对话数字隔离器发明者陈宝兴——赋能智能边缘的意义

近日，数字隔离器发明者，ADI公司院士陈宝兴博士与我们一起聊了聊，关于ADI第三代隔离技术，数字隔离的未来，以及ADI的企业文化等等。

ADI院士兼技术副总裁陈宝兴

随着ADI提出赋能边缘智能的愿景，其正在全面构建从核心技术到数字及软件的嵌入式以及最终的解决方案，从而赋能工业、医疗、汽车、通信、消费电子以及电力能源等行业更多的智能化。在核心技术中，包括了射频、转换器、放大器、接口、电源以及传感器，而隔离不单是与接口有关，同时也可与转换器、放大器、电源等产品集成为更紧凑的方案。因此隔离技术与产品自然成为了ADI赋能边缘智能的重要底座。

ADI广泛的产品组合赋能边缘智能

根据iCoupler磁隔离技术所衍生的ADI产品系列一览

隔离对边缘智能至关重要

隔离器主要有两个作用，隔离噪声以确保数据传输准确，或者隔离高压以确保人身和器件安全，其中第二点的重要性要远高于第一点。

陈宝兴博士表示，随着汽车、医疗、工业自动化以及仪器仪表等行业的发展，它们对于可靠性和安全性的要求不断提升。比如在医疗设备中，直接对人进行监测的设备越来越多，这就需要在数据传输速率、噪声抖动、EMC和ESD等多方面加以改进，这正是隔离发挥价值之处。

“5年前，计算都是云端且集中的，而随着时延、数据量、功耗、成本等改变，边缘计算越来越多。边缘感知、边缘执行和边缘处理之间需要有各种各样的通信，这就需要隔离以保护系统和人身的安全。”陈宝兴博士说道。

如图所示，在介于连接、处理和边缘感知/执行的三个子系统之间，都需要对应的隔离技术确保产品可靠性。

ADI的第三代磁隔离技术

数字隔离技术的产品形态从最初的数字隔离，到隔离电源，再到支持不同协议的数字隔离器，功能越来越丰富的同时，性能也越来越好。为了满足更高传输速率，更高鲁棒性，更高耐压等要求，ADI不断提高磁隔离的性能。陈宝兴博士介绍道，比如第二代技术，编解码选择了逻辑更为简单的OOK技术，替代脉冲编解码，从而实现低传播延迟，高可靠性以及高速率等优势。

第三代磁隔离的传输速率进一步提高，从而可以满足终端市场对于更高分辨率更高传输率的要求。比如ADI最新推出的4通道2.5Gbps LVDS隔离器，可以直接实现高清HDMI隔离。而面对未来，ADI还将推出包括10Gbps的USB 3.1 Gen 2、PCIe、千兆以太网等流行的标准。集成协议标准之后，更加简化了客户的使用，无需额外的分立器件，也无需光纤等特殊要求，仅需传统铜线即可确保相同的高速率传输，这也许会给连接市场带来一次重要变革。

隔离最重要的鲁棒性，也在第三代中得到强化。第三代隔离器采用了收发与隔离对称的所谓背对背单片空芯变压器技术，从而提供了两个隔离层，一方面提高了耐压和鲁棒性，另外则是对称式的方式让加工更容易，进一步优化了供应链。

如图所示，上图左右与下图上下分别为第二代与第三代隔离产品的示意图及工作流程图对比

“隔离器有着很多指标，但最重要的是鲁棒性方面，这是确保人身安全设备安全的基础保证。”陈宝兴博士强调道。

长寿的磁隔离技术

ADI是数字隔离器的发明者，在二十年时间中构建了自身独特的护城河，多年来始终在数字隔离器领域保持着领先地位。其中重要原因之一，是磁隔离技术可能是截至目前最好的隔离技术。

首先，毋庸置疑的是，任何数字隔离技术由于其单片集成的特点，性能都超过了传统光耦。

其次，在数字隔离方面，磁隔离技术要优于电容隔离技术，主要原因在于磁隔离技术的耐压更高，其采用的聚酰亚胺隔离层相对于电容隔离技术的二氧化硅而言，可以做得更厚，二氧化硅需要考虑应力的断裂问题不能无限增加，因此在耐压及抗浪涌方面，磁隔离技术的表现更好。

另外，在CMTI方面，磁隔离技术也显著优于电容隔离产品， CMTI共模瞬变抗扰度，是指瞬态穿过隔离层以破坏驱动器输出状态所需的最低上升或下降dV/dt。最主要原因在于电容转换时，信号与共模噪声使用同一路径，尽管可以采用双电容来抑制，但电容隔离的CMTI表现还是逊于磁隔离技术。尤其是对于逆变器、变频器、电机驱动以及电源转换等快速变化电压的场景下而言，CMTI是一项重要选型指标。

如图所示，ADI的磁隔离产品第三代产品指标相对于前代产品均有所提高，其中CMTI的提升最为明显。

陈宝兴博士举例道，美信（Maxim）早已推出了其电容隔离技术和产品，而当ADI收购美信之后，原美信隔离产品线主动将电容隔离技术迁移到磁隔离技术，这也说明了磁隔离技术的优势。但他也补充表示美信的产品在抖动，功耗等方面具有一些优势，这也为ADI的隔离技术提供了优势互补。

如今，数字隔离的出货量已经超过了光耦，这是陈宝兴博士几年前无法想象的。ADI当年创立数字隔离市场时，只是想解决光耦在RS485的Profibus传输速率不足这一个问题，然而随着数字隔离技术的不断发展，以及市场对于高速度，高可靠性的需求，使数字隔离技术占据了市场主导。“我们一方面从光耦市场中抢到了一些份额，但更重要的是借助数字隔离技术，我们赋能了新能源、电动车以及工业等新兴市场，这些市场也驱动着隔离技术的革新。”陈宝兴博士说道。

如何超越一切可能

隔离技术团队自成立以来一直由陈宝兴领导，除此之外，陈宝兴博士还负责产品定义、战略规划以及与主要客户交流等工作。

在陈宝兴博士看来，芯片的创新分为技术创新和市场创新两部分，这两部分创新需要相辅相成，才能将技术发挥到极致。隔离产品正是这一商业模型的经典案例。在最初开发磁隔离技术时，还没有电动汽车，太阳能逆变器这些市场需求，工业自动化的速率要求也不大，隔离器的天花板正是随着终端客户需求增长而不断成长的。但满足需求迅速崛起的基础，依然是充足的技术储备，不光是隔离技术本身，还包括之前所述的各种跨领域的技术集成。

“数字隔离技术刚刚诞生的时间可能竞争不激烈，那时候ADI的对手还是光耦，我们一直在做市场教育。而随着客户开始渐渐接受这项新技术后，电容隔离等技术也随之出现。竞争并不新鲜，最重要的是要不断创新，毕竟客户总是会有一些新的应用是我们无法预测的。”陈宝兴博士坦言道，“ADI的Slogan是超越一切可能，这意味着我们要一直走在市场前面。”

站在Slogan“超越一切可能”旁的陈宝兴

陈宝兴博士表示，市场创新需要从系统和客户角度理解需求。“帮助客户解决最棘手的问题”一直是ADI的使命，而不同领域，不同阶段的客户，其问题也不完全一致。随着产品线越来越广，系统集成的作用将会越来越大，需要对应用有更深的了解。尤其是对于隔离这种数模混合类产品而言，一定要有一些人同时精通数字和模拟两部分。“比如在某些工业自动化市场中，对于精度或功耗的要求更高，而在电源类应用中，本身可能是数千瓦的系统，隔离器的功耗从毫瓦降低至微瓦级别对于系统整体效率的提升并不明显，永远要从系统角度思考重点在哪里。”他说道。

陈宝兴博士同时负责ADI隔离器的技术、市场、客户交流和产品定义，正是由于其具有横跨多项领域的积累，才可以让磁隔离市场不断突破自身的天花板，从而成就了iCoupler隔离器超过50亿通道出货量的奇迹。

隔离的未来

“隔离本身没有任何系统功能，但它的存在为系统可靠工作提供了保障。”通过对于边缘系统的洞察，陈宝兴认为未来隔离依然会朝向更高耐压，更快传输速度以及更高集成度发展，其中主要需求来源于包括更高母线电压的电动汽车，新能源电力以及更多智能化的工业自动化等。

无论技术如何发展，最终的结果是让开发者们更易于使用，从而降低门槛，快速开发出满足市场的产品。将来的隔离集成也许不只局限在功能集成，而是发生在系统集成层面，随着处理、通信和感知有可能集成在一起，隔离作为一个必不可少的功能，有可能集成在其中，从而进一步优化各项指标，并且更易于使用。

而作为ADI而言，其广阔的产品组合涵盖从模拟到数字，从通信到处理的任何环节，这种全面的产品组合，也给了陈宝兴博士更多关于未来集成的信心。

写在最后——从磁隔离看ADI的创新精神

数字隔离器的成长历程，同样也是陈宝兴博士的职业生涯成长史。陈宝兴博士自1997年加入ADI之时就介入到这一项目中，彼时该项目只有三个人参与，分别是负责全流程设计的他以及负责市场和测试的另外两名同事。陈宝兴博士最初的想法是成为一名科学家，便选读了物理系，后来他认为物理需要与实践相结合，于是毕业就选择了ADI。如今，凭借在隔离器领域二十余年的深耕，陈宝兴博士不单成为了隔离团队的首席技术专家，同时也成为了ADI公司院士兼技术副总裁以及IEEE会士。

2015年，ADI为庆祝公司成立50周年，在纳斯达克敲钟开市。前排左二为陈宝兴，左三为ADI总裁兼首席执行官Vincent Roche

在ADI，崇尚创新以及持续学习的企业文化，使陈宝兴博士有很多自由发挥的空间，隔离技术在初期也就是一个项目而已，并不算完整的产品线。“数字隔离技术发展二十多年，一直都存在着不同的挑战，坚持和专注最为重要。技术不可能停留在同一地方，所以我们要持续学习并改进。”陈宝兴说道。

正如ADI创始人Ray Stata曾表达的ADI创新精神：“招人的时候，我很惊讶地发现有很多有才华的工程师跟我很相似，他们想要有自主权，他们希望用自己的方式做事情。因此我们的模式是招非常优秀的人，然后不要挡他们的路，这是我们的经营之道。”

ADI总裁兼首席执行官Vincent Roche也说过：“一个公司要保持长久发展需要三点：一是快速学习，二是感知改变，三是要把公司的核心价值和文化一直传承下去。”