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英飞凌物联网解决方案如何推动数字化转型?

关键词:英飞凌物联网

时间:2021-11-16 14:24:57      来源:中电网

2020年4月,英飞凌完成对赛普拉斯的收购,迈出了该公司战略发展历程中具有里程碑意义的一步。英飞凌首席执行官Reinhard Ploss对这一改变信心满满,他认为数字化是全球最重要的发展趋势之一,两家公司合并后,可为客户提供更全面的产品组合,进一步推动数字化转型。

2020年4月,英飞凌完成对赛普拉斯的收购,迈出了该公司战略发展历程中具有里程碑意义的一步。英飞凌首席执行官Reinhard Ploss对这一改变信心满满,他认为数字化是全球最重要的发展趋势之一,两家公司合并后,可为客户提供更全面的产品组合,进一步推动数字化转型。那么,什么是企业数字化转型的真正驱动力呢?市场趋势告诉你,那一定是物联网。

“物联网”这个话题被大家谈论已久,是时候真正的走进我们的生活了。智能家居、智能楼宇、智能工厂、智能汽车等等都属于物联网的应用范畴。然而,万物互联的实现是由感知、计算、执行、连接和安全这五大硬件来元素做支撑的。英飞凌的宗旨是“成为连接现实世界与数字世界的桥梁”。现在的英飞凌不仅可向用户提供涵盖这5大部分的完备的物联网解决方案,还是引领物联网快速发展的佼佼者。

近日在英飞凌“英”领物联媒体沟通会上,英飞凌科技大中华区安全互联系统事业部市场与业务合作总监南铮、英飞凌科技大中华区电源与传感系统事业部高级市场总监廖明颂、英飞凌科技大中华区安全互联系统事业部市场经理彭涛、贾智勇、成皓为大家解读了该公司在物联网方面的布局和成就。

“英”领物联之核心竞争优势:传感

英飞凌科技大中华区电源与传感系统事业部高级市场总监廖明颂做了一个比喻。他称,如果把传感器比作人的感官,那英飞凌的高精度毫米波雷达就是人的眼睛、3D飞行时间摄像头是人的另外一只立体的眼睛;其信噪比最高的麦克风就是人的耳朵;还有世界上体积最小的二氧化碳传感器是人的鼻子;最精准的压力传感器,作为人们皮肤的一部分,有感知的功能;另外雷达技术也具有同样的功能,并可以做到手势控制。然而这些传感器并不能独立运作,需要通过不同的软件算法、代码,用MCU作控制,从而获得数据。但随着应用功能多样化,单一传感器已不能满足市场需求,这就需要将传感器做融合。打个比方,雷达可以做人员的追踪和检测,也可以做呼吸、心跳、手势识别,英飞凌的硅麦克风可以做远程的声控,压力传感器可以做到空气流量的监控和水位的监控等等,将不同的传感器融合到一起设计出具有先进功能的产品,这也是英飞凌的优势。

新应用

具体到应用,以智能家居为例,廖明颂解释说,采用英飞凌的传感方案,可以精确检测到电视机前是否有人,进一步决定关闭和开启电视,从而节约能源。再比如说空调,一方面用雷达追踪人,另外也可以将二氧化碳传感器加入,用来检测室内环境,决定是否需要改变送风的角度或是否需要打开新风...这些功能都可以通过智慧的融合,带给用户更好的感受。

那毫米波雷达可以为医疗代来什么便利呢?廖明颂说,现在国家特别提倡智慧健康养老行业,采用英飞凌的雷达传感器,不需要镜头,也不需要在手上戴侦测器,就可以观测到老年人的呼吸、心跳、睡姿,以及其它的生命特征,从而给一些专业的医疗建议。国内外均已有相关的产品推向市场。英飞凌毫米波雷达具备小型化和容易放置的特点,可为智慧产业提供先进的解决方案。

2021年3月英飞凌美国的合作伙伴发布了一款智能音箱,这也是首款具有睡眠追踪功能的智能音箱。该产品融合了英飞凌的多款传感器,例如,毫米波雷达 IC被用来支持微动作检测(身体/胸部动作),挥手即可关闭闹钟;麦克风检测咳嗽、呼吸频率和打鼾;温度和亮光传感器,将睡眠质量与环境相关联;隐私性强,原始数据只在设备上进行处理,无摄像头。

   

新产品:聚焦用于室内外空气质量监测及呼吸和食品分析的环境传感器

环境直接影响着人类生活和质量,沟通会上英飞凌还介绍了一系列全球领先的、聚焦用于室内外空气质量监测及呼吸和食品分析的环境传感器,能随时随地监测周围环境。其中,XENSIVTM PAS CO2传感器采用了基于英飞凌高灵敏度 MEMS 麦克风的光声光谱 (PAS)技术,可提供非常准确真实的数据。该产品体型小。 外形尺寸仅为14 mm x 13.8 mm x 7.5 mm,相比典型的NDIR(非色散红外)传感器,尺寸缩小4倍,重量减轻3倍(减轻2克),可为客户的系统节省75%以上的空间。在小巧紧凑的 SMD 封装里包含传感器和MCU,可以说是一个小型的系统,先进的补偿和配置算法帮助打造出即插即用的传感器,从而帮助客户缩短上市时间。该产品已在2021年中实现批量生产。

“英”领物联之核心竞争优势:执行

传感器收集到的数据经过分析处理后是需要执行的,比如启动洗衣机,就需要驱动电机的功率器件。英飞凌作为功率分离器件、模组领域的领军者,英飞凌的产品能够覆盖从发电、输电、配电、储能到用电等环节的整个能源价值链。在半导体材料上方面,除了传统的硅,英飞凌在第三代半导体材料如碳化硅、氮化镓方面都拥有全球领先技术;在电源转换方面,其产品覆盖的功率范围从几瓦到几兆瓦不等。英飞凌科技大中华区电源与传感系统事业部高级市场总监廖明颂称:“从感知到控制再到执行,我们希望从多方面为整个物联网行业带来新的发展和冲击”。

“英”领物联之核心竞争优势:计算

数据的处理和计算正在发生迁移,大数据处理正在从云计算为中心的集中式处理时代跨越到以万物互联为核心的边缘计算时代,这样的益处不仅可以大幅降低网络带宽和云存储带来的成本,更重要的是万物互联时代,基于网络边缘的安全性要优于传统的集中数据存储服务。在谈到边缘计算的挑战时,英飞凌科技大中华区安全互联系统事业部市场经理彭涛称,稳定的无线连接、多样的场景感知、安全的数据传输和实时的计算控制,每一项都需要做到卓越。另外对于工程师来说他们更希望将物联网涉及的各个环节集成到一个平台上处理关键问题,从而降低开发的复杂性。

英飞凌的MCU产品助力物联网发展

英飞凌的MCU以连接、计算和创建三大优势在物联网蓬勃发展之际取胜。值得一提的是该公司能提供完整的一站式解决方案,助力客户加速产品的上市时间,降低开发成本。举个例子,在智能手表的解决方案中,英飞凌可提供微控制器、无线连接、存储和人机交互接口等方面的产品,也可以提供与安全、设备保护、传感和无线充电相关的产品,整合这些硬件产品和软件,能够给客户提供一站式解决方案。

智能家居是物联网中一个重要的应用,彭涛介绍说,英飞凌的智能家居方案可谓是全屋智能,可提供多设备、多场景、多功能的解决方案,涵盖语音前端、家庭安防与门禁、家庭自动化、智能家电、家庭机器人,以及智能照明等各种应用。并且与亚马逊、谷歌、微软、三星,以及阿里、百度、小米等国内外知名企业共建智能家居生态圈。

但是智能家居中不同的制造商之间无法互联互通一直是行业里的痛点,连接标准联盟开发了Matter协议,采用此协议的设备通过认证后,在不同制造商之间就可以实现互操作性,预计在2022年可正式发布。英飞凌科技大中华区安全互联系统事业部市场经理贾智勇表示:“英飞凌非常看好Matter在未来IoT市场的发展前景,并且已经在我们的BLE MCU和AIROC的combo以及BT 芯片中进行了Matter协议栈的开发,目前已经完成了基本功能的实现和测试认证环境的搭建,有望在明年年初推出支持matter的量产版本芯片产品。”

在整合了赛普拉斯MCU产品之后,英飞凌能够为客户提供更加广泛的产品系列,其中PSoC 6是专为物联网而打造。该系列产品具有双核架构、低功耗和高性能等特性。面向物联网边缘端的应用,其Cortex M4的内核可以处理传感信息提取、计算、数据传输、无线连接和图形显示等功能,Cortex M0+内核可以做到输入输出、控制电容触摸、蓝牙低功耗控制,安全和其它通讯控制功能等等。

英飞凌的下一代MCU产品系列

彭涛透露,英飞凌的下一代MCU产品系列已经在开发中,将会集成更多的内核,达到更低功耗、更高性能的行业需求,同时还具备增强边缘计算的机器学习和人工智能功能,能够对神经元网络计算进行硬件加速。此外,集成的数字图形处理器,可以提供更先进的图形显示;集成的Cortex M33内核则增强了安全功能;同时也增强了数字外设,特别是能够实现语音、音频、机器视觉和单芯片无线连接等功能。

英飞凌拥有专为物联网而开发的软件和工具,比如ModusToolBox就是一个跨平台开发工具,提供工程的创建、编辑、编译、调试、烧写等功能,同时它还集成了实时操作系统、硬件外设驱动、无线连接的驱动库和众多的中间件。

英飞凌的微控制器+无线连接+安全的开发评估套件,将开发物联网应用所需要的计算、连接、云端等各个层面的解决方案无缝地集成在一起,大大地降低了设计的复杂性,加快了客户的学习和应用开发。

MCU在物联网的典型应用实例如智能门锁可实现指纹识别匹配、实时时钟、电容触摸、蓝牙低功耗传输、语音等功能,同时可提供智能门锁中低功耗的Wi-Fi连接和应用方案。 

“英”领物联之核心竞争优势:连接

无线连接技术伴随物联网发展从设备连接到智能连接再到自主连接。回顾早期物联网的连接基本上是本地点对点的连接,英飞凌科技大中华区安全互联系统事业部市场经理贾智勇说,以门锁、温控器为例,以往多数应用以ZigBee、ZigWave或蓝牙做本地的点对点连接或者控制。但随着物联网的发展,现在的设备可以通过互联网连接到云端,这就是现阶段的智能连接。还以温控器为例,我们可以通过互联网访问到当前的天气,再通过早期的点对点的本地连接去控制百叶窗、温控器来实现家庭的温度调节。谈到未来的物联网连接,贾智勇表示,物联网的发展方向是实现自主连接。举个例子,当汽车到达车库时,便会自动连接到家庭的网络,同时我们的车库也会通过云端推送给手机一个信息,整个系统会组成一个自主连接,进行自我的学习。

英飞凌在连接方面可提供基于eSIM的安全蜂窝连接,还有Wi-Fi(从Wi-Fi4甚至到最新的Wi-Fi6E)、蓝牙的无线连接,以及基于USB和USB-C的连接,其产品广泛应用于消费电子、商业、工业、汽车等各个领域。

英飞凌今年新推出的AIROC系列在无线连接产品中具有核心竞争力。AIROC,寓意提供坚如磐石的无线连接。该系列包括Wi-Fi+蓝牙的combo二合一芯片, AIROC单Wi-Fi芯片, BLE单蓝牙芯片,经典蓝牙和BLE蓝牙双模芯片,还有Wi-Fi MCU产品。低功耗则是英飞凌这个方案又一亮点。据介绍,因为公司在芯片工艺上做了改善,并将其与系统软件集成,这就使得他们可以直接给客户提供切实可行的方案。最后,在性能方面,因为英飞凌的这套方案支持单天线、多天线和一些分级天线等多种无线组合方案,这进一步增强了公司平台的传输性能。正是得益于这样出色的设计,英飞凌的AIROC被广泛应用到包括智能家居、多媒体、穿戴、办公和娱乐在内的多个领域。

在云端服务方面,英飞凌可提供Cirrent软件服务,主要解决客户的连接问题。基于这个软件服务打造的物联网设备也能够使我们的智能家居更加方便也更加可靠,贾智勇介绍说。Cirrent解决方案主要有两大组件,分别是客户端组件INI和手机移动端组件MAI。英飞凌可以通过INI Cirrent云端插件,给客户提供一些支持,深入洞悉客户的使用环境,锁定问题的关键所在,最终帮客户解决他们所遇到的连接问题,改善整个产品的使用体验。

当被问及英飞凌在Wi-Fi6上的布局时,贾智勇表示,英飞凌的CYW5557x系列,在芯片方面做了一些优化,能够很好地解决了以往使用Wi-Fi4、Wi-Fi5时遇到的各种问题,比如网络服务中断、无线覆盖范围有限、无线连接困难、连接密码的复杂程度、连接的安全设置等等。另外,基于最新的高速率Wi-Fi,英飞凌的解决方案可以实现比较高的性能和高吞吐量,进一步降低延时;在距离方面,英飞凌的Wi-Fi6解决方案采用OFDMA的技术,可以在Wi-Fi4、Wi-Fi5的基础上进一步扩展。更重要的是,英飞凌在Wi-Fi6产品的芯片内部做了多层的安全保护,能够提供更加安全的Wi-Fi连接。

“英”领物联之核心竞争优势:安全

无安全不物联,当物联网进入高速发展期,安全问题已刻不容缓。英飞凌科技大中华区安全互联系统事业部市场经理成皓分析,目前物联网的风险问题主要包括以下几个方面,首先是大部分的物联网终端从设备的设计初期就缺乏认证,或者说对访问控制以及其它安全机制的考量是比较缺乏;其次,大部分的物联网系统中还存在着通讯数据在链路上传输没有加密的情况,这样会导致很多普通用户的隐私信息泄漏;第三,目前很多物联网设备需要进行频繁的空中固件更新,这使其非常容易被一些非法来源的固件攻击;第四,很多网络攻击都集中在路由和摄像头。针对以上物联网风险,四大关键措施急需落地实施:,首先是身份认证,然后是线路加密,还有数据加密,以及固件更新。

英飞凌针对物联网市场所提供的独立硬件安全芯片有哪些核心优势?据成皓介绍,英飞凌提供的基于纯硬件的安全芯片可以抵御非常强大的物理形态的攻击,从而保证更长久的安全性。值得一提的是,这些安全芯片都是通过了国际上最权威的CC认证,相对于纯软件的方案优势比较明显。

英飞凌的安全芯片还可以帮助客户快速进行物联网产品的落地,这主要得益于其外围的简单设计和强大代理商资源支持。从产品本身的可扩展性和创新角度来看,英飞凌的安全芯片方案可以在不同的平台架构之间进行快速的部署,满足客户在不同平台间进行快速开发和落地的需求。此外,英飞凌的安全芯片还可以提供比软件方案更强大的安全存储和计算的能力。

最后,从成本的角度来看,因为英飞凌提安全芯片已经集成了各类安全的功能,所以对终端客户来说,就无需再为实现安全功能而投入研发资源,而只是在工厂里面集成这个安全芯片即可。而且,英飞凌已经在晶圆前道把所有相关的安全功能软件已经预烧录在晶圆内部,这可进一步帮助客户节约成本。

安全应用

使用搭载了英飞凌安全芯片的智能音箱,用户就不用担心在与音箱进行智能语音交互时,被窃听或者个人信息被泄露。这主要得益于,英飞凌利用先进的技术将关键信息用加密的方式存储在了安全芯片内部。另外借助这个安全芯片,用户还可以跟云端进行双向认证,保证智能音箱只会处理一些经过合法途径进行认证的信息。

英飞凌推出的OPTIGA Trust M2 ID2产品,专为国内的物联网安全量身定制。该产品是与阿里云合作的定制化产品,在晶圆生产阶段就会把阿里云(也就是ID方)给物联网设备分配的ID信息预先烧录在晶圆内部,所有的物联网设备在接入到阿里云的ID方的服务之后,会把这个信息传递到网络侧,所有后续的网络链路的传递、物联网设备上网,都会以这个ID方的物联网安全认证作为前提,所以能在很大程度上保证物联网设备连接的数据安全性,并且连接到阿里云ID方的物联网设备,都可以更好地享受到阿里云提供的网络侧数据安全的服务。

在万物互联时代,各大半导体厂商都需要注重物联网战略,不然注定落在后面。英飞凌通过收购重新整合产品,该公司的物联网方案易于集成,并且可以提供完整的开发环境。甚至硬件的开发板和工具包,也都已经集成在一套有关网络连接安全的ToolBox里面,让用户可以灵活实现自己的设计需求。另外英飞凌还建立了完整的生态链。

在中国市场,英飞凌也在持续增加投入。2020年进博会上,英飞凌宣布增加在华投资,扩大无锡工厂规模;2021年,英飞凌在深圳成立了英飞凌大中华区智能应用能力中心,聚焦于工业级智能设备、智能家居、智能汽车和物联网等应用。该智能应用能力中心旨在为整个大中华区的用户提供定制化的应用解决方案,助力本土客户加速智能应用的创新和应用场景的落地,这些都体现了英飞凌不断加强本土应用创新,并且完善本地客户服务的承诺。”未来英飞凌将持续以创新的半导体技术、产品和应用来助力中国市场的发展和建设,”南铮表示。

 

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