半导体行业眼中的工业4.0是什么（半导体行业眼中的工业4.0是指什么）

目前，通常被称为工业4.0（德国工业4.0）的范式转变正在发生。在国际使用中，（工业）物联网、智能工厂或网络物理（生产）系统等术语都指同一事物，并且经常互换使用。工业4.0是指工业价值链及其产品转向数字化、网络化的全球趋势。

尤其是德国的工业4.0不仅在商业界具有很高的知名度。由于其经济影响，工业4.0也受到政治驱动，例如进一步发展德国制造业的竞争力。在这种情况下，政府官员正在推行一种结合供应商视角和用户公司视角的双重战略，主要是在工业自动化和工厂工程领域。为此，制造商必须在其生产过程中使用最新的技术，另一方面，将这些技术和产品推向市场。

从主导供应商的角度来看，信息或通信技术与传统高科技方法的融合主要是为了扩大生产部门及其技术。为了实现这一扩张，需要满足不断增长的市场动力和市场复杂性所带来的先决条件。从制造企业的角度来看，针对新市场设计智能技术和产品并相应地服务这些市场非常重要。为了满足供应商和制造商的需求，公司需要兼顾这两个方面的战略。例如，半导体行业的公司就擅长使用这种双重策略。

Analog Devices 等半导体制造商正在消化这一复杂的概念，并将其生产线转变为全自动智能工厂。此外，这些制造商还为制造业的其他公司提供创新技术，帮助他们将制造设施转变为智能工厂。因此，中小企业被赋予了重要的作用，它们占德国工业企业的绝大多数（超过98%）。可以提供哪些支持，半导体制造商面临哪些挑战，以及工业4.0将带来哪些机遇——这些问题将在下面探讨。

企业需要决定将生产设施转变为智能工厂是否是徒劳的，或者是否真的会提高生产力并降低成本。

为了找到以下关键问题的答案，许多市场研究公司进行了广泛的研究。他们都得出了相同的结论：工业4.0将为中小企业增加附加值，他们应该抓住相关机遇，巩固企业的成功。特别是对于半导体制造商来说，调查结果可分为三个领域：新技术、新产品和新商业模式。这三个方面共同覆盖了生产及其产品的整个价值链，从传感器节点开始，通过云端，一直到下游服务。

为了实现智能工厂转型，需要提供智能、节能的产品，或者可以轻松集成到现有生产结构（例如即插即用）的完全自主的系统。这些系统由各种半导体器件和传感器以及模拟和数字信号处理IC 组成。价值链始于这些设备：首先，传感器负责从现实物理世界收集数据，然后将其转换为数字信号并在数字域中进行处理（见图1）。

图1. 智能工厂信号链

有哪些新需求？

随着价值链的发展，市场需求也需要改变。这就是为什么半导体制造商必须使其业务和产品适应智能工厂的现实。技术趋势正朝着智能节能产品、集成安全保障功能和能量收集能力发展。图2 显示了一个设备或完整系统，以Analog Devices 的基于MEMS 的加速度计ADXL356 为例。

图2. 基于MEMS 的智能传感器解决方案

ADXL356 是一款低成本、低噪声、3 轴加速度计，测量范围为40 g (FSR)。该器件的主要特点是超低失调漂移和低功耗。由于采用密封封装，ADXL356 特别适用于恶劣环境条件下的精确倾斜测量、高分辨率振动测量以及用于结构健康监测的低电流或电池供电无线传感器的高性能（长时间）测量（ SHM）、姿态和航向参考系统（AHRS）或其他具有突然过大力量的应用。 ADXL356构成了系统的基础，并且可以扩展附加功能：集成信号处理与模数转换器、微控制器和各种模拟、数字（部分隔离）或无线接口，支持以太网、6LpoWPAN或ADRadioNet等。通信标准。 ARadioNet 是ADI 开发的通信标准。其特点是采用无线自愈多跳频通信协议，可扩展性高，内存消耗低。此外，它还集成了AES-128和AES-256等加密方法，以阻止可能的网络攻击并提高安全性。最后但并非最不重要的一点是，功能安全在这些系统的开发中发挥着重要作用，因为它对于智能工厂也非常重要

对于半导体制造商来说，未来仅仅扩大传感器和其他半导体器件的种类是不够的。为了成为市场的全球参与者并充分发挥工业4.0 的潜力，必须通过通信和低功耗微处理器技术来扩展其现有产品范围。考虑到这一点，ADI 公司已经在其产品组合中提供了相关解决方案。例如，在通信领域，有多种使用HART调制解调器的解决方案。这些HART 解决方案可以通过使用现有基础设施实施新的节能技术，以相当简单的方式改善传统的过度拥挤的通信网络。

市场研究还表明，中小企业希望获得制造商和供应商的大力支持，以更快、更有效地将新产品集成到他们的系统中。这样，企业就可以减少额外的工作量，继续专注于核心业务。具体来说，供应商和企业之间的合作或协同努力是一种支持。

虽然工业4.0有很多优点，但现在的问题是，为什么很多企业还没有投资智能工厂呢？

犹豫的原因

投资的主要障碍之一是企业尚未意识到智能工厂将带来的好处，因此不愿意支付相关成本。例如，由于缺乏货币化评估标准，计算投资率仍然相当困难。因此，半导体制造商必须提高客户意识并提供教育材料，解释智能工厂的好处，同时指出投资智能工厂将获得的价值。

但需要投资的不仅仅是有兴趣将其设施转变为智能工厂的中小企业。半导体制造商等智能解决方案提供商还必须投资自己的产品，并在可能的情况下重组其各种业务。部门。这些投资对于新技术和商业模式以及开发和扩大营销活动、资格措施和销售管理是必要的。

随着生产部门的转型，数据和IT安全等领域将一次又一次发挥重要作用。这些方面不仅是成功引入工业4.0的重要要求，而且还必须作为关键成功因素不断落实到数字系统中。

企业在实施工业4.0的初期制定基本战略路线并积累相关技术经验非常重要。然而，这个过程需要耐心，因为许多相关技术可能需要5年、10年甚至更长时间才能充分展示其潜力。因此，工业4.0的实施过程将需要较长的时间。而且，由于缺乏明确的定义，工业4.0全面实现的具体日期尚无定论。与其谈论“工业革命”，不如说“工业进化”更有意义。

随着生产环境的变化，新的参与者和竞争对手也会出现或影响市场。联盟即将到来，将对塑造生产形象产生重大影响。未来，工业或企业工厂里的人会越来越少。软件和服务行业也将发挥重要作用，因为只有连接和融合虚拟和现实世界才能提供巨大的生产潜力。

显然，对于企业来说，当前的发展速度正在加快，如果错过了机会，就很难追赶。

因此，企业不再认为工业4.0只是暂时的炒作。同时，当前市场清晰地展现出工业4.0和智能工厂不可逆转的发展趋势。而缺乏标准、缺乏安全、缺乏知识等最大的问题正在变得越来越小。此外，对未来生产环境的困惑也更少。

简而言之，工业4.0智能工厂的转型及其所需的技术为半导体制造商创造了巨大的可能性和成功。

审稿编辑：郭婷