物联网渐行渐近半导体供应商积极应对

本刊记者 毕晓东

物联网渐行渐近半导体供应商积极应对

本刊记者 毕晓东

“物物相连”的概念于上世纪 90年代被首先提出，2005年，国际电信联盟峰会首次明确提出“物联网”概念。时至今日，“物联网”一词已成为业内毋庸置疑的热点。“物联网”被誉为继计算机、互联网后的第三次信息产业浪潮。然而，虽然被业内普遍看好，物联网的实际发展却似乎一直未有突破性进展，甚至业内对“物联网”概念的认知也并不统一，真正意义的“物物相联”也迟迟没有走到人们身边。作为现代信息产业的基础，集成电路无疑对物联网的发展具有重要作用。半导体供应商对于物联网的最新发展持何观点？半导体供应商针对物联网发展都作了哪些布局？物联网的发展对半导体行业提出了哪些要求？带着这些问题，本刊记者采访了一些半导体厂商，以期找到答案。

物联网发展前景：普遍看好

对于物联网的发展前景，相关厂商的态度基本趋同，大家普遍对物联网的发展前景非常看好。

英飞凌中国区总裁兼执行董事赖群鑫先生认为，纵观2014年，物联网产业的持续升温为全球经济的发展带来了新机遇。随着物联网相关应用加速渗透到工业生产和人们生活的各个环节，物联网成为了经济社会绿色、智能、可持续发展的重要引擎。

英飞凌中国区总裁兼执行董事 赖群鑫

安森美半导体工业物联网细分市场总监 Sri Jandhyala

据 McKinsey Global Institute统计，全球物联网预计可望在 2025年创造出每年约 3～6兆美元的市场规模。近期，我国工信部部长苗圩在刚召开的全国两会上也指出，“工业互联网是新一轮工业革命和产业变革的一个重点发展领域，在未来20年中，中国工业互联网发展至少可带来3万亿美元左右GDP增量，而其核心便是物联网。”因此，英飞凌非常看好未来物联网产业的发展。

安森美半导体工业物联网细分市场总监 Sri Jandhyala认为，物联网领域会有巨大增长。物联网已得到很多关注，而且在今后几年将更多地渗透到各类市场。2015年，我们预期相当多的增长将来自移动和可穿戴领域，以及消费领域应用。此外，物联网在工业领域的应用将持续不断增长。

Intersil公司战略和基础设施电源产品高级副总裁 Mark Downing

Intersil公司战略和基础设施电源产品高级副总裁Mark Downing认为，虽然物联网(IoT)给日用电子产品增加了智能和联网功能，并意味着数十亿出货量的商机，但其仍然是一个不成熟的终端市场，需要针对各种终端设备的互操作性标准和完善的软件生态系统来支持。但有几点是明确的：移动电话是物联网的主要推动因素，它是访问由互联终端设备提供的数据的中枢，另外我们需要大量骨干基础设施来支持不断增加的网络负载和数据存储。

Cypress大中华区 PSoC业务拓展经理王东刚表示，物联网产业是非常重要的。 根据思科总裁John Chambers的估算，到 2020年，全世界每年将有60亿个传感器接入到物联网。 它们采集人们周围的数据，使得人们的工作和生活更加智能化。2015年是物联网的起步之年，将会涌现很多基于物联网的方案和半导体器件产品。

Cypress大中华区PSoC业务拓展经理 王东刚

ADI公司市场经理张鹏表示，ADI十分看好物联网在中国的发展。未来工业物联网将会有明确的行业或企业标准。另外，工业物联网将以智能组网、低功耗、高度集成化作为主要发展趋势和目标。同时，统一的协议栈也是工业物联网的未来发展重点。

就对半导体技术的需求而言，具有应用针对性的专用芯片以及系统级解决方案是大趋势。而细分应用市场的趋势也决定了半导体产品的具体发展方向，例如通信所需要的更高速和高集成度(如单片集成的收发方案)，物联网和可穿戴设备所需要的低功耗和高能效以及新的传感器技术，工业自动化升级所需要的更高精密和更多功

能的集成，可再生能源和新能源汽车所要求的高能效转换和电源/电池管理技术。

ADI亚太区微机电产品市场和应用经理 赵延辉

物联网对传感器要求：低功耗、小体积、集成化

在物联网生态系统中，信息的采集是物联网得以存在的前提和基础。传感器作为信息采集的前端，其重要性不言而喻。物联网的发展对传感器提出了那些要求呢？因为传感器种类繁多，不同应用需求对传感器有不同要求。但有些要求具有共同性，那就是：低功耗、小体积、集成化。

赖群鑫：在物联网环境中，传感器负责捕集所有有意义的数据，包括物体的运动、外形尺寸、压力、电流、距离、亮度等。作为物联网重要关节的传感器正朝着小型化、智能化、集成化的方向突破，探测精度高、芯片体积小、兼具互联功能等特性的新型传感器不断更新换代。

英飞凌在传感器领域耕耘多年，面向汽车、工业和消费电子行业开发出多种智能和高集成度的传感器产品，如今全球平均每辆汽车上平均装备约20颗传感器，其中4颗来自于英飞凌。

在智能交通领域，雷达传感器对将来实现自动驾驶至关重要。最近英飞凌与德国汽车零部件供应商海拉集团为雷达传感器开发了 24 GHz雷达传感器系统，能有效监控汽车后部的盲区，具备极高精度，不论物体的运动方向和速度如何，即使在恶劣天气条件下，持续的雷达扫描都可准确地对运动中的物体进行探测，实现更高的测量准确性。

近期，英飞凌还推出了一款适用于移动和可穿戴设备以及物联网设备的±5 cm超高分辨率微型MEMS(微机电系统)压力传感器DPS310。作为一款低功率数字式大气压力传感器，该产品可促进开发新的增强型导航、定位、健康、手势识别和天气监测等应用。此外，它能够为计算海拔升高和垂直速度提供准确数据，适用于移动和可穿戴健康和运动设备的活动追踪特性，同时，超高精度压力测量则为手势识别和探测天气变化提供了新的可能性。

ADI亚太区微机电产品市场和应用经理赵延辉：物联网的发展离不开各种各样的传感器，它们是将自然界中的信号转换成电信号的第一步，而后才是各种各样的后处理及组网方式。这里主要谈MEMS传感器在物联网中的需求。

在智能交通领域，很多贵重物品需要防盗，一旦有人破坏或撬动，就会产生加速度，而这就可以用MEMS加速度计来实时检测。再比如，在事故多发路段或山区装碰撞检测装置，就可以准确判断在100 m甚至50 m范围内是否发生事故，这样可以第一时间救援或者是定责。而碰撞检测可以用大量程的MEMS加速度实现。

在智能家居领域，一样有安防的需求。在家里没人时，进入布防的状态下，一旦有人从门窗进入，就会产生振动，而这个振动就可以用MEMS加速度计捕捉到，再通过无线使能家里的录像机或者是自动报警。

ADI的MEMS产品不只是关注基本运动检测或新颖的功能，还考虑极端工作环境。比如石油测井行业等，它要求传感器在各种冲击、振动和高温等极端条件下，依然保持灵敏度、噪声和零点精度等关键特性的能力。这些MEMS传感器可以提供极具价值且至关重要的系统性能改进，从而实现提供测井或提采效率、减少系统停机时间及其他可观的好处。

智能化是需要双向互动的，网络通信与智能化传感技术的发展将会促进工业控制的智能化发展。网络通信技术可以将工业控制整合成一个系统，可以在优化的控制系统中实现智能化，网络通信也可以很容易将各个分立的子系统及节点连接成大的系统，越来越多的工业控制系统实现了联网并更加网络化与智能化。传感技术也在不断地更新与变化中，越来越多的智能技术被用在传感器上，网络技术也已开始与传感器紧密结合；这几年非常热的物联网概念，都是工业控制智能化的具体体现。在这当中，软件技术的发展将面临巨大的技术挑战，真正双向的通信、智能传感及智能通信，都需要高可靠性的软件来支撑，针对于不同的控制对象也需要更多专业化与定制的软件；另外，针对于工业应用复杂的现场及特定的条件，高温、高可靠性、需要隔离的器件也需要更多的新技术去支撑。

Sri Jandhyala：过去几年安森美半导体已在传感器领域投入很多。我们也完成了一些收购，增强了我们在传感器领域的地位。我们的主导产品将是图像传感器，在此领域我们有世界一流的优势和同类最佳的技术。我们有宽广阵容的图像传感器，横跨的应用很广，从技术和市场价格较低端使用CMOS图像传感器应用于手机相机，到极其高端技术、高市场价格的CCD图像传感器，应用于航空监控、机器视觉，乃至其他非常高端的、较低用量的应用，安森美半导体都一应具备。此外，我们还有环境、光及距离传感器。

Mark Downing：传感器广泛用于消费电子产品、工业系统、服务网络、医疗保健网络等领域。物联网系统由相互通信的智能设备组成，它们通过实时交换数据来改善我们的日常生活。被动和主动光学传感器，如环境光传感器和接近传感器等，在显著提高物联网效率和改善整体用户体验方面可以发挥重要作用。

理想的物联网传感器的特征是它们必须小巧——

小到在实际系统里看不到的程度，而且必须具有极低的功耗，具体为在工作模式下为微瓦级，在睡眠模式下为纳瓦级，以便一次充电连续工作几年时间。Intersil的光学传感器被广泛地应用在智能手机、可穿戴设备、汽车电子、工业设备和家庭自动化产品中，其光线传感器产品包括RGB传感器，它可用作光强测量和色温测量。另外还包括用于检测物体接近的接近传感器和用于监测光强的环境光传感器。所有这些光学传感器都能改善用户体验和帮助客户实现新的产品特性。

家庭自动化是物联网的另一个高增长机会。传感器在家庭中有许多用途，例如，烟雾检测器可以被赋以其他功能并改善整个家庭的能源效率。传统白色家电可以通过使用传感器变得更智能和更节能。

此外，物联网的范围并不限于家庭；我们的工作环境很可能因为使用更多智能器件而得到改善。Intersil的ISL29125 RGB数字光传感器以业内最小外形提供可靠的光学滤波技术和市场领先的角度响应性能，使得能够在所有光源下提供超清晰的显示对比度和一致的亮度。RGB传感器可直接与器件的核心处理器通信，以支持根据不断变化的照明条件自动调整显示亮度，向消费者提供更鲜明和色彩一致的体验，同时延长电池续航时间。

微处理器及微控制器：高性能、小体积、低功耗

在物联网系统中，传感器犹如五官，完成信号的感知，而微处理器及微控制器则犹如心脏，控制着整个系统的运转。应用于物联网中的控制器及处理器又需要具备哪些特性呢？

赖群鑫：微控制器是物联网的大脑，对物联网设备进行控制并与周围环境交互。由于海量的设备交互，物联网要求微处理器具备联网功能，并对其运算速度、计算能力、功耗等方面都提出了更高的要求。

英飞凌的微控制器应用于智能交通、工业控制和智能家居等领域，配合英飞凌强大的安全芯片，保障了物联网设备的流畅运转和数据安全。

比如英飞凌在汽车发动机控制和高级驾驶辅助系统中应用的32位多核微控制器Aurix产品家族，具有强大的运算能力，能在苛刻的温度环境下同时处理不同任务，并做出迅速处理和反应。此外，通过加密的软件和硬件，Aurix能保护车联网环境中信息上传和下载的加密信息。

公司应用于智能家居的 XMC1100微控制器和 sub 1 GHz无线 RF收发器解决方案，可以实现智能家居的无线连接，与英飞凌安全产品OPTIGA配合使用，能保障数据通信的安全性。

近期英飞凌还最新发布了SLM 97和SLI 97安全控制器系列产品，能分别满足工业和汽车应用机器到机器(M2M)通信需求的独特功能，比如紧急呼叫和车对车(V2V)通信，全面提升了M2M解决方案的灵活性并简化其部署。目前，英飞凌已经与欧洲领先的汽车厂商合作，为其旗下车辆提供紧急呼叫安全控制器解决方案。

ADI公司DSP亚洲业务区域经理陆磊:物联网中传感器侧对处理器的要求主要是低功耗、低成本、小体积，同时要能方便地支持可靠的连接 (如射频传输等)——如果处理器能集成传感器和射频传输等则更好。ADI公司的处理器的有独特的低功耗设计，能达到低功耗和高性能的平衡。比如，BF70x系列处理器在与同类产品性能相当的情况下功耗降低一半，非常适合需要高性能（图像处理）和低功耗（电池供电）的智能传感器应用。

王东刚：物联网的发展是个非常大的概念。就现在的数据采集和处理的终端产品来说，对半导体器件提出了以下三个方面的挑战，我们可以称之为3P——Power（功耗）、Package（封装）、Performance（性能）。数据的采集和处理给传感器和处理器器件带来了巨大的机会。

Cypress的发展战略是从市场的需求出发积极面对挑战。比如：物联网对于MCU产品要求对功耗、封装和性能三方面进行优化，即平均功耗要小于 10 μA，封装5 mm×5 mm以下，甚至2 mm×2 mm或更小，而性能在16 MHz～80 MHz，以满足不同场合的需求。

Cypress的 PSoC 4和 PSoC 5系列可编程片上系统是分别基于ARM Cortex-M0和ARM Cortex-M3的CPU,包含了可编程模拟和可编程数字资源，共有5种功耗模式，包括动态、睡眠、深度睡眠、休眠及停止，最低的休眠(停止)功耗可低至60 nA。CSP或者QFN封装使得芯片尺寸小于 5 mm×5 mm，处理器性能在 16 MHz～80 MHz不等。PSoC 4和PSoC 5有效地解决了功耗、封装和性能的问题。

ADI公司DSP亚洲业务区域经理 陆磊

物联网安全性：有待加强的领域

对于物联网的发展，安全性是一个不应该被回避的话题。目前，对于互联网时代的信息安全问题日益引起人们的关注，而如果进入物联网时代，联网设备必将巨幅增长，安全性如何保证？然而，目前看来，在物联网尚未建立统一标准的情况下，谈论物联网的安全性也许为时尚早。不过，不乏厂商已开始未雨绸缪，提前布局。

赖群鑫：物联网直接或间接地影响着每一个行业，其环境下敏感数据量越大，数据、ID、IP被盗用,数据被伪造或篡改,设备、服务器和网络被恶意操纵等风险就越大，安全因此至关重要。

作为安全芯片的全球领袖，英飞凌在安全产品和技

术上已引领市场近30年。如何部署安全，帮助物联网生态系统中不具备安全经验的多个角色进行安全教育，根据应用需求提供为他们量身定制的解决方案，是我们的重要责任。

针对物联网的安全，英飞凌着眼于器件级的网络集成，通过机器间通信、智能家居、车联网、工业自动化、通信网络，实现对象无缝集成到信息网络中的世界。我们的物联网安全解决方案具有以下独特的优势：

增值：加大了差异化，并降低成本，助力客户保持领先；

便捷：基于硬件的安全不仅易于实现，且在加强安全的同时，不影响用户体验；

量身定制：基于需求的安全，兼顾了要达到的安全高度以及客户对成本的要求；

可靠：高质量的产品和对客户的长期承诺。

物联网如何实现爆发性增长？

尽管物联网持续升温多年，然而迄今尚未出现大范围普及让人们广泛认同的物联网应用。有哪些原因在制约物联网的发展？物联网何时能实现爆发性增长？

赖群鑫：缺乏统一的相关技术标准是目前制约物联网发展的主要因素。此外，以下挑战也不容忽视：

（1）注重客户和市场的实际需求，而不是技术取得的效果：长久以来，人们发现物联网已被能够为其设计硬件和软件（应用程序）的技术公司大肆宣传，但他们忽略了消费者的真正需求。早期的使用者也许很容易被这些小程序所迷惑，但要令大众信服，还是需要真正满足消费者需求的智能产品。

（2）业务模式、商业案例及财务能力：物联网的许多理念听起来都很诱人，然而从这些理念中获得的增益（附加值）是直接与价格相关的。物联网昂贵的价格令业务难以进行。即使没有直接受到成本的打击，无论是传统的互联网业务模式还是产品业务模式都不能真正符合物联网的产品和服务。

（3）业务生态系统：所有的物联网应用都涉及一个很长的产业链，通常从半导体元件开始，到智能设备、交互渠道、终端 ICT基础设施，再到云端/大数据/分析论，最终将智能信息反馈到设备或是设备的使用者，从而达到期望值。物联网的任何应用的实现都离不开各方的共同运作。

张鹏:影响物联网发展的主要是物理层的权衡取舍问题。

Wi-Fi广泛用于很多应用之中。它工作的频段为2.4和 5.8 GHz ISM，提供高数据速率，并在全世界范围内免许可。现已有大量基础设施。然而，其涉及的范围却相当有限，且系统相对来说功耗和成本都较高。为了解决这些缺点，人们正在不断地进行尝试。

低功耗蓝牙系统具有极佳的数据速率和良好的低功耗特性，但代价是范围极为有限，且网络扩展性较差。将有限数量的传感器连接在某人或某个场所的周围是不错的选择。

另外，2.4 GHz ISM频段还有别的选择。这些选项中的大多数都基于 IEEE 802.15.4规范，最常见的是ZigBee。一般而言，这些系统具有良好的数据速率、中等范围，且都在世界范围内免许可。某些情况下射频干扰可能是一个问题，尤其当区域内存在大量Wi-Fi流量时。

对于需要更大范围以及更佳的目标渗透性的应用而言，sub-GHz ISM频段也许是一个很好的选择。它们提供中等数据速率、良好的范围和目标渗透性，一般还具有更低的干扰水平。但全球不同地区有不同的监管机构要求。没有哪一个频段可以免许可地同时在全世界具有相同的要求。另外，直到最近的802.15.4G修订为802.15.4规范以前，尚未有任何通用的参考标准。

最后需要考虑的是窄带系统。这些系统甚至能提供更广的范围和更好的目标渗透性，通常可达数公里范围，但牺牲了数据速率，且监管机构的要求也更为严格。另外，根据具体应用，某些情况下还可使用其他频段。

市场上有大量的软件协议，大部分都声称能解决世界上的绝大部分（甚至所有）问题。某些还声称采用开放标准，但实际上在供应链的某一点或多点处的源是单一的。此外，使用基于标准的协议并不意味着该系统能兼容采用相同协议的其他系统，除非该设备通过了严格的认证和合规性测试。

针对无线传感器网络产品和第一协议产品，我们提供专有解决方案：ADRadioNet。我们的目标是在不远的将来增加基于标准和兼容标准的选项。

王东刚：物联网能否实现爆发性增长在于终端厂商是否能发现真正的市场需求，开发出非常有卖点、对消费者来说不可或缺的终端产品。健康医疗终端产品有可能最先实现爆发性增长。

后记：“物联网”是一个宏大的命题。广义上来说，诸如可穿戴、智能家居、车联网这些行业热点话题都可纳入物联网范畴。而电子工业整个产业链上下游企业，似乎也都可无可非议地纳入物联网生态系统。本文也只能透过一些半导体供应商的视角对物联网发展管窥一斑。某种意义上来说，试图对物联网概念作一个清晰的界定、探讨物联网何时真正落地也并非有实足意义。科技日新月异的发展必将会将人类的生活引向智能化的未来。物联网，渐行渐近。