第四次工业革命就是芯片推动的一次产业变革

“如今，我们已经揭开了第四次工业革命的序幕，即通过高级集成电路 (IC) 实现机器智能，进而推动整个变革进程。而我们正处于这次革命的风口浪尖，面临着许多挑战与机遇。在第四次工业革命中，我们通过提升机器的智能化程度，一方面可以提高质量、可靠性和安全性，进而改善整个制造流程；另一方面可以继续保持低廉成本带来的优势，并满足全球范围内对商品的灵活性需求。”在提到针对国内工厂自动化发展，芯片厂商所扮演的角色时，德州仪器（TI）中国区市场开发高性能模拟产品业务拓展经理万金海这样向与非网记者做出如上回答。

 

关于国内如火如荼的工厂自动化大潮，芯片厂商从他们的角度显然有很多话可说，下面就是与非网就此话题对万金海的采访实录：

 

德州仪器（TI）中国区市场开发高性能模拟产品业务拓展经理万金海

 

1. 就您的了解，国内工厂的自动化程度如何？是否有明显的地域特征或者行业特征？高、中、低端是否差距明显？

答：国内工厂的自动化程度一直逐年提高，特别是近30多年来，工厂自动化受益于电子控制系统的演进，已经延伸出PLC（逻辑控制）、 DCS（分散式控制）等小、中、大型控制系统。

模拟技术精度的提高，通信方式的演进，CPU处理能力的增强，控制方式演进，都使得工厂自动化程度大大的提高。

国内已经衍生出一批优秀的设计和生产电子控制系统的企业，比如和利时、浙大中控等，他们的电子控制系统广泛的应用于国内的工厂，甚至出口至国外。

但不可否认，就全球而言，国内工厂自动化程度还和国际发达国家有一定差距，特别地域特征明显，沿海工厂的自动化程度要比西部的高，而且高中低档差距明显。

2. 从您接触到的工业客户来看，来自哪些应用或行业的工厂，其自动化的需求会明显高于其他行业？原因是什么？

答：我国连续流程自动化发展比较快，主要以能源和重化工为主，比如电力、化工，对节点衔接性要求高和工人操作性危险大，对自动化强制性要求也高。

 

一些非连续过程的工厂，比如、造纸、纺织、机械加工等制造领域，相对来说发展会慢一点，但是可以看到的是，随着制造性企业全球性协作程度不断升高，为了不在全球竞争中被淘汰，非连续过程的制造领域，对自动化的要求与日俱增，比如现在在制造行业兴起的机器人热，就是顺应了这个趋势。

3. 以您的观点，目前国内工厂自动化进程中，来自工业客户的主要需求点或者说他们面临的主要问题和困难是什么？

答：在工厂自动化进程中， 需要工厂自动化控制系统朝着更智能化，大数据化和更多传感节点的需求，用来替代人工或者半人工的控制方式。不可避免对IC级别的方案提出了更高的要求，同时也要求芯片的成本要进一步的降低。

4. 在工厂自动化进程中，贵公司扮演一种什么样的角色？在哪些方面有重点的产品和技术布局？着力解决应用中的哪些问题？

答：德州仪器（TI）致力于创造此类低成本、低功耗、高度可靠且具有高处理能力的控制智能、通信和自动感应 IC，引领第四次工业革命。

 

TI在针对工厂数据处理、工业机器人以及工厂通信方便都有着许多产品和技术的应用。

• 基于KeyStone的AM5K2Ex处理器系列能更快速地处理海量数据，且功耗更低，持续工作时间更长，在恶劣环境中更加稳定可靠，是工厂的理想选择。传统上，在相当短的时间内完成大量计算需要多个芯片的处理能力。而AM5K2Ex处理器可将多个芯片整合到一个单一的“多核”芯片（即包含不止一个芯片中央处理组件的处理器）上，因此能节省运算时间，降低功耗并减少电路板占用空间。由于这些处理器比同类器件拥有容量更大的片上存储器，其接受访问的速度比片外存储器要快得多，所以计算速度也大大提高。

 

KeyStone平台作为整个芯片的骨干架构，能够让芯片的节能效果更加显著，同时还能实现芯片上各个处理器单元之间的通信。基于KeyStone的处理器能够关闭芯片内的各种子系统。例如，我们的芯片上有能进行加密和解密的安全加速器，当不需要安全功能时可以将其关闭，从而达到省电的效果，如果当只需要运行两个内核时，可以关闭另外两个内核，而当有更多的工作需要处理时，便可以重新运行它们。AM5K2Ex能经受住-40摄氏度至100摄氏度的极端温度考验，这种耐热性对工厂自动化而言至关重要，因为工厂不想在设备中安装风扇。因此，工厂无法像笔记本电脑散热那样利用风扇给芯片降温，所以芯片本身必须能承受高温。此外AM5K2Ex处理器能够提供与其他处理器一样的性能，同时拥有更长的使用寿命。

 

• 在ARM Cortex-A9类处理器中，Sitara AM437x有史以来首次能与四核可编程实时单元（PRU）相结合来处理两个工业协议。这意味着一个器件可在与工厂自动化系统的“大脑”交流的同时，将信息专门传送至机械臂上的某一电机。过去，一个摄像头需要一个单独的芯片来支持，而Sitara MA437x处理器首次包含了两个可连接到不同摄像头的独立端口，最终实现了速度更快、集成度更高、成本效率更高的技术。

 

虽然集成了强大的功能，但Sitara MA437x处理器仍然属于低功耗的器件，因此可以用于由电池供电的设备中，并且不会消耗多少电池寿命，由于该处理器在工作时仅会产生极少的热量，所以非常适用于没有大量空气流动的工厂应用中。

 

• 在工业机器人方面，TI拥有丰富的产品线，例如可用于马达、动作、传感器以及视觉等大部分机器人关键部件的丰富产品组合。同时TI还能够提供成熟可靠的产品和多年积累的尖端技术。系统稳定性和可靠性对工业应用至关重要。

 

TI的产品在多年来得到了广大工业客户和市场的认可。例如TI在电机控制领域积累了二十多年的丰富经验。创新的技术。此外，TI拥有超过十万种产品，每年平均推出900款新产品。这其中绝大多数都面向工业和汽车应用。除产品以外，TI也十分重视研发能使工业和汽车客户直接受益的应用解决方案。例如电机控制中，在过去两年内，TI推出了基于C2000的InstaSPIN FOC/Motion电机控制算法以及基于Sitara产品线的工业以太网的解决方案。今年，TI还将推出更多的电机控制解决方案，例如位置编码器管理、更多的工业互联协议支持以及信号隔离等。技术创新将会为工业机器人和自动化应用带来更多的杰出特性。

 

• 更小巧。机器人系统的尺寸空间有限，因此对高集成度提出了很高的要求。TI已经推出了越来越多的高集成度解决方案，以减小PCB尺寸，提高可靠性，同时减少了分立器件的设计。
• 更安全。TI 可提供健全的防护式电机驱动解决方案，同时结合了过电流与短路保护、热保护、低电压锁定和击穿保护等；TI也积极的参与并通过了ISO61580工业功能安全标准的认证。SafeTI设计套件既能满足功能安全的需求，也能处理复杂工业应用中系统的和随机的错误。
• 更环保。TI拥有超低功耗RDSON以及先进的散热封装。PowerPAD系列产品拥有先进的睡眠模式和高效的PWM转换及停滞时间，可以帮助进一步降低终端产品的能耗。
• 更智能。凭借更加高度集成的传感、模数转换器、处理器、电机驱动和完整的信号链支持，同时结合来自Kilby Lab的智能算法，工程设计将会更为简便和快捷。

我们的ADS124x家族广泛的应用于国内主要的PLC/DCS厂家，帮助客户提高了模拟输入的精度。