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縮短工業物聯網的設計時間

2019年4月23日

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工業物聯網 (IIoT)─採用可靠穩定的解決方案，可大幅增加智慧工廠內的自動化程度、機器視覺、連線功能和機器人

目前工業市場的相關討論，大多聚焦於工業物聯網 (IIoT) 的龐大的市場潛力。其驚人的創新潛能，預期可大幅提升生產力、作業效率和利潤，但前提是必須由能兼顧可靠性、穩定性和長效性的供應鏈來實現。

由於製造商和系統整合商採用更高程度的自動化、連線功能和自主性，加上以更快的設計週期及更激烈的競爭，加快上市速度的壓力增加下，都讓這些價值顯得更加重要。這些需求之間的相互作用，決定了工業市場的範疇，以及創新開發人員的努力方向。

IIoT 工業物聯網的連線功能、效率和可靠性

工業 4.0，或稱第四次「工業革命」，指的是工廠如何透過物聯網 (IoT) 升級。工業物聯網IIoT 可利用適當功能提升任何工業環境的智慧程度，提高連線能力，以收集感測器層級的資訊，將昨天的大數據變成今天真正的深入洞見，透過未來的行動改善組織。

許多產業都能從效率提升中獲益，但工業市場對效率的需求更為迫切。製造所需的總體資源量極為龐大，因此連線功能和效率都是開發人員和他們所服務組織必須要考量的關鍵要素，包括納入各個製程和每個設計決策之中。

此外，雖然整個工業市場都面臨急遽變化，但穩定性和長效性仍舊重要。製造商必須保持穩定的供應和價格，才能確保長時間持續開發、建置、交付和維持系統。多數情況下，元件供應商需要保證供應不中斷長達 15 年，同時保證對等價格長達 4 年。

評估適合工業應用的技術

對開發人員來說，想兼顧連線功能、效率和可靠性，只要針對每項特定應用選擇適合的技術即可。

以安森美半導體採用絕緣金屬基板技術 (IMST) 的智慧功率模組 (IPM) 系列為例，這項技術將許多主動式元件整合到金屬基板上，具有高整合度，導熱效率也極為優異。

工業機器人和其他工業務聯網應用使用許多半導體技術，包括 IPM、馬達驅動器 (BLDC、步進、有刷)、負載驅動器及繼電器驅動器等，這些元件由數量不斷增加的最佳化 MOSFET 和 IGBT 驅動器及高效能光電耦合器支援。這些產品能讓工程師開發出最先進可靠的工業驅動系統，在由低電壓馬達和高電流負載組合而成的應用中提供精準的控制。

考慮到效率和可靠性，用於溫度、動作和環境光的感測器，以及用於機器視覺數量持續增加的影像感測器，都必須針對充滿電子雜訊的環境加以最佳化。這些感測器的細微訊號需要經過濾波和放大，才能轉換為數位資料，然後傳送至中央處理器。而這又牽涉到電路保護功能，也就是透過 ESD 保護二極體來提供。

工業自動化的控制元件也涵蓋各種裝置，常見的有使用包括 MOSFET、IGBT 和 SiC 電晶體等各種製程生產的功率半導體。舉例來說，許多領先業界的切換和功率半導體製造商現在都針對功率變頻器電路和馬達驅動器等廣泛且多樣化的需求，供應符合其需求的裝置。遵守國際標準為常規，也是許多產業的硬性要求，也是安森美半導體等頂尖廠商開發符合國際品質標準 (包括 ISO 90001:2015 和 IATF 16949:2016) 零件的原因。

加快 IIoT 應用的上市速度

要在更狹小的空間內，用更低的預算，開發更複雜的電路，這些需求看似相互衝突，卻是工業物聯網經常遇到的問題，也為開發團隊帶來更多壓力，因為他們需要將網路時代之前就發明的機具與最先進的未來技術加以整合。

推出設計需要的時間，取決於工程師認識新技術的速度，能否有效將其運用到應用中。現在的新產品都是針對特定應用所開發和最佳化，重要的是能為工程師提供盡量簡化製程的工具。

對設計團隊來說，互動式方塊圖則為工程師提供適用於半導體產品工業市場等特定應用的參考設計。針對任何特定設計中的每個關鍵功能區塊，每個圖表都能為工程師提供可能的解決方案選項。您可輕鬆從方塊圖中取得每個元件的詳細資料，並將每個元件加入到自訂工作表內，使其更容易快速開發設計創意。

需要為特定裝置進行早期評估時，開發人員可以使用安森美半導體的 Strata Developer Studio 雲端連線平台做為設計起點。只要將評估板插入主機電腦，軟體就能自動辨識評估板，擷取最新的設計週邊資料，然後自動設定評估板，讓工程師以前所未有的速度開始運作。結合安富利的全球化專業知識，納入可製造性設計、穩健供應鏈和法規等考量，讓這些設計從紙上談兵，進入產品量產階段。