编者按：当下，扑面而来的“工业4.0”浪潮正在席卷全球，“中国制造2025”规划的出台也再一次为推进第四次工业革命的进程带来更美好的想像空间。不可否认的是，正在变革中的工业制造方式将为半导体产品打开新的市场空间。日前，笔者专访了德州仪器系统工程及营销副总裁Scott Roller先生，他将如何看待这场充满机遇与挑战的工业革命呢？

“工业4.0”浪潮带来巨大市场机遇

       “我们身处一场全新的工业革命当中，也就是我们所称的‘第四次工业革命’。在很多年里，工业设备看起来似乎是一个发展很慢的领域，现在是时候要发生令人激动的重大改变啦。” Scott Roller确定看到了未来巨大的市场空间，“智能电子感测、控制和通信中的应用正在实现着全新的工厂自动化水平，效率更高、运营成本更低—并且最终将更好的产品交付到客户手中，用于感测、控制和通信的集成电路提供了实现这次革命所需要的技术。”

　　“工业4.0”起源德国，由政府发起，目标是建立更为智能的工厂，进而不同的国家和地区分别提出了相似的概念。如美国提出了“智能制造领导联盟(SMLC)”，通用电气（GE）等几家公司提出了“工业互联网”，中国则推出了“中国制造2025”十年规划。

　　Scott Roller分析，虽然这些不同的倡议之间有所差异，但是它们的目的和方向都是一致的，即将工业革命的进展与互联网革命中所凸显的计算、信息和通信系统的最新进展结合在一起。

       工业4.0所依靠的技术更多是现在在市场上已经成熟的信息技术和物联网技术，把更多的传感器和一些处理器连接起来，让这些系统变得更智能化。

       未来的智能工厂的“智能化”都会体现在哪些方面呢？

       Scott Roller认为，第一是要有很好的自适应能力；第二是拥有高效的运作效率，可以提高30%的生产力；第三个是可以紧密连接客户和合伙伙伴间的关系，共同形成生产的完整闭环。

       而实现上述智能生产的技术基础，离不开虚实整合生产系统(CPS)和物联网技术，这样才能实现连接、转换、网络、认知、配置架构的传感器、处理器、软件和通信。因此，已经开始起步的“工业4.0”浪潮已经开始再次拉动半导体市场的增长。

       Scott Roller提供的一份来自调研机构的数据显示，2015年工业领域的模拟和嵌入式产品的市场规模超过了150亿美元，到2019年会超过200亿美元的市场容量，其间的复合增长率可以达到9%的水平。

       有机构预测，到2020年仅仅欧洲工业就将在工业互联网应用方面投入1200亿美元。

模拟与嵌入式产品是工业系统的核心

       Scott Roller表示，在一个典型的工业电子系统中，模拟技术和数字技术是不可或缺的两个重要部分，例如某些模拟芯片会将你的声音数字化，经过一系列以嵌入式产品为代表的数字器件的运算后，在系统的另一端数字信号再次被转换成模拟信号。

模拟芯片提供了物理世界与数字世界之间的接口，嵌入式产品是专用的可编程器件。这些模拟和嵌入式处理器件已经针对终端设备尺寸、功率、以及性能要求进行了优化，并且处于支持工业市场趋势的创新型电子元件的核心位置。

       创新性的模拟和嵌入式产品带给工业应用第一是高可靠性，第二能源使用的效率被大幅度提升，第三是高精度，第四是更安全，整个工作的环境会更安全，模拟和嵌入式产品所需要提供的效率、生产力和其它优势的进步方面发挥了重要作用。

       Scott Roller表示，在整个工业演进改革的过程中，电子器件起到了至关重要的作用，在处于领导地位的市场如工厂自动化和控制、楼宇自动化、电机驱动和智能电网领域，德州仪器的模拟和嵌入式产品将会获得更大的应用空间。

       而在推动在工业应用的半导体产品创新方面，德州仪器一直走在业界前列，为工业系统的感知、处理、连接和安全提供了优秀的方案。

       Scott Roller表示，将智能化向系统转移意味着在大量的工业“设备”中部署超低功耗安全嵌入式处理器，数据的本地处理是实时及低功耗嵌入式传感器模块的关键所在。在智能感测节点中，功耗少于70uA/MHz的超低功耗嵌入式处理器以及大量智能模拟接口是本地信号和数据处理的核心，包括例如FRAM等非易失性存储器 (NVM) 技术。用于工业传感器的嵌入式处理器会因为不同的集成低功率接口、智能电源管理和集成时钟基准而千差万别。此外，硬件与软件安全特性的结合也是保密通信以及IP和数据篡改保护的关键。

       Scott Roller认为，无所不在的连通性是实现工业互联网的基础，有线与无线连通性的混合使用实现了工厂车间或仓库内智能机器和零部件的高度分布式网络。在智能工厂中，将IP地址直接分配给机器和传感器是不可或缺的。目前，许多应用已经采用了工业以太网，而大部分的主要工业生产商正在考虑使用Wi-Fi®、6LoWPAN、甚至是Bluetooth® Smart等无线技术，任何一款支持连通性和智能电源管理的嵌入式低功耗MCU都可以由纽扣电池供电运行10年。

       为了实现保护、抗噪以及可靠运行，隔离技术已经广泛应用于工业应用。在很多工业系统中，穿过隔离隔栅来传输用于测量与控制的高数据速率信息和宽带信号变得越来越重要。对于工业接口而言，高效率和针对高压浪涌的鲁棒性是必不可少的。而在高带宽数据隔离应用中，可编程逻辑控制 (PLC) 背板、电机驱动通信和工业互联网也是非常普遍的。此外，跨过隔离隔栅来传输数据和电能在诸如栅极驱动器和用于高压器件的工业传感器栅极驱动器等应用中找到了用武之地。

       据Scott Roller介绍，德州仪器把工业市场分成了14个小的细分市场，尤其强调和关注的是四个细分市场，第一个是工厂自动化和控制，第二个领域是马达驱动，第三部分是楼宇自动化，比如说楼宇里面的大型自动空调，第四个方面是智能电网自动化领域。

半导体供应商应面向需求而变

       众所周知，模拟与嵌入式产品的各类繁多，如此多的产品虽然给了客户非常多的选择，但是在他完成自己的设计的时候选择器件带来了很大的挑战，在如此多的产品里如何快速选择合适的产品就变得非常重要。因此，半导体供应商为了应对电子工程师的这一需求，必须做出相应的改变。

       Scott Roller认为，中国的创新非常的快，如何让自己的产品快速上位这对客户工程师是非常重要的。解决刚才客户工程师在创新过程中面临的两个挑战，第一是如何在众多产品中找到最合适的，第二如何让产品快速上市，因此德州仪器的解决办法就是提供整体解决方案。

据了解，Scott Roller目前领导的系统工程及营销团队，通过将德州仪器的模拟和嵌入式处理产品转换成为参考设计和系统的专业知识（TIDesigns），从而帮助客户加快设计流程和上市时间。到目前为止，TI Designs库中包括很多针对工业市场、以及汽车和其它应用领域的参考设计。

       Scott Roller表示，对于德国的一个非常大的工厂自动化客户印象非常深刻，在跟他们一起工作的过程中， TIDesigns的方案帮助客户实现了它的工厂自动化方案，如何采集信号、安全地传输处理。当客户在信号采集和处理的时候会遇到不同的接口和总线，比如说485、工业以太网、有线、无线通信协议的自由快速的转换，德州仪器给客户提供了这样的一些方案。

　　另外，德州仪器公司会非常专注于模拟和嵌入式处理这方面的技术和创新上，也会提供基于德州仪器模拟和嵌入式技术的解决方案。同时德州仪器也提供一些开发工具放在官网上供客户使用，比如说WEBENCH，同时德州仪器在全球有非常多的支持人员，包括销售应用和在线的社区支持给线上的客户。通过和德州仪器的合作，更多的客户能够真的研发和制造出可靠、安全、高精度、节能、互联互通的产品。

后记：

       纵观全球知名半导体供应商，德州仪器公司一直处在市场前列，根据市场的变化提前完成战略转型，成为其基业长青的重要因素。从某种意义上说，德州仪器正在成为下一场工业革命所必需的两个主要技术领域——模拟信号链和嵌入式处理的领导者，而这始于2009年收购Luminary公司和2011年收购National Semiconductor公司，面对扑面而来的工业4.0浪潮，显然有准备者在未来的市场中必然会占据更加有利的位置。