25、智慧工厂：有了芯片才更智慧的产业崛起进行时

《智慧工厂：有了芯片才更智慧的产业崛起进行时》

喜马拉雅的朋友大家好，欢迎收听我们的节目，我是主讲人幻实，上次和大家聊过物联网这个万亿规模的芯片应用场景，今天要和大家继聊的芯片应用场景也属于物联网框架下，是细分领域，智慧工厂。

我们把工厂这一场景单独拿出来，是因为工控领域因为环境的特殊性，对芯片的要求与消费级非常不同。按温度适应能力及可靠性要求，芯片大致分为四类：商业级（0℃-70℃）、工业级（-40℃-85℃）、车规级（-40℃-120℃）、军工级（-55℃-150℃）。大家可以发现商业级对芯片的要求最低，军工级要求最高。我们一般把芯片可靠性、温度指标的严苛程度超过商业级别，符合工业应用的芯片归类为工业芯片。

工业芯片在医疗、汽车、运输、楼宇自动化、电力和能源、智慧城市都有应用。另外在我们今天谈的主题智慧工厂中，工业级芯片广泛用于自动化与控制系统、电机驱动、照明、测试和测量等领域，可以说是智慧工厂能够实现的重要支撑。

时下热门的智慧工厂又是什么呢，我们根据《IBM工业4.0与物联网白皮书》定义的工业4.0转型变革战略实施路线图，包括三个阶段：

第一阶段：M2M（厂内与企业内厂际互联），工厂内系统、设备与机器间在物联网的基础上互联互通。逐步达到全企业内所有工厂间运营、监控和管理决策的完整联系。由此激发主要生产力的提升，并增强运营决策灵活性。

第二阶段：B2B（价值链上所有企业互联），实现企业全方位供应链的互联互通。包含上游所有各级供应商的相关系统（系统内包含相关设备的物联网信息）以及下游各渠道的系统终端或设备。以此增加生产力，提升效率与灵活性。

第三阶段：C2M（消费者与相关工厂间互联），又称为“以软件定义产品与制造”阶段。在这阶段中，产品方面的需求、设计、测试、上市，以及制造方面的工厂、制造、物流、服务，都在企业安全的架构体系之下。

通过这三个阶段的分类，我们可以发现，工业4.0下的智慧工厂不是“黑盒子”。智慧工厂不仅是全自动的生产线，更是信息化、物联网化、智能化的高度融合。将制造过程中的每个车间、每台设备、每个检测结果进行实时采集，实现产品从生产加工、检测、入库、派单甚至服务的全流程数字化、智能化管理。联合物联网技术的深度应用，让人与机器之间、机器与机器之间产生了灵性与沟通，真正达成各环节高效互联、资源零损耗。

我们所面对的工业产品经历了从机械与电气为主导的传统产品，到增加了电控、传感、软件与用户交互界面部分智能产品，再到当下个性化、软件定义、智能互联的产品的演变。

演变后的工厂，工业级芯片是使智慧变为可能的主要因素之一。智慧工厂，硅含量极高。

按照工业信号的感知、传输、处理等流程可将工业芯片按产品类型分为计算及控制类芯片（处理器、控制器、FPGA等）、通信类芯片（无线连接、RF射频）、模拟类芯片（放大器、时钟和定时器、数据转换器、接口和隔离芯片、功率、电源管理、电机驱动等）、存储器、传感器及安全芯片六大类。这六大类芯片在智慧工厂的执行、传输、计算以及传感器都有大量的应用。

首先说工厂的执行部分，即自动控制系统，被誉为智慧工厂的“神经。”以PLC (可编程控制器)为例，除了需要用到MCU主控芯片、NAND FLASH、DRAM等芯片，此外还包括被动元器件、IO模件等。粗略推算，含硅的产品价值约占PLC总成本的80%。此外，人机界面中的液晶屏幕、网关设备中也都用到大量芯片。

在传输环节，工厂的生产信息通过IoT网络交换设备与后端工业云平台进行交互。交换机用到闪存、DRAM等存储芯片、MCU、光器件，电源芯片，芯片的成本占比大多会超过总成本的50%。

在数据计算环节，像这几年流行的边缘计算芯片，类似于人类的神经末梢，可以对于简单的信息直接处理。数据服务器中会用到CPU、GPU、内存、硬盘、接口等芯片。

在传感器部分，传感器是机器与周围交互工作的信息通道，用来执行视觉、触觉、力觉等功能，比如距离测量、声音、光线等。在智能工厂中，机器传感器以视觉和力觉传感器最为常用。比如霍尼韦尔的传感器装于机器人关节处，通过检测弹性体变形来间接测量所受力，单个机器臂可能要搭载3-4个六维力觉传感。。视觉传感器在机器视觉检测中普遍使用，CIS芯片、SOC芯片在这里面都可以看到。

可以说，工业芯片已经成为新工业革命和新基础设施建设的关键支撑，工业芯片的设计和制造水平是衡量一个国家整体制造业竞争力的真正试金石。

目前我国约有38万家规模以上工业企业，以每个工厂采用30万元芯片价值。未来中国智慧工厂硅含量合计将提升近2500亿元；按照工业增加值中国占世界比例假设，预计全球智慧工厂硅含量合计将提升约9200亿元。

在这个不错的市场赛道上，我们再来看看这个领域，有什么公司在布局发力呢。

本期我们谈一家在珠海的上市公司纳思达，它是全球通用耗材的领军企业，是中国首家自主知识产权激光打印机缔造者，中国唯一掌握直喷式多彩色3D打印技术厂商。

纳思达旗下有家控股的半导体公司叫极海半导体，极海半导体具有20年芯片设计经验，主打工业级MCU和物联网安全芯片。比如极海半导体的32位工业级APM32系列MCU温度等级范围-40℃~105℃，具有较强的温度适应能力；ESD等级达到8KV（APM32F003系列），抗静电干扰能力强；集成HSI内部高速振荡器，全范围内精度在±3%以内，有助于提高产品设备运行的灵敏度，是针对智慧工厂数字化和智能化处理而开发的。

在无线连接领域，极海半导体推出GW8822系列无线MCU，支持2Mbit/s的传输速度，可满足更多工业物联网节点的接入需求；支持远距离传输，室外传输距离可以到300米，室内传输距离可以到100米；支持Mesh组网、OTA升级、室内定位和定向，有助于快速识别、定位人员或设备的位置。随着工厂数据的增多，数据安全也特别重要，极海半导体推出了基于国产CPU多核异构安全加密架构的物联网嵌入式安全芯片，融入先进的物理不可克隆技术和30多项防攻击专利设计，可有效保障工业物联网大数据传输的同时，确保设备连接的安全性和稳定性。

比较有独特优势的是，母公司纳思达在珠海有两个工业园，其中高栏港经济区新建工业园占地1平方公里，每年激光打印机产能达到500万台。这个工厂纳思达就是按照工业4.0的标准进行的搭建，实现数据采集、处理以及智能化运作。 园区还可根据不同业务进行不同的数据处理，例如数据传输可使用工业级的SoC，通过中继、工业物联网网关上传到数据中心，对于工厂的生产管理和降本提效发挥着重要作用。这些工业4.0所需要的设备均会搭载极海通用MCU微控制器，安全SoC-eSE芯片及低功耗蓝牙芯片。应该说母公司给子公司的芯片提供了良好的测试环境与应用场景，真是相得益彰，羡慕死其他国产工业芯片的的公司。也是传统企业进入芯片行业的典范。

最后，总结下，智能制造是以制造环节智能化为核心，以端到端数据流为基础，以数字作为核心驱动力。因此智慧工厂被企业列为智能制造部署的首要任务，工控芯片需求也顺势增加。

我们投资、创业、定位公司战略都是要抓住时代背景顺势而为，我们做产业应用场景分析也是想帮大家梳理变革，让大家能够早日布局赶上潮流，踏浪而行。

本期就是这样了，还是要说一句投资有风险，入市需谨慎。我们不推荐股票，只帮大家做产业剖析，谢谢爱学习的你的守候与支持。