这么远那么近，英飞凌一站式物联网解决方案架起现实与数字世界连接之桥

来源:电子技术应用ChinaAET发布时间:2021-11-251553浏览

经历2019年的低迷后，2020 年在疫情影响下居家办公、在线教育等需求大幅增长，驱动半导体行业实现正数增长。随着疫情逐渐缓和，今年上半年全球半导体销售额达 2506.4 亿美元，同比增长 20.11%。

“推动半导体行业增长的领域主要有四个：一是能源增效，包括可再生能源发电，以及高效的能源传输、配送、储存和使用等；二是移动出行，主要是指汽车以及车周边的基础设施，其中就包括了新能源汽车；三是数字世界的安全，在虚拟的数字世界中，安全芯片起到了非常关键的作用；四是物联网和大数据领域，涉及到的应用除了智能家居以外，还包括智能楼宇、智能工厂等。”英飞凌科技大中华区安全互联系统事业部市场与业务合作总监南铮在近日的媒体沟通会上表示。

随着 5G、云计算和各种感知技术的快速发展，全球物联网市场增长空间广阔。根据 Statista 统计，2019 年全球物联网市场规模为 3880 亿美元，预计到 2030 年将突破万亿美元市场规模，2019-2030 年复合增速为 9.55%。作为助推半导体行业发展主要的驱动因素之一，物联网市场的重要性不言而喻。在去年完成了对赛普拉斯的收购之后，英飞凌继而形成了全面覆盖感知、执行、计算、安全和连接“五位一体”的一站式物联网解决方案，使得具备全面功能的物联网设备成为可能，进而搭建起连接现实世界与数字世界的桥梁。

英飞凌致力于成为连接现实世界与数字世界的桥梁（图源：英飞凌公司）

传感器走向融合和更高精度

作为物联网的“起点”，传感器负责从物联网终端设备的周边环境中获取数据，这就要求传感器更加精准、更加可靠，并且要满足汽车、工业、消费电子等不同应用场景应用的需求。

英飞凌从模仿人的感官出发，提供最直观的传感器，让生活更加简便。例如：高精度的毫米波雷达可以作为眼睛，而3D飞行时间摄像头则是另外一个立体的眼睛；信噪比最高的麦克风可以作为耳朵；体积超小的CO2传感器可以作为鼻子；精准的压力传感器可以作为有感知的皮肤，同时雷达技术也可以实现手势控制。

英飞凌传感器系统解决方案（图源：英飞凌公司）

英飞凌提供诸如麦克风、CO2传感器、3D图像TOF、压力传感器、毫米波雷达等不同类型的传感器，其传感器系统解决方案将传感器合理地组合起来，通过MCU等提供的软件算法实现不同的功能，助力提升能源效率、安全性和便利性，能为从智能家居到智能楼宇在内的各种应用提供给全面的解决方案。

英飞凌科技大中华区电源与传感系统事业部高级市场总监廖明颂指出，有些应用场景需要同时共用多种功能，传感器融合会是一个趋势。以存在检测为例，电视机或显示屏只在面前有人时打开，人离开之后，传感器精确检测到没有人在看电视，就可以关闭电视，更环保、智慧；在空调上，雷达可以追踪人，也可以加入CO2传感器检测室内环境，进而判断是否要改变送风的角度或者是否打开新风系统。这些功能都可以通过智慧的融合，带给用户更好的感受。

此外，传感器产品的应用场景还会不断地扩大，雷达传感器在医疗、健康监测方面的使用就是一个全新的方向，将会带来更多的应用场景。通过雷达传感器，不需要用镜头，也不需要在手上戴一个侦测器，就可以观测到人的心跳、呼吸以及其他生命表征。例如：通过置于面板后面的毫米波雷达，可以远程检测到儿童或老年人的健康、睡眠状态等，其产品化过程已经通过多年的实验和验证，国内外也已经有相应的产品落地。

如今，人们对空气质量的关注度越来越高。英飞凌早已看到这一市场趋势带来的需求，于近期推出了一款全球领先的、体型超小、基于光声光谱（PAS）原理的CO2传感器XENSIV™ PAS CO2，可以提供非常准确、真实的数据。外形尺寸仅为 (14 mm x 13.8 mm x 7.5 mm)，相比典型的NDIR（非色散红外）传感器，尺寸缩小4倍，重量减轻3倍（减轻2克），可为客户的系统节省75%以上的空间。它采用小巧紧凑的 SMD 封装，符合大批量制造标准，从而实现高成本效益、快速组装和系统集成。在小封装中集成了传感器和MCU，具备先进的补偿和配置算法，形成即插即用的传感器解决方案，从而帮助客户缩短产品上市时间。

XENSIV™ PAS CO2 传感器工作原理（图源：英飞凌公司）

XENSIV™ PAS CO2 传感器的所有组件均由公司内部研发，有助于对系统的全面控制。

齐备的半导体材料产品组合让执行更有效益

传感器采集到的数据传输给微控制器进行运算后，有赖于功率半导体依据智能决策进行动作的执行，将微控制器的控制信号转化为机械运动或光、热等物理量。

作为功率分立器件、模组领域的领导者，英飞凌拥有齐备的产品线系列，能够覆盖从发电、输电、配电、储能到用电等环节整个能源价值链。同时，英飞凌还是目前市场上为数不多的同时拥有涵盖硅材料和碳化硅、氮化镓两种第三代材料的全产品组合的企业，产品覆盖的功率范围从几瓦到兆瓦不等。第三代半导体材料在提升功率密度和电源转换效率上具有很高的价值，对降低碳排放也有重要的帮助。

英飞凌齐备的材料产品组合（图源：英飞凌公司）

从感知到控制再到执行，英飞凌拥有完整的电机驱动及控制系统解决方案，覆盖从传感器到MCU再到电源的多款产品。除了提供先进的半导体外，英飞凌还可以提供各种不同的封装，可针对不同需求实现更有效益的解决方案。

计算走向边缘

计算在物联网系统中处于核心地位，是物联网设备的“大脑”，负责收集、协调、处理、分析和传输数据，使物联网设备实现智能化。这一功能有赖微控制器和微处理器来实现。

英飞凌科技大中华区安全互联系统事业部市场经理彭涛指出：“数据的处理和计算正在发生迁移，大数据处理正在从云计算为中心的集中式处理时代跨越到以万物互联为核心的边缘计算时代。”

数据计算走向边缘，不仅可以大幅降低网络带宽和云存储带来的成本，而且基于网络边缘的隐私保护相较传统的集中式数据存储服务更具优势，但与此同时也带来了相应的挑战。彭涛表示，未来的边缘计算需要在数据共享、隐私安全、场景感知、实时控制、连接这五个领域中都做到卓越。

英飞凌充分考虑到物联网设计的复杂性，提供全面的解决方案，其MCU产品在连接、计算和创建三方面为物联网赋能，核心优势包括：在连接方面，结合无线产品，具备不中断的连接功能，有着与竞品相比更佳的连接范围和互操作性，可提供出色的用户体验；在计算方面，拥有专为物联网优化的MCU解决方案，可以为边缘设备提供安全、高能效和基于数据的计算和控制，同时也支持各种感知及人机交互；在可创建方面，灵活的开放式架构平台使设计人员能够在预先配置的构建模块菜单中灵活选择，从而打造面向未来卓越的物联网应用产品。

英飞凌提供完整的一站式物联网应用解决方案，可以帮助客户加快产品上市的时间，降低产品的开发成本。

英飞凌“全屋智能”的智能家居解决方案（图源：英飞凌公司）

智能家居是物联网的一个重要应用，英飞凌提供多设备、多场景、多功能的“全屋智能”解决方案。在智能家居场景中，智能设备的互联互通一直是应用的痛点，最新的智能家居Matter协议将解决这一问题。英飞凌将提供支持Matter协议的MCU和无线蓝牙产品，同时也提供支持Matter协议的解决方案。

英飞凌的MCU应用领域涵盖消费电子和工业领域两大市场。在整合了赛普拉斯的MCU产品之后，英飞凌可以提供更加广泛的产品系列。其中，PSoC4、PSoC6和下一代的MCU是应用于消费类市场和物联网的主力产品。英飞凌也在开发集成了更多内核、拥有更低功耗和更高性能的下一代MCU，从而增强边缘计算的机器学习和人工智能功能。

除了MCU产品，英飞凌还开发了ModusToolBox等软件平台，通过硬件和软件平台的结合，助力客户打造领先的物联网产品。

连接走向自主化

早期物联网的连接以本地点对点为主，采用ZigBee、ZigWave或蓝牙实现。随着通讯技术和物联网技术的发展，以及智能手机的高速普及，出现了智能的连接。“未来，物联网的发展方向是实现自主连接。以汽车为例，当它到达车库的时候，会自动连接到家庭网络，同时车库会通过云端给手机推送信息，整个系统会组成一个自主连接，进行自我学习。” 英飞凌科技大中华区安全互联系统事业部市场经理贾智勇表示。

在与赛普拉斯合并之后，英飞凌在连接部分可以提供更加丰富的产品，包括基于eSIM的安全蜂窝连接，以及Wi-Fi、蓝牙的无线连接，还有基于USB和USB-C的连接，这些产品可广泛应用于消费电子、商业、工业、汽车等各个领域。

英飞凌还在今年推出了全新的无线连接产品系列AIROC，寓意提供坚如磐石的无线的连接。AIROC系列包括Wi-Fi+蓝牙的combo二合一芯片， AIROC单Wi-Fi芯片， BLE单蓝牙芯片，或者经典蓝牙和BLE蓝牙双模芯片，还有Wi-Fi MCU产品。此外，英飞凌还在AIROC产品的内部添加了Cortex R系列的MCU，组成一个Wi-FiSOC，用来做专门的应用开发。

英飞凌提供AIROC 系列的无线连接产品（图源：英飞凌公司）

英飞凌AIROC在无线连接方面的主要应用场景有：智能家居、多媒体、智能可穿戴设备、智能办公和娱乐等。在智能家居方面，传统的家电、扫地机器人、温控器或花园里使用的电动工具都可以使用AIROC无线连接；在多媒体方面，智能音箱、电视机、耳机、遥控器、投影仪等在进行无线连接时都可以使用AIROC；在可穿戴设备方面，AIROC也可以为智能眼镜、手表、TWS耳机等提供超低功耗的连接。目前，英飞凌的AIROC无线产品已经有了大量的成功应用案例，如在可穿戴设备方面，在Fitbit、华为、亚马逊的手表中成功商用；在智能家居领域，则应用到了电池供电的门铃、Wi-Fi连接的门锁、安全摄像头中；在多媒体产品层面，则应用到了大屏的智能音箱、喇叭模块、基于BLE组网的照明系统等。

此外，英飞凌还提供基于IoT连接的云端服务Cirrent，主要用于解决客户的连接问题。Cirrent软件服务能够让智能家居场景更加方便、更加可靠。

针对最新的Wi-Fi6网络，英飞凌提供了CYW5557x系列产品。基于Wi-Fi6技术，英飞凌在芯片上做了一些优化，能够很好地解决以往使用Wi-Fi4、Wi-Fi5网络时遇到的问题，提供稳健性极高的网络连接，而且能够在网络连接中断后快速地恢复连接。在低延迟方面，得益于物理数据传输速率的提高，连接的延迟也大大降低，可以满足低延时的应用。在距离方面，英飞凌的Wi-Fi6解决方案采用OFDMA的技术，可以在Wi-Fi4、Wi-Fi5的基础上进一步扩展。更重要的是，英飞凌在Wi-Fi6产品的芯片内部做了多层的安全保护，能够提供更加安全的Wi-Fi连接。

安全不容忽视

随着接入云端的设备越来越多，在数字世界中，网络安全的重要性越来越受到人们的重视。

针对物联网安全现状，英飞凌科技大中华区安全互联系统事业部市场经理成皓指出：“首先是大部分的物联网终端从设备的设计初期就缺乏认证，或者说对访问控制以及其它安全机制的考量是比较缺乏；其次，大部分的物联网系统中还存在着通讯数据在链路上传输没有加密的情况，这样会导致很多普通用户的隐私信息泄漏；第三，目前很多物联网设备需要进行频繁的空中固件更新，这使其非常容易被一些非法来源的固件攻击；第四，很多网络攻击都集中在路由和摄像头。”

针对这些面向物联网设备发起的攻击，成皓总结出了业界需要关注的四大安全要素：身份认证、线路加密、数据加密、固件更新。其中，英飞凌提供的基于纯硬件的安全芯片可以抵御非常强大的物理形态的攻击，从而保证更长久的安全性。值得一提的是，这些安全芯片都是通过了国际上最权威的CC认证，相对于纯软件的方案优势比较明显。英飞凌的安全芯片家族OPTIGA至少通过了CC EAL 4+认证，目前针对物联网市场的OPTIGA Trust M芯片产品达到了CC EAL 6+认证。

OPTIGA™ Trust M2 ID2 为物联网安全量身定制（图源：英飞凌公司）

OPTIGA Trust M2 ID2是英飞凌为国内的物联网安全量身定制的产品，和阿里云合作推出。据成皓介绍，该产品在晶圆生产阶段就会把阿里云（也就是ID方）给物联网设备分配的ID信息预先烧录在晶圆内部。所有的物联网设备在接入到阿里云的ID方的服务之后，会把这个信息传递到网络侧，所有后续的网络链路的传递、物联网设备上网，都会以这个ID方的物联网安全认证作为前提，所以能在很大程度上保证物联网设备连接的数据安全性。

英飞凌凭借自身在安全和传感领域丰富的积累，加上来自赛普拉斯的MCU和无线连接技术的加持，有机整合后形成了如今涵盖物联网五大硬件元素（感知、计算、连接、执行、安全）的一站式软硬件结合的系统级解决方案，使得创建既智能又安全且节能的物联网设备变得更加简单。

如今中国已经成为全球物联网产业创新的前沿基地。针对中国市场，南铮表示：“中国物联网企业的创新能力和发展能力有目共睹，很多在中国率先落地的项目后来都逐步推广到全球。我们在中国这个生机勃勃的市场里面虚心地学习，不断地优化我们的物联网系统及解决方案，能够更好地助力中国物联网企业，乃至全球的物联网企业更快地把产品推向市场。”