作者：电子创新网张国斌
目前，全球绿色和低碳的发展趋势给工业MCU和功率器件带来了前所未有的机遇，绿色工业设备需要更高效的能耗管理和智能控制，这对MCU以及功率器件提出了更高要求，如低功耗MCU、具备AI推理能力的智能MCU，以及支持多协议通信（如工业物联网）的MCU将成为市场热点。同时新能源的应用、电动汽车的普及以及工业节能设备的走热也增大了对碳化硅（SiC）和氮化镓（GaN）功率器件的需求，在这样的趋势下，半导体元器件巨头纷纷将目光投向工业领域，在近期召开的2024意法半导体工业峰会上，意法半导体就强调了进军工业的决心并分享了布局。
今年峰会的主题是“激发智能，持续创新”，意法半导体强调要聚焦智能电源和智能工业，构筑可持续未来。峰会上通过主题演讲和约30场技术研讨会，让观众了解到意法半导体如何专注于智能电源与智能数字化应用。同时，意法半导体还在现场展示了150多款面向自动化、电源和能源、电机控制三大市场的方案演示以及与客户和合作伙伴共同开发的精彩产品和解决方案，供与会者参观体验。
意法半导体中国区总裁曹志平指出中国和亚洲是未来几年工业市场增长的动力源，工业峰会不仅展示了工业市场的技术创新和进步，也展示了意法半导体对工业市场客户始终不渝的支持与承诺。
意法半导体销售与市场总裁Jerome Roux以视频方式参会，他特别指出：“亚太地区是全球半导体和制造业的重要市场。ST在中国的本地化策略基于三大版块:中国设计、中国创新和中国制造。这一策略与我们'在中国，为中国(China for China)’，以及'在中国，为世界(China for the world)’的理念高度一致。ST将进一步加强在华业务，包括加速实施在中国的本地制造计划，完善本地化供应链，以更好支持中国客户和在中国开展业务的国际客户。”
与他的发言相呼应的事，11月21日，意法半导体在投资者日活动中正式宣布与华虹宏力半导体制造公司（华虹宏力）建立合作伙伴关系，联合推进40nm微控制器单元（MCU）的代工业务。据悉，ST的本地化策略是“中国设计、中国创新、中国制造”，即通过设计中心在中国设计，通过技术创新中心在中国创新，通过制造中心在中国制造。
意法半导体中国区功率分立器件与模拟产品市场与应用副总裁Francesco Muggeri向大家深入介绍了ST在全球和区域的工业市场战略，包括在可持续发展方面的合作伙伴关系，并和合作伙伴共同展示了ST在电源与能源、电机控制及自动化领域的创新成果。
Francesco Muggeri指出意法半导体是工业领域增长最快的半导体公司，“2023年全球主要工业半导体市场营业收入整体同比下降6.5%，而ST同比增长15.1%。由此ST在工业半导体领域的市场份额从2022年的5.6%增长到2023年的6.9%。”他指出，“ST看中的是工业电源和能源市场 ，这个市场包括光伏逆变、能源转换，发电与输变电以及工业交通等，这个细分赛道2024年规模到230亿美元左右，未来3年的年复合增长率高达9.1%!”
在峰会上，意法半导体的一众高管接受了媒体的采访，他们表示ST进军工业市场主要采取的策略是：
1、本地化制造和供应链建设，具体就是加速实施中国本地制造计划，建立端到端的供应链能力，提升本地化服务能力。例如，在深圳设立封测工厂，与三安光电在重庆合资建设碳化硅合资厂，以及与华虹半导体合作在中国生产40nm节点微控制器（MCU）。
2、专注关键领域--就是专注于电源和能源应用，并扩展到数据中心和AI服务器等快速增长的应用领域。同时，更加专注帮助客户开发关键的工厂自动化和机器人系统，提供相关的半导体解决方案。
3、技术创新和产品开发：- 积极采用碳化硅、氮化镓等化合物半导体材料技术应用到工业场景中，以帮助节能降碳。ST旗下部分器件已经可以运行大语言模型，以加速推动边缘智能的实现。
2024年9月，ST推出了第四代STPOWER碳化硅MOSFET技术。第四代技术有望在能效、功率密度和稳健性三个方面成为新的市场标杆。在满足汽车和工业市场需求的同时，意法半导体还针对电动汽车电驱系统的关键部件逆变器特别优化了第四代技术。意法半导体现已完成第四代SiC技术平台750V电压等级的产前认证，预计将在2025年第一季度完成1200V电压等级的认证。标称电压为750V和1200V的产品随后将上市销售，从标准市电电压，到高压电动汽车电池和充电器，满足设计人员的各种应用开发需求。
与硅基解决方案相比，意法半导体的第四代SiC MOSFET解决方案的能效更高，尺寸更小，重量更轻，续航更长。这些优势对于实现电动汽车的广泛应用至关重要。
4. 构建生态系统：- 为不同细分市场提供全面的开发支持，降低开发难度，简化产品设计，帮助开发者集中精力将可持续创新成果推向市场。
5. 多样化产品组合，就是以广泛的产品组合，合理利用产能，以应对不同产品的市场周期变化。
6、加强合作--投资提升渠道合作伙伴的能力，使他们能够为亚太区客户提供更好的服务。
关于第三代半导体技术，当笔者提问为何氮化镓技术没有被优先发展的时候，意法半导体高管Domenico ARRIGO指出考虑到技术成熟度情况，意法半导体会优先发展碳化硅技术，这是目前市场中一个主要驱动技术；但公司同时也在推动氮化镓整体解决方案，目前趋势是打造一个高集成度的系统。
“在推进氮化镓技术过程中，综合性的封装解决方案尤为重要。因为如果要让氮化镓将其性能表现最大化，氮化镓需要能被最有效、最直接地驱动连接。目前市场上大约有70%的比例依赖于这种高度集成的解决方案，因此我们认为，在氮化镓市场，高度集成是最为重要的方式。”他强调。
Francesco补充说碳化硅更适合在高压、对温度要求严苛的工况下作业。氮化镓比较适合在一些高频、相对低压的环境中作业。具体来说，碳化硅主要被应用在汽车或工业电源、电机控制等领域，氮化镓多用在适配器、逆变器等场景。
关于人工智能在工业的应用 ，意法半导体智能工业全球细分市场及系统应用、自动化技术创新中心负责人Allan LAGASCA表示人工智能已经出现在边缘节点上，由此，每个自动化节点都能立即对所处环境做出反馈和决定，而不需要等到最终流程再做反应。换言之，边缘智能的普及将加速推动智能制造实现。
Francesco则表示ST早就做了MCU在边缘智能的应用探索和实践，他表示在边缘侧设备中运行AI有很多优势如设备响应速度快、超低延时；降低数据传输量；更有效地保护隐私、增强信息安全；降低边缘侧设备的运行功耗；还可以降低推理成本以实现其他新的功能操作等。
据介绍，目前ST已经成熟且落地的边缘AI应用主要有：
1、预测性维护
预测性维护（PdM）是工业互联网的重要应用，在上世纪90年代就已经被用于飞机发动机领域。在工业维护 — 状态监测/预测性维护应用中，边缘AI系统可用于实时监测工业设备和系统的健康状况和性能，主动且精确地识别潜在的故障，从而将供电中断的影响降至最低。
ST基于STM32硬件平台，通过NanoEdge Studio模型创建工具，为工业预测性维护提供完整的解决方案，如为驱动层的变频器、伺服等设备提供的方案自带机器学习功能，只需通过本体电流、电压进行故障检测和预测性维护，用户不需要增加额外的传感器，可以有效节约成本。为确保开发者能够轻松、快速地构建准确、高效的人工智能算法，以经济的方式将算法部署在资源受限的边缘计算设备上，NanoEdge AI Studio现已完全免费，允许在所有STM32 MCU上免费无限量部署。
另一个预测性维护应用场景是振动检测。借助NanoEdge AI库在终端设备上的学习功能，通过传感器（振动传感器、超声、温湿度、气压和加速度计），以高精准度实时检测设备的任何偏移或者异常，然后通过蓝牙或是Wifi协议将报警信号发送到手机或是终端设备上，以便在发生重大故障之前作出调整。
2、机器视觉
在工业领域，机器视觉对计算高效性和实时性有严格要求，将计算资源部署在工业现场附近才能满足需求，因此边缘计算成为关键节点。机器视觉在工业领域的应用场景主要是通过工业相机进行拍照，并利用AI算法进行快速判断，实现丰富的视觉识别应用，如各种条形码、二维码识别、瑕疵识别/检测、PCB检测、半导体产线破损检测系统等。
STM32针对机器视觉应用提供了强大的硬件平台，包括集成硬件NPU和丰富视频接口的STM32N6和STM32MP2。STM32N6是ST首款集成自研硬件NPU神经网络硬件处理单元的通用微控制器，其算力可达0.6TOPS(每秒0.6万亿次运算)。STM32除了拥有自己的新IP(自有架构NPU), 同时还具备丰富的视频外设，如MIPI CSI摄像机、机器视觉图像信号处理器（ISP）、H.264视频编码器和支持时间敏感网络（TSN）端点的千兆以太网控制器。此外，STM32N6是一款通用STM32产品，符合工业客户的所有要求，包括在高温环境中工作。
在峰会现场，展示了意法半导体与客户和合作伙伴共同开发的多种创新技术、解决方案与产品，特别是一些面向需求日益增长的终端市场应用，包括碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN)技术、Al数据中心服务器电源、大功率热管理系统、自动化流水线、太阳能-储能-充电一体化系统演示，以及由意法半导体生态系统合作伙伴所开发的各种解决方案。
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