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掌握智慧工業龐大商機 ST工業巡迴論壇兼具技術質量

  • 賴品如

ST功率離散和類比產品行銷與應用區域副總裁Francesco Muggeri。

智慧化啟動全球工業革命,新世代製造架構對元件的效能、功耗、整合性都有更進一步的要求,在工業領域深耕多年的意法半導體(ST),於今年5月在深圳舉辦第一屆工業高峰論壇後,獲得廣大迴響,日前特別移師來台舉辦「2019意法半導體工業巡迴論壇」,針對馬達控制,電源和能源及自動化等3大主題,發表精采演說。 

ST台灣區總經理Giuseppe Izzo在開場致詞時指出,作為半導體產業重要廠商,ST的布局在全球越來越綿密,目前全球總員工人數已超過18,000名,並有6個研發中心、1座晶圓廠。其中亞洲是ST目前的重點區域,不僅各大城市與國家都設有分公司,更在日本、南韓、中國大陸設置了工業與馬達控制、物聯網、智慧型手機、電源與能源、新能源汽車等5大關鍵技術中心。而在亞洲各大市場中,台灣的半導體與科技的技術實力皆居領先,因此ST相當看重台灣的發展,這次特別選定台灣舉辦工業巡迴論壇,就是最佳的例子。

ST工業巡迴論壇,現場互動情況。

ST工業巡迴論壇,現場實況。

提供全方位工業解決方案

ST功率離散和類比產品行銷與應用區域副總裁Francesco Muggeri,於會中以「ST在工業終端市場的策略與聚焦」為題,剖析該公司在工業領域的布與觀點。Francesco Muggeri指出,目前全球電子市場已出現智慧移動、電源與能源、物聯網等3大趨勢。ST針對這3大面向,提出解決方案,在智慧行動,ST側重於安全性、綠能與通訊聯網,推出了專用的汽車IC與離散功率元件。電力與能源方面,則有高效能源與支援再生能源的產品,包括類比IC、工業與電源轉換IC、各類型MCU與MPU。在物聯網部分,ST則有感測器、ASIC、嵌入式元件等完整產品線,並提供高連接性、高安全性的開發工具與生態系統,可協助工程師縮短產品開發時程。

面對應用多樣化、產品非標化、小量、小眾產品和客製化產品等市場挑戰,ST作為上游晶片製造商帶來了一系列的差異化解決方案:數位化及可複用平台、系統級封裝及晶片上系統、商務解決方案與合作工業客製化專用晶片以充分應對。

為了達成上述目標,ST除了持續推廣既有產品,也積極投資創新研發。目前ST在全球各地先進研發中心的總人數已有7,400名,同時擁有18,000項專利,現正在申請中的專利則超過500項,其專有技術則包括各式CMOS新製程、微機電、電源管理與特殊影像感測器。

以高技術能量掌握未來商機

至於未來趨勢,ST看好智慧工廠、智慧家庭、智慧城市等領域。Francesco Muggeri指出,透過IT技術的導入,工廠將成為更具智慧、更安全與更高效能的工作場所。現在的自動化已大幅提升產線效能,但智慧化系統則將藉由高彈性化生產方式,提供客製化生產服務,並以絕佳的電力管理方式,建少能源耗損。同時,製造設備的優化、人機協作概念的落實也正同步進行,這都為工廠的智慧化奠定了良好基礎。

在智慧城市方面,現在全球各國都將市政建設智慧化視為重要政策,目前已有多座城市以智慧化改善基礎建設,讓交通與市政服務更有效率,並將智慧電網與建築結合的建置,提升城市的用電效率。智慧家庭是智慧城市的基礎,現在的家居系統已能智慧化控制家中的冷暖氣、各式家電與安防系統,並以智慧電表掌控能源效率,創造出節能、舒適、安全兼具的居家環境。

Francesco Muggeri進一步表示,工廠、城市與家庭的智慧化趨勢,將驅動半導體進入另一波成長期,未來將有更多智慧化系統與感測設備,以更聰明的功能,創造出優質環境,例如在工廠設備,現在已可透過感測連網機制擷取設備數據,並透過分析進行預測性維護保養,工廠、城市基礎建設與各類型設備也都將連上雲端,取得各種功能與服務,而這些系統與設備的運作,必須倚靠分散式控制、AI與人機互動技術來達成。

對於未來成長,Francesco Muggeri引述IHS Markit的報告指出,製造自動化仍會是產值最高的產業,2018~2021年的複合成長率將達7.2%,電力與能源則會有7.1%,此外醫療、安全監控、智慧建築/家庭預期將會有大幅成長。整體而言,非消費性的工業領域,從現在到2021年可望達到6%的複合成長率。

而在這些市場中,ST的各類型產品,包括電源離散元件、類比IC、微組件、感測器/致動器等,都位居全球領先群,而隨著產品布局力道加強,ST在工業半導體的產值將開始大幅成長,2018年產值為530億美元。IHS Markit則預估類比IC、邏輯IC、微組件與光學半導體將會是成長主力。Francesco Muggeri表示,ST除了全力研發產品,也將升級對工程師產品開發的支援。目前ST在全球專家應用系統網路、開發工具、產業生態圈等,已有完整的建置,而這些建置都將被進一步強化,協助客戶快速打造出具市場競爭力的產品。

ST完整布局自動化、電源/能源、馬達控制三大領域

除了專題演講, ST在台灣各部門主管亦針對自動化、電源/能源、馬達控制等3大面向進行討論。在自動化部分,ST的產品已被大量應用於家庭、製造業、大樓等領域,目前全球已有1.2億個採用ST解決方案的智慧電表被應用於家用電力系統中。另外ST在自動化方面,也支援各式通訊標準,包括家用的電力線通訊、工業用的IO-Link、建築系統的KNX,這些都是目前市場主流通訊標準。

而為滿足物聯網普及所產生的需求,ST提供了各類型MCU與感測器,其高效能MCU所打造的無線工業節點,將可用於工廠設備的預測維護,而不同功能取向高精度MEMS感測器,則是應用在工業、建築、農業等領域,佈建感測網路的利器。至於自動化應用近年來興起的低功耗廣域網路,ST現在已有BlueNRG與SPIRIT兩大系列產品,分別支援2.4GHz與SIGFOX、LoWPAN等標準,提供客戶最豐富完整的選擇。

電源與能源方面,ST也有完整產品線,因應即將到來的物聯網與智慧化趨勢,高功率密度與高頻將會是未來重點,ST的電源產品線可分為兩類,包括訴求高效能、高壓轉換器的類比電源,與具備高階雙模架構的數位電源,這兩類電源涵蓋了75W到1,000W以上的所有範圍。另外針對市場的數位功率控制需求,ST推出了STM32G474,以出色的類比外部週邊功能,為使用者打開新市廠商機。在電路保護部分,ST的e-fuses、電流感測放大器、保護元件/濾波器等產品,都可以低系統成本、高精度、高效率與高抗干擾特色有效保護電路。至於資料中心和電信基礎架構,ST也提供了STPOWER MDmesh與SIC(碳化矽)產品,提升系統的用電效能。

馬達是所有電機產品的動力來源,因此精準的馬達控制,已然成為各類電機系統的重要設計。ST的智慧馬達控制產品超過130款,銷量超過10億個,解決方案涵蓋0V到6kV,可驅動步進、直流電、無刷直流等各種類型馬達,其特色包括高效能、系統級封裝、嵌入式智慧、高功率密度與晶片上隔離等。近期ST也推出了STM32馬控制SDK5.x,可讓工程師縮短產品開發時程。

在家電與工業兩大領域,ST的馬達控制產品組合相當完整,家電部分有IGBT離散元件與IPM模組,工業領域則有SLLIMM與ACEPACK兩大系列的智慧功率模組。除此之外,ST的光學感測元件Time-of-Flight技術也被大量應用於工業與消費性兩種系統,其小尺寸、低功率、高相容性,適合內建於機器人、人臉辨識、物體檢測、影像自動對焦等設備。

深入實作層面解決問題

除了市場趨勢與產品布局外,這次論壇也深入探討實際應用層面,分享ST元件在產品開發階段所會遇到的各種問題及其因應之道。ST這次特別邀請明志大學高功率聯合實驗室Orson Chen,剖析STSPIN32F0A在直流無刷馬達的驅動與控制的應用。他指出近年馬達結構漸趨複雜,控制技術也須同步進化,過去馬達控制多採類比技術,不過此類型技術已無法因應現在的馬達架構,因此數位技術成為目前市場主流,而STSPIN32F0A的小體積與內建的閘極驅動器、微控制器、切換式轉換器與低壓差穩壓器,可協助開發者依照不同的情況靈活開發系統。另外ST也提供了完整的開發工具,大幅降低產品開發難度,有助於上市時程的縮短。

在Orson Chen發表精采演說後,ST將馬達控制、電源/能源、自動化等3大議題再次細分,在馬達控制部分,深入家電、工業、直流無刷馬達等技術層面,並介紹ST MC SDK5x解決方案。電源/能源則介紹了ST的STM32G4、STNRG011、浪湧電流限制器ICL、ViperPLUS、USB PD與電表解決方案。至於自動化講座,則從AI預測性維護、低功耗RF、雷射測距、STKNX、ACEPACK與保護元件等層面,探討ST在工業領域的智慧化與自動化產品布局。

從這次ST的工業巡迴論壇可看出,工業應用已然成為近年來成長最迅速、商機最龐大的市場,針對此趨勢,ST也有完整的產品布局與技術支援,對於未來發展,ST也有完整規劃,將可持續提供客戶最具競爭力的解決方案。