電子發燒友網報道(文/程文智)在月初的“意法半導體工業峰會2021”上,ST展示了5,000多款適合各種工業場景的半導體產品和解決方案。這些產品和解決方案可主要應用在智能農業、智能制造、智能基礎設施和環境,以及綠色能源網絡四大場景中。
這些年來,亞洲成為了第一大工業產品市場,ST總裁兼首席執行官Jean-Marc Chery在峰會上通過視頻方式透露了ST在工業市場的布局,未來幾年,ST將會特別關注對可再生能源、綠色出行和能源效率有益的應用,例如工廠自動化、電動汽車充電基礎設施、家用電器、太陽能和風能以及智能工廠機器人。
同時,電子發燒友網在峰會期間與ST多位負責工業市場的高管進行了交流,了解到了ST在工業市場的一些新動向和新動作。
智慧農業成為ST新的應用場景
智慧農業是ST今年新增的一個應用場景展示,展示的方案有智能照明、土壤濕度和溫度檢測、水質監測、風速和風向監測以及自動割膠機等。
談到為何會新增這個應用場景展示時,ST亞太區功率分立和模擬產品器件部市場和應用副總裁沐杰勵(Francesco MUGGERI)表示,雖然目前智慧農業的市場需求還不是特別大,但其實二氧化碳的排放很大一部分是來自農業,比如說奶牛養殖。對奶牛和其他牲畜進行監控或許可以幫助減少碳排放。
另外,前幾年流行的豬流感如果有更多智能技術的支持,或許能避免此類疾病的傳播,減少養殖戶的損失。
因此,有一些大公司,包括中國公司,要求開發非常復雜的系統,通過傳感器和無線通信,跟蹤牲畜,并能夠與在農場發生的一些其他情況進行數據交換。
ST亞太區功率分立及模擬器件產品部,工業產品應用及市場總監, 自動化技術創新中心負責人 Allan Lagasca則介紹了一個具體的應用案例---割膠機。中國有1億多棵橡膠樹,而割膠工人卻越來越少,同時,如果想以最有效的方式收割橡膠樹汁,需要在凌晨4點左右割膠。
這就需要一臺機器來收集樹液,同時也確保可以擁有一個更健康的環境和健康的勞動力。因為使用了自動化機器,減少了浪費,不會過度收割橡膠汁,而且還提高了割膠效率,此時,電子設備就可大展身手了。
“這也是為什么我們在展示區展示了這樣的一些機器,這些機器搭載了我們的POWERSTEP01電機驅動器。在中國市場上,我們的MCU團隊也在推動著銜接方面的工作。我們還使用我們的LoRaWAN技術和我們的STM32WLMCU,連接并監測橡膠樹汁收集桶是否已經裝滿。
裝滿了之后,就派工人取回來。這樣就避免了浪費。不僅提高了效率,也減少了浪費。同時,這對工人和農民的幫助也很大。”Allan Lagasca對媒體表示。
同時,他還補充說,他們還在每棵樹上安裝了STM32WLMCU,可以讓客戶收集設備周圍整片區域的大量數據。有了積累的數據,農民就能優化并更好地生產橡膠。這項技術還可以擴展到家畜。當然,樹是靜止不動的,但家畜是活的,會移動位置。通過ST支持的兩種協議LoRa或Sigfox,客戶能夠加強對這些家畜的管理。
推出8英寸碳化硅晶圓和更多氮化鎵產品
這幾年,新能源汽車發展迅速,國內目前新能源汽車領域有很多新的技術都來自中國,沐杰勵表示,ST與很多中國汽車廠商都有合作,比如比亞迪等。
他拿充電站舉例說,目前類似加油站環境的充電站,很多都要求能夠在半小時,甚至更短的時間內給電動汽車充好電。這就需要更大功率的充電站,比如要在20~30分鐘內為120千瓦時電池充電,就需要350千瓦的充電站。而這類充電站內的半導體價值將超過300美元。
在充電站用到的半導體中,沐杰勵認為具有強大計算能力和帶有高級功能的MCU、IGBT,以及SiC MOSFET,以及數字電源解決方案將成為關鍵。
在第三代半導體材料方面,ST在SiC和氮化鎵方面都有大量投入,據沐杰勵透露,ST已經收購了Norstel,目標是垂直整合供應鏈。其SiC晶圓目前主要供應來自兩大公司,一家美國的Wolfspeed Cree,另一家是德國的SiCrystal。不過,ST也在自己生產部分晶圓,“我們的目標是到2024年,實現40%的內部晶圓供應。為此,除了瑞典北雪平市的晶圓廠之外,我們還在意大利卡塔尼亞也建了一座晶圓廠。這座新廠正在建設之中,很快就可以投入使用。我想該廠在明年年中基本上就可以使用了。”他對電子發燒友網表示。
眾所周知,目前的SiC產品普遍使用的是6英寸的晶圓,但ST已經在生產8英寸晶圓樣品。他強調說,ST已經向市場推出了其第三代碳化硅技術,不久將推出第四代,以后還將推出第五代碳化硅技術。
在氮化鎵方面,ST已經在法國圖爾市投入了氮化鎵生產,很快將擁有其自己的技術。“我們一直在對EXAGAN公司進行投資,我們已經收購了該公司的大部分股份,該公司有著非常有趣的專利。我們正在全速前進通過涵蓋三個方面的技術。我們將有常開的G-FET在這種情況下需要在器件內部進行級聯配置的氮化鎵驅動器。我們也會推出常閉型e-mode GHEMT技術,以及帶有嵌入式硅數字門的超快速氮化鎵驅動器G-DRIVE。這三個PowerGaN系列都會相繼推出。”沐杰勵表示。
目前,ST已經申請了STPower GaN和STI2GaN商標。其中,STI2GaN主要面向汽車領域;STPower GaN的技術主要面向SMPS領域。他同時指出,“我們也在推進射頻方面的工作。我們正在使用在硅和鎵上的兩種特別的技術。我們正在與一些公司合作。還有,就是我們在市場上推出了MasterGaN產品,并進入了市場。目前在充電器方面已有應用。”
聚焦三大領域創新
ST在亞洲工業市場的戰略是聚焦電源和能源、電機控制和自動化三大領域。為此,ST還專門成立了三大技術創新中心:電源和能源技術創新中心、電機控制技術創新中心、自動化技術創新中心。
電源和能源技術創新中心專注于能源產生和分配、計量、無線充電、電力系統、消費類電子產品電源、照明等。
電機控制技術創新中心專注于專業電器、工業電機控制器、工業運輸和其他消費品,以優化從電能到動能的轉換效率。
自動化技術創新中心重點關注智慧城市、智能樓宇、智能家居、智能農業、工業機器人、自動化,在這些領域需要支持電能的智能使用。
電機控制對半導體的需求越來越大,因為變頻式電器已經成為主流。變頻式電機控制可以延長電器的使用壽命,減少設備噪音,節約能源。
據了解,ST提供的產品組合非常廣泛,如STM32 G0、G4系列等等。此外,還有STSPIN系統級封裝電機控制器和柵極驅動器、ST功率分立器件,如IGBT、MDmesh MOSFET、IPM模塊。
在這三大領域,ST本次峰會展示多款相關產品和解決方案,比如:
電源和能源:3kW數控無橋圖騰柱功率因數校正 (PFC) 變換器使工程師能夠用意法半導體最新的電源開發套件,包括 SiC MOSFET、低 Rdson 的超級結 MOS IC、電流隔離柵極驅動器和 32 位 MCU,設計創新的功率變換拓撲,該參考設計還為設計高峰值能效和低 THD 失真的70kHz緊湊型功率變換器開辟了道路。
電機控制:雙電機同步位置控制模型可以精確同步兩個 PMSM 電機的轉子位置,驅動電機快速旋轉,當兩側的步進電機驅動PMSM 電機的葉片匯合一處時,電機控制器可以控制兩個葉片繪出峰會的標志圖案。該解決方案的核心是基于STM32G4 的運行意法半導體 FOC 軟件開發套件 (SDK) 的高集成度的STSPIN32G4 系統級封裝,協調組件是PowerSTEP 電機驅動器,展示了意法半導體電機控制應用高性能解決方案和廣泛的生態系統。
自動化:多軸智能協作機械臂具有體積小、集成度高、智能化的特點,易于安裝和部署。憑借這些優勢,機械臂有望在工廠自動化中的普及率越來越高,用于輔助重復性工作,提高生產率。
眾所周知,工業市場在應用方面非常復雜和分散,它反映了產品層面的復雜性。為了滿足工業市場的需求,特別是大眾市場的需求,ST創建了一個完整的生態系統。沐杰勵表示,“我們擁有一個全球專業網絡,系統研究與應用團隊(System research application)、技術創新中心、應用技術工程師均可在任何階段為您提供支持,以豐富專業資源滿足客戶需求。”
繼續在工業市場開疆辟土
ST持續在工業市場開疆辟土,比如在工業嵌入式領域,會繼續大力投資產品研發,尤其是STM32產品組合。他們計劃繼續擴大STM32產品陣容,增加功能、提高性能、不斷改進生態系統,并將重點放在無線連接、安全和人工智能方面。
特別是人工智能方面,據Jean-Marc Chery介紹,ST最近收購了一家專注于邊緣人工智能軟件工具的專業開發公司Cartesiam,計劃將該公司的機器學習技術添加到ST現有的解決方案中,以提供市場上最好的邊緣人工智能解決方案組合。
在模擬和傳感器方面,加快模擬和傳感器的業務發展,擴大電源和能源管理業務。這一塊的重點在電機控制、電源、計量和電流隔離技術等方面。ST還一直在開發專為工業需求量身定制的傳感器產品組合。
在電源和能量管理方面,前面有提到ST在第三代半導體技術方面的持續投入。這些技術是提高能效的關鍵,有力于促進電動汽車的普及。且ST正在加快對碳化硅的產能投資,計劃到2024年,把碳化硅晶圓產能提高到 2017 年的10 倍,40% 的襯底從內部采購。同時,他們也在提高新加坡工廠的產能,以及SiC后工序產能,投資擴建ST在摩洛哥 Bouskoura以及中國深圳的封測廠。
除了投資第三代半導體,ST還投資 IGBT 和硅 MOS技術,并正在采取措施加快其意大利Agrate新工廠 300 毫米功率晶圓廠建設。
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原文標題:四大場景,三大應用領域,ST在工業領域持續開疆辟土
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