隨著5G時代正式開啟，萬物智聯(lián)進(jìn)程加快，未來兩到三年，在5G、AI等新興技術(shù)的加持下，工業(yè)電子領(lǐng)域?qū)⒂瓉泶蟊l(fā)。

在這其中，哪些領(lǐng)域會在工業(yè)電子技術(shù)浪潮下蓬勃發(fā)展，又有哪些代表性企業(yè)能抓住這一不可多得的歷史機遇，為工業(yè)電子的發(fā)展貢獻(xiàn)一份力量呢？本文中，篩選了工業(yè)電子發(fā)展浪潮下的電源、半導(dǎo)體、存儲等幾大細(xì)分領(lǐng)域進(jìn)行分析，并采訪了多家代表性廠商，將眾多觀點分享給各位讀者。

工業(yè)智能化轉(zhuǎn)型駛?cè)肟燔嚨?/span>

近期，工信部公布了2022年上半年電子信息制造業(yè)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)顯示就規(guī)模以上的電子信息制造業(yè)增加值同比上一年增長了10.2%，超過了工業(yè)的3.4%和高技術(shù)制造業(yè)的9.6%。在6月份，規(guī)模以上的電子信息制造業(yè)增長11%，較5月份高了3.7%。

電子元器件是現(xiàn)代電子工業(yè)的基礎(chǔ)，幾乎涉及到國民經(jīng)濟各個工業(yè)部門和社會生活各個方面，下游應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛，近年來，市場規(guī)模增長顯著。數(shù)據(jù)顯示，我國電子元器件市場規(guī)模由2017年的18310億元增長至2021的22095億元，復(fù)合年均增長率為4．8％，預(yù)計2023年將達(dá)23769億元。

研究機構(gòu)QYResearch統(tǒng)計顯示，2021年全球工業(yè)芯片市場銷售額達(dá)到了566．5億美元，預(yù)計2028年將達(dá)到902億美元，年復(fù)合增長率（CAGR）為7．1％（2022－2028）。作為世界第一工業(yè)大國，我國工業(yè)體系中已經(jīng)聚集了大規(guī)模的海量數(shù)據(jù)，為數(shù)據(jù)資源的精準(zhǔn)識別、深度挖掘、系統(tǒng)集成、綜合運用提供了豐富的應(yīng)用場景，牽引著我國工業(yè)智能化轉(zhuǎn)型駛?cè)肟燔嚨馈?/span>

當(dāng)然，工業(yè)電子市場龐大，產(chǎn)品技術(shù)門類眾多，除了上文所提及的工業(yè)電源、傳感、存儲等領(lǐng)域以外，工業(yè)芯片還在工業(yè)互聯(lián)、工業(yè)計算等基礎(chǔ)問題和執(zhí)行問題方面起著重要作用。


工業(yè)“心臟”：模塊化電源備受重視

模塊化電源一直以來都是工業(yè)設(shè)備的“心臟”，無論是工控、電力、醫(yī)療、軌道交通、通訊等領(lǐng)域都需要電源。而科技現(xiàn)在更新?lián)Q代的頻率非常快，很多新興的行業(yè)發(fā)展也是非常迅猛，對于模塊化電源的需求量就越來越大。

當(dāng)前工業(yè)電源發(fā)展最注重的就是可靠性，絕大多數(shù)模塊電源擁有高功率密度，可以不斷提升轉(zhuǎn)換的效率。要知道，電源模塊的可靠性不僅要保證各項性能指標(biāo)的優(yōu)化，還要保證電源模塊的生產(chǎn)環(huán)境干凈有序，有良好的靜電保護(hù)措施，有適當(dāng)?shù)臏貪穸取Ｖ挥性谶@樣的條件下生產(chǎn)的電源模塊才能真正被稱為高可靠性的電源產(chǎn)品。

其次，模塊化電源的集成度越來越高，逐漸走向智能化，通過數(shù)字信號控制技術(shù)，逐漸形成和外界的數(shù)字化通訊進(jìn)行接口，使得內(nèi)外界數(shù)字化通訊會更加方便。

模塊化電源發(fā)展不僅限于可靠性、智能化等方面，在面對復(fù)雜化，小型化，大電流的電源應(yīng)用需求時，電源廠商又會提供什么樣的解決方案呢？安森美中國區(qū)現(xiàn)場應(yīng)用工程總監(jiān)吳志民說，安森美針對小型化、大功率電源能提供包括：維也納功率集成模塊提供大功率的功率因數(shù)校正、各種SiC MOSFET半橋PIM，以及行業(yè)首款混合信號圖騰柱PFC控制器在內(nèi)的各種解決方案。

當(dāng)然，不止是工業(yè)領(lǐng)域，模塊化電源也隨著新能源汽車、光伏等行業(yè)的火爆越來越受重視。

吳志民表示，比如在電動汽車超級快充充電樁領(lǐng)域，為了縮短電動汽車的充電時間，高速公路上安裝了越來越多的電動汽車超級快充充電樁。這些電動汽車充電樁由許多電源單元并聯(lián)而成，每單元的功率都在逐年增加。最新的設(shè)計可以達(dá)到60KW，安森美的NXH006P120MNF2PTG半橋SiC模塊可以幫助客戶簡化設(shè)計，提高效率；其次是儲能系統(tǒng)，隨著最近能源危機日益嚴(yán)峻和能源成本升高，市場正在加速采用儲能系統(tǒng)。安森美是最早為儲能市場推出專用PIM的供應(yīng)商之一，比如安森美的NXH400N100L4Q2F2SG就是專為電力公司的ESS設(shè)計，可以提供高達(dá)200KW的功率。

吳志民還表示，第三代半導(dǎo)體技術(shù)的爆發(fā)也給電源行業(yè)帶來諸多發(fā)展機會，為了實現(xiàn)高效率、高功率的應(yīng)用，設(shè)計工程師必須提高母線電壓，電動汽車正從400V電池轉(zhuǎn)向800V電池，1500V母線電壓在太陽能應(yīng)用中相當(dāng)流行。SiC是最適合制造高擊穿電壓器件的半導(dǎo)體材料。安森美在SiC制造方面進(jìn)行了大量投資，從襯底、晶圓加工到封裝，以應(yīng)對爆發(fā)式增長。從行業(yè)發(fā)展來看，當(dāng)前電動汽車和可再生能源市場在蓬勃發(fā)展，安森美為電動汽車客戶提供IGBT和SiC MOSFET主驅(qū)模塊，同時也是光伏和儲能市場的主要功率半導(dǎo)體廠商，能提供陣容廣泛的分立IGBT和SiC MOSFET以及PIM，適用于從10 kW以下到300 kW以上的光伏／儲能應(yīng)用。

總而言之，隨著中國信息化建設(shè)的不斷深入，以及物聯(lián)網(wǎng)、AI、5G的快速發(fā)展，有力的拉動電源行業(yè)的發(fā)展，使其在一些工業(yè)電子領(lǐng)域呈現(xiàn)出巨大的發(fā)展?jié)摿Α?/span>


GaN半導(dǎo)體器件：塑造電子的未來格局

GaN半導(dǎo)體器件用于增長消費電子產(chǎn)品的市場潛力 。

多年來，硅基半導(dǎo)體（如硅功率MOSFET）在功率轉(zhuǎn)換應(yīng)用中一直占據(jù)著至高無上的地位。許多硅功率器件制造商已經(jīng)擴大了他們的產(chǎn)品線。然而，在過去的幾年里，這些參與者在電力電子領(lǐng)域的獨特能力逐漸消退，開啟了GaN半導(dǎo)體器件市場產(chǎn)品開發(fā)的新時代。

對GaN半導(dǎo)體器件的需求已經(jīng)蓬勃發(fā)展，以滿足多個行業(yè)中不斷擴大的電力電子應(yīng)用。研發(fā)很早就開始了——也許是從過去十年開始的。

產(chǎn)品開發(fā)勢頭積極，基于這些寬帶隙半導(dǎo)體器件的高性能、低成本開發(fā)、高功率密度和能效的領(lǐng)域。有趣的是，盡管被視為硅基技術(shù)的飛躍技術(shù)，但它們的成本較低，這是因為可以使用與硅半導(dǎo)體相同的程序制造這些技術(shù)。

隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，生產(chǎn)成本只會進(jìn)一步降低，從而刺激GaN半導(dǎo)體器件市場中新型器件的商業(yè)化步伐。基于GaN半導(dǎo)體的電力電子器件除了在功率轉(zhuǎn)換中的大量使用外，還在RF和模擬應(yīng)用中取得了前所未有的滲透。

不斷有新進(jìn)入者進(jìn)入GaN半導(dǎo)體器件的豐富機會。他們不斷增加功能，特別是在GaN晶體管方面，并使價格具有競爭力，以獲得GaN半導(dǎo)體器件市場的更高份額。


傳感器：工業(yè)設(shè)備之眼

傳感器可以說是工業(yè)設(shè)備的“眼睛”，工業(yè)生產(chǎn)中各種環(huán)節(jié)都非常需要傳感器，主要是用于生產(chǎn)環(huán)節(jié)的監(jiān)控，工業(yè)傳感器可以有效采集各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)，并及時反饋給控制中心，以便對異常環(huán)節(jié)進(jìn)行干預(yù)處理，以保證工業(yè)生產(chǎn)的正常進(jìn)行。

隨著新一代信息技術(shù)的高速發(fā)展，以3C制造行業(yè)為首的勞動密集型產(chǎn)業(yè)，受到人口紅利消失、技術(shù)迭代更新等因素的影響，各行業(yè)的自動化程度越來越高，自動化設(shè)備、工業(yè)機器人對于傳感器的需求也在大量增長，促使著傳感器朝著高端化、智能化發(fā)展。另一方面，工業(yè)環(huán)境中應(yīng)用傳感器的細(xì)分場景極多，尤其是在極端工況條件下，傳感器需要抵抗震動、粉塵、高溫、腐蝕等惡劣影響，這就要求現(xiàn)代傳感器需同時具備高穩(wěn)定性和高可靠性。

公開數(shù)據(jù)顯示，中國市場上的高端傳感器進(jìn)口占比達(dá)85％，國產(chǎn)化率非常低。主要原因在于兩點，一是國內(nèi)傳感器廠商基礎(chǔ)積累比較薄弱；二是傳感器產(chǎn)品的研發(fā)極度依賴“經(jīng)濟成本”與“時間成本”。除此之外，還要重點保證核心技術(shù)的自主可控。

海伯森技術(shù)（深圳）有限公司CEO王國安博士曾在接受采訪時表示：“以一臺自動化檢測設(shè)備為例，其中的外殼、平臺、電機驅(qū)動等模塊都是很常規(guī)的部分，真正實現(xiàn)這臺設(shè)備進(jìn)行高精度檢測等功能，其核心還是在于工業(yè)傳感器，”他表示，“高端工業(yè)傳感器在當(dāng)前工業(yè)設(shè)備中扮演著核心零部件的角色，這也是為什么過去談傳統(tǒng)傳感器而如今都在談智能化傳感器的原因，就是因為基于工業(yè)級場景下，它豐富了精度、傳輸、算法等更加細(xì)化的功能。”

目前國內(nèi)工業(yè)企業(yè)和工廠越來越重視智能化轉(zhuǎn)型，紛紛把傳感技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、AI技術(shù)引入工業(yè)生產(chǎn)中，利用獨特的數(shù)據(jù)采集等優(yōu)勢，打造高度生產(chǎn)自動化。

未來，傳感器在中國的工業(yè)生產(chǎn)中將起到巨大的促進(jìn)作用，以此推斷，傳感器在未來的工業(yè)自動化智能化生產(chǎn)中將具有廣闊的技術(shù)前景和市場前景。


工業(yè)存儲：直面復(fù)雜工況挑戰(zhàn)

一個完整且快速發(fā)展的智慧工廠的成功，歸功于高質(zhì)量的數(shù)據(jù)管理，不僅要在系統(tǒng)之間進(jìn)行處理和溝通，還要提高性能，耐用性，安全性和可靠性。

然而在過去，工廠的計算機很少，組件也很少，因此累積的故障風(fēng)險相對較低。今天，智慧工廠要求生態(tài)系統(tǒng)完全由嵌入式計算機運行。由于存在大量組件，ICT 和 AT 具有明顯更高的累積失敗風(fēng)險。由于工廠依賴性隨著每個添加的組件而增長，并且任何故障組件都可能觸發(fā)系統(tǒng)故障或工廠停工，未來的工廠需要強大的系統(tǒng)架構(gòu)，不會影響對電源故障的控制，這些解決方案的質(zhì)量取決于嵌入系統(tǒng)的存儲質(zhì)量。

當(dāng)然，工業(yè)存儲所面臨的挑戰(zhàn)也不在少數(shù)，深圳市江波龍電子股份有限公司工業(yè)存儲事業(yè)部高級市場經(jīng)理張淼說，工業(yè)設(shè)備所處環(huán)境十分復(fù)雜，面臨著包括高低溫變化、復(fù)雜電磁環(huán)境干擾、物理沖擊振動、高低電壓工作環(huán)境、維持長期穩(wěn)定運行等問題。江波龍也基于此推出了工業(yè)存儲產(chǎn)品FORESEE工規(guī)級存儲卡產(chǎn)品，可以有效應(yīng)對高低溫工作環(huán)境變化等問題。

除了穩(wěn)定性、可靠性、耐用性以外，工業(yè)存儲產(chǎn)品也需要更快的讀寫速度，或者更小的尺寸，更低的成本與功耗。但由于存在瓶頸，目前下一代的存儲產(chǎn)品生產(chǎn)良品率不高，難以實現(xiàn)規(guī)模化量產(chǎn)成為市場現(xiàn)象。目前在中國市場，進(jìn)口產(chǎn)品占30％，如此龐大的市場份額，也引來越來越多存儲廠商相繼布局于此。