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作者: 意法半導(dǎo)體博客

工業(yè)發(fā)展的驅(qū)動(dòng)力是什么？決策者應(yīng)該關(guān)注哪些趨勢(shì)？意法半導(dǎo)體以的信息物理系統(tǒng)（cyber-physical systems，簡(jiǎn)稱cps）如何開啟下一個(gè)自動(dòng)化時(shí)代為論點(diǎn)，得出了自己的結(jié)論。在不久前的2022 年國(guó)際固態(tài)電路會(huì)議 (isscc 2022) 上，意法半導(dǎo)體模擬、mems 和傳感器產(chǎn)品部總裁 marco cassis 發(fā)表了主題演講，重點(diǎn)介紹了st在傳感器、-、通信等方面取得的技術(shù)突破，以及在 “下一個(gè)自動(dòng)化時(shí)代”背景下的一些新趨勢(shì)。

意法半導(dǎo)體模擬、mems 和傳感器產(chǎn)品部總裁 marco cassis

下一個(gè)自動(dòng)化時(shí)代是什么？

#個(gè)自動(dòng)化時(shí)代

marco cassis首先談到了#個(gè)自動(dòng)化時(shí)代。作為信息時(shí)代的產(chǎn)物，自動(dòng)化時(shí)代是指機(jī)器開始執(zhí)行復(fù)雜任務(wù)、幾乎沒有人機(jī)交互的時(shí)代。全球信息系統(tǒng)和生產(chǎn)數(shù)字化開啟了#個(gè)自動(dòng)化時(shí)代，給經(jīng)濟(jì)社會(huì)帶來翻天覆地的變化。制造業(yè)生產(chǎn)效率明顯提高，就業(yè)市場(chǎng)歡迎新人才。簡(jiǎn)而言之，自動(dòng)化是第三次工業(yè)的，根據(jù)經(jīng)濟(jì)論壇的數(shù)據(jù)，未來幾年自動(dòng)化發(fā)展將繼續(xù)提速。

機(jī)器自動(dòng)化制造

下一個(gè)自動(dòng)化時(shí)代

marco cassis在主題演講中-，信息物理系統(tǒng) (cps)的概念帶來了技術(shù)融合，我們正在經(jīng)歷一個(gè)新的自動(dòng)化時(shí)代。cps的概念是 2017 年正式提出的 ，指的是“一個(gè)包括由物理組件和計(jì)算組件構(gòu)成的交互網(wǎng)絡(luò)的智能系統(tǒng)�！� cps信息物理系統(tǒng)經(jīng)由傳感器和執(zhí)行器，通過聯(lián)網(wǎng)的智能計(jì)算系統(tǒng)與交互。

信息物理系統(tǒng)與物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)有何不同？ st認(rèn)為，信息物理系統(tǒng)代表了一個(gè)包括物聯(lián)網(wǎng)在內(nèi)的集合。信息物理系統(tǒng)還提供了控制系統(tǒng)和機(jī)器學(xué)習(xí)應(yīng)用，而傳統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)大多沒有這類配置。雖然物聯(lián)網(wǎng)和信息物理系統(tǒng)有許多共同之處，但信息物理系統(tǒng)了傳統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)的范疇。信息物理系統(tǒng)的控制和 ai 兩大功能是開啟下一個(gè)自動(dòng)化時(shí)代的主要?jiǎng)恿Α?/p>

st在業(yè)界推出的具有機(jī)器學(xué)習(xí)的慣性傳感器lsm6dsox

嵌入式ai是下一個(gè)自動(dòng)化時(shí)代的

邊緣ai已經(jīng)到來。st在 isscc 的主題演講中強(qiáng)調(diào)-，微控制器和傳感器在邊緣設(shè)備上實(shí)現(xiàn)ai有多種方式，并概述了能使系統(tǒng)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜決策過程的現(xiàn)有技術(shù)，也強(qiáng)調(diào)了預(yù)測(cè)市場(chǎng)趨勢(shì)有多么重要。

提前數(shù)年入局，取得先發(fā)優(yōu)勢(shì)

今天，邊緣-的普及源于市面上已有的成熟開發(fā)工具。st的微控制器機(jī)器學(xué)習(xí)開發(fā)工具 nanoedge ai studio 和 stm32cube.ai，以及l(fā)sm6dsox mems 的機(jī)器學(xué)習(xí)開發(fā)軟件 unico gui，剛推出時(shí)即為業(yè)內(nèi)先驅(qū)，此后多年來也一直在不斷地。st 還提供fp-ai-facerec1等開源演示例程，讓開發(fā)人員在幾分鐘內(nèi)就能創(chuàng)建一個(gè)機(jī)器學(xué)習(xí)應(yīng)用程序。同樣，st的條件監(jiān)測(cè)解決方案滿足了工業(yè)環(huán)境的性要求。此外，st還提供由 ucla 大學(xué)的 william kaiser 教授設(shè)計(jì)的嵌入式機(jī)器學(xué)習(xí) 免費(fèi)課程，并通過 github和我們的機(jī)器學(xué)習(xí)庫(kù)與開源社區(qū)的#密切互動(dòng)。

在性能、功能豐富的開發(fā)工具出現(xiàn)后，工作流程和行業(yè)發(fā)生了顛覆性變化。2018 年，當(dāng)時(shí)很少有人知道怎樣在嵌入式系統(tǒng)上使用機(jī)器學(xué)習(xí)。想要開發(fā)嵌入式機(jī)器學(xué)習(xí)應(yīng)用，用 st的開發(fā)工具，在有相關(guān)學(xué)術(shù)背景的大學(xué)教授協(xié)助下，才終于開發(fā)出了嵌入機(jī)器學(xué)習(xí)應(yīng)用。而今天，同樣的項(xiàng)目只需要幾下鼠標(biāo)即可完成。2020 年，據(jù)st 合作伙伴 siana 設(shè)計(jì)公司介紹，越來越多的客戶開始了解機(jī)器學(xué)習(xí)應(yīng)用，并將其用于實(shí)際應(yīng)用。#近，我們還看到市面上在售的智能手表或手機(jī)已經(jīng)在使用 st 機(jī)器學(xué)習(xí)解決方案，幫助用戶決策何時(shí)屏幕或記錄身體活動(dòng)，而其功耗只是典型方案的幾分之一。

嵌入式-是下一個(gè)自動(dòng)化時(shí)代的

我們的合作伙伴已經(jīng)從邊緣-中受益，因?yàn)樗麄儙啄昵熬陀辛碎_發(fā)邊緣ai所需的工具、文檔和算力。marco cassis在演講中也提到了 gartner的-周期（the hype cycle for artifil intelligence）。分析師預(yù)計(jì)邊緣-將很快經(jīng)歷幻想破滅的低谷。因?yàn)榇蠖鄶?shù)同類型的工具都是#近才出現(xiàn)的，開發(fā)人員仍在學(xué)習(xí)使用工具，并試圖弄清楚用它們能做些什么。而st 工具已經(jīng)存在多年，幫助我們的客戶提前幾年就預(yù)測(cè)到-趨勢(shì)，并早早進(jìn)入有效地利用這項(xiàng)技術(shù)開發(fā)實(shí)物產(chǎn)品的階段。

異構(gòu)集成是下一個(gè)自動(dòng)化時(shí)代的驅(qū)動(dòng)力

marco cassis的主題演講涵蓋了st在傳感器、電源芯片、無線連接等推動(dòng)性應(yīng)用的基礎(chǔ)技術(shù)方面所取得的#新成果。他展示了這些技術(shù)如何相互搭建，利用異構(gòu)集成實(shí)現(xiàn)cps系統(tǒng)，開啟下一個(gè)自動(dòng)化時(shí)代。舉例來說，他不僅討論了 lorawan 的，也同時(shí)介紹了通用微控制器內(nèi)置 lorawan 控制器 (stm32wl)，以及 lora 如何與其他協(xié)議協(xié)同通信。

st在行業(yè)推出 lora 系統(tǒng)芯片stm32wl

異構(gòu)集成為 cps賦能

st在2018 年發(fā)表了公司#關(guān)于信息物理系統(tǒng)專題的，此后一直在不斷探索。正在使有影響力的異構(gòu)集成技術(shù)成為 cps 的。傳統(tǒng)，異構(gòu)計(jì)算涉及到使用不同處理內(nèi)核，這也是為更多人所熟悉的一種方式。由于目前代工廠還很難突破更小工藝節(jié)點(diǎn)的物理，異構(gòu)計(jì)算有助于讓摩爾定律繼續(xù)下去。

marco cassis 在演講中強(qiáng)調(diào)，正因?yàn)槲覀儚漠悩?gòu)計(jì)算走向了異構(gòu)集成，業(yè)界正在經(jīng)歷一個(gè)新的自動(dòng)化時(shí)代。st不僅在同一顆芯片上集成不同的 cortex-m 內(nèi)核，而且還在做的事情。我們還整合機(jī)器學(xué)習(xí)與環(huán)境傳感器，新的機(jī)器學(xué)習(xí)應(yīng)用。我們正在使用 gan 或 sic 等新材料研制更多的功率器件，以創(chuàng)建新型蜂窩網(wǎng)絡(luò)。我們的相變存儲(chǔ)器研發(fā)活動(dòng)正在提升汽車處理器的性能，而 bcd (bipolar-cmos-dmos) 技術(shù)繼續(xù)讓芯片具有更復(fù)雜和多樣化的功能。

異構(gòu)集成為新產(chǎn)品賦能

下一個(gè)自動(dòng)化時(shí)代仍需要行業(yè)合作

下一個(gè)自動(dòng)化時(shí)代已經(jīng)開啟，行業(yè)合作的重要性。隨著信息物理設(shè)備變得越來越智能，妥善保護(hù)設(shè)備的安全問題亟待解決。此外，-的出現(xiàn)意味著我們的安全防御措施必須能夠抵御的攻擊。同樣，業(yè)界必須圍繞可持續(xù)發(fā)展原則團(tuán)結(jié)一致，以應(yīng)對(duì)下一個(gè)自動(dòng)化時(shí)代的氣候危機(jī)，并推出激動(dòng)人心的解決方案，為全人類創(chuàng)造更美好的未來。