恩智浦：圍繞“賦能預知變化、自動(dòng)化的世界“開(kāi)發(fā)技術(shù)和產(chǎn)品

近日，恩智浦在2021消費電子展（CES）上開(kāi)設了虛擬展廳，上線(xiàn)了40個(gè)虛擬展示動(dòng)畫(huà)，涉及汽車(chē)、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)設備和通信基礎設施這四個(gè)主要市場(chǎng)領(lǐng)域。期間，恩智浦半導體執行副總裁兼首席技術(shù)官在線(xiàn)接受了電子產(chǎn)品世界等中國媒體的采訪(fǎng)，暢談對未來(lái)趨勢的展望。

恩智浦半導體執行副總裁兼首席技術(shù)官Lars Reger

1   下一個(gè)10年，世界將是“賦能預知變化、自動(dòng)化的世界”

2001年開(kāi)始的10年，半導體市場(chǎng)大規模增長(cháng)的主要驅動(dòng)力是筆記本電腦、臺式電腦和家庭影音娛樂(lè )系統等。2010年開(kāi)始的10年，主要是通過(guò)手機、數據存儲和云計算來(lái)驅動(dòng)的。從現在開(kāi)始的下一個(gè)10年，主要是由智能的數字輔助系統，即物聯(lián)網(wǎng)來(lái)驅動(dòng)，恩智浦稱(chēng)之為“賦能預知變化、自動(dòng)化的世界”（如下圖）。

圖 半導體市場(chǎng)——大規模應用拉動(dòng)增長(cháng)

新的10年帶來(lái)了很多新變化，例如，現在人們已能通過(guò)手機來(lái)購物和點(diǎn)餐；未來(lái)的世界能夠預知我們的需求。

正在開(kāi)啟的新的10年是非常令人振奮的。許多分析師預測，在未來(lái)5年，全球會(huì )有500億個(gè)智能連接設備和數百萬(wàn)個(gè)云中心；在未來(lái)10年，5000萬(wàn)~1億個(gè)新的智能連接設備會(huì )進(jìn)入到我們的生活中。

2   智能互聯(lián)設備的基本理念

盡管智能連接設備數量眾多，但是制造原理是相同的。首先，都需要通過(guò)感知環(huán)境，像智能設備一樣思考；連接云獲取更多信息；再將從云上獲得的建議傳導到智能設備。

此外，智能連接設備能夠運轉的前提是必須建立在一個(gè)可信任的基礎上。例如不能允許冰箱突然在周末自作主張地預定500升牛奶或者自動(dòng)關(guān)閉恒溫器——若依舊如此，只能手動(dòng)控制家居。所以，智能連接設備必須做到功能安全（Safe）；并且能夠防止入侵，即做到信息安全（Secure）。

3   恩智浦近期發(fā)布的新品

為此，恩智浦在感知、思考、連接和行動(dòng)方面都在持續推出新的產(chǎn)品。比如，在近日舉辦的CES上，恩智浦發(fā)布了新產(chǎn)品，主要集中在汽車(chē)、智能家居及安全服務(wù)方面。

1）汽車(chē)

恩智浦推出全套的雷達傳感器解決方案，可以對汽車(chē)進(jìn)行360°的安全環(huán)繞式探測（如下圖）。它是基于CMOS的系統，以及恩智浦的微控制器和收發(fā)器等，不僅能提供高分辨率的圖像，并且能確保在車(chē)輛的所有位置都能覆蓋雷達，從而實(shí)現360°的安全環(huán)繞式探測。這對于在城市環(huán)境中的行車(chē)和自動(dòng)泊車(chē)是至關(guān)重要的。

圖 恩智浦全套雷達傳感器方案的應用示意圖

此外，恩智浦還提供不僅能用于自動(dòng)駕駛，還能支持域架構的安全汽車(chē)高性能計算平臺，即BlueBox（如下圖）。恩智浦推出BlueBox平臺已經(jīng)有幾年的時(shí)間，新進(jìn)推出的最新一代是功能強大的BlueBox 3.0。BlueBox是一個(gè)參考平臺，雖然只有雪茄盒子一般大小，卻能夠提供功能安全的S32G微控制器，以及高性能Layerscape處理器LX2160A的微處理核，一共有8個(gè)接口可添加AI加速功能，如恩智浦正在基于合作伙伴Kalray的產(chǎn)品進(jìn)行加速擴展。

圖 BlueBox應用的示意圖

2）智能家居

恩智浦推出了下一代面向接入設備的全新Wi-Fi 6E三頻段片上系統，使用6GHz頻段，能夠同時(shí)處理居家場(chǎng)景中的數百個(gè)終端設備，并且支持4Gbps帶寬。

此外，THE BOX智能包裝能夠進(jìn)行標簽和跟蹤操作（如下圖），例如快遞公司可以通過(guò)這樣的方式定位包裹。這對于冷鏈而言也特別重要，比如運輸疫苗，需要確保其在整個(gè)運輸的過(guò)程中都是在冷卻的狀態(tài)下進(jìn)行；并且采用可重復使用的包裝，在未來(lái)的物流場(chǎng)景中將得到非常廣泛的使用。

3）安全服務(wù)

針對安全服務(wù)，即恩智浦的EdgeLock 2GO的云平臺，可以把所有的安全設備接入到云端。恩智浦最新的一項針對交通運輸系統方面的服務(wù)是在墨爾本，可以在移動(dòng)端添加一個(gè)票務(wù)系統，運輸公司可通過(guò)解決方案來(lái)實(shí)現無(wú)縫、便利的購買(mǎi)乘車(chē)票、卡等服務(wù)，不需要進(jìn)行紙質(zhì)車(chē)票的購買(mǎi)。

4   在CES虛擬展廳的應用展示

圖 恩智浦在CES2021上的虛擬展廳

1）汽車(chē)

恩智浦上線(xiàn)了多個(gè)展示動(dòng)畫(huà)。例如在電氣化領(lǐng)域，展示了電池管理、連接的電動(dòng)汽車(chē)系統；在安全接入、安全門(mén)禁系統方面，展示了UWB及汽車(chē)門(mén)禁；在A(yíng)DAS和自動(dòng)駕駛方面，則展示了BlueBox以及雷達的解決方案。例如在雷達方面，展示了包括能實(shí)現360°的安全環(huán)繞式探測，擁有高分辨率、可擴展的平臺、以及一個(gè)軟件的工具套包等信息在內的特點(diǎn)。

●   成像雷達部分展示了其是如何構建的，以及其特點(diǎn)是可以區分不同的車(chē)輛、描繪車(chē)輛的形態(tài)，甚至能夠預知300米以外的物體。

●   BlueBox安全汽車(chē)高性能計算解決方案。對此所列舉的例子是汽車(chē)在高速公路上的行駛狀況，同時(shí)也包括架構和組成部分的介紹，例如用于功能安全的網(wǎng)關(guān)S32G處理器、以太網(wǎng)的連接、Layerscape LX2處理器以及擴展的PCIe。具體到LX2處理器，可以看到它擁有16個(gè)ARM Cortex-A72內核，在連接方面也具備強大的數據寫(xiě)入和讀取能力。

2） 工業(yè)和物聯(lián)網(wǎng)

恩智浦在工業(yè)和物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域中的布局是非常廣泛的。以工業(yè)自動(dòng)化為例，除工廠(chǎng)自動(dòng)化外，還有如何操作電機等。在工業(yè)4.0中，機器之間可以通過(guò)無(wú)觸摸、無(wú)接觸的方式進(jìn)行互動(dòng)，數據通過(guò)在不同網(wǎng)絡(luò )下的傳輸實(shí)現自動(dòng)化。例如，當人們接近一個(gè)機器或設備時(shí)，機器可以通過(guò)兩種方式對人進(jìn)行識別，①利用手機里的UWB應用，②人臉識別。采用恩智浦i.MX 8M Plus提供的解決方案，可以識別操作者是否佩戴護目鏡或者頭盔，只有在佩戴充分的防護措施下，機器才會(huì )允許操作者開(kāi)始操作，否則機器會(huì )一直顯示緊急狀況，以避免相關(guān)的操作人員受傷。整個(gè)制造工廠(chǎng)都由時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò )（TSN）解決方案進(jìn)行連接，它支持實(shí)時(shí)的數據交換，可以形成一整套的數字鏡像，同時(shí)用計算機進(jìn)行優(yōu)化，從而對制造進(jìn)行規劃。

5   成像雷達：以超高分辨率在汽車(chē)和工業(yè)上具有潛力

恩智浦特別展示了成像雷達。因為相比2D雷達，成像雷達使汽車(chē)的視覺(jué)更加先進(jìn)了。

2D雷達能夠測知物體的運動(dòng)速度，但看到的僅是一個(gè)很大的鋼塊或者鐵塊。以汽車(chē)行駛在隧道中為例，成像雷達可以測量整個(gè)隧道的長(cháng)度和寬度，并且能感知物體的幾何形狀。當隧道中出現一些其它的交通參與者時(shí)，例如卡車(chē)、摩托車(chē)和汽車(chē)，成像雷達可以提供高分辨率圖像，幫助汽車(chē)獲得更加豐富的數據。

恩智浦的成像雷達主要應用于精度要求較高的前向雷達，同時(shí)也可為汽車(chē)角雷達和側向雷達提供成本更低、效率更高的解決方案。另外，恩智浦還希望可以替代激光雷達的處理器——這個(gè)想法已有6年了，而成像雷達的問(wèn)世帶來(lái)了這樣的機會(huì )。實(shí)際上，整個(gè)行業(yè)也一直在期盼這樣一個(gè)擁有超高分辨率的產(chǎn)品。不僅是在汽車(chē)領(lǐng)域，成像雷達在工業(yè)方面也有很多的應用。

目前，恩智浦正在和一線(xiàn)供應商進(jìn)行合作。OEM（整車(chē)廠(chǎng)）預計在今年下半年會(huì )試驗車(chē)輛，并在2022年推向市場(chǎng)。這是非常好的時(shí)間點(diǎn)，因為在過(guò)去兩年的時(shí)間里，自動(dòng)駕駛汽車(chē)市場(chǎng)正在慢慢降溫，人們對于全自動(dòng)駕駛的關(guān)注度并不高，幾乎沒(méi)有廠(chǎng)商在研究L5的全自動(dòng)駕駛，大部分是在研究L3的量產(chǎn)，預計在接下來(lái)3~5年的時(shí)間里都是相同的情況，另外成像雷達相較于激光雷達是有優(yōu)勢的。

6 “軟件定義的汽車(chē)”對OEM和芯片廠(chǎng)商的變革

對于整車(chē)廠(chǎng)商，最大的成本并不是來(lái)自芯片而是軟件開(kāi)發(fā)。例如，當車(chē)上配備緊急制動(dòng)裝置時(shí)，之前NCAP(新車(chē)碰撞測試)已能夠滿(mǎn)足這樣的要求；接下來(lái)，廠(chǎng)商只需完善自動(dòng)制動(dòng)的評估，或者通過(guò)全自動(dòng)的方式來(lái)啟動(dòng)緊急制動(dòng)——都不需要進(jìn)行軟件開(kāi)發(fā)。一旦汽車(chē)上市之后，會(huì )有一次驗證——接下來(lái)就可以不需要再進(jìn)行軟件開(kāi)發(fā)了。這對制造廠(chǎng)商來(lái)說(shuō)可以節約許多成本。 

不過(guò)，隨著(zhù)軟件定義汽車(chē)的發(fā)展，對于汽車(chē)供應鏈以及汽車(chē)硬件供應商也帶來(lái)了變革。10年前，恩智浦就在開(kāi)發(fā)軟件定義的無(wú)線(xiàn)電技術(shù)，例如RFCMOS、AM、FM、電視的接收等，并用一個(gè)芯片實(shí)現可編程，進(jìn)而通過(guò)軟件實(shí)現車(chē)與車(chē)之間的交互。雖然中國、日本、德國和加拿大均有各自的標準，但用一個(gè)可以編程的無(wú)線(xiàn)電再加上各個(gè)國別的具體標準就可以實(shí)現了?，F在恩智浦又進(jìn)入了軟件定義雷達的領(lǐng)域。還要考慮加速的功能，這要求計算效率必須提高并且功能強大，同時(shí)對信號和分辨率做出優(yōu)化。

在技術(shù)層面，恩智浦是從1GHz的軟件定義的無(wú)線(xiàn)電提高到6GHz的軟件定義的車(chē)與車(chē)間的交互；與此同時(shí)，軟件定義的UWB達到9GHz的水平，軟件定義的雷達達到18GHz的水平。所以恩智浦在軟件定義的收發(fā)方面優(yōu)勢很大，這也是恩智浦在市場(chǎng)中的一個(gè)價(jià)值定位——可以非常高效地實(shí)現硬件和軟件之間的交互。

7   安全的應用案例

●   手機。手機在智能互聯(lián)世界中舉足輕重，且功能越來(lái)越強大，因此必須對安全進(jìn)行優(yōu)化。例如手機結合UWB實(shí)現汽車(chē)門(mén)禁的功能正不斷實(shí)現，以及已經(jīng)變成現實(shí)的移動(dòng)支付功能等?；诖?，恩智浦可為客戶(hù)提供更多新用例。Lars舉例表示：“例如你乘飛機來(lái)看我時(shí)，我可以告訴你我的車(chē)停在機場(chǎng)并把車(chē)鑰匙通過(guò)手機發(fā)送給你，類(lèi)似還有很多銀行的交易也可以用此方式?！?/p>

●   生物特征的芯片。恩智浦提供在護照里使用的具有生物特征的芯片，并在市場(chǎng)上居于領(lǐng)先地位。Lars進(jìn)一步舉例說(shuō)明：“例如我有一個(gè)護照，可以告知海關(guān)護照里有一個(gè)簽證，其中包含著(zhù)生物特征的信息證明我是本人。還可以把同樣的芯片裝到冰箱里，冰箱現在也可以證明是我的冰箱，我可以讓冰箱訂購5升牛奶，而在這個(gè)過(guò)程中不會(huì )被黑客入侵，例如不會(huì )出現把數據篡改成要訂500升牛奶的情況。實(shí)際上，可以讓越來(lái)越多的智能互聯(lián)設備有自己的‘護照’，在實(shí)現新功能的同時(shí)確保安全性?！?/p>

8   小結

在未來(lái)的智能互聯(lián)的系統中，人們可以擁有一個(gè)能夠預知變化并且實(shí)現自動(dòng)化的世界。人們會(huì )越來(lái)越多地把責任讓位于電子設備，由它們來(lái)完成相關(guān)的任務(wù)，例如訂購牛奶、家中溫度調節或駕駛汽車(chē)等。

在這個(gè)過(guò)程中，需要感知、思考、連接和行動(dòng)，如果沒(méi)有信任就無(wú)法實(shí)現前述目標，所以還必須要特別注重相關(guān)解決方案的“安全”。