自动化趋势起 模拟/嵌入式处理器锋头健

    类比和嵌入式处理器身价高涨。因应劳工短缺及人力成本攀升等问题，全球制造商正积极采纳工业自动化制造技术，带动类比晶片和嵌入式处理器需求迅速攀升；相关晶片商已加紧厚实产品组合和开发工具，协助客户打造更稳定且高能源效率的自动化系统。

德州仪器台湾区总经理李原荣

    全球制造业的新变革正引发半导体科技转变。全球贸易自由化虽然带来庞大商机，但也引爆全球劳工短缺的问题，因应而生的工业自动化制造技术也带来产业升级挑战，另一方面从机械讯号数据化、自动化、机器人控制到数位数据中央控管及电源管理，都是产业现今面对的重大课题。
制造工业迎向两大趋势

    这波变革浪潮，基本上将由两大趋势及四大领域所带动，两大主流应用包含工厂自动化及检测设备。对类比及嵌入式处理器开发商而言，最重要的责任，是从一个元件供应商转变为提供完整设计方案的供应商。

    以德州仪器(TI)的TI Design参考设计工具为例，即提供系统开发业者一个完整参考设计库，目前参考资料已经达到一千多种，各类应用应有尽有，从原理图到测试报告一应俱全，极大地方便设计者优化设计，让初学者快速入门，并缩短开发时间，加速上市时程。

    基于两大设计趋势，整体制造业也将更加注意以下五大领域的技术创新发展。

工业自动化首重控制系统

    工业自动化最重要的就是如何用微控制器(MCU)做即时控制及监控工厂内的自动化设备。在自动化工厂内，从无人搬运系统、马达控制、机械手臂、线性控制、数据回馈、电力线通讯(PLC)到各种数位仪表都需要微控制器的程式管理；此外，还需要各种从低耗能到多核心的数位讯号处理器(DSP)来因应不同的系统设计需求。因此，工业嵌入式设备将以核心处理器为首，开始进行设计改革。

类比数位转换提供正确感测讯号

    如何将各式类比讯号精确转换成数位讯号，或是反向转换，亦是工业自动化最大的挑战之一，包含位移、温度、影像和声音等讯号都要顺利转换，以供系统处理器进行运算；由于许多类比讯号在不同的温度及场合都有不同的表现，如何克服严苛的条件就变得十分重要。

    目前，包括德州仪器等晶片商，除已提供完整的类比数位转换器(ADC)、数位类比转换器(DAC)产品阵容外，亦推出感测器解决方案，可将流量、水位、水质、感应讯号直接转成数位讯号，这都是业界的创新突破。

有线/无线技术提升讯号即时性

    工业讯号传输尤其注重讯号即时性及正确的传递，目前在工业标准应用中，包含有线方案中的乙太网路(Ethernet)、控制器区域网路(CAN)、区域互连网路(LIN)、PRU-ICSS、通用序列汇流排(USB)等，以及无线方案中的无线区域网路(Wi-Fi)、蓝牙(Bluetooth)、ZigBee、近距离无线通讯(NFC)、Sub-GHz等模组方案，皆是不可或缺的重要技术(图1)。

图1　新型工业用系统的讯号传输设计架构

电源方案要求宽电压、长效设计

    工业产品对电源管理的要求十分高，包含高效能电源设计、准确的参考电源、电源模组化及宽电压输入等各式的要求，可更快速的完成设计及通过认证，更重要的要能够提供更长生命周期，支持工业客户长达五年甚至是十年以上的保固服务。

人机介面确保一致操作体验

    在不同的作业系统下，会有不同的人机介面供操作者使用，最重要的是如何在不同的作业系统下提供相同的操作经验，晶片商须要提供一个稳定的平台来因应。

    因应上述工业自动化设计需求，德州仪器等晶片商已提供超过一千种以上的工业解决方案，涵盖工厂自动化、马达驱动、智慧电网(Smart Grid)、检测设备、3D检测、电源管理、短距离无线通讯、电力线通讯、自动化控制、工具机等各种领域，有助引领系统业者迈向另一个工业黄金世代。

    未来，包括ADC、电源管理晶片、感测器、发送器、逻辑闸元件，以及工业软体开发套件，也须因应设计人员的需求，实现更广泛的输入范围、更有弹性的电压范围、更小型的封装，以提供高效能及高精度的测量成效，协助原始设备制造商(OEM)进一步降低系统成本及复杂性，同时提高灵活性、简化开发且加速产品上市，为工业领域增添更多技术上的突破。