2020年注定是不平凡的一年，新冠疫情突如其來，擾亂了我們正常的學習、生活、工作，對全球經(jīng)濟也造成了巨大的沖擊。與此同時，“新基建”在這一年頻頻被刷屏，成為中國經(jīng)濟的一大“熱詞”。

4月20日，國家發(fā)改委首次明確了新型基礎設施的范圍，包括信息基礎設施、融合基礎設施、創(chuàng)新基礎設施三個方面。5月22日，“新基建”正式寫入政府工作報告?！秷蟾妗诽岢觯骸凹訌娦滦突A設施建設，發(fā)展新一代信息網(wǎng)絡，拓展 5G 應用，建設充電樁，推廣新能源汽車，激發(fā)新消費需求、助力產(chǎn)業(yè)升級?！碑斍埃倜缴w章的“新基建”主要包括七大領域：5G基建、特高壓、城際高速鐵路和城市軌道交通、新能源汽車充電樁、大數(shù)據(jù)中心、人工智能、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)。

近期，《電子技術應用》邀請了具有廣泛代表性的多家半導體廠商，一同就“新基建”的話題，回顧2020、展望2021！

ADI 中國區(qū)工業(yè)市場總監(jiān) 蔡振宇

ADI 中國區(qū)工業(yè)市場總監(jiān)蔡振宇表示，中國的“雙循環(huán)”和“新基建”為全球展示了疫情后重建的一種最好的方式和戰(zhàn)略。中國速度與中國體量相結合，正構建經(jīng)濟發(fā)展的“雙循環(huán)”新格局，內(nèi)循環(huán)是將來中國主要發(fā)展經(jīng)濟的引擎，外循環(huán)則是促進經(jīng)濟全球化和多國協(xié)同合作的多邊思維，在此重要經(jīng)濟基礎發(fā)展策略下，新基建則成為了其中的關鍵。疫情對人與人之間的溝通、互動甚至生產(chǎn)方式帶來影響和不確定性，使我們要重新思考怎樣重構銷售渠道、生產(chǎn)鏈、供應鏈的布局，以及怎樣促進傳統(tǒng)行業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型。這將是今后所有企業(yè)面臨的一個核心戰(zhàn)略重點。

隨著中國產(chǎn)業(yè)升級，邁向數(shù)字化，中國市場在全球扮演著重要角色，雙循環(huán)與新基建等國家戰(zhàn)略的實施，為中國產(chǎn)業(yè)帶來前所未有的發(fā)展機遇。近日，亞德諾半導體（中國）有限公司正式成立后，亞德諾半導體（中國）有限公司將擁有更多的本地決策能力，決定產(chǎn)品與技術的投資方向，敏捷地響應本地市場的創(chuàng)新需求，原ADI中國研發(fā)中心相應升級為ADI中國產(chǎn)品事業(yè)部，其角色從支持全球研發(fā)，轉(zhuǎn)向為中國市場量身開發(fā)定制產(chǎn)品。這將使ADI中國更好地融入本地產(chǎn)業(yè)生態(tài)，為中國客戶服務。

5G

新基建下5G的廣泛部署為產(chǎn)業(yè)帶來發(fā)展機遇。5G技術帶來的復雜性、頻譜擴展、更寬帶寬和高通道數(shù)，以及要求降低尺寸、重量、功耗(SWaP)和成本，并支持所有當前和新興的蜂窩標準，從傳統(tǒng)的2G/3G協(xié)議到4G以及5G部署。通信設備商需要一個強大的全新解決方案，既能支持新興寬帶應用，又能提供現(xiàn)有應用所需的高性能的單一無線電平臺將受到歡迎。

此外，大多數(shù)通信設備制造商都在壓力的驅(qū)使下提高其系統(tǒng)的數(shù)據(jù)吞吐率和性能，以及添加更多的功能和特性。同時，他們也面臨著降低系統(tǒng)總功耗的壓力。例如，常見的挑戰(zhàn)包括，為了降低總功耗，需要重新安排工作流程并將作業(yè)轉(zhuǎn)移到未充分利用的服務器，從而使其他服務器能夠關閉。要滿足這些需求，了解終端用戶設備的功耗是非常必要的。因此，經(jīng)過恰當設計的數(shù)字電源管理系統(tǒng)(DPSM)可以向用戶提供功耗數(shù)據(jù)，幫助做出明智的能源管理決策。

在這樣的產(chǎn)業(yè)環(huán)境下，像ADI公司RadioVerse?射頻收發(fā)器系列這樣的最新平臺提供了全面的解決方案，可提供市場上最寬帶寬、最高性能的解決方案。它的高度集成式架構可簡化系統(tǒng)設計，降低SWaP和成本，并縮短上市時間。為各種廣泛的應用提供高效解決方案，包括通信、航空航天與防務以及電子測試和測量(ETM)。例如：ADRV9008/9平臺可實現(xiàn)多標準射頻拉遠頭的設計，并可縮減尺寸和成本；通用平臺將不同頻段和功率要求的產(chǎn)品開發(fā)時間縮短50%，同時還可簡化現(xiàn)場部署和維護；ADRV9008/9通過內(nèi)部LO支持多芯片相位同步，支持高性能的數(shù)字波束成形，同時降低尺寸、重量和功耗；簡化的設計要求加快了大規(guī)模MIMO的上市時間。像ADI公司的ADMV1013和ADMV1014，它們是高集成度微波上變頻器和下變頻器，這些IC在24 GHz至44 GHz的極寬頻率范圍內(nèi)工作，提供50 ?匹配，使得在構建的單一平臺上可以支持所有5G毫米波頻帶（包括28 GHz和39 GHz），從而有助于簡化設計并降低成本。

對于電源技術而言，5G時代面臨的挑戰(zhàn)很大，設備越來越小，帶寬越來越寬，功率越來越高。在新一代基站設計上，像ADI就提供了很多好的設計方案，如POE通過傳輸數(shù)據(jù)的網(wǎng)線給電源供電，設計要考慮板上需要哪些模塊，相關模塊怎么做集成化等。ADI提供了業(yè)界領先的解決方案，滿足小尺寸、大功率電源需求，例如雙通道 50A 或單通道 100A 降壓型μModule? (電源模塊) DC/DC 穩(wěn)壓器LTM4700，單片能做到100安培?；臼褂肞oE供電能節(jié)省非常多的成本，由于拉線成本很高，ADI的PoE供電從802.3at、af、bt到LTPoE++，功率從13W直到90W，最新的POE可以支持150W，也就是說普通的小基站，一根網(wǎng)線就能提供過去數(shù)據(jù)和電源的功能，同時POE供電加上模塊設計，可以讓基站電源的設計更簡化。

此外，要滿足5G通信的要求，必須先對它們進行測量和測試，前所未有的測試測量規(guī)范將對測試系統(tǒng)設計帶來挑戰(zhàn)。作為擁有深厚的領域知識和專業(yè)知識的合作伙伴，ADI幫助客戶規(guī)劃和構建高性能的測試和測量設備，使5G網(wǎng)絡基礎設施成為可能。ADI擁有市場上最全面的產(chǎn)品組合之一，可用于應對5G ET&M挑戰(zhàn)。ADI與全球及中國本地多家業(yè)界測試測量領導廠商建立了廣泛的合作，為5G測試測量設備提供了關鍵解決方案。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)勢是能夠充分利用傳感器采集的不斷增加的數(shù)據(jù)做出更好的決策，而在整個工業(yè)自動化系統(tǒng)中，能否及時獲取和傳輸數(shù)據(jù)取決于網(wǎng)絡連接。其中，工業(yè)以太網(wǎng)發(fā)揮著越來越重要的作用。但幾十年的發(fā)展歷程導致工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議和拓撲形式眾多，越來越多的工業(yè)自動化技術供應商和制造商都希望能獲得獨立于制造商的開放式通信平臺。因此，未來的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應用必須支持各種常見的網(wǎng)絡拓撲，如PROFINET、EtherNet/IP?、EtherCAT?、POWERLINK?等常用工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議，以及線狀和環(huán)狀拓撲和星形拓撲。

ADI打造的fido5000系列產(chǎn)品是具有兩個以太網(wǎng)端口的實時以太網(wǎng)、多協(xié)議 (REM) 交換芯片，是可編程的 IEEE 802.3 10 Mbps/100 Mbps 以太網(wǎng)互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議版本 6 (IPv6) 和互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議版本 4 (IPv4) 交換機，可虛擬支持任意 2 層或 3 層協(xié)議。另外，它可以連接任何主機處理器，這讓開發(fā)人員可以使用自己的處理器和他們首選的開發(fā)環(huán)境。fido5000還支持時間敏感型網(wǎng)絡 (TSN)。

而ADI推出的新型ChronousTM系列工業(yè)以太網(wǎng)解決方案當中的ADIN1300，進一步致力于解決部署具有低延遲和較小封裝尺寸的工業(yè)以太網(wǎng)連接方面的重要挑戰(zhàn)，以確保實時可靠的工業(yè)通信，從而縮短工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)絡周期時間。這是一款工業(yè)以太網(wǎng)物理層(PHY)產(chǎn)品，以幫助制造商應對關鍵的工業(yè)4.0和智能工廠在通信上的挑戰(zhàn)，包括數(shù)據(jù)集成、同步、終端連接和系統(tǒng)互操作性。

有線通信領域，包括RS-485在內(nèi)的典型現(xiàn)場總線技術與傳統(tǒng)過程控制和電機控制網(wǎng)絡，ADI基于領先的模擬技術、隔離產(chǎn)品以及處理器等的開發(fā)，提供了廣泛的軟件可配置IO、現(xiàn)場儀器儀表、高效伺服驅(qū)動系統(tǒng)等方案。例如ADI最新推出的四通道、軟件可配置輸入/輸出套件AD74413R與AD74412R，將有助于開發(fā)現(xiàn)場可配置遠程I/O單元，將傳統(tǒng)的現(xiàn)場設備與網(wǎng)絡連接，實現(xiàn)傳統(tǒng)儀器儀表與高層級以太網(wǎng)網(wǎng)絡的融合。

在工業(yè)環(huán)境中，低功耗、穩(wěn)定可靠的無線傳感器網(wǎng)絡由于部署與維護的便利性正在成為更多工業(yè)應用場景的網(wǎng)絡連接補充選項，ADI提供的2.4GHz頻段的SmartMesh IP網(wǎng)絡就是其中的卓越代表。這個網(wǎng)絡最大的特點是實現(xiàn)了達到99.999%的高數(shù)據(jù)傳輸可靠性Mesh網(wǎng)絡，并且功耗極低。同時，SmartMesh還是一個時間同步網(wǎng)絡，可以做到各個節(jié)點的時間精確同步，便于很多需要同步的場合。由于其高可靠性，非常適合于對網(wǎng)路傳輸可靠性要求很高且希望免維護使用的工業(yè)應用場合。對于SmartMesh IP，ADI不僅提供高性能的芯片和產(chǎn)品化的模組，甚至可以為客戶提供全套解決方案。SmartMesh網(wǎng)絡目前已經(jīng)被應用于全球數(shù)據(jù)中心、工業(yè)自動化、風力發(fā)電、輸油管線、交通運輸?shù)阮I域。

新基建下工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)最大的價值便是工業(yè)應用的落地，其中包括激增的高質(zhì)量傳感器、可靠連接和數(shù)據(jù)分析，不斷提高的智能節(jié)點自動化程度對傳感器進行精密數(shù)據(jù)捕捉與位置跟蹤要求也與日俱增。近些年越來越多被提及的設備狀態(tài)監(jiān)測CBM則引入了以振動監(jiān)測為核心的技術，把旋轉(zhuǎn)設備的振動狀態(tài)采集分析以進行產(chǎn)品性能、生產(chǎn)效率與附加值的進一步提升，這是最具現(xiàn)實經(jīng)濟意義也最容易落地的應用。

人工智能

人工智能發(fā)展到今天，已經(jīng)廣泛應用到我們生活的方方面面，ADI的工業(yè)設備監(jiān)測解決方案中就有用到人工智能。其中，ADI的OtoSense體系結構就是一款人工智能驅(qū)動的傳感和解譯平臺，能夠?qū)崟r在線和離線獲取、學習并感知邊緣的任何單向信號（聲音、振動、壓力、電流、溫度等），用于連續(xù)狀態(tài)監(jiān)控和按需診斷，能夠在問題變得嚴重之前確定工廠機器或汽車發(fā)動機中的潛在問題。為進一步加強基于狀態(tài)監(jiān)測的預測性維護解決方案，ADI還收購了專門從事電機和發(fā)電機預測性維護的公司Test Motors，將ADI原有的工業(yè)狀態(tài)監(jiān)測解決方案技術，以及OtoSense的人工智能平臺傳感解譯軟件與Test Motors的監(jiān)控功能相結合，創(chuàng)建更優(yōu)化的解決方案，通過捕獲更廣泛的潛在故障為機器提供更先進、全面的健康狀況監(jiān)測。

要實現(xiàn)人工智能，數(shù)據(jù)采集很重要。OtoSense的人工智能平臺依賴于包括高性能MEMS加速度計在內(nèi)的各種傳感器進行數(shù)據(jù)采集。例如ADXL100x系列單軸加速度計針對工業(yè)狀態(tài)監(jiān)控應用而優(yōu)化，測量帶寬高達50 kHz，g值范圍高達±100 g，并且擁有超低的噪聲性能，旋轉(zhuǎn)機械中發(fā)生的主要故障都在ADXL100x系列狀態(tài)監(jiān)控加速度計的測量范圍以內(nèi)。而集成的模塊產(chǎn)品ADcmXL3021還將高性能振動檢測和各種信號處理功能相結合，可以跟蹤許多機器平臺上的振動信號，可簡化狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)中的智能傳感器節(jié)點開發(fā)周期。

數(shù)據(jù)中心

穩(wěn)定可靠電源供應能力是新基建數(shù)據(jù)中心建設中的一大痛點，特別是在狹小空間內(nèi)實現(xiàn)各類處理器，像ASIC、CPU、FPGA低至0.6-0.8伏的核心電壓與50-800安培超高電流高穩(wěn)定性供電系統(tǒng)設計的極具挑戰(zhàn)性，需要頂級的電源的高可靠性和高效的DCDC轉(zhuǎn)換解決方案來實現(xiàn)。

ADI的μModule? (微型模塊) 產(chǎn)品是完整的系統(tǒng)級封裝 (SiP) 解決方案，可最大限度縮短設計時間，并解決工業(yè)和醫(yī)療系統(tǒng)中常見的電路板空間和安裝密度問題。這些 μModule 產(chǎn)品是完整的電源管理解決方案，其在緊湊的表面貼裝型 BGA 或 LGA 封裝中內(nèi)置了集成化 DC/DC 控制器、功率晶體管、輸入和輸出電容器、補償組件和電感器。在設計中采用 ADI 的 μModule 產(chǎn)品，最多能使完成設計過程所需的時間銳減 50%（取決于設計的復雜程度）。μModule 系列將組件選擇、優(yōu)化和布局的設計負擔從設計師轉(zhuǎn)移到了器件身上，從而縮短了總體設計時間和系統(tǒng)故障排除過程，并最終加快了產(chǎn)品上市速度。

以μModule 產(chǎn)品系列中的LTM4700 降壓型 DC/DC 電源穩(wěn)壓器為例：LTM4700兼具同類產(chǎn)品最高功率和用以降低數(shù)據(jù)中心基礎設施冷卻要求的高能效，使得數(shù)據(jù)中心運營商能夠提高其服務器的密度和性能；可提供雙路 50A 或單路 100A 配置，采用的創(chuàng)新封裝技術實現(xiàn)了在服務器密度增加以及數(shù)據(jù)中心吞吐量和計算能力提升下，對系統(tǒng)尺寸和冷卻成本的影響微乎其微；LTM4700 在 4.5V 至 16V 的輸入范圍內(nèi)工作，其輸出電壓在 0.5V 至 1.8V 的范圍內(nèi)進行數(shù)字控制；集成式 A/D 轉(zhuǎn)換器、D/A 轉(zhuǎn)換器和 EEPROM 使得用戶能夠采用一個 I2C PMBus 接口對電源參數(shù)進行數(shù)字監(jiān)視、記錄和控制；開關頻率同步至一個頻率范圍為 200kHz 至 1MHz 的外部時鐘，以滿足那些對噪聲敏感的應用；等等。LTM4700 還擁有針對過壓和欠壓、過流和過溫等故障情況的自保護和負載保護功能。

新能源充電樁

半導體技術的進步讓功率器件開關頻率得到快速有效提升，從而讓充電樁得以實現(xiàn)更大功率充電。IGBT從過去的20k左右提升到現(xiàn)在的40k到50k，而氮化鎵（GaN）和碳化硅（SIC）MOSFET器件可以達到更高的開關頻率。然而，驅(qū)動方式是達到這些開關器件所需開關頻率的關鍵，而開關頻率決定著系統(tǒng)設計成本、尺寸與效率之間的最佳平衡。更高開關頻率對柵極驅(qū)動器的要求越來越高，采用的柵極驅(qū)動器的傳輸延遲、死區(qū)時間、共模瞬變抗擾度(CMTI)等指標對提升充電樁功率和效率產(chǎn)生關鍵的影響。

為了操作MOSFET/IGBT，通常須將一個電壓施加于柵極，使用專門驅(qū)動器向功率器件的柵極施加電壓并提供驅(qū)動電流。隔離式柵極驅(qū)動器的隔離性能、共模瞬變抗擾度、總傳播傳輸延遲等指標將決定直流模塊的整體功率、效率和系統(tǒng)尺寸，正確選擇這類解決方案非常關鍵。與傳統(tǒng)的基于光學隔離式柵極驅(qū)動器相比，ADI提供的iCoupler隔離式柵極驅(qū)動器提供了良好的柵極驅(qū)動特性和隔離性能。

傳統(tǒng)光耦合隔離的方式傳輸延時時間長（例如150—200納秒），而iCoupler柵極驅(qū)動器傳輸延時在50—60個納秒左右，從而大降低減小了傳輸延遲，并且傳輸延時一致性更好，更低的傳輸延遲和延時一致性有助于提高開關頻率和效率。此外，隔離柵極驅(qū)動器的死區(qū)時間也是關鍵特性之一，更低的死區(qū)時間將有效降低損耗。對于大規(guī)模部署的充電樁來說，即使零點幾個百分點效率提升都具有很大經(jīng)濟和社會效益。

以ADI最新的iCoupler柵極驅(qū)動器ADuM4136為例：ADuM4136可實現(xiàn)150 kV/μs的共模瞬變抗擾度(CMTI)，以數(shù)百kHz的開關頻率驅(qū)動SiC MOSFET；加上去飽和保護等快速故障管理功能，設計人員可以正確驅(qū)動高達1200 V的單個或并聯(lián)SiC MOSFET。iCoupler磁隔離的固有優(yōu)勢使得這些特性明顯優(yōu)于光隔離柵極驅(qū)動器，可以確保充電機在不犧牲效率的情況下，在功率變換器中實現(xiàn)超高的功率密度。

此外，從功能安全和用戶人生和財產(chǎn)安全來說，良好的隔離性能也非常關鍵。充電樁的充電機功能電路中的隔離式柵極驅(qū)動器發(fā)揮的隔離功能就非常關鍵，實現(xiàn)充電模塊中功能電路之間的電氣分離，使得它們之間不存在直接導通路徑，從而提升安全性能。

特高壓

特高壓輸電不僅僅是建成一條輸送線路，它還需要很多的變電站（針對交流輸電）及換流站（針對直流輸電）來保證電壓等級的變換電力輸送的安全可靠，同時可以對不同類型的終端客戶做到按需分配電力及交直流的切換。這就需要非常多的設備和控制系統(tǒng)，簡單來說一次設備（直接連接高電壓大電流，像變壓器、開關和換流器等）和二次設備（用來監(jiān)測和控制一次設備的智能控制設備），一次設備更多的是金屬和絕緣材料；而二次設備則是監(jiān)測和控制一次設備的，它提供了更多的智能選項。

在電力二次設備中由智能感知技術來感知電壓電流及外部環(huán)境的變化，根據(jù)需求和具體的變化，由控制技術來完成對于故障的切除及保護、電力運行的測量控制及保護、日常的維護及保養(yǎng)等各類工作。智能感知或者說精確的檢測到電壓電流的變化是整個控制及保護的關鍵，而對感知數(shù)據(jù)能及時做出判斷并能快速發(fā)出控制指令的智能器件是不可缺的，能夠把各種各類傳感信號和不同設備及電站的信號統(tǒng)一協(xié)調(diào)起來對網(wǎng)絡及通信要求也會越來越多，半導體技術在這里扮演了重要的角色，集成電路可以把模擬的電壓電流信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號并進行調(diào)理，由微控制器來完成邏輯判斷并發(fā)出控制命令，并能將各類收集整理好的信號輸送到其它裝置及設備中，由多種半導體芯片組成的信號鏈可以滿足智能設備所有的功能要求。

相對于高電壓大電流的一次設備來講，二次智能設備會有更多的變化及快速的技術演進。例如，對于電力設備的電壓電流檢測，傳感器通常采用電壓和電流互感器（PT/CT），信號調(diào)理從早期的運放加12位ADC，到信號調(diào)理集成加多通道同步采樣16位ADC，只用了幾年的時間，而且還一直在不停的演進中。目前在電力二次智能設備中用的最多是由ADI提供的AD7606及AD7606B，它的多通道同步采樣、高輸入阻抗及內(nèi)嵌信號調(diào)理、滿足單電源供電雙極性輸入、高轉(zhuǎn)換精度及更高的輸入電壓容忍度等特性，都會給電力應用特別是在特高壓應用以最好的支撐。未來對于半導體集成電路的需求會越來越高，更高的精度、更高的集成度、更簡化的系統(tǒng)設計、更高的可靠性及兼容性等要求都會在今后的幾年或幾十年里促進半導體芯片技術不斷地提高與完善。這也會促進與改善整個特高壓技術的不斷完善，在提高安全可靠的技術的同時能讓特高壓技術更好地滿足未來的需求。

當前的新基建，新能源汽車充電樁、儲能、數(shù)據(jù)中心、高鐵和城市軌道交通等也都成為新的投資熱點，它們都需要能源及電力的強有力的支持，特高壓輸送的電力將會直接應用在這些領域。而這些領域?qū)τ诎雽w芯片的需求同樣強烈，技術演進及安全可靠的要求同樣迫切，ADI作為全球領先的半導體公司，可以提供多種高性能芯片來滿足各類應用的需求，并將竭盡全力去支持不斷發(fā)展變化的特高壓技術及各類相關的應用。