ST 2022年工业峰会的主题是“激发智能 持续创新”，在工业峰会上，ST展示了其通过各种举措赋能“可持续”和“技术创新”。ST的高管们总结了ST工业方的面新成绩，介绍了ST针对工业领域的创新技术和方案，并对未来工业市场的发展做了展望。KuVesmc
ST发布新战略，聚焦四大终端
企业的规划必然建立在其对市场的预判上，特别是在某些领域具有领导地位的企业，它们对市场的预判往往备受行业关注。ST所有的规划均建立在智能出行、电源和能源管理、物联网和互联趋势的基础上，近期ST公布了基于三大长期赋能趋势的全新目标。KuVesmc
意法半导体总裁兼首席执行官Jean-Marc Chery在回顾ST的三大长期赋能趋势时，特别强调了中国市场的重要性。据他的介绍，中国正在引领智能出行，目前中国新上牌的汽车中约四分之一为电动/插电式混动汽车。同时，对汽车配套基础设施的需求，也带动了快充站和车辆通信装置等投资；中国是全球最大可再生能源投资国，也是全球最大的太阳能、风能、生物质能和水力发电国，其拥有全球80%以上的太阳能电池板和70%的电动汽车电池产能；中国物联网和互联相关系统的推出速度正加快，支持智能物联网设备的发展正在普及。KuVesmc
由于这三大趋势在中国市场的表现突出，相信这也是ST如此重视中国市场的原因。2022年，ST公布了全新目标：在2025至2027年间，通过有机增长模式，打造成为市场规模超过200亿美元的企业。实现该目标的方法是——服务于四个终端市场的客户。其中，汽车和工业市场的增长势头最强劲。KuVesmc
Chery介绍说，全球工业市场正在经历一场转型，三大长期赋能趋势涉及到的基础设施建设，是全球工业市场转型的基础。据介绍，工业应用转型有两大趋势：第一个趋势是设备及系统数字化，体现为与云的融合，即“云化”，涵盖了制造和物流自动化、机器人和自主系统，以及人工智能和工业物联网的普及；第二个趋势是能源管理和能效改进，包括推动电气化、电机控制智能化和节能化，以及能源基础设施改进。KuVesmc
以上两个工业应用转型趋势，对所有工业细分市场都很关键，具体可从三个主要板块来分析。第一，工厂自动化和工业基础设施，预计到2025年，它占ST工业服务市场的65%，该板块覆盖了自动化、电源和能源系统、交通、照明等领域，其客户需要高功率、高性能、高附加值的定制化解决方案。第二，消费类工业，到2025年约占ST工业服务市场的25%，该板块包括家用电器、智能建筑/智能家居以及电动工具，其客户通常需要大批量的标准化组件，产品生命周期与消费品类似。第三，特定用途工业，到2025年约占ST工业服务市场的10%，包括医疗保健和航空航天等。KuVesmc
ST投资重点：提升产能
2021年，半导体供应链陷入严峻的供货困境，半导体厂商深刻意识到晶圆产能的重要性，许多晶圆制造商加强了产能扩建的力度。为了支持客户在更多领域的发展，ST正扩大投资，提升技术制造优势。KuVesmc
对此，意法半导体亚太区销售及市场执行副总裁Jerome Roux介绍说，ST的应对措施包括扩建意大利Agrate晶圆厂和法国Crolles晶圆厂，目标是到 2025年ST 12寸晶圆的产能比2022年提高一倍，同时ST也在加速提升后工序产能，并加强与外包合作伙伴的合作。目前，ST已经开发出第三代SiC技术，且正投入大量资金发展SiC业务。KuVesmc
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2022年7月11日，ST宣布与格芯(Global Foundries)合作，投资数十亿欧元在ST位于法国Crolles现有的12寸工厂附近创建一个新的联合运营的12寸半导体制造工厂，其中意法半导体持股42%，格芯持有58%股权。该工厂的目标是到2026年满负荷生产，每年可生产高达620,000片12寸晶圆。同时，ST将继续投资改造在意大利米兰附近的Agrate的12寸晶圆新厂，按计划将于明年上半年开始增加产能，预计到2025年底实现满负荷生产。以上投资将助力ST到2025年把12寸产能提高到现在的一倍。KuVesmc
Chery补充说，“ST 2022年的资本支出约为35亿美元，我们正通过执行战略投资计划升级制造能力，加快宽禁带技术的垂直整合能力，扩大12寸晶圆产能以增加模拟器件产能。”针对宽禁带半导体，ST也在加大碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN)的产能。比如，ST投资7亿多美元给意大利Catania工厂，以在2025年生产ST自己的SiC裸晶圆，满足其40%的需求。另外，ST也与Cree(Wolfspeed)、SiCrystal签订了裸晶圆的供应合同。KuVesmc
ST通过推进专注汽车和工业相关高增长领域的战略，以实现2025年超过200亿美元营收的目标。Roux预测说，预计在未来几年，ST亚太区的市场规模达到190亿美元，期间的复合年均增长率超过6%，而同期的工业市场的复合增长率则有望达到两位数。KuVesmc
ST将工业市场细分成40 余个更小的市场，并部署了2万多款产品——其中包含标准产品以及高度定制的产品，支持超过10万名不同规格的客户。除了提供元器件产品之外，还为各种工业应用提供完整的系统解决方案，包括电力转换、基于行业前沿的STM32 MCU/MPU、磁隔离栅极驱动器、MOSFET、IGBT、模拟信号处理IC、运动传感器、环境传感器、光学传感器，以及多种多样的连接解决方案。KuVesmc
亚洲市场是ST的高增长市场，ST在亚洲围绕智能手机、物联网、人工智能、电机控制、自动化、电源&能源以及新能源汽车设立了七个技术创新中心，其中电源&能源、电机控制、自动化三个创新中心专注于服务主要的工业细分市场。从项目早期就开始与客户研发团队沟通，提出整套解决方案，从中积累专业技术知识并部署解决方案。KuVesmc
除了增加产能、提升垂直整合能力相关的投资之外，ST还在亚洲的主要城市(深圳、上海、北京、首尔和台北)建立了五个实验室，这些实验室有约50名ST高级专业技术人员(SRA、FAE和Division AE)。为了加速部署技术创新中心开发的可持续性解决方案，ST还与代理商合作伙伴(Arrow、WT、WA、Edom、Avnet)建立了五个联合实验室，与客户(泰科智能、汇川技术、华润创业)建立了三个联合实验室，与印度的REC公司建立了一个联合推广实验室，与中国的几家重点大学建立了联合实验室。KuVesmc
坚持可持续发展
意法半导体亚太区功率分立和模拟产品部市场和应用副总裁Francesco Muggeri则主要围绕节能减排、能源输送方式、节能电机控制等话题做了分析。他透露说，在2021年，ST使用的电力就已经有51%来自可再生能源。公司的目标是：到2027年实现100%可再生能源的使用。此外，ST也将帮助客户使其可再生能源的使用达到与自己同样的水平。KuVesmc
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“无论我们展示何种解决方案，它们的共同点都是‘注重节能提效’。根据IEA 2019年的预估数据，工业市场占据全球总用电量的42%，而工业用电效率每提升1%，就相当于节省了15座核电站的年发电量(总结能为95.6TWh)，约等于减少3200万吨二氧化碳排放。” Francesco介绍说，“另外，住宅也存在能源浪费的情况，通过节省设备待机状态的耗电量，最终每年也能节省出10座核电站的发电量。这其实意味着，我们哪怕做出一点点节能提效的努力，累积下来都能够节省大量的能源。”KuVesmc
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ST三大工业技术创新中心聚焦三个不同领域。第一个技术创新中心致力于帮助生产清洁能源，第二个技术创新中心致力于帮助提高解决方案和能源传输的效率，第三个技术创新中心是通过引入自动化技术，帮助实现智能化，从而减少能源消耗。KuVesmc
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ST在工业市场的产品组合包括四大类，分别为：1.分立&功率晶体管；2.模拟器件，工业&电源转换IC；3.通用MCU&MPU、安全MCU、EEPROM；4.MEMS&光学传感解决方案。基于这些产品组合，ST在工业领域的目标是，成为嵌入式处理技术、电源和能源管理、传感器市场的领导者，并能加快在模拟器件市场上的发展。KuVesmc
·效率更高的能源传输模式
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Francesco还分析了能源转换链，他强调通过分析能源转换链，将对能源产生、能源传输和存储，以及能源消耗的重要意义更加透彻。上图显示了如何对这三个环节进行干预，左边是新能源产生环节，中间的是能源传输/储能环节，该环节不仅要考虑电池、元器件以及能源储存问题，还要考虑其他的能源存储方式。KuVesmc
就能源传输而言，目前普遍采用交流电传输，现在直流电传输也成为一个发展趋势。电能在传输过程的能源损耗会达到6%-7%左右，有时甚至达到10%。其实主要有两个原因：使用AC输电，就必须向电网注入大量电能。这个电能分为两类——一类是实际可用的电能，一类是无功电能或视在电能。而无功电能/视在电能无法使用，这意味着，人们注入了大量的电能到电网，但却无法充分利用所有的电能。KuVesmc
直流/直流(DC/DC)传输方案，没有交流电(AC)。目前，全世界已经实施了 350多个直流传输项目，DC/DC方案的传输效率可达98%。AC传输会最大会损失8%-9%的电力，而 DC传输最多只会损失2.5%的电力。但DC传输也有复杂性，首要问题是，目前大家都使用AC传输，改变传输方式需要投入巨大的成本。因此，可以考虑在新的输电线路中使用DC传输。但DC输电的电压很高，达到4 kW以上，需要逐步来提高电压。目前，直流输电解决方案和产品还存在局限性。但ST有解决方案，也有技术实力让其成为现实。另外，直流输电还需要解决用户和电网之间没有隔离的问题，虽然ST已经有相应的解决方案，但是这个方面的价格比较昂贵。KuVesmc
以上列举的是远距离直流传输的案例，在短距直流传输方面也有一些案例。采用太阳能电池板进行本地发电，生产的电能就是直流电。如果将这些电能存储起来，它仍然是直流电。将这个电能传输给照明系统，使用的仍然是直流电。因此，对于短距离传输而言，没有必要将直流电转成交流电，再从交流电转成直流电。也许高压直流传输线路（DC/DC的传输方式）的第一步是在本地微电网中实施。据悉，ST的一些客户已经在销售此类的解决方案，ST正与它们携手合作使其成为现实。在中国华南地区已经5、6条输电线路在采用DC/DC传输。KuVesmc
据介绍，太阳能通常有两种，一种是集中式发电，通常功率在400kW以上，该种方式主要用于电网；第二种是分布式发电，通常是指住宅、楼宇等场景安装太阳能电池板来发电，采用分布式发电可让工厂不依靠电网。因此，将这两者结合起来，可以解决很多种问题。KuVesmc
·更节能的电机控制
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在电机控制方面，Francesco还介绍了Dual Motor Servo Drive解决方案，该方案配备有双电机精确定位控制功能，两个电机分别在左右两边旋转，最后同时合在一起，拼出ST的Logo。其中，大约有52%的总能源是由电机消耗掉的，因此要优化电机就需要减少振动和能耗。这个过程的优化需要固件和硬件的支持。KuVesmc
因此，通过提升电机和及其驱动器的能效，可以实现很好的节能减排效果。该怎么实现节能减排？可以分成两个维度：KuVesmc
首先，通过应用新材料，包括从硅器件到碳化硅器件，再到氮化镓器件，进行材料层面的迭代，来一步步提高能效。从软件技术层面来看，开发更先进的算法来实现节能。以上都是针对设备层面的节能减排，除此之外还有另一个维度，从更宏观的层面做节能减排，比如针对不同的工况来调节能源的使用。KuVesmc
其次，电机控制的智能化。可以从两个维度来看：第一个维度是，电机控制扩展自己的感知范围，比如通过各种传感器、MEMS，让其自主动去做决策，使它变得更加智能。另外一个维度是，通过不断迭代和提升MCU计算能力，电机可以做很多智能化的环境辨识，包括伺服驱动的惯量辨识，或者电机参数的在线辨识，让其工作工况达到非常优化的程度。KuVesmc
不过，很多技术可能还停留在实验室层面，从研究到推广到产业化需要一个过程。ST的电机控制部门在与高校以及和别的公司合作或建立联合实验室，来加快产业化的速度。KuVesmc
小结
最后，针对ST在碳化硅方面的布局，Francesco分享了一个小故事：四年半前，没有人相信汽车会用到SiC，当时所有的人都在等待GaN。只有ST与美国一家电动汽车汽车制造商在探讨SiC。当第一家车企开始使用SiC产品后，紧接着市场风向就发生了巨大的变化。“可以说，SiC用于电动汽车这个想法始于ST。”他感慨地说。KuVesmc
其实，当前ST在工业领域的技术创新，也与当年在车用碳化硅方面的创新一样，虽然有些技术暂未大规模商用，但只要该技术足够优秀，足够贴合市场趋势，在下一个风口也许就能起飞。KuVesmc
责编：Clover.li