恩智浦：圍繞“賦能預知變化、自動化的世界“開發(fā)技術和產(chǎn)品

近日，恩智浦在2021消費電子展（CES）上開設了虛擬展廳，上線了40個虛擬展示動畫，涉及汽車、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、移動設備和通信基礎設施這四個主要市場領域。期間，恩智浦半導體執(zhí)行副總裁兼首席技術官在線接受了電子產(chǎn)品世界等中國媒體的采訪，暢談對未來趨勢的展望。

恩智浦半導體執(zhí)行副總裁兼首席技術官Lars Reger

1   下一個10年，世界將是“賦能預知變化、自動化的世界”

2001年開始的10年，半導體市場大規(guī)模增長的主要驅動力是筆記本電腦、臺式電腦和家庭影音娛樂系統(tǒng)等。2010年開始的10年，主要是通過手機、數(shù)據(jù)存儲和云計算來驅動的。從現(xiàn)在開始的下一個10年，主要是由智能的數(shù)字輔助系統(tǒng)，即物聯(lián)網(wǎng)來驅動，恩智浦稱之為“賦能預知變化、自動化的世界”（如下圖）。

圖 半導體市場——大規(guī)模應用拉動增長

新的10年帶來了很多新變化，例如，現(xiàn)在人們已能通過手機來購物和點餐；未來的世界能夠預知我們的需求。

正在開啟的新的10年是非常令人振奮的。許多分析師預測，在未來5年，全球會有500億個智能連接設備和數(shù)百萬個云中心；在未來10年，5000萬~1億個新的智能連接設備會進入到我們的生活中。

2   智能互聯(lián)設備的基本理念

盡管智能連接設備數(shù)量眾多，但是制造原理是相同的。首先，都需要通過感知環(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升牛奶或者自動關閉恒溫器——若依舊如此，只能手動控制家居。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、連接和行動方面都在持續(xù)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、智能家居及安全服務方面。

1）汽車

恩智浦推出全套的雷達傳感器解決方案，可以對汽車進行360°的安全環(huán)繞式探測（如下圖）。它是基于CMOS的系統(tǒng)，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，并且能確保在車輛的所有位置都能覆蓋雷達，從而實現(xiàn)360°的安全環(huán)繞式探測。這對于在城市環(huán)境中的行車和自動泊車是至關重要的。

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駕駛，還能支持域架構的安全汽車高性能計算平臺，即BlueBox（如下圖）。恩智浦推出BlueBox平臺已經(jīng)有幾年的時間，新進推出的最新一代是功能強大的BlueBox 3.0。BlueBox是一個參考平臺，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(tǒng)，使用6GHz頻段，能夠同時處理居家場景中的數(shù)百個終端設備，并且支持4Gbps帶寬。

此外，THE BOX智能包裝能夠進行標簽和跟蹤操作（如下圖），例如快遞公司可以通過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，需要確保其在整個運輸?shù)倪^程中都是在冷卻的狀態(tài)下進行；并且采用可重復使用的包裝，在未來的物流場景中將得到非常廣泛的使用。

3）安全服務

針對安全服務，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(tǒng)方面的服務是在墨爾本，可以在移動端添加一個票務系統(tǒng)，運輸公司可通過解決方案來實現(xiàn)無縫、便利的購買乘車票、卡等服務，不需要進行紙質車票的購買。

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

恩智浦上線了多個展示動畫。例如在電氣化領域，展示了電池管理、連接的電動汽車系統(tǒng)；在安全接入、安全門禁系統(tǒng)方面，展示了UWB及汽車門禁；在ADAS和自動駕駛方面，則展示了BlueBox以及雷達的解決方案。例如在雷達方面，展示了包括能實現(xiàn)360°的安全環(huán)繞式探測，擁有高分辨率、可擴展的平臺、以及一個軟件的工具套包等信息在內的特點。

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

●   BlueBox安全汽車高性能計算解決方案。對此所列舉的例子是汽車在高速公路上的行駛狀況，同時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ARM Cortex-A72內核，在連接方面也具備強大的數(shù)據(jù)寫入和讀取能力。

2） 工業(yè)和物聯(lián)網(wǎng)

恩智浦在工業(yè)和物聯(lián)網(wǎng)領域中的布局是非常廣泛的。以工業(yè)自動化為例，除工廠自動化外，還有如何操作電機等。在工業(yè)4.0中，機器之間可以通過無觸摸、無接觸的方式進行互動，數(shù)據(jù)通過在不同網(wǎng)絡下的傳輸實現(xiàn)自動化。例如，當人們接近一個機器或設備時，機器可以通過兩種方式對人進行識別，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，機器才會允許操作者開始操作，否則機器會一直顯示緊急狀況，以避免相關的操作人員受傷。整個制造工廠都由時間敏感網(wǎng)絡（TSN）解決方案進行連接，它支持實時的數(shù)據(jù)交換，可以形成一整套的數(shù)字鏡像，同時用計算機進行優(yōu)化，從而對制造進行規(guī)劃。

5   成像雷達：以超高分辨率在汽車和工業(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，成像雷達使汽車的視覺更加先進了。

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

恩智浦的成像雷達主要應用于精度要求較高的前向雷達，同時也可為汽車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——這個想法已有6年了，而成像雷達的問世帶來了這樣的機會。實際上，整個行業(yè)也一直在期盼這樣一個擁有超高分辨率的產(chǎn)品。不僅是在汽車領域，成像雷達在工業(yè)方面也有很多的應用。

目前，恩智浦正在和一線供應商進行合作。OEM（整車廠）預計在今年下半年會試驗車輛，并在2022年推向市場。這是非常好的時間點，因為在過去兩年的時間里，自動駕駛汽車市場正在慢慢降溫，人們對于全自動駕駛的關注度并不高，幾乎沒有廠商在研究L5的全自動駕駛，大部分是在研究L3的量產(chǎn)，預計在接下來3~5年的時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”對OEM和芯片廠商的變革

對于整車廠商，最大的成本并不是來自芯片而是軟件開發(fā)。例如，當車上配備緊急制動裝置時，之前NCAP(新車碰撞測試)已能夠滿足這樣的要求；接下來，廠商只需完善自動制動的評估，或者通過全自動的方式來啟動緊急制動——都不需要進行軟件開發(fā)。一旦汽車上市之后，會有一次驗證——接下來就可以不需要再進行軟件開發(fā)了。這對制造廠商來說可以節(jié)約許多成本。 

不過，隨著軟件定義汽車的發(fā)展，對于汽車供應鏈以及汽車硬件供應商也帶來了變革。10年前，恩智浦就在開發(fā)軟件定義的無線電技術，例如RFCMOS、AM、FM、電視的接收等，并用一個芯片實現(xiàn)可編程，進而通過軟件實現(xiàn)車與車之間的交互。雖然中國、日本、德國和加拿大均有各自的標準，但用一個可以編程的無線電再加上各個國別的具體標準就可以實現(xiàn)了?，F(xiàn)在恩智浦又進入了軟件定義雷達的領域。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，同時對信號和分辨率做出優(yōu)化。

在技術層面，恩智浦是從1GHz的軟件定義的無線電提高到6GHz的軟件定義的車與車間的交互；與此同時，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中的一個價值定位——可以非常高效地實現(xiàn)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，且功能越來越強大，因此必須對安全進行優(yōu)化。例如手機結合UWB實現(xiàn)汽車門禁的功能正不斷實現(xiàn)，以及已經(jīng)變成現(xiàn)實的移動支付功能等?；诖?，恩智浦可為客戶提供更多新用例。Lars舉例表示：“例如你乘飛機來看我時，我可以告訴你我的車停在機場并把車鑰匙通過手機發(fā)送給你，類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，并在市場上居于領先地位。Lars進一步舉例說明：“例如我有一個護照，可以告知海關護照里有一個簽證，其中包含著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(xiàn)在也可以證明是我的冰箱，我可以讓冰箱訂購5升牛奶，而在這個過程中不會被黑客入侵，例如不會出現(xiàn)把數(shù)據(jù)篡改成要訂500升牛奶的情況。實際上，可以讓越來越多的智能互聯(lián)設備有自己的‘護照’，在實現(xiàn)新功能的同時確保安全性?！?/p>

8   小結

在未來的智能互聯(lián)的系統(tǒng)中，人們可以擁有一個能夠預知變化并且實現(xiàn)自動化的世界。人們會越來越多地把責任讓位于電子設備，由它們來完成相關的任務，例如訂購牛奶、家中溫度調節(jié)或駕駛汽車等。

在這個過程中，需要感知、思考、連接和行動，如果沒有信任就無法實現(xiàn)前述目標，所以還必須要特別注重相關解決方案的“安全”。