從2016年開(kāi)始，意法半導(dǎo)體(ST)開(kāi)始更加專注并贏得汽車與物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，并以此推動(dòng)公司的業(yè)務(wù)增長(zhǎng)。在ST看來(lái)，盡管物聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)碎片化的市場(chǎng)，但需求是一樣的，例如數(shù)據(jù)處理與安全，需要超低功耗、強(qiáng)大計(jì)算能力、不同程度的安全性；感知和處理，需要各種傳感器和驅(qū)動(dòng)器；需要距離覆蓋10cm-10km的有線/無(wú)線通信連接、納安到千安的信號(hào)調(diào)整和保護(hù)、以及納瓦到百萬(wàn)瓦的功率器件和電源管理。

以第四次工業(yè)革命為例，其特點(diǎn)是使用網(wǎng)絡(luò)物理系統(tǒng)、通信、物聯(lián)網(wǎng)和分散式?jīng)Q策，需要系統(tǒng)更加智能、高效、安全，并擁有更多連接。ST高級(jí)市場(chǎng)經(jīng)理Michael KUANG認(rèn)為，公司豐富的產(chǎn)品線正好能夠提供所有關(guān)鍵應(yīng)用的核心，包括電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、柵極驅(qū)動(dòng)器、電流隔離IPS(智能電源開(kāi)關(guān))、IO-Link/sub-GHz射頻芯片、環(huán)境/運(yùn)動(dòng)傳感器等。

ST高級(jí)市場(chǎng)經(jīng)理Michael KUANG

在下圖中，縱坐標(biāo)表示 “摩爾定律”小型化趨勢(shì)，可以看到芯片線寬特征尺寸在不斷縮小；而在橫坐標(biāo)所代表的“超越摩爾定律”方面，ST擁有CMOS、BCD、MEMS、功率晶體管、分立式二極管等多重工藝/產(chǎn)品，通過(guò)將二者結(jié)合，ST能夠向用戶提供具備高附加值的SoC與SiP解決方案。典型代表包括將MCU、電氣隔離、電機(jī)控制、功率晶體管組合起來(lái)，集成在標(biāo)準(zhǔn)尺寸封裝中的SiP芯片，以及集成了功率晶體管和電機(jī)控制的powerSTEP芯片，功率密度可高達(dá)500W/cm2!

電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)級(jí)封裝演變

“STSPIN”是ST集成電機(jī)驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)品的品牌，目前有超過(guò)125種直流有刷電機(jī)、直流無(wú)刷電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)的產(chǎn)品型號(hào)，除內(nèi)嵌32位ARM Cortex-M0 內(nèi)核的STM32F0 MCU，電壓范圍覆蓋1.8V到80V，封裝規(guī)格從超微型QFN到功率封裝均可選擇等突出特性外，集成數(shù)字核的可編程步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片也使其精度達(dá)到了1/256微步。

可能很多人并不了解，業(yè)界第一顆將驅(qū)動(dòng)器和MOSFET集中在一起的馬達(dá)驅(qū)動(dòng)芯片是由ST發(fā)明的。此后，根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域的不同，ST逐漸將電機(jī)驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品分為兩類：一類是將預(yù)驅(qū)動(dòng)芯片和功率芯片封裝在一起的POWERSTEP系列，另一類則是將MCU和預(yù)驅(qū)動(dòng)集成在一起的STSPIN32F0系列。

STSPIN233和STSPIN830是Michael KUANG列舉的明星產(chǎn)品。前者的集成度更高，工作電壓范圍更大，并有全套保護(hù)功能；后者的尺寸小、重量輕，能夠平穩(wěn)、安靜地運(yùn)動(dòng)，效率更高，可靠性強(qiáng)，具有多功能控制。

而在片上電氣隔離方面，ST有各種組合方案適用于傳感器、接口、運(yùn)動(dòng)控制和電源管理領(lǐng)域。其獨(dú)特之處在于一是有異構(gòu)集成的系統(tǒng)級(jí)封裝(SiP)，可以提高系統(tǒng)穩(wěn)健性、安全性和可靠性；二是磁隔離柵極驅(qū)動(dòng)器符合UL/IEC/DVE等國(guó)際組織的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。

柵極驅(qū)動(dòng)方面主要有STDrive系列柵極驅(qū)動(dòng)器，可用于電動(dòng)/混合汽車、1200V逆變器、服務(wù)器或UPS、壓縮機(jī)、太陽(yáng)能設(shè)備等。新產(chǎn)品有STGAP2S和STGAP2D具有電氣隔離、高集成度、全套保護(hù)功能；PWD5F60具有極高的瞬態(tài)抗擾性和大電流、高效率，具有緊湊型設(shè)計(jì)和快速開(kāi)關(guān)頻率。=

在工廠自動(dòng)化電源設(shè)備方面，ST具有多種可靠性高、緊湊、成本效益高的功率分立器件。其中IGBT用于太陽(yáng)能和工業(yè)泵領(lǐng)域，IPM- SLLIMM具有多種技術(shù)集成，產(chǎn)品種類豐富，高結(jié)溫(175℃)，可用于工廠自動(dòng)化和工業(yè)空調(diào)領(lǐng)域，ACEPACK系列功率模塊尺寸更緊湊，具有高度靈活性、可擴(kuò)展性，可提高設(shè)備可靠性和生命周期，可用于機(jī)械臂、工業(yè)用驅(qū)動(dòng)器、工業(yè)自動(dòng)化和控制領(lǐng)域。

IO-Link串連傳感器大軍

由于長(zhǎng)期耕耘馬達(dá)控制領(lǐng)域，ST認(rèn)為在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，將傳感器安裝到工廠設(shè)備內(nèi)的馬達(dá)內(nèi)并與通訊技術(shù)合為一體，使傳感器數(shù)據(jù)可向上層管理系統(tǒng)傳送，是最重要的關(guān)鍵所在。因此，ST專門(mén)推出了一個(gè)專注解決工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)最底層也是最末端傳感器到控制器連接的標(biāo)準(zhǔn)，被稱作IO-Link，可讓傳感器傳輸更多的信息到微控制器，并同時(shí)消除模擬信號(hào)易失真，無(wú)法進(jìn)一步處理分析的問(wèn)題。

值得注意的是，IO-Link硬件向下兼容亞洲Low side和歐洲High side MOSFET連接電源的架構(gòu)，這一特性可以讓已有的工廠機(jī)器設(shè)備以“最少的變化”實(shí)現(xiàn)傳感器與可程序邏輯控制器(PLC)架構(gòu)的智能化，同時(shí)也不需要花費(fèi)太多成本。

ST L6360和L6362A是用于數(shù)字傳感器和執(zhí)行器的驅(qū)動(dòng)器，符合IO-Link規(guī)范，可用于PLC的I/O(輸入/輸出)。L6362A的特點(diǎn)是：1.用于IO-Link的主機(jī)和設(shè)備，以及通用型收發(fā)器。2.簡(jiǎn)單且兼容(通用)：無(wú)需特殊電纜，與現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)完全兼容，無(wú)需現(xiàn)場(chǎng)總線；3.高功能型：高性能過(guò)程數(shù)據(jù)傳輸，自動(dòng)參數(shù)設(shè)置和擴(kuò)展診斷；4.提供錯(cuò)誤檢測(cè)和校正功能，輕松處理。

在工廠自動(dòng)化通信解決方案方面，ST有驅(qū)動(dòng)、連接和接口三類產(chǎn)品，包括：1.支持IO-Link的系列產(chǎn)品，可用于工業(yè)傳感器、過(guò)程控制；2. IPS系列，可用于可編程邏輯控制、工業(yè)PC外設(shè)I/O、數(shù)控機(jī)床、適用于各類負(fù)載的驅(qū)動(dòng)器；3.支持KNX協(xié)議的產(chǎn)品可用于智能樓宇。新產(chǎn)品IPS4260的工作電壓范圍大，兼容多重標(biāo)準(zhǔn)，具有全套保護(hù)功能，支持多項(xiàng)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)；STKNX01可減少功耗，有廣泛的診斷功能，具有緊湊型設(shè)計(jì)，采用磁隔離。

傳感

ST加速度計(jì)和傳感器相互契合，可進(jìn)行震動(dòng)監(jiān)控、振動(dòng)控制、環(huán)境感應(yīng)(壓力、濕度和溫度應(yīng)用)，可用于機(jī)械臂、預(yù)測(cè)性維護(hù)、工業(yè)自動(dòng)化和控制等。代表性產(chǎn)品包括IIS3DWB和LIS2DW12，前者具有3D軸–16g滿標(biāo)范圍，數(shù)字輸出，超寬帶寬(最小5kHz)，超低噪音，工作溫度高達(dá)105℃；后者具備更低的功耗，在不同時(shí)間和溫度條件下保持穩(wěn)定性，尺寸小、易于組裝，高性能、高精度。

根據(jù)客戶的需求，ST可提供強(qiáng)大的產(chǎn)品組合，可隨時(shí)連接。典型的集成產(chǎn)品諸如ISM330DLC 6x IMU(慣性測(cè)量單元)，具有寬帶寬；IIS2DH加速度計(jì)的特點(diǎn)是寬帶寬、超低功耗；IIS2MDC磁力計(jì)是低噪音、低功耗。

預(yù)測(cè)性維護(hù)是傳感器在工業(yè)環(huán)境中的典型使用案例。ST以STEVAL-IDP005V1評(píng)估板作為基準(zhǔn)平臺(tái)，通過(guò)傳感、通信、MCU等多重產(chǎn)品用于感測(cè)機(jī)械振動(dòng)、溫度、電磁等工況，以提前發(fā)現(xiàn)異常狀況。

傳統(tǒng)臺(tái)式示波器的“終結(jié)者”

如同大哥大演變到智能手機(jī)一樣，1991年成立的比克科技(Pico Technology)將傳統(tǒng)臺(tái)式示波器演變到了比克示波器(PicoScope)，一個(gè)可以裝到口袋里的緊湊型設(shè)備包含了多達(dá)6種儀器的功能：示波器、邏輯分析儀、頻譜分析儀、任意波形發(fā)生器、函數(shù)發(fā)生器、串行總線分析儀，而且還具備USB 3.0接口高速傳輸數(shù)據(jù)、2GS深存儲(chǔ)深度、16位ADC分辨率、8位到16位可調(diào)ADC分辨率、8通道12位ADC分辨率、通道隔離、自定義示波器功能等領(lǐng)先指標(biāo)。

Pico Technology市場(chǎng)經(jīng)理胡為東對(duì)傳統(tǒng)臺(tái)式示波器與PC(USB)示波器的原理架構(gòu)進(jìn)行了比較。下圖中，傳統(tǒng)臺(tái)式示波器主要包含有四個(gè)功能模塊：采集、顯示、測(cè)量與分析以及存檔。其中采集模塊包含了示波器中最為關(guān)鍵的幾個(gè)核心部件：前端模擬放大器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC、采集存儲(chǔ)器，這幾個(gè)部件也決定了數(shù)字示波器的幾大核心指標(biāo)：模擬帶寬、采樣率和存儲(chǔ)深度，近年來(lái)ADC的分辨率位數(shù)也越來(lái)越受到重視，逐漸成為了各示波器廠家所追求的另一大產(chǎn)品核心指標(biāo)，目前主要的示波器廠家都發(fā)布了其10bit或者更高精度ADC的示波器。

除了采集模塊外，傳統(tǒng)臺(tái)式示波器的另外三大模塊主要是由儀器中集成的PC完成的。在傳統(tǒng)的臺(tái)式示波器中，采集板采集到數(shù)據(jù)后通過(guò)總線傳輸給電腦主板進(jìn)行顯示、測(cè)量與分析以及存檔，采集板和電腦板通常是通過(guò)PCI或者PCIE總線進(jìn)行互連和數(shù)據(jù)傳輸?shù)摹?o:p style="box-sizing: border-box; margin: 0px; padding: 0px;">

而PC示波器本質(zhì)就是上一框圖中的采集部分，也就是說(shuō)PC示波器將示波器中最為核心的部分剝離了出來(lái)，形成一個(gè)獨(dú)立的設(shè)備，與外部的PC配合使用，通過(guò)USB總線接口在PC示波器和外部PC之間傳輸數(shù)據(jù)。這樣做的好處是可以將傳統(tǒng)臺(tái)式示波器的核心部件做得更加緊湊，在有限的空間里實(shí)現(xiàn)更加強(qiáng)大的性能，使得示波器的各項(xiàng)指標(biāo)也可以做得更加優(yōu)秀；同時(shí)，外部的PC配置相較于傳統(tǒng)的臺(tái)式示波器尤其是便攜式臺(tái)式示波器會(huì)更加強(qiáng)大，這就使得PC儀器看上去非常小巧緊湊，然而功能上卻更加智能和強(qiáng)大，相較于傳統(tǒng)的臺(tái)式示波器能夠做得更多、更好和更加便宜。

Pico Technology市場(chǎng)經(jīng)理胡為東

胡為東認(rèn)為，相比傳統(tǒng)臺(tái)式示波器，PC示波器在以下幾方面極具優(yōu)勢(shì)：

1、小巧，口袋型尺寸，USB供電

PC示波器只有手掌或者口袋尺寸大小，非常方便攜帶，可直接由USB接口進(jìn)行供電，是出差使用和外場(chǎng)測(cè)試的最理想選擇。

2、更大和更高分辨率的顯示器

用戶很容易就能夠?yàn)镻C示波器配置一臺(tái)帶有大顯示屏和高分辨率顯示屏的電腦，而且可以根據(jù)需要靈活選擇外部的電腦。有助于他們從多種角度觀察和分析信號(hào)，如可同時(shí)清晰的顯示一個(gè)信號(hào)的時(shí)域波形、頻譜波形、邏輯波形、局部放大細(xì)節(jié)、解碼信息或多個(gè)波形在多柵格中同時(shí)顯示等。

3、可借助于最新最強(qiáng)大的PC處理器

PC示波器可以借助最新最強(qiáng)大的外部PC，從而兼得了便攜特性和高性能示波器才具備的強(qiáng)大功能，而且價(jià)格要便宜得多。

4、更好的連接性

使用PC示波器時(shí)，所有的測(cè)試結(jié)果、數(shù)據(jù)、圖片、設(shè)置等信息都在電腦上，避免了過(guò)去使用傳統(tǒng)臺(tái)式示波器還需要通過(guò)U盤(pán)等工具將測(cè)試結(jié)果導(dǎo)到個(gè)人電腦上進(jìn)行進(jìn)一步分析和報(bào)告的撰寫(xiě)，節(jié)省了時(shí)間，提升了效率。

5、更好的升級(jí)性能

PC示波器可以非常容易的通過(guò)升級(jí)外接的PC電腦實(shí)現(xiàn)性能的升級(jí)，也可以通過(guò)升級(jí)應(yīng)用軟件實(shí)現(xiàn)功能的提升。

除了具備PC示波器所具備的優(yōu)點(diǎn)外，PicoScopes還具備一系列更多的優(yōu)點(diǎn)：例如任意一款PicoScope都具有最深的存儲(chǔ)深度，即使最低系列的2000系列口袋型示波器的存儲(chǔ)深度也可達(dá)到128MS；16位高分辨率；行業(yè)唯一4路真實(shí)差分輸入高分辨率；最多通道高分辨率；標(biāo)配的函數(shù)發(fā)生器&AWG功能；高級(jí)函數(shù)功能等等。

在下圖的電源分布網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控設(shè)備系統(tǒng)中，共集成有6臺(tái)8通道的PicoScope 4824和2臺(tái)4通道的PicoScope 6000，共實(shí)現(xiàn)了多達(dá)56通道的信號(hào)測(cè)試和數(shù)據(jù)采集，整個(gè)系統(tǒng)依然非常緊湊，這是使用傳統(tǒng)臺(tái)式示波器難以實(shí)現(xiàn)的。該OEM系統(tǒng)用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和同步采集高達(dá)380 KV的電源分布網(wǎng)絡(luò)中關(guān)于電源連接的數(shù)據(jù)，并完成用戶自定義的參數(shù)測(cè)量。多套系統(tǒng)分布在超過(guò)40KM外的多個(gè)位置，各個(gè)系統(tǒng)通過(guò)光纖進(jìn)行互連，每個(gè)系統(tǒng)包括傳感器、放大器、PicoScopes、觸發(fā)邏輯電路。采集到的數(shù)據(jù)會(huì)由用戶自定義的程序進(jìn)行分析，PicoScope示波器支持基于SDK及多種編程語(yǔ)言如C，C++，Python，Delphi，Matlab，Labview等進(jìn)行自定義應(yīng)用開(kāi)發(fā)。