施的確切日期沒有。與其談?wù)摴I(yè)革命，不如使用“工業(yè)進(jìn)化”一詞更有意義。

隨著生產(chǎn)環(huán)境的變化，新的參與者和競爭對手也將出現(xiàn)在或更確切地說是影響市場。聯(lián)盟將出現(xiàn)，并在很大程度上塑造生產(chǎn)形象。企業(yè)的未來，在工廠大廳里將越來越?jīng)]有決心。此外，軟件和服務(wù)部門將發(fā)揮重要作用，因?yàn)橹挥袑⑻摂M與現(xiàn)實(shí)世界聯(lián)系起來并融合在一起，才能確保制造商發(fā)揮其最大的生產(chǎn)潛力。

盡管如此，半導(dǎo)體制造商不應(yīng)忽視過去已經(jīng)成功或仍然成功的現(xiàn)有業(yè)務(wù)或產(chǎn)品。這些主要產(chǎn)品應(yīng)進(jìn)一步開發(fā)，并應(yīng)通過保持適當(dāng)?shù)闹圃炷芰υ谖磥砝^續(xù)得到支持。盡管當(dāng)今的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器架構(gòu)非常穩(wěn)定，并將繼續(xù)成為未來的基礎(chǔ)，但有必要基于其基本架構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)。例如，此類產(chǎn)品使用較小的工藝，這并不容易實(shí)現(xiàn)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(dǎo)致了半導(dǎo)體市場的整合。銷售和分銷正在從組件銷售轉(zhuǎn)變?yōu)橄到y(tǒng)銷售。要想在未來取得成功，就要認(rèn)識到工業(yè)4.0中顛覆性技術(shù)和新市場的潛力，重新定位自己或公司。企業(yè)必須始終如一地利用半導(dǎo)體行業(yè)中為數(shù)不多的有機(jī)增長來源。不幸的是，半導(dǎo)體行業(yè)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(xiàn)在似乎已經(jīng)結(jié)束。2015年至2020年間，預(yù)計(jì)年均增長率僅為3.4%。企業(yè)必須問自己一個(gè)根本的戰(zhàn)略問題：未來的增長從何而來？

以下增長來源可能至關(guān)重要：由碳化硅（SiC）制成的功率半導(dǎo)體目前作為未來新增長的產(chǎn)品來源進(jìn)行交易。與由普通硅制成的半導(dǎo)體產(chǎn)品相比，它們被認(rèn)為是顛覆性的市場破壞者，因?yàn)樗鼈兏?、更?qiáng)大、更高效。由于對混合動(dòng)力和電動(dòng)汽車以及再生發(fā)電和某些工業(yè)應(yīng)用的需求不斷增加，SiC技術(shù)及其姊妹技術(shù)氮化鎵（GaN）將在未來幾年占據(jù)主導(dǎo)地位。

結(jié)論

作為更大的物聯(lián)網(wǎng)（也稱為萬物互聯(lián)）的一部分，工業(yè)4.0具有巨大的潛力。未來幾十年，市場價(jià)值預(yù)計(jì)將在數(shù)萬億范圍內(nèi)。任何在工業(yè)4.0的幫助下提高生產(chǎn)力的東西都將引起各種規(guī)模的公司的巨大興趣。

要充分利用物聯(lián)網(wǎng)市場的全部潛力，需要的不僅僅是硬件。它需要一個(gè)由硬件、軟件和服務(wù)組成的生態(tài)系統(tǒng)。在這種新環(huán)境中，鼓勵(lì)小型、敏捷的公司與大公司合作并發(fā)展合作。

然而，半導(dǎo)體制造商不應(yīng)忽視當(dāng)前趨勢和圍繞工業(yè)4.0的嗡嗡聲之外的發(fā)展。還有一些技術(shù)傳統(tǒng)上屬于一個(gè)市場，但最終也會(huì)影響其他市場;例如，5G。傳統(tǒng)上，5G是一種用于移動(dòng)設(shè)備和基礎(chǔ)設(shè)施的通信技術(shù)。但在未來，推動(dòng)5G需求的市場之一是汽車市場。與其他系統(tǒng)的通信對于自動(dòng)駕駛尤為重要。每輛車都成為復(fù)雜生態(tài)系統(tǒng)的一部分，其中通信起著關(guān)鍵作用。除了汽車之間的數(shù)據(jù)交換外，該生態(tài)系統(tǒng)還包括路邊基礎(chǔ)設(shè)施、5G 網(wǎng)絡(luò)和大型數(shù)據(jù)中心。此外，車輛依靠攝像頭或激光雷達(dá)等傳感器和雷達(dá)技術(shù)來獲取有關(guān)其環(huán)境的必要信息。整個(gè)通信系統(tǒng)必須協(xié)同工作。鑒于自動(dòng)駕駛需要處理的大量數(shù)據(jù)具有更高的速度、更低的延遲和超強(qiáng)的可靠性，5G似乎是目前最有前途的通信標(biāo)準(zhǔn)。

總之，工業(yè)4.0，向智能工廠的轉(zhuǎn)型及其所需技術(shù)為半導(dǎo)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