【導(dǎo)讀】工業(yè)峰會(huì)2024 于2024年10月29日在中國(guó)深圳圓滿落幕，大會(huì)展出了150多個(gè)應(yīng)用解決方案，舉辦了28場(chǎng)關(guān)于電機(jī)控制、電源和能源、自動(dòng)化的會(huì)議，并展示了ST的技術(shù)產(chǎn)品。針對(duì)那些無(wú)法親臨峰會(huì)現(xiàn)場(chǎng)的人，ST還組織了40多場(chǎng)獨(dú)特的網(wǎng)絡(luò)直播，以觸達(dá)更廣泛的觀眾，使更多的人能夠觀看峰會(huì)。正如與會(huì)者將看到的那樣，因?yàn)楸緦梅鍟?huì)聚焦智能能源，ST必須讓工業(yè)峰會(huì)2024觸達(dá)更多的工程師和決策者。氣候變化對(duì)電力電子產(chǎn)品提出更高的能效要求，同時(shí)，數(shù)據(jù)中心、可再生能源，以及供暖和制冷的新消費(fèi)趨勢(shì)也需要?jiǎng)?chuàng)新技術(shù)。
工業(yè)峰會(huì)2024 于2024年10月29日在中國(guó)深圳圓滿落幕，大會(huì)展出了150多個(gè)應(yīng)用解決方案，舉辦了28場(chǎng)關(guān)于電機(jī)控制、電源和能源、自動(dòng)化的會(huì)議，并展示了ST的技術(shù)產(chǎn)品。針對(duì)那些無(wú)法親臨峰會(huì)現(xiàn)場(chǎng)的人，ST還組織了40多場(chǎng)獨(dú)特的網(wǎng)絡(luò)直播，以觸達(dá)更廣泛的觀眾，使更多的人能夠觀看峰會(huì)。正如與會(huì)者將看到的那樣，因?yàn)楸緦梅鍟?huì)聚焦智能能源，ST必須讓工業(yè)峰會(huì)2024觸達(dá)更多的工程師和決策者。氣候變化對(duì)電力電子產(chǎn)品提出更高的能效要求，同時(shí)，數(shù)據(jù)中心、可再生能源，以及供暖和制冷的新消費(fèi)趨勢(shì)也需要?jiǎng)?chuàng)新技術(shù)。
暖通空調(diào)參考設(shè)計(jì)
藍(lán)天白云下的工業(yè)建筑屋頂上的空調(diào)機(jī)組（HVAC）
10 kW大功率HVAC（空調(diào)、熱泵和數(shù)據(jù)中心冷卻系統(tǒng)）參考設(shè)計(jì)是2024年工業(yè)峰會(huì)上最令人印象深刻的演示之一，這個(gè)方案只用一個(gè)微控制器驅(qū)動(dòng)三相Vienna PFC（功率因數(shù)校正器）和壓縮機(jī)BLDC電機(jī)，過(guò)去，每個(gè)部分都要用一個(gè)MCU。因此，這種更高效的系統(tǒng)提供了更大的控制穩(wěn)定性，并有助于顯著減少物料成本。
STM32G4負(fù)責(zé)運(yùn)行電機(jī)控制和數(shù)字電源二合一固件庫(kù)，盡管要執(zhí)行的任務(wù)很多，但CPU負(fù)載率僅60%左右，其中，數(shù)學(xué)協(xié)處理器和數(shù)據(jù)管理架構(gòu)功能起了很大的作用。這塊板子還具有其他功能，例如，支持KNX總線和預(yù)測(cè)性維護(hù)應(yīng)用。簡(jiǎn)而言之，ST展示的是一個(gè)能夠加快項(xiàng)目開(kāi)發(fā)的功能豐富的參考設(shè)計(jì)電路板。
工業(yè)峰會(huì)2024上展出的暖通空調(diào)參考設(shè)計(jì)
選擇開(kāi)發(fā)10 kW應(yīng)用參考設(shè)計(jì)是因?yàn)榧矣煤蜕逃门照{(diào)解決方案中的大多數(shù)壓縮機(jī)需要大約10 kW到15 kW的電源。因此，工程師們?cè)诖舜喂I(yè)峰會(huì)2024上看到了一個(gè)如何快速創(chuàng)新的具體的實(shí)例。實(shí)際上，工程師只要根據(jù)特定需求適當(dāng)調(diào)整該參考設(shè)計(jì)即可。例如，雖然我們默認(rèn)使用1200 V IGBT和硅基二極管（PFC中的STTH30S12，壓縮機(jī)中的STGWA40M120DF3），但設(shè)計(jì)人員可以選用意法半導(dǎo)體的SiC器件來(lái)提高能效和功率密度。同樣，在保持使用單個(gè)MCU的優(yōu)勢(shì)的同時(shí)，將當(dāng)前的功率調(diào)整為15千瓦的壓縮機(jī)也比較簡(jiǎn)單。
2024工業(yè)峰會(huì)上最大的演示系統(tǒng)方案
機(jī)械臂抓取一個(gè)盒子
峰會(huì)上展出的自動(dòng)化流水線系統(tǒng)是同類(lèi)首創(chuàng)，也是工業(yè)峰會(huì)2024上的最大的解決方案演示。意法半導(dǎo)體豐富的系統(tǒng)級(jí)專(zhuān)業(yè)知識(shí)，廣泛的產(chǎn)品范圍和技術(shù)組合，給參會(huì)者留下了深刻印象。在眾多的控制器、驅(qū)動(dòng)器、RFID讀取器、網(wǎng)關(guān)、傳感器等產(chǎn)品中總共有500多顆ST芯片。在一個(gè)如此大的系統(tǒng)演示中，很多不同的組件來(lái)自同一家公司，這是非常罕見(jiàn)的。
這個(gè)大型演示模型是一個(gè)由三個(gè)機(jī)械臂和七個(gè)雙電機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)解決方案組成的復(fù)雜的自動(dòng)化流水線系統(tǒng)，其中運(yùn)送物體總共使用了14個(gè)永磁直線同步電機(jī)，ST技術(shù)創(chuàng)新中心為這些電機(jī)設(shè)計(jì)了七個(gè)雙電機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)器。七個(gè)雙伺服驅(qū)動(dòng)器使用EtherCAT和一個(gè)可編程邏輯控制器（PLC）通信，其中可編程邏輯控制器使用CiA 402協(xié)議分發(fā)實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)參考信號(hào)。簡(jiǎn)而言之，這不僅是一個(gè)精彩的應(yīng)用演示，還是一個(gè)交鑰匙解決方案。
STM32MP2開(kāi)發(fā)套件，簡(jiǎn)化PLC開(kāi)發(fā)
這個(gè)自動(dòng)化流水系統(tǒng)還支持CODESYS、Profinet、Sub-1G、IO-link等協(xié)議。此外，這個(gè)演示展示了ST與西門(mén)子的合作關(guān)系。通過(guò)利用西門(mén)子的自動(dòng)化解決方案，ST可以使用PLC（可編程邏輯控制器）和HMI（人機(jī)界面）來(lái)確保更高的裝配準(zhǔn)確度、可靠性和精度。因此，這個(gè)自動(dòng)化裝配流水線是證明ST在嵌入式系統(tǒng)領(lǐng)域擁有豐富的產(chǎn)品組合和大量的專(zhuān)業(yè)知識(shí)的最好例子。
這個(gè)系統(tǒng)演示還展示了一個(gè)在虛擬空間映射現(xiàn)實(shí)世界制造過(guò)程的數(shù)字孿生平臺(tái)。數(shù)字孿生模型為預(yù)測(cè)性維護(hù)和效率分析提供了一個(gè)獨(dú)特的仿真能力。數(shù)字孿生可以幫助工程師預(yù)測(cè)問(wèn)題，減少停機(jī)時(shí)間，并在不停產(chǎn)的情況下測(cè)試潛在的變化，而不需要在現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控裝配線的每個(gè)角落和縫隙。這個(gè)概念在汽車(chē)和航空航天工業(yè)中很熱。通過(guò)在工業(yè)峰會(huì)2024等活動(dòng)上展示這個(gè)概念，ST揭開(kāi)了數(shù)字孿生的神秘面紗，從而擴(kuò)大智能制造的應(yīng)用范圍。
數(shù)據(jù)中心
重新思考AI數(shù)據(jù)中心電源
本屆峰會(huì)上還有新的亮點(diǎn)，比如，使用碳化硅技術(shù)提高能效和功率密度的5.5千瓦人工智能數(shù)據(jù)中心電源。在過(guò)去的五年里，云計(jì)算、人工智能和區(qū)塊鏈技術(shù)使數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)呈現(xiàn)爆炸式增長(zhǎng)。事實(shí)上，伴隨著數(shù)據(jù)中心在全球的大量增長(zhǎng)，還需要大量的冷卻系統(tǒng)和電能用于支撐。除了設(shè)備本身運(yùn)行需要大量的電能外，冷卻也會(huì)消耗大量的電能。因此，任何形式的能效提升都會(huì)產(chǎn)生巨大的影響，這意味著設(shè)備將使用更少的電能，對(duì)冷卻的需求也會(huì)降低。
本屆峰會(huì)展出的電源也是獨(dú)一無(wú)二的，更高的能效意味著它可以省去橋式二極管。事實(shí)上，使用SiC器件和配套的STGAP電隔離柵極驅(qū)動(dòng)器不僅可以提高能效，而且能夠?qū)崿F(xiàn)新拓?fù)涓玫穆涞?。ST配套的MCU處理器STM32G4還為電源解決方案帶來(lái)了智能和先進(jìn)的控制功能，以實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的配電機(jī)制，從而更好地實(shí)時(shí)適應(yīng)負(fù)載波動(dòng)。
簡(jiǎn)而言之，開(kāi)發(fā)現(xiàn)代且功能豐富的電源變得更具成本效益，從而促進(jìn)了新一代電源的進(jìn)一步應(yīng)用。此外，ST合作伙伴展示的人工智能數(shù)據(jù)中心電源是目前很少的采用SiC的實(shí)物電源。這個(gè)樣機(jī)演示還表明，向高壓直流（HVDC）基礎(chǔ)設(shè)施轉(zhuǎn)型還有助于創(chuàng)建更環(huán)保的數(shù)據(jù)中心。因?yàn)楦邏褐绷鬏旊娊档土溯旊姄p耗，降低了配電過(guò)程中的能耗，從而提高了整體能效。
此外，將可再生能源直接整合到現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)營(yíng)是實(shí)現(xiàn)更環(huán)保的數(shù)據(jù)中心的另一條途徑，這種方法可以大幅減少整體碳足跡。事實(shí)上，太陽(yáng)能和風(fēng)能發(fā)電有助于我們減輕對(duì)傳統(tǒng)電網(wǎng)的依賴(lài)度，讓人工智能數(shù)據(jù)中心變得綠色環(huán)保。當(dāng)然，將可再生能源應(yīng)用于人工智能數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域?qū)?huì)面臨不少挑戰(zhàn)，但是在工業(yè)峰會(huì)2024上，ST的合作伙伴展示了如何使用ST的SiC產(chǎn)品將這個(gè)概念變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。簡(jiǎn)單地說(shuō)，在世界建設(shè)越來(lái)越多的數(shù)據(jù)中心的同時(shí)，意法半導(dǎo)體正在努力建設(shè)一個(gè)更節(jié)能、更具成本效益和對(duì)環(huán)境負(fù)責(zé)的電力基礎(chǔ)設(shè)施新時(shí)代。
與全球SiC領(lǐng)導(dǎo)者一起創(chuàng)新
碳化硅和氮化鎵晶片
由于ST在碳化硅領(lǐng)域擁有近三十年的研制經(jīng)驗(yàn), 從技術(shù)研發(fā)到襯底、外延、晶圓制造，再到模塊組裝和封裝測(cè)試，ST全盤(pán)掌控碳化硅的價(jià)值鏈。與許多競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手不同的是，ST能夠在價(jià)值鏈上下游全面創(chuàng)新，提供業(yè)內(nèi)性能最好的產(chǎn)品。此外，從碳化硅粉末到襯底、晶片、裸片、分立器件和電源模塊，ST能夠控制所有制造過(guò)程，滿足客戶(hù)日益增長(zhǎng)的需求。
當(dāng)工程師們想知道如何使用SiC甚至如何采購(gòu)SiC時(shí)，工業(yè)峰會(huì)2024給出了答案，與會(huì)者在會(huì)上看到ST是如何解決這些問(wèn)題，以及如何一步一步成長(zhǎng)為全球排名前列的碳化硅供應(yīng)商。具體而言，與會(huì)者可以獲得我們廣泛的MOSFET晶體管和二極管產(chǎn)品組合，以及在汽車(chē)和工業(yè)關(guān)鍵系統(tǒng)的應(yīng)用情況。例如，參會(huì)者可以看到SiC MOSFET產(chǎn)品組合如何切實(shí)提高太陽(yáng)能電動(dòng)汽車(chē)充電站、電動(dòng)汽車(chē)車(chē)載充電器、電驅(qū)逆變器、儲(chǔ)能應(yīng)用和人工智能服務(wù)器電源的能效、可靠性和性能。
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