3月30日，在AspenCore舉辦的2023國際集成電路展覽會暨研討會（IIC Shanghai）重要論壇活動——2023中國IC領(lǐng)袖峰會上，晶華微上海分公司總經(jīng)理李建博士發(fā)表了題為“國產(chǎn)工控芯片助力工業(yè)4.0”的精彩演講。OpEesmc

中國爭做工業(yè)4.0的深度參與者和領(lǐng)跑者

工業(yè)4.0的概念最早出現(xiàn)在2013年德國。概念上看，工業(yè)1.0是蒸汽機時代，工業(yè)2.0是電氣化時代，工業(yè)3.0是信息化時代，工業(yè)4.0則是利用信息化技術(shù)促進產(chǎn)業(yè)變革的時代，也就是智能化時代。OpEesmc

2015年5月，國務(wù)院正式印發(fā)《中國制造2025》，部署全面推進實施制造強國戰(zhàn)略，吹響了國內(nèi)制造工廠轉(zhuǎn)型升級的號角。OpEesmc

李建博士認為，工業(yè)4.0之前，中國在全球制造業(yè)領(lǐng)域一直是跟隨者；工業(yè)4.0的到來為智能制造提供可能，而中國作為制造大國，擁有深厚的基礎(chǔ)和經(jīng)驗，可以爭做工業(yè)4.0的深度參與者和領(lǐng)跑者。OpEesmc

緊接著，李建博士分析了目前我國的工業(yè)制造現(xiàn)況。OpEesmc

首先是工業(yè)控制的分類，一般分為三類：過程控制（Process Control），離散控制（Discrete Control），混合控制。其中，使用過程控制的代表行業(yè)是石化、化工，屬于物理化學(xué)過程，工廠需要連續(xù)生產(chǎn)；使用離散控制的代表行業(yè)是汽車制造，屬于物理過程。目前，大多數(shù)工廠是混合控制。OpEesmc

其次是工業(yè)控制系統(tǒng)，具體指的是使用電子系統(tǒng)對于工業(yè)流程或者生產(chǎn)進行控制的一種系統(tǒng)。它也可以分為三類：PLC(Programmable logic controller)，主要面向離散控制；DCS(Distributed control system)，主要面向過程控制；SCADA(Supervisory control and data acquisition)。OpEesmc

• PLC的功能是獨立過程控制，監(jiān)控范圍短，速度相對較快，通訊不需要很大的寬帶，成本低；但缺點是誤差機會大，所以用于專用的應(yīng)用程序。
• DCS的功能是對整個工廠進行控制，需要多種硬件、監(jiān)控軟件、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備共同工作，需要較大的寬帶，誤差機會更小，但架構(gòu)復(fù)雜、不靈活，后期的工藝也不可變更，主要用于復(fù)雜應(yīng)用。
• SCADA主要提供不同設(shè)備、不同區(qū)域、不同廠房通訊、數(shù)據(jù)采集、監(jiān)視控制，所有的單元都通過網(wǎng)絡(luò)集成，所以速度比PLC快但比DCS慢，且需要較大的寬帶通訊，主要用于大型工業(yè)（需要遠程監(jiān)控）。

“相信大家還聽過其他的名詞，像是FCS，它其實也是依托于PLC和DCS，但是為了更好地進行數(shù)據(jù)傳輸和互連而衍生出來的現(xiàn)場總線的技術(shù)。還有CNC數(shù)控機床，是由數(shù)控機系統(tǒng)再加上PLC組成的。”李建博士科普道。OpEesmc

最后是工業(yè)芯片，2019年全球工業(yè)芯片的市場規(guī)模大概在500億美金左右，美國幾乎占到半壁江山，日本和歐洲加起來又占了3成，中國僅占7%，換句話說，中國工業(yè)芯片的市場空間還是非常巨大的。OpEesmc

國產(chǎn)現(xiàn)場級芯片和控制級芯片助力工業(yè)4.0

晶華微于2005年成立，專注于高性能混合信號集成電路設(shè)計、應(yīng)用開發(fā)及銷售。在2022年7月29日上交所科創(chuàng)板掛牌上市。目前在杭州、上海、西安、深圳設(shè)有研發(fā)和銷售中心，擁有多項核心技術(shù)與專利。OpEesmc

李建博士介紹道：“百分百正向設(shè)計，晶華微為用戶提供一站式集成電路及應(yīng)用方案設(shè)計。產(chǎn)品應(yīng)用場景主要分三大類：工業(yè)控制及儀表，醫(yī)療健康，智能感知。”OpEesmc

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在工業(yè)領(lǐng)域，李建博士介紹了晶華微的現(xiàn)場級芯片和PLC(DCS)系統(tǒng)和芯片。OpEesmc

首先，在傳感器信號輸出方面，晶華微擁有HART調(diào)制解調(diào)器芯片、4～20mA DAC芯片、信號調(diào)理及變送芯片等多款競品。OpEesmc

方案優(yōu)勢是：①芯片集成度高，方案簡潔，非常適合阻式或電壓型傳感器信號測量；②集成模擬輸出，可實現(xiàn)4-20mA/0-2.5V/0-5V/0-10V輸出；③集成MCU，可實現(xiàn)定制開發(fā)，節(jié)省外部控制單元；④可實現(xiàn)程控校準，提高生產(chǎn)效率；⑤集成溫度傳感器，可用于溫補。OpEesmc

其次，在PLC系統(tǒng)里的主控，目前國產(chǎn)主控大多采用ARM，例如川儀的PAS300。羅克韋爾和霍尼韋爾大多采用IBM的power PC RISC芯片。施耐德、昆騰Quantum 140系列采用Intel移動版的Pentium MMX.；西門子S7-300,S7-400系列采用TI的DSP。OpEesmc

對于PLC未來趨勢的展望，李建博士指出，“工業(yè)控制+互聯(lián)網(wǎng)+智能化”是PLC升級技術(shù)的主要方向，而PLC的算法需要針對智能制造的要求做進一步的優(yōu)化和升級，結(jié)合人工智能和大數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上提供更符合實際應(yīng)用的方案。此外，中國PLC企業(yè)需要憑借本土化優(yōu)勢、高性價比、售后服務(wù)反應(yīng)迅速以及不斷積累的技術(shù)經(jīng)驗，在持續(xù)強化小型PLC市場競爭優(yōu)勢的同時要逐步開始向大中型PLC市場滲透。OpEesmc

對于“為什么工控芯片替代率比較低”的思考，李建博士最后給出他的解答。他認為，工業(yè)控制芯片不像消費類電子，消費類電子主要注重性價比，工業(yè)控制芯片則強調(diào)高可靠性、高穩(wěn)定性。不能因為一片小小芯片導(dǎo)致工廠輕則停工停產(chǎn)、重則發(fā)生安全事故，所以整機廠商采購工業(yè)類芯片時懷著很大壓力，采購行為也會相對謹慎。“但我有信心，國產(chǎn)芯片越來越多被整機廠商適用，”李建博士表示，“像晶華微這樣的國產(chǎn)芯片廠商未來將大有可為。”OpEesmc