面對(duì)近年來(lái)工業(yè)4.0概念持續(xù)發(fā)展，並加入人工智慧（AI）普及化、節(jié)能減碳等熱門(mén)議題引發(fā)關(guān)注，意法半導(dǎo)體（ST）也在近期提出包含MEMS感測(cè)器和碳化矽（SiC）等高效解決方案，探討可在邊緣AI領(lǐng)域扮演的關(guān)鍵角色，使其更易於普及，讓每個(gè)人都能受益。
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| 意法半導(dǎo)體也在近期提出包含MEMS感測(cè)器和碳化矽等高效解決方案，探討可在邊緣AI領(lǐng)域扮演的關(guān)鍵角色。 |
意法半導(dǎo)體類比、電源、MEMS和感測(cè)器事業(yè)群副總裁暨M(jìn)EMS子產(chǎn)品事業(yè)群總經(jīng)理Simone Ferri指出：「對(duì)比人腦與同等運(yùn)算能力（約每秒1011次浮點(diǎn)運(yùn)算）的高效能超級(jí)電腦的耗電量，人腦僅需20瓦、而超級(jí)電腦則需22.8MW，這百萬(wàn)倍的電量差距便構(gòu)成了重大發(fā)展阻礙，亟須加以縮小。」
意法半導(dǎo)體中國(guó)及APeC汽車用SiC產(chǎn)品部經(jīng)理Gaetano Pignataro進(jìn)一步表示：「目前加速AI部署的重要問(wèn)題之一，便是其造成的環(huán)境衝擊，包含排放二氧化碳、耗水電量和便利性，皆與人類活動(dòng)間存在巨大差異，成為阻礙AI被廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵障礙，並正視這些挑戰(zhàn)。」
進(jìn)而建議效仿章魚(yú)的智慧，並轉(zhuǎn)化為AI和感測(cè)技術(shù)，如將其神經(jīng)分佈在觸腳中，形成分散式智慧的邊緣AI；還在數(shù)據(jù)源附近設(shè)有專門(mén)感測(cè)器，能在邊緣即時(shí)處理，減少複雜的數(shù)據(jù)傳輸。章魚(yú)便因此得以適應(yīng)環(huán)境，改變本體形狀甚至顏色。
此即是ST創(chuàng)新概念之一的「適用性配置」，利用智慧感測(cè)器分析環(huán)境便如同章魚(yú)根據(jù)環(huán)境重新配置自身的原理，關(guān)鍵是可透過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)核心和有限狀態(tài)機(jī)臺(tái)合作即時(shí)解讀事件，並已將此概念導(dǎo)入不同應(yīng)用場(chǎng)域。
包括對(duì)於再生能源的風(fēng)力發(fā)電，將ST的智慧感測(cè)器放置在機(jī)艙上的低功耗節(jié)點(diǎn)，便能監(jiān)控機(jī)艙姿態(tài)，並偵測(cè)任何彎曲或異常；追蹤風(fēng)力葉片速度和行為，以優(yōu)化風(fēng)機(jī)性能。以及用於電鑽的反衝偵測(cè)，ST感測(cè)器便能透過(guò)監(jiān)控移動(dòng)和電流消耗來(lái)偵測(cè)即將發(fā)生的反衝，然後切斷電池電源以限制影響，確保使用者的安全與健康，避免須經(jīng)MCU處理數(shù)據(jù)後才反應(yīng)的延遲。
值得一提的是，針對(duì)目前在倉(cāng)儲(chǔ)中已經(jīng)廣泛使用的各種機(jī)器人類型，ST也提供光學(xué)和MEMS感測(cè)器的組合，例如將飛行時(shí)間感測(cè)器與動(dòng)作感測(cè)器，或鏡頭與動(dòng)作感測(cè)器結(jié)合，創(chuàng)造出更多的應(yīng)用可能性。
Simone Ferri表示：「為了優(yōu)化成本與製造，ST通常會(huì)將感測(cè)器分開(kāi)設(shè)計(jì)，並將數(shù)據(jù)處理集中在MCU或MPU層級(jí)，透過(guò)AI演算法或其他演算法來(lái)融合這些資訊。」因此在需要快速反應(yīng)的倉(cāng)儲(chǔ)機(jī)器人或防反彈機(jī)制的電鑽等應(yīng)用、若有警示或觸發(fā)事件時(shí)，無(wú)論是光學(xué)或是動(dòng)作感測(cè)器，都可以立即做出有效反應(yīng)，而不必依賴中央處理器。
Gaetano接著探討電動(dòng)化對(duì)碳化矽帶來(lái)的挑戰(zhàn)及市場(chǎng)需求的轉(zhuǎn)變，以及ST的產(chǎn)品藍(lán)圖及製造策略。例如在工業(yè)領(lǐng)域的設(shè)備電源、AI伺服器等應(yīng)用，對(duì)更高功率、更高效能及更高密度的需求日益增加，而碳化矽正是滿足這些需求的理想技術(shù)，應(yīng)用範(fàn)圍相當(dāng)廣泛。
依分析師預(yù)估，2026年整體碳化矽功率元件市場(chǎng)將大幅成長(zhǎng)約達(dá)350億美元，並於2030年接近400億美元。到了2030年的碳化矽市場(chǎng)規(guī)模可望接近20 億美元，其中約70%的成長(zhǎng)來(lái)自汽車應(yīng)用，剩下的 30%則來(lái)自工業(yè)領(lǐng)域。
例如在能源發(fā)電與配電領(lǐng)域中，碳化矽也是處理高功率需求的首選技術(shù)，特別是在對(duì)高功率和效率至關(guān)重要的AI資料中心、電信基礎(chǔ)建設(shè)、充電樁等，無(wú)論是從高到中低功率的應(yīng)用，追求最高的效率與功率密度都是共同目標(biāo)。僅今年充電樁的安裝量就增加了約600萬(wàn)座，高功率充電站中的矽含量可達(dá)到5,000美元，創(chuàng)造了可觀的市場(chǎng)規(guī)模。
且在再生能源領(lǐng)域，碳化矽已廣泛應(yīng)用於逆變器與高功率風(fēng)力發(fā)電機(jī)，具備在高電壓、高開(kāi)關(guān)頻率及嚴(yán)苛環(huán)境下運(yùn)作的能力，需要耐用、堅(jiān)固且使用壽命長(zhǎng)的元件，以降低維護(hù)和擁有成本，成為多種高需求應(yīng)用的最佳解決方案。就連儲(chǔ)能系統(tǒng)的成長(zhǎng)也非常顯著，特別是在併網(wǎng)型儲(chǔ)能系統(tǒng)的矽含量約為2,500~5,000 美元，今年新增了12 GW的儲(chǔ)能容量，進(jìn)一步顯示半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的潛力。
為了滿足這不斷增加的需求，ST正在大力投資生產(chǎn)，同時(shí)專注於研發(fā)，推動(dòng)新材料、新技術(shù)和新結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新，帶來(lái)更多成長(zhǎng)的機(jī)會(huì)。不僅提升產(chǎn)品品質(zhì)，超越標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行認(rèn)證；透過(guò)分析具體應(yīng)用的任務(wù)特性、故障機(jī)制，並應(yīng)用加速測(cè)試來(lái)確保產(chǎn)品能滿足預(yù)期壽命，還進(jìn)一步降低成本，確保在競(jìng)爭(zhēng)激烈的市場(chǎng)中保持優(yōu)勢(shì)。
