恩智浦：圍繞“賦能預知變化、自動化的世界“開發(fā)技術和產品

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)物聯網、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、數據存儲和云計算來驅動的。從現在開始的下一個10年，主要是由智能的數字輔助系統(tǒng)，即物聯網來驅動，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)推出新的產品。比如，在近日舉辦的CES上，恩智浦發(fā)布了新產品，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的過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關S32G處理器、以太網的連接、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據寫入和讀取能力。

2） 工業(yè)和物聯網

恩智浦在工業(yè)和物聯網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，數據通過在不同網絡下的傳輸實現自動化。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絡（TSN）解決方案進行連接，它支持實時的數據交換，可以形成一整套的數字鏡像，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，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，并用一個芯片實現可編程，進而通過軟件實現車與車之間的交互。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了。現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實現汽車門禁的功能正不斷實現，以及已經變成現實的移動支付功能等。基于此，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，例如不會出現把數據篡改成要訂500升牛奶的情況。實際上，可以讓越來越多的智能互聯設備有自己的‘護照’，在實現新功能的同時確保安全性?！?/p>

8   小結

在未來的智能互聯的系統(tǒng)中，人們可以擁有一個能夠預知變化并且實現自動化的世界。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前述目標，所以還必須要特別注重相關解決方案的“安全”。