本文轉(zhuǎn)載自半導體行業(yè)觀察

作者：李晨光

責編：Sophie

近年來，德國提出了“工業(yè)4.0” 規(guī)劃，美國提出了“國家制造創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)”，日本提出了“創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)計劃”，中國也提出了“中國制造2025”發(fā)展規(guī)劃，其共同點是充分運用物聯(lián)網(wǎng)、5G通信、機器人、人工智能等技術(shù)手段提升制造業(yè)的智能化、無人化程度。

能看到，隨著科技的飛速發(fā)展，工業(yè)領(lǐng)域正在進行著前所未有的轉(zhuǎn)變。“工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)”、“智能制造”、“柔性生產(chǎn)”等概念已經(jīng)或正在全球范圍內(nèi)改變工廠的生產(chǎn)方式、管理方法和商業(yè)模式。5G、AI、云計算等一系列新技術(shù)的涌現(xiàn)和落地，也正在極大地推動工業(yè)自動化發(fā)展進程。

在此趨勢下，以“碳循新工業(yè)，數(shù)聚新經(jīng)濟”為主題的第二十三屆中國國際工業(yè)博覽會（以下簡稱“工博會”）近日在國家會展中心（上海）正式召開。

全球半導體解決方案供應(yīng)商瑞薩電子亮相工博會現(xiàn)場，此次展會，瑞薩以“智慧、創(chuàng)新、融合，瑞薩MCU/MPU引領(lǐng)工業(yè)‘芯’未來”為主題，圍繞著“網(wǎng)絡(luò)通信、多協(xié)議以太網(wǎng)通信、嵌入式人工智能、電機驅(qū)控/LED控制”等領(lǐng)域展出一系列優(yōu)勢產(chǎn)品及解決方案，包括：

• 交流伺服解決方案

• 面向新能源的全數(shù)字電源系統(tǒng)

• 大功率BLDC電機控制方案

• 多協(xié)議工業(yè)以太網(wǎng)解決方案

• RX72M單芯片工業(yè)以太網(wǎng)伺服驅(qū)動解決方案

• RA6T2 AI電機無傳感器異常檢測

• 基于Arm Cortex-M85內(nèi)核MCU的嵌入式AI

• RX23E-A工業(yè)秤實現(xiàn)高精度測量

• IO-Link 通信從站&主站整體解決方案

• SLG47105 DC及步進馬達控制

• HVPAK SLG47105助推啟動和按壓停止的玩具車

• 符合EtherCAT規(guī)范的FSoE網(wǎng)絡(luò)功能安全協(xié)議套件

瑞薩電子作為全球工業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的引領(lǐng)者和推動者，始終將工業(yè)市場視為重要的發(fā)展引擎。憑借先進的產(chǎn)品組合與多元化的解決方案，瑞薩電子致力于為工廠自動化、工業(yè)4.0和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIoT）等應(yīng)用鋪平道路。

瑞薩電子展臺

展會期間，瑞薩電子工業(yè)自動化事業(yè)部高級總監(jiān)徐征、瑞薩電子嵌入式處理器事業(yè)部總監(jiān)沈清向我們分享了行業(yè)未來的技術(shù)發(fā)展趨勢和瑞薩電子的創(chuàng)新戰(zhàn)略。

在接受采訪時，沈清以面向新能源的全數(shù)字電源系統(tǒng)、Reality AI工具為例，介紹了瑞薩電子在這方面的方案布局和創(chuàng)新優(yōu)勢。

面向新能源的全數(shù)字電源系統(tǒng)

據(jù)介紹，面向新能源的全數(shù)字電源系統(tǒng)是基于瑞薩高性能RA6T2 Arm核MCU, 采用圖騰柱無橋PFC+雙有源全橋（DAB）拓撲結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)雙向能量流動控制，適用于儲能、再生能源發(fā)電、電池化成、OBC等領(lǐng)域。

面向新能源的全數(shù)字電源系統(tǒng)

傳統(tǒng)的電源基本都是采用模擬方式控制，而近些年出現(xiàn)的數(shù)字電源則是以數(shù)字信號處理器（DSP）或微控制器（MCU）為控制核心來實現(xiàn)控制、管理和監(jiān)測功能的電源產(chǎn)品。

通過數(shù)字控制設(shè)定開關(guān)電源的內(nèi)部參數(shù)可以改變電源特性，還可以在實現(xiàn)電源管理的同時最大限度地降低損耗，滿足復雜的高性能系統(tǒng)對可控性和快速實時反應(yīng)的要求。

實現(xiàn)電源數(shù)字控制的關(guān)鍵在于控制“核”，作為一款面向工業(yè)應(yīng)用的MCU，RA6T2適用于電源、變頻設(shè)備、樓宇自動化和工業(yè)驅(qū)動等應(yīng)用。

面向新能源的全數(shù)字電源系統(tǒng)的推出也實現(xiàn)了瑞薩RA6T2 MCU從電機控制到數(shù)字電源的布局，可以幫助實現(xiàn)更高性能、更經(jīng)濟的電源控制功能，并降低材料清單（BOM）成本。

同時，瑞薩在為用戶提供雙向數(shù)字電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的同時，也打破了DSP在數(shù)字電源轉(zhuǎn)換領(lǐng)域的壟斷地位。

據(jù)介紹，通過在方案中使用過零點電流抑制控制算法，該方案可以有效降低電流的總諧波失真，使系統(tǒng)整體效率達到99.94%的水平；在DC/DC方面，具有極寬范圍的電壓調(diào)節(jié)能力，可以擴展到更高的功率等級，它采用了一個多自由度的移項的算法，在全工作的范圍內(nèi)可以實現(xiàn)高效的軟開關(guān)，能夠彌補一些傳統(tǒng)控制算法效率低的不足。

Reality AI，預測性維護新升級

另一個亮點產(chǎn)品是Reality AI，這是瑞薩電子在去年收購嵌入式AI解決方案供應(yīng)商Reality AI后，在AI和微型機器學習（TinyML）解決方案方面取得的最新進展。

沈清指出，Reality AI工具是基于非視覺類的先進信號處理算法，它是專門針對一個系統(tǒng)的預測性維護和提高系統(tǒng)效能的全自動AI建模工具。與其他AI工具相比，一方面，Reality AI可以提供硬件分析服務(wù)，不僅對于這個模型，而且對于客戶整體的系統(tǒng)架構(gòu)、傳感器的選擇、參數(shù)的選型、傳感器的擺放位置以及整體過程的優(yōu)化都有這樣一個硬件分析。

第二個特點，Reality AI可以給客戶一個“可以解釋的AI”，客戶可以讀懂這個AI模型，知道這個AI系統(tǒng)為什么這樣做，它都是可視化圖形化的界面。

同時，Reality AI占用的資源非常小。沈清指出，只占用了20KB的Flash，對于CPU系統(tǒng)資源的消耗大概在1%到1.5%，它是一個非常輕量級的負荷檢測，這可以為客戶帶來便利，不用更改原來的系統(tǒng)和硬件平臺，只需要把AI功能部署進去就可以。

對客戶來說，Reality AI提高了芯片的價值，可以實現(xiàn)智能檢測電機異常，以進行預防性維護的應(yīng)用場景。

AI電機異常監(jiān)測

瑞薩電子工業(yè)自動化事業(yè)部高級總監(jiān)徐征表示，Reality AI在面向電機系統(tǒng)預測性維護應(yīng)用中，將傳統(tǒng)運維工程師的經(jīng)驗轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)內(nèi)部的“know how”。并且，傳統(tǒng)運維做定期校對主要靠相關(guān)人員的經(jīng)驗，通過部署Reality AI，就可以基于不同設(shè)備的實際運行狀態(tài)，判斷設(shè)備狀態(tài)是否在可控范圍，是否需要去維護，可以為客戶節(jié)省大量的維修成本，提升工廠效率。

綜合來看，使用Reality AI工具可以支持完整產(chǎn)品開發(fā)生命周期的軟件環(huán)境，用戶可自動探索傳感器數(shù)據(jù)并生成優(yōu)化的模型。Reality AI工具包含分析功能，能夠找到最佳傳感器或傳感器組合、傳感器放置的位置并自動生成組件規(guī)格，并且以時域/頻域的方式完全解釋模型函數(shù)。Reality AI可為機器學習提供先進的數(shù)學方法進行信號處理，從而實現(xiàn)快速、高效的機器學習推理，可適用于小型MCU及強大MPU。

據(jù)悉，Reality AI廣泛的嵌入式AI和TinyML解決方案，可用于汽車、工業(yè)及消費類產(chǎn)品的高級非視覺傳感，完美適配瑞薩嵌入式處理及物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品。

目前，瑞薩已將其AI技術(shù)融入汽車、工業(yè)和物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的眾多“成功產(chǎn)品組合”中。瑞薩“成功產(chǎn)品組合”依托于相互兼容且可無縫協(xié)作的產(chǎn)品，同時采用經(jīng)過技術(shù)驗證的系統(tǒng)架構(gòu)，帶來優(yōu)化的低風險設(shè)計。瑞薩現(xiàn)已推出超過400款“成功產(chǎn)品組合”，旨在幫助客戶加速設(shè)計過程，加快產(chǎn)品上市。

智能制造領(lǐng)域，中國市場迎來轉(zhuǎn)機

在亮點產(chǎn)品之外，兩位嘉賓還圍繞國內(nèi)外工業(yè)自動化行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢進行了分享解讀。

徐征表示，從目前工業(yè)4.0或智能制造進度來看，國外市場存在領(lǐng)先優(yōu)勢。智能制造的前提是工業(yè)自動化，以德國為首的工業(yè)強國在二戰(zhàn)期間就能達到工業(yè)1.0~2.0的階段，當前正在發(fā)展工業(yè)4.0，其產(chǎn)品在穩(wěn)定性和可靠性方面會比較有優(yōu)勢。但國內(nèi)市場和客戶的成長速度很快，以及擁有強大的開發(fā)能力和價格競爭力。

沈清對此指出，前幾年，國內(nèi)客戶對于工業(yè)功能安全和數(shù)據(jù)安全其實不太敏感，而近年來隨著國內(nèi)行業(yè)的水平越來越高，逐步跟國際接軌，因此對功能安全和信息安全兩部分的重視程度日益提升。

據(jù)了解，瑞薩在這兩塊都有十年以上的根基，尤其是功能安全方面，瑞薩是業(yè)界少有的把SIL3工業(yè)功能安全等級全部做的很完整的，相比行業(yè)競爭對手，一般做SIL3都是一個自檢庫，瑞薩是提供一個完整性的解決方案。

在展會現(xiàn)場，瑞薩展出了符合EtherCAT規(guī)范的FSoE網(wǎng)絡(luò)功能安全協(xié)議套件，分別由RX72M作為EtherCAT從站通訊以及RX23T兩顆MCU搭建的硬件冗余架構(gòu)組成，這些都是完整性的SIL3的工業(yè)功能安全等級的方案，可以在EtherCAT的同一網(wǎng)絡(luò)中并行傳輸標準數(shù)據(jù)以及安全相關(guān)數(shù)據(jù)，是現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和通信系統(tǒng)不可或缺的一部分。

符合EtherCAT規(guī)范的FSoE網(wǎng)絡(luò)功能安全協(xié)議套件

沈清表示，去年年底開始，客戶對功能安全的需求噴涌而出，需求激增。瑞薩憑借多年的經(jīng)驗和技術(shù)積累，憑借經(jīng)過SIL3認證的芯片和解決方案，協(xié)助客戶實現(xiàn)功能安全，同時節(jié)省其開發(fā)時間和開發(fā)成本。

在信息安全部分，瑞薩產(chǎn)品本身就內(nèi)置了安全加密單元，配合一個系統(tǒng)的信任根，再加一個高性能的加解密硬件，基于這兩個特點可開發(fā)出非常多的安全解決方案。比如最底層的加解密算法加速，密鑰的封裝保護，應(yīng)用層的安全啟動，以及安全傳輸層協(xié)議，在每一個系統(tǒng)的不同層級瑞薩都有一個信息安全的加密保護機制在其中。

瑞薩能夠提供多種不同的安全產(chǎn)品方案，客戶可以根據(jù)安全需求來選擇不同的解決方案，以保障產(chǎn)品和應(yīng)用中的功能和信息安全。

徐征強調(diào)，中國市場是一個跳躍性市場，中國客戶屬于創(chuàng)新型客戶，成長速度非常快。瑞薩旨在憑借豐富的產(chǎn)品組合和行業(yè)經(jīng)驗，為國內(nèi)客戶的快速成長助力賦能。

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瑞薩電子 (TSE: 6723)

科技讓生活更輕松，致力于打造更安全、更智能、可持續(xù)發(fā)展的未來。作為全球微控制器供應(yīng)商，瑞薩電子融合了在嵌入式處理、模擬、電源及連接方面的專業(yè)知識，提供完整的半導體解決方案。成功產(chǎn)品組合加速汽車、工業(yè)、基礎(chǔ)設(shè)施及物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用上市，賦能數(shù)十億聯(lián)網(wǎng)智能設(shè)備改善人們的工作和生活方式。更多信息，敬請訪問renesas.com