【中國(guó)傳動(dòng)網(wǎng) 行業(yè)動(dòng)態(tài)】 工業(yè)4.0的發(fā)展對(duì)于IC、特別是模擬IC廠商很重要。

當(dāng)前，工業(yè)智能化正在向工廠網(wǎng)絡(luò)前沿、邊緣發(fā)展，提高生產(chǎn)的自適應(yīng)調(diào)節(jié)能力，自適應(yīng)調(diào)節(jié)可以實(shí)現(xiàn)更高的靈活性，這樣用一條產(chǎn)線可以生產(chǎn)多種產(chǎn)品，而不需要擴(kuò)建更多的產(chǎn)線。另外一個(gè)好處，是獲得更高的生產(chǎn)效率（提升65%），還可以大幅縮短產(chǎn)品的開發(fā)時(shí)間。

保證產(chǎn)品的一致性也很重要，這會(huì)直接影響到產(chǎn)品的質(zhì)量，比如，同一巧克力品牌的產(chǎn)地可能不同，而不同產(chǎn)地可以獲得原材料不完全相同。產(chǎn)線的自適應(yīng)調(diào)整功能允許對(duì)原材料用量進(jìn)行調(diào)節(jié)，確保產(chǎn)品的一致性。另外，產(chǎn)線還要引入自診斷功能，提升監(jiān)測(cè)能力，從而讓產(chǎn)線更安全，進(jìn)而提高產(chǎn)線工人的安全性。

舉一個(gè)例子，在Intel的晶圓廠，通過在晶圓設(shè)備上增加一些傳感器，對(duì)這些傳感器收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)晶圓狀況的實(shí)時(shí)檢測(cè)，這個(gè)平臺(tái)采用GE的AI平臺(tái)GEPredix，通過AI算法，對(duì)收集的數(shù)據(jù)做計(jì)算，能夠準(zhǔn)確無誤地、快速地對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整。從而大幅提升系統(tǒng)的正常運(yùn)行時(shí)間，提高生產(chǎn)效率。

工業(yè)4.0帶動(dòng)大型PLC向小尺寸、緊湊型PLC轉(zhuǎn)化，目前，對(duì)小型PLC的需求量幾乎是大型需求量的2倍，小型PLC能夠把智能化推進(jìn)到工廠前端，實(shí)現(xiàn)真正的智能化制造、自適應(yīng)調(diào)節(jié)。

Go-IO厚積薄發(fā)

無論是工業(yè)4.0，還是工業(yè)智能化，對(duì)半導(dǎo)體廠商意味著什么呢？對(duì)此，MaximIntegrated工業(yè)及醫(yī)療健康事業(yè)部總經(jīng)理JeffDeAngelis先生表示：“我們要用新的思維方式去定義產(chǎn)品，首先它要求集成電路提供更高的靈活性，或者說是軟件可編程、可配置能力，以提供更靈活的調(diào)節(jié)能力。另外還有自適應(yīng)能力，自適應(yīng)診斷功能，應(yīng)對(duì)環(huán)境的變化，從而助力工業(yè)智能化的發(fā)展?！?/p>

作為半導(dǎo)體廠商，不僅提供IC，還要提供一些智能化的參考設(shè)計(jì)平臺(tái)，一方面向客戶展示，用我們的IC能夠?qū)崿F(xiàn)什么，達(dá)到什么樣的目標(biāo)，另外，有了參考設(shè)計(jì)，客戶可以很容易地把參考設(shè)計(jì)移植到他的平臺(tái)上去，做實(shí)際驗(yàn)證。

2014年，MaximIntegrated推出了第一代智能化工業(yè)IoT平臺(tái)產(chǎn)品，即微型PLC，跟當(dāng)時(shí)同等功能的PLC相比，尺寸縮小了15倍，功耗降低了50%。

2016年，隨著IC集成功能向前推進(jìn)，基于其更高集成度的解決方案，Maxim推出了pocketIO參考設(shè)計(jì)平臺(tái)，并引入了IO-Link智能傳感器技術(shù)，IO-Link技術(shù)讓用戶真正實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)制造概念。

pocketIO的尺寸是167K立方毫米，它的尺寸和上一代的微型PLC相比，縮小了2.5倍，功耗降低了30%。

2018年11月，Maxim推出了第三代產(chǎn)品Go-IO參考設(shè)計(jì)平臺(tái)。Go-IO在只有信用卡一半大小的面積上整合了17個(gè)可配置IO，作為自動(dòng)化工廠子系統(tǒng)可大幅提升生產(chǎn)效率和自診斷功能。

Go-IO支持主動(dòng)監(jiān)測(cè)和交流設(shè)備健康和狀態(tài)信息，并實(shí)現(xiàn)了更高的吞吐量和生產(chǎn)效率。該參考設(shè)計(jì)也滿足PLC日益嚴(yán)格的尺寸及功耗要求，與其參考設(shè)計(jì)PocketIO相比，方案尺寸縮小10倍、功耗降低了50%。

Jeff表示，這種集成度和設(shè)計(jì)密度的參考設(shè)計(jì)平臺(tái)，現(xiàn)在還沒有哪家競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手能夠達(dá)到如此高的集成密度。

圖：MaximIntegrated工業(yè)及醫(yī)療健康事業(yè)部總經(jīng)理JeffDeAngelis先生

在談到IC工作溫度時(shí)，Jeff表示：”我們現(xiàn)在面向工業(yè)應(yīng)用推出的IC的工作溫度范圍是-40°C到125°C，一般工業(yè)應(yīng)用要求溫度上限達(dá)到85°C就可以了，但是我們已經(jīng)超出原有的工業(yè)級(jí)范圍要求，另外強(qiáng)調(diào)一點(diǎn)，實(shí)際上也是很重要的一點(diǎn)，IC低功耗很重要，因?yàn)樾〕叽鏘C必須發(fā)熱少，所以低功耗很重要，比如說我們GO-IO卡用三節(jié)的AA電池供電可以工作10小時(shí)?！?/p>

整合三大技術(shù)

GO-IO整合了三大技術(shù)，一是工業(yè)通信，由于整合了高度集成的工業(yè)通信接口，多個(gè)GO-IO模塊可以相互之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸、信息交流，借助GO-IO的通信能力，還可以把數(shù)據(jù)最終推送到云端，這是它的一大優(yōu)勢(shì)。另外一個(gè)技術(shù)是工業(yè)輸入輸出技術(shù)，即數(shù)字IO技術(shù)。還有一項(xiàng)技術(shù)是工業(yè)電源技術(shù)。

Maxim的上一代隔離RS-485提供了數(shù)字隔離技術(shù)和變壓器驅(qū)動(dòng)，外部只需搭一個(gè)變壓器，就可以實(shí)現(xiàn)電源和數(shù)據(jù)隔離了。其數(shù)字隔離采用電容隔離技術(shù)，可以支持更高的通信速率。而新一代GO-IO平臺(tái)中，將上一代隔離RS485與變壓器兩者集成到了一起，構(gòu)成MAXM22510，使整體尺寸縮小了40%。

GO-IO平臺(tái)的另一個(gè)高集成度設(shè)計(jì)是八通道數(shù)字輸入技術(shù)，器件將數(shù)字輸入與數(shù)字隔離集成在一起，構(gòu)成隔離的數(shù)字輸入解決方案(MAX22192)，使整體尺寸縮小31%。這種數(shù)字隔離技術(shù)不僅僅把數(shù)字輸入和隔離整合到一起，它實(shí)際上還提供更多功能，比如：開路、短路、過壓、過流故障診斷，這對(duì)工業(yè)IoT的設(shè)計(jì)是有幫助的，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)產(chǎn)線上的運(yùn)行狀況。

這里，Jeff還特別強(qiáng)調(diào)了Maxim的數(shù)字輸出技術(shù)MAX14912，八路數(shù)字輸出芯片。MAX14912除了能夠?qū)崿F(xiàn)快速的切換，還有一個(gè)安全消磁功能，這對(duì)工業(yè)控制非常重要，比如許多現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行器是感性負(fù)載，開關(guān)瞬間會(huì)有很強(qiáng)的反沖。這個(gè)能量處理的不好就會(huì)損毀機(jī)器設(shè)備。Maxim的這款I(lǐng)C里面由于集成了釋放通道，也就是消磁功能，可以把感性負(fù)載的反沖能量吸收掉，而不會(huì)損壞設(shè)備上的其他部件，幫助用戶擺脫了設(shè)計(jì)上的局限。

另?yè)?jù)Jeff介紹，第二代工業(yè)PLC平臺(tái)pocketIO所采用的電源還需要外部電感，而在GO-IO新一代平臺(tái)中，則采用了單電源模塊uSLIC，將高效同步整流高壓DC-DC轉(zhuǎn)換器、電感、電容集成在同一模塊內(nèi)。

一切為了客戶

Jeff表示：“我們通過幾代產(chǎn)品的研究，一直緊跟市場(chǎng)的發(fā)展趨勢(shì)，并保持與客戶的密切溝通和配合。比如說，依照客戶的要求，我們的數(shù)字IO引入了SPI接口配置功能，使得用戶可以重復(fù)利用設(shè)計(jì)，提升設(shè)計(jì)靈活性。另外，數(shù)字IO器件的菊鏈功能，使得客戶可以在同一SPI接口上實(shí)現(xiàn)多片級(jí)聯(lián)，擴(kuò)展數(shù)字IO的通道數(shù)。

GO-IO意味著不僅應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化，而且可以從工廠走到樓宇自動(dòng)化，再走到機(jī)器人，走到不同的終端應(yīng)用上去，這就是把它定義為GO-IO的原因。GoIO的小尺寸設(shè)計(jì)可以很容易地放置到樓宇的壓力、溫度監(jiān)測(cè)探頭，以及空調(diào)等控制器中；當(dāng)然也可以把它安裝到機(jī)器人手臂上做現(xiàn)場(chǎng)控制和調(diào)整。

下圖所示是Maxim基于這個(gè)平臺(tái)提供的一個(gè)參考設(shè)計(jì)，可以通過網(wǎng)站訂購(gòu)，在這套參考設(shè)計(jì)里面，包含了GO-IO模塊、主板和應(yīng)用處理器板(MAX32630)。

Jeff表示，這個(gè)參考設(shè)計(jì)是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)配置，與二進(jìn)制IO兼容。Maxim針對(duì)這個(gè)GO-IO提供API支持。

在談到GO-IO與客戶對(duì)接時(shí)，Jeff表示：“現(xiàn)在，我們處在工業(yè)變革時(shí)期，集成產(chǎn)品需要快速發(fā)展跟進(jìn)工業(yè)智能化的進(jìn)程。另外，在應(yīng)用層面，不單單是工業(yè)自動(dòng)化，包括樓宇自動(dòng)化、機(jī)器人，所覆蓋的終端應(yīng)用也越來越廣，需求也就更大了。我們的GO-IO平臺(tái)已經(jīng)得到工業(yè)領(lǐng)先廠商的認(rèn)可?！?/p>