ST广泛的差异化解决方案瞄准快速增长的亚洲自动化市场

工业一直以来是意法半导体（ST）的重要战略市场之一，在不久前，意法半导体亚太区功率分立和模拟产品部区域营销和应用副总裁Francesco Muggeri (沐杰励)在一次媒体分享会上介绍了ST在亚太区的工业应用目标和未来几年的战略布局。
 
根据他的介绍，ST在工业市场主要专注在三大领域，即电机控制、电力和能源，以及工业自动化。为此，他们还围绕这三大重点应用领域建立了三个技术创新重心，为当地客户提供支持并开展合作，并与技术领先的企业合作建立联合实验室。

 
图1：意法半导体亚太区功率分立和模拟产品部区域营销和应用副总裁Francesco Muggeri (沐杰励)

自动化市场重点解决方案

自动化其实包括的范围是比较广的，包括工厂自动化；家庭、楼宇和城市自动化。工厂自动化又分为自动化系统和工业机器人两部分。
 
虽然，ST可以提供很多解决方案，但沐杰励重点介绍了两个自动化解决方案，一个是状态监测和预测性维护；另一个是BLE-KNX智能照明解决方案。
 
在沐杰励看来，预测性维护是未来的一种发展趋势，因为生产线上的每一个人都希望能够节省成本。

图2：ST状态监测和预测性维护解决方案。

 
沐杰励指出，预测性维护对于工业4.0非常重要。 预测性维护可以预见潜在的故障或者生产线停产，以将突发故障率（如生产线突然停机）降低70％，停机时间减少50％（这意味着一旦投资安装生产线后，将不会拥有那么多闲置产能），早期故障检测可以节省30％的成本（举例来说，如果及早发现洗衣机的皮带老化，你知道维修费用是多少，那么可以只花50美分更换皮带。但如果一直等到洗衣机坏了或发出奇怪的声音才发现，这时候就不得不更换电动机主轴，这可能需要花费几百块美元。所以，提前检测到故障可以节省一大笔钱），而且定期保养成本将低很多。
 
意法半导体亚太区功率分立及模拟器件产品部工业产品市场总监，自动化技术创新中心负责人Allan Lagasca介绍说，ST的预测性维护解决方案和生态系统涵盖了设计人员的各种需求，包括连接模块、感测模块、处理模块和安全模块。这些模块甚至可以部署在原来的系统中，这是ST的预测性维护解决方案的要素之一。也就是说，该系统不仅适用于新系统，而且适用于原来系统。
 
详细来说，该系统包括ST的三个解决方案，一是通信解决方案STEVAL IDP 004和BFA 001，其中一个是IO-link主站，另一个是接收器。IO-link是一种无线通信协议，可以无缝地传输数据，且没有错误数据。传感器数据送到微控制器进行边缘计算处理，然后送到主板，主计算单元接收并共享数据。
 
第二个解决方案是STWIN，这个方案首次启用了无线通信技术。该解决方案的功能是可以检测到振动，而振动是故障的主要症状，当然，故障的其他主要症状还包括过热和磁感应。

 
图3：ST工业传感器解决方案STEVAL-STWINKT1。

 
还有一个解决方案是STEVAL-STWINKT1，这是一款一流的工业级传感器，用于超声波检测分析机械振动。不仅有传感器的检测功能，还有数据处理分析能力，沐杰励认为这一点非常重要。“在收集完数据后，我们都希望把数据安全地传送出去。为此，我们的STSAFE-100让用户对安全数据了如指掌。你的数据、秘密将被安全守护。至于功耗，这款板子的耗电量非常低。当这些模块/节点由电池供电时，大家知道，只有把功率降至最低，电池寿命才会更长。我们有BLE蓝牙模块，这意味着我们能够用蓝牙连接许多其他设备，并且在STM32L4 +上实现了我们的算法。”他自豪地表示。
 
当然，除了硬件方案，软件算法也不可或缺，Allan Lagasca表示，在软件算法方面，ST作为半导体供应商，提供了多种软件算法来支持不同的传感器，并可以与强大的STM32 CUBE AI人工智能生态系统配合使用。现在已经有可用的软件，但是部署这些软件包还是需要签署一些软件许可协议。最后，ST还与合作伙伴合作，支持预测性维护应用发展。

 
图4：自带移动应用程序的BLE-KNX智能照明控制演示版及主要特点。

 
在智能家居方面，ST的KNX就是一个智能家居解决方案通信协议。KNX协议的主要优点是能够集成到家庭和办公室环境现有IT基础设施和网络中。KNX的另一个优势是通过引入智能控件来降低能耗，能够让暖通空调系统、照明系统、通风系统实现智能化和自动化，如在需要遮阳时自动关闭卷帘窗，当房间没有人时，自动关闭通风系统中的风扇，这显然为人、家庭、办公室等能源用户带来诸多好处。
 
沐杰励表示，该解决方案是Bluetooth 5认证产品，内置STM32的BlueNRG产品。它可以连接任何主要的移动平台，兼容ZigBee, Thread, Bluetooth等协议，每个人都可以轻松地使用。重要的是，他还强调，ST的产品只要在市场上销售，就会保证10年的产品周期，客户无需担心找不到产品支持服务。

医疗保健解决方案

在医疗解决方案方面，ST主要介绍了超声成像解决方案。据沐杰励介绍，ST的超声波成像解决方案在欧洲、美洲和亚洲等市场的表现还不错，与行业内不少头部企业有合作。

图5：ST医用超声成像解决方案。

 
他重点介绍了STM32、STHV系列4通道、8通道和16通道超声波激励发生器和STHV64SW 64通道超声波激励发生器和双向功率复用器。这些板卡的主要功能包括USB接口（用于连接STM32和 PC机，在图形用户界面（GUI）软件上开发应用），和可满足客户开发最先进的系统要求的更大容量的闪存和负载模拟器。

图6：针对医疗保健应用的STM32产品线。

 
沐杰励自豪地表示，其实ST有着丰富的医疗产品组合，包括获取数据、处理数据、运动控制、安全和连接等所有应用。
 
对于数据采集，ST有运动传感器、压力传感器、、超声传感器、麦克风，以及温度传感器和湿度传感器。
 
在微处理器方面，ST可以提供各种医疗用STM32微控制器，其最新的产品有STM32G4和STM32L4 +。这些主流系列微控制器在计算能力、接口和成本方面灵活多变，超低功耗系列适用于关注电池寿命的电池供电设备。此外，ST也有无线MCU。
 
沐杰励表示，在工业市场上，STM32G4是其主推的产品，这款产品的主要好处是计算性能高，集成丰富的模拟和数字外设（体积紧凑，集成度高，例如，带有可接收信号的数字比较器、213DMIPS 和550 CoreMark的性能测试成绩、自带硬件过采样的12位ADC 4Msps和USB type-C供电功能）。他总结说，STM32G4系列非常适合那些需要丰富先进外设的应用。

低压电机控制解决方案

电机控制是ST的三大重点方向之一，ST可以提供电机控制所需的主控制器、栅极驱动器、MOSFET和IGBT等全系列产品，可以说产品线非常全。不过这次，ST主要介绍的是其低压电机控制解决方案，主要应用在智能割草机、电动工具、以及一些医疗类应用中。

图7：ST针对医疗、伺服和电动工具应用的低压电机控制解决方案。

 
沐杰励以电动园林工具为例说，ST的STSPIN32F0能够驱动最高36V的电池供电设备。“我们还有36V-60V的高压驱动解决方案。ST提供STSPIN芯片和低压电机驱动板，用不同的产品满足不同的市场需求，我们可提供STSPIN32系列系统芯片，有能力按照客户的具体需求提供定制产品。”

图8：ST不同的产品组合满足客户不同的需求。

 
他表示，可以通过ST产品组合不同的解决方案，满足不同客户的产品需求。比如上图中，每一个方框都代表了一个可能的解决方案，“这些方案的用途相同，可满足客户不同的需求。当你对设计灵活性有很高的要求时，你可能需要一个完全分立的驱动解决方案，因为这种分立方法非常适合这种情况；当你对解决方案的可靠性和紧凑性有很高的要求时，你需要一个全集成的解决方案或系统芯片。每个系统架构都可以定制。其实蓝色的方框代表可以封装在一起，因此，可以可以为这些器件选择一个封装。”
 
在低压MOSFET方面，Allan Lagasca推荐了ST的StripFET F7。据他介绍，STripFET F7中采用了非常先进的技术，提供40V、60V、80V和100V版本和多种封装可选，这个系列有很多不同型号的产品。
 
在他看来，STripFET F7 MOSFET是低压产品，非常适合电机驱动应用，“我们有低压电机控制解决方案的全部配套产品，例如，STSPIN32或STM32 +栅极驱动器。与市场上的其他传统MOSFET相比，STripFET F7 MOSFET完善了我们的解决方案。如果将我们的电机驱动产品组合和解决方案与竞争对手进行比较，你们就会发现，我们的产品和解决方案的能效和性能更好。”他进一步指出。

结语

其实自动化是一个对技术水平要求很高，对产品可靠性要求严苛的细分市场。但确实是一个多年来发展都很稳健的市场，据市场调研机构的数据显示，从2019年到2023年，市场需求符合年增长率将达到8%。
 
即便是今年的新冠疫情对大多数行业都造成了负面影响，但对自动化市场来说，需求并没有完全放慢，只是需求出现了差异化，依然保持了强劲的增长势头。也正是看到了这个趋势，ST投入了大量的资源在这方面。目前，他们不仅可以提供相应的半导体器件，也有很多相应的解决方案、产品组合，以及分析算法、软件和固件解决方案。