工業(yè)峰會2024激發(fā)創(chuàng)新，推動智能能源技術(shù)發(fā)展

工業(yè)峰會2024?于2024年10月29日在中國深圳圓滿落幕，大會展出了150多個應(yīng)用解決方案，舉辦了28場關(guān)于電機控制、電源和能源、自動化的會議，并展示了ST的技術(shù)產(chǎn)品。針對那些無法親臨峰會現(xiàn)場的人，ST還組織了40多場獨特的網(wǎng)絡(luò)直播，以觸達更廣泛的觀眾，使更多的人能夠觀看峰會。正如與會者將看到的那樣，因為本屆峰會聚焦智能能源，ST必須讓工業(yè)峰會2024觸達更多的工程師和決策者。氣候變化對電力電子產(chǎn)品提出更高的能效要求，同時，數(shù)據(jù)中心、可再生能源，以及供暖和制冷的新消費趨勢也需要創(chuàng)新技術(shù)。

暖通空調(diào)參考設(shè)計

藍天白云下的工業(yè)建筑屋頂上的空調(diào)機組（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)計是2024年工業(yè)峰會上最令人印象深刻的演示之一，這個方案只用一個微控制器驅(qū)動三相Vienna PFC（功率因數(shù)校正器）和壓縮機BLDC電機，過去，每個部分都要用一個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)運行電機控制和數(shù)字電源二合一固件庫，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)測性維護應(yīng)用。簡而言之，ST展示的是一個能夠加快項目開發(fā)的功能豐富的參考設(shè)計電路板。

工業(yè)峰會2024上展出的暖通空調(diào)參考設(shè)計

選擇開發(fā)10 kW應(yīng)用參考設(shè)計是因為家用和商用暖通空調(diào)解決方案中的大多數(shù)壓縮機需要大約10 kW到15 kW的電源。因此，工程師們在此次工業(yè)峰會2024上看到了一個如何快速創(chuàng)新的具體的實例。實際上，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，壓縮機中的STGWA40M120DF3），但設(shè)計人員可以選用意法半導(dǎo)體的SiC器件來提高能效和功率密度。同樣，在保持使用單個MCU的優(yōu)勢的同時，將當(dāng)前的功率調(diào)整為15千瓦的壓縮機也比較簡單。

2024工業(yè)峰會上最大的演示系統(tǒng)方案

機械臂抓取一個盒子

峰會上展出的自動化流水線系統(tǒng)是同類首創(chuàng)，也是工業(yè)峰會2024上的最大的解決方案演示。意法半導(dǎo)體豐富的系統(tǒng)級專業(yè)知識，廣泛的產(chǎn)品范圍和技術(shù)組合，給參會者留下了深刻印象。在眾多的控制器、驅(qū)動器、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。在一個如此大的系統(tǒng)演示中，很多不同的組件來自同一家公司，這是非常罕見的。

這個大型演示模型是一個由三個機械臂和七個雙電機伺服驅(qū)動解決方案組成的復(fù)雜的自動化流水線系統(tǒng)，其中運送物體總共使用了14個永磁直線同步電機，ST技術(shù)創(chuàng)新中心為這些電機設(shè)計了七個雙電機伺服驅(qū)動器。七個雙伺服驅(qū)動器使用EtherCAT和一個可編程邏輯控制器（PLC）通信，其中可編程邏輯控制器使用CiA 402協(xié)議分發(fā)實時運動參考信號。簡而言之，這不僅是一個精彩的應(yīng)用演示，還是一個交鑰匙解決方案。

STM32MP2開發(fā)套件，簡化PLC開發(fā)

這個自動化流水系統(tǒng)還支持CODESYS、Profinet、Sub-1G、IO-link等協(xié)議。此外，這個演示展示了ST與西門子的合作關(guān)系。通過利用西門子的自動化解決方案，ST可以使用PLC（可編程邏輯控制器）和HMI（人機界面）來確保更高的裝配準(zhǔn)確度、可靠性和精度。因此，這個自動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)品組合和大量的專業(yè)知識的最好例子。

這個系統(tǒng)演示還展示了一個在虛擬空間映射現(xiàn)實世界制造過程的數(shù)字孿生平臺。數(shù)字孿生模型為預(yù)測性維護和效率分析提供了一個獨特的仿真能力。數(shù)字孿生可以幫助工程師預(yù)測問題，減少停機時間，并在不停產(chǎn)的情況下測試潛在的變化，而不需要在現(xiàn)場監(jiān)控裝配線的每個角落和縫隙。這個概念在汽車和航空航天工業(yè)中很熱。通過在工業(yè)峰會2024等活動上展示這個概念，ST揭開了數(shù)字孿生的神秘面紗，從而擴大智能制造的應(yīng)用范圍。

數(shù)據(jù)中心

重新思考AI數(shù)據(jù)中心電源

本屆峰會上還有新的亮點，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。在過去的五年里，云計算、人工智能和區(qū)塊鏈技術(shù)使數(shù)據(jù)中心市場呈現(xiàn)爆炸式增長。事實上，伴隨著數(shù)據(jù)中心在全球的大量增長，還需要大量的冷卻系統(tǒng)和電能用于支撐。除了設(shè)備本身運行需要大量的電能外，冷卻也會消耗大量的電能。因此，任何形式的能效提升都會產(chǎn)生巨大的影響，這意味著設(shè)備將使用更少的電能，對冷卻的需求也會降低。

本屆峰會展出的電源也是獨一無二的，更高的能效意味著它可以省去橋式二極管。事實上，使用SiC器件和配套的STGAP電隔離柵極驅(qū)動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了智能和先進的控制功能，以實現(xiàn)更復(fù)雜的配電機制，從而更好地實時適應(yīng)負(fù)載波動。

簡而言之，開發(fā)現(xiàn)代且功能豐富的電源變得更具成本效益，從而促進了新一代電源的進一步應(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的實物電源。這個樣機演示還表明，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。因為高壓直流輸電降低了輸電損耗，降低了配電過程中的能耗，從而提高了整體能效。

此外，將可再生能源直接整合到現(xiàn)場運營是實現(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。事實上，太陽能和風(fēng)能發(fā)電有助于我們減輕對傳統(tǒng)電網(wǎng)的依賴度，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)媾R不少挑戰(zhàn)，但是在工業(yè)峰會2024上，ST的合作伙伴展示了如何使用ST的SiC產(chǎn)品將這個概念變?yōu)楝F(xiàn)實。簡單地說，在世界建設(shè)越來越多的數(shù)據(jù)中心的同時，意法半導(dǎo)體正在努力建設(shè)一個更節(jié)能、更具成本效益和對環(huán)境負(fù)責(zé)的電力基礎(chǔ)設(shè)施新時代。

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, 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試，ST全盤掌控碳化硅的價值鏈。與許多競爭對手不同的是，ST能夠在價值鏈上下游全面創(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程，滿足客戶日益增長的需求。

當(dāng)工程師們想知道如何使用SiC甚至如何采購SiC時，工業(yè)峰會2024給出了答案，與會者在會上看到ST是如何解決這些問題，以及如何一步一步成長為全球排名前列的碳化硅供應(yīng)商。具體而言，與會者可以獲得我們廣泛的MOSFET晶體管和二極管產(chǎn)品組合，以及在汽車和工業(yè)關(guān)鍵系統(tǒng)的應(yīng)用情況。例如，參會者可以看到SiC MOSFET產(chǎn)品組合如何切實提高太陽能電動汽車充電站、電動汽車車載充電器、電驅(qū)逆變器、儲能應(yīng)用和人工智能服務(wù)器電源的能效、可靠性和性能。