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    這么遠那么近,英飛凌一站式物聯網解決方案架起現實與數字世界連接之橋

    2021-11-24
    作者:王潔
    來源:電子技術應用

    經歷2019年的低迷后,2020 年在疫情影響下居家辦公、在線教育等需求大幅增長,驅動半導體行業實現正數增長。隨著疫情逐漸緩和,今年上半年全球半導體銷售額達 2506.4 億美元,同比增長 20.11%。 

    “推動半導體行業增長的領域主要有四個:一是能源增效,包括可再生能源發電,以及高效的能源傳輸、配送、儲存和使用等;二是移動出行,主要是指汽車以及車周邊的基礎設施,其中就包括了新能源汽車;三是數字世界的安全,在虛擬的數字世界中,安全芯片起到了非常關鍵的作用;四是物聯網和大數據領域,涉及到的應用除了智能家居以外,還包括智能樓宇、智能工廠等?!?a class="innerlink" href="http://www.lifeadjustmentscoaching.com/tags/英飛凌" target="_blank">英飛凌科技大中華區安全互聯系統事業部市場與業務合作總監南錚在近日的媒體溝通會上表示。 

    隨著 5G、云計算和各種感知技術的快速發展,全球物聯網市場增長空間廣闊。根據 Statista 統計,2019 年全球物聯網市場規模為 3880 億美元,預計到 2030 年將突破萬億美元市場規模,2019-2030 年復合增速為 9.55%。作為助推半導體行業發展主要的驅動因素之一,物聯網市場的重要性不言而喻。在去年完成了對賽普拉斯的收購之后,英飛凌繼而形成了全面覆蓋感知、執行、計算、安全和連接“五位一體”的一站式物聯網解決方案,使得具備全面功能的物聯網設備成為可能,進而搭建起連接現實世界與數字世界的橋梁。

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    英飛凌致力于成為連接現實世界與數字世界的橋梁(圖源:英飛凌公司)

    傳感器走向融合和更高精度

     作為物聯網的“起點”,傳感器負責從物聯網終端設備的周邊環境中獲取數據,這就要求傳感器更加精準、更加可靠,并且要滿足汽車、工業、消費電子等不同應用場景應用的需求。

    英飛凌從模仿人的感官出發,提供最直觀的傳感器,讓生活更加簡便。例如:高精度的毫米波雷達可以作為眼睛,而3D飛行時間攝像頭則是另外一個立體的眼睛;信噪比最高的麥克風可以作為耳朵;體積超小的CO2傳感器可以作為鼻子;精準的壓力傳感器可以作為有感知的皮膚,同時雷達技術也可以實現手勢控制。

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    英飛凌傳感器系統解決方案(圖源:英飛凌公司)

    英飛凌提供諸如麥克風、CO2傳感器、3D圖像TOF、壓力傳感器、毫米波雷達等不同類型的傳感器,其傳感器系統解決方案將傳感器合理地組合起來,通過MCU等提供的軟件算法實現不同的功能,助力提升能源效率、安全性和便利性,能為從智能家居到智能樓宇在內的各種應用提供給全面的解決方案。

    英飛凌科技大中華區電源與傳感系統事業部高級市場總監廖明頌指出,有些應用場景需要同時共用多種功能,傳感器融合會是一個趨勢。以存在檢測為例,電視機或顯示屏只在面前有人時打開,人離開之后,傳感器精確檢測到沒有人在看電視,就可以關閉電視,更環保、智慧;在空調上,雷達可以追蹤人,也可以加入CO2傳感器檢測室內環境,進而判斷是否要改變送風的角度或者是否打開新風系統。這些功能都可以通過智慧的融合,帶給用戶更好的感受。

    此外,傳感器產品的應用場景還會不斷地擴大,雷達傳感器在醫療、健康監測方面的使用就是一個全新的方向,將會帶來更多的應用場景。通過雷達傳感器,不需要用鏡頭,也不需要在手上戴一個偵測器,就可以觀測到人的心跳、呼吸以及其他生命表征。例如:通過置于面板后面的毫米波雷達,可以遠程檢測到兒童或老年人的健康、睡眠狀態等,其產品化過程已經通過多年的實驗和驗證,國內外也已經有相應的產品落地。

    如今,人們對空氣質量的關注度越來越高。英飛凌早已看到這一市場趨勢帶來的需求,于近期推出了一款全球領先的、體型超小、基于光聲光譜(PAS)原理的CO2傳感器XENSIV? PAS CO2,可以提供非常準確、真實的數據。外形尺寸僅為 (14 mm x 13.8 mm x 7.5 mm),相比典型的NDIR(非色散紅外)傳感器,尺寸縮小4倍,重量減輕3倍(減輕2克) ,可為客戶的系統節省75%以上的空間。它采用小巧緊湊的 SMD 封裝,符合大批量制造標準,從而實現高成本效益、快速組裝和系統集成。在小封裝中集成了傳感器和MCU,具備先進的補償和配置算法,形成即插即用的傳感器解決方案,從而幫助客戶縮短產品上市時間。

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    XENSIV? PAS CO2 傳感器工作原理(圖源:英飛凌公司)

    XENSIV? PAS CO2 傳感器的所有組件均由公司內部研發,有助于對系統的全面控制。

    齊備的半導體材料產品組合讓執行更有效益

    傳感器采集到的數據傳輸給微控制器進行運算后,有賴于功率半導體依據智能決策進行動作的執行,將微控制器的控制信號轉化為機械運動或光、熱等物理量。

    作為功率分立器件、模組領域的領導者,英飛凌擁有齊備的產品線系列,能夠覆蓋從發電、輸電、配電、儲能到用電等環節整個能源價值鏈。同時,英飛凌還是目前市場上為數不多的同時擁有涵蓋硅材料和碳化硅、氮化鎵兩種第三代材料的全產品組合的企業,產品覆蓋的功率范圍從幾瓦到兆瓦不等。第三代半導體材料在提升功率密度和電源轉換效率上具有很高的價值,對降低碳排放也有重要的幫助。


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    英飛凌齊備的材料產品組合(圖源:英飛凌公司)

    從感知到控制再到執行,英飛凌擁有完整的電機驅動及控制系統解決方案,覆蓋從傳感器到MCU再到電源的多款產品。除了提供先進的半導體外,英飛凌還可以提供各種不同的封裝,可針對不同需求實現更有效益的解決方案。

    計算走向邊緣

    計算在物聯網系統中處于核心地位,是物聯網設備的“大腦”,負責收集、協調、處理、分析和傳輸數據,使物聯網設備實現智能化。這一功能有賴微控制器和微處理器來實現。

    英飛凌科技大中華區安全互聯系統事業部市場經理彭濤指出:“數據的處理和計算正在發生遷移,大數據處理正在從云計算為中心的集中式處理時代跨越到以萬物互聯為核心的邊緣計算時代?!?br/>

    數據計算走向邊緣,不僅可以大幅降低網絡帶寬和云存儲帶來的成本,而且基于網絡邊緣的隱私保護相較傳統的集中式數據存儲服務更具優勢,但與此同時也帶來了相應的挑戰。彭濤表示,未來的邊緣計算需要在數據共享、隱私安全、場景感知、實時控制、連接這五個領域中都做到卓越。

    英飛凌充分考慮到物聯網設計的復雜性,提供全面的解決方案,其MCU產品在連接、計算和創建三方面為物聯網賦能,核心優勢包括:在連接方面,結合無線產品,具備不中斷的連接功能,有著與競品相比更佳的連接范圍和互操作性,可提供出色的用戶體驗;在計算方面,擁有專為物聯網優化的MCU解決方案,可以為邊緣設備提供安全、高能效和基于數據的計算和控制,同時也支持各種感知及人機交互;在可創建方面,靈活的開放式架構平臺使設計人員能夠在預先配置的構建模塊菜單中靈活選擇,從而打造面向未來卓越的物聯網應用產品。

    英飛凌提供完整的一站式物聯網應用解決方案,可以幫助客戶加快產品上市的時間,降低產品的開發成本。

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    英飛凌“全屋智能”的智能家居解決方案(圖源:英飛凌公司)

    智能家居是物聯網的一個重要應用,英飛凌提供多設備、多場景、多功能的“全屋智能”解決方案。 在智能家居場景中,智能設備的互聯互通一直是應用的痛點,最新的智能家居Matter協議將解決這一問題。英飛凌將提供支持Matter協議的MCU和無線藍牙產品,同時也提供支持Matter協議的解決方案。

    英飛凌的MCU應用領域涵蓋消費電子和工業領域兩大市場。在整合了賽普拉斯的MCU產品之后,英飛凌可以提供更加廣泛的產品系列。其中,PSoC4、PSoC6和下一代的MCU是應用于消費類市場和物聯網的主力產品。英飛凌也在開發集成了更多內核、擁有更低功耗和更高性能的下一代MCU,從而增強邊緣計算的機器學習和人工智能功能。

    除了MCU產品,英飛凌還開發了ModusToolBox等軟件平臺,通過硬件和軟件平臺的結合,助力客戶打造領先的物聯網產品。

    連接走向自主化

    早期物聯網的連接以本地點對點為主,采用ZigBee、ZigWave或藍牙實現。隨著通訊技術和物聯網技術的發展,以及智能手機的高速普及,出現了智能的連接?!拔磥?,物聯網的發展方向是實現自主連接。以汽車為例,當它到達車庫的時候,會自動連接到家庭網絡,同時車庫會通過云端給手機推送信息,整個系統會組成一個自主連接,進行自我學習?!?英飛凌科技大中華區安全互聯系統事業部市場經理賈智勇表示。

    在與賽普拉斯合并之后,英飛凌在連接部分可以提供更加豐富的產品,包括基于eSIM的安全蜂窩連接,以及Wi-Fi、藍牙的無線連接,還有基于USB和USB-C的連接,這些產品可廣泛應用于消費電子、商業、工業、汽車等各個領域。

    英飛凌還在今年推出了全新的無線連接產品系列AIROC,寓意提供堅如磐石的無線的連接。AIROC系列包括Wi-Fi+藍牙的combo二合一芯片, AIROC單Wi-Fi芯片, BLE單藍牙芯片,或者經典藍牙和BLE藍牙雙模芯片,還有Wi-Fi MCU產品。此外,英飛凌還在AIROC產品的內部添加了Cortex R系列的MCU,組成一個Wi-FiSOC,用來做專門的應用開發。

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    英飛凌提供AIROC 系列的無線連接產品(圖源:英飛凌公司)

    英飛凌AIROC在無線連接方面的主要應用場景有:智能家居、多媒體、智能可穿戴設備、智能辦公和娛樂等。在智能家居方面,傳統的家電、掃地機器人、溫控器或花園里使用的電動工具都可以使用AIROC無線連接;在多媒體方面,智能音箱、電視機、耳機、遙控器、投影儀等在進行無線連接時都可以使用AIROC;在可穿戴設備方面,AIROC也可以為智能眼鏡、手表、TWS耳機等提供超低功耗的連接。目前,英飛凌的AIROC無線產品已經有了大量的成功應用案例,如在可穿戴設備方面,在Fitbit、華為、亞馬遜的手表中成功商用;在智能家居領域,則應用到了電池供電的門鈴、Wi-Fi連接的門鎖、安全攝像頭中;在多媒體產品層面,則應用到了大屏的智能音箱、喇叭模塊、基于BLE組網的照明系統等。

    此外,英飛凌還提供基于IoT連接的云端服務Cirrent,主要用于解決客戶的連接問題。Cirrent軟件服務能夠讓智能家居場景更加方便、更加可靠。

    針對最新的Wi-Fi6網絡,英飛凌提供了CYW5557x系列產品?;赪i-Fi6技術,英飛凌在芯片上做了一些優化,能夠很好地解決以往使用Wi-Fi4、Wi-Fi5網絡時遇到的問題,提供穩健性極高的網絡連接,而且能夠在網絡連接中斷后快速地恢復連接。在低延遲方面,得益于物理數據傳輸速率的提高,連接的延遲也大大降低,可以滿足低延時的應用。在距離方面,英飛凌的Wi-Fi6解決方案采用OFDMA的技術,可以在Wi-Fi4、Wi-Fi5的基礎上進一步擴展。更重要的是,英飛凌在Wi-Fi6產品的芯片內部做了多層的安全保護,能夠提供更加安全的Wi-Fi連接。

    安全不容忽視

    隨著接入云端的設備越來越多,在數字世界中,網絡安全的重要性越來越受到人們的重視。

    針對物聯網安全現狀,英飛凌科技大中華區安全互聯系統事業部市場經理成皓指出:“首先是大部分的物聯網終端從設備的設計初期就缺乏認證,或者說對訪問控制以及其它安全機制的考量是比較缺乏;其次,大部分的物聯網系統中還存在著通訊數據在鏈路上傳輸沒有加密的情況,這樣會導致很多普通用戶的隱私信息泄漏; 第三,目前很多物聯網設備需要進行頻繁的空中固件更新,這使其非常容易被一些非法來源的固件攻擊;第四,很多網絡攻擊都集中在路由和攝像頭?!?br/>

    針對這些面向物聯網設備發起的攻擊,成皓總結出了業界需要關注的四大安全要素:身份認證、線路加密、數據加密、固件更新。其中,英飛凌提供的基于純硬件的安全芯片可以抵御非常強大的物理形態的攻擊,從而保證更長久的安全性。值得一提的是,這些安全芯片都是通過了國際上最權威的CC認證,相對于純軟件的方案優勢比較明顯。英飛凌的安全芯片家族OPTIGA至少通過了CC EAL 4+認證,目前針對物聯網市場的OPTIGA Trust M芯片產品達到了CC EAL 6+認證。

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    OPTIGA? Trust M2 ID2 為物聯網安全量身定制(圖源:英飛凌公司)

    OPTIGA Trust M2 ID2是英飛凌為國內的物聯網安全量身定制的產品,和阿里云合作推出。據成皓介紹,該產品在晶圓生產階段就會把阿里云(也就是ID方)給物聯網設備分配的ID信息預先燒錄在晶圓內部。所有的物聯網設備在接入到阿里云的ID方的服務之后,會把這個信息傳遞到網絡側,所有后續的網絡鏈路的傳遞、物聯網設備上網,都會以這個ID方的物聯網安全認證作為前提,所以能在很大程度上保證物聯網設備連接的數據安全性。

    英飛凌憑借自身在安全和傳感領域豐富的積累,加上來自賽普拉斯的MCU和無線連接技術的加持,有機整合后形成了如今涵蓋物聯網五大硬件元素(感知、計算、連接、執行、安全)的一站式軟硬件結合的系統級解決方案,使得創建既智能又安全且節能的物聯網設備變得更加簡單。

    如今中國已經成為全球物聯網產業創新的前沿基地。針對中國市場,南錚表示:“中國物聯網企業的創新能力和發展能力有目共睹,很多在中國率先落地的項目后來都逐步推廣到全球。我們在中國這個生機勃勃的市場里面虛心地學習,不斷地優化我們的物聯網系統及解決方案,能夠更好地助力中國物聯網企業,乃至全球的物聯網企業更快地把產品推向市場?!?/p>

     


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