在工業(yè)領(lǐng)域，萬(wàn)物互聯(lián)的遠(yuǎn)景讓人滿懷憧憬，但是由于工業(yè)制造各個(gè)環(huán)節(jié)及場(chǎng)景具備一定的復(fù)雜性，因此對(duì)于工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的接入提出了更高的要求，傳統(tǒng)的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)漸漸已經(jīng)無(wú)法滿足。

　　本期內(nèi)容中，我們采訪到鵬瞰半導(dǎo)體CTO張磊博士，分享將光技術(shù)融入工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，解決工業(yè)通信遇到的帶寬不足、時(shí)延太大，及電磁干擾難處理等問(wèn)題。

　　懷抱創(chuàng)新初衷，切入行業(yè)賽道

　　鵬瞰半導(dǎo)體是一家半導(dǎo)體設(shè)計(jì)公司，成立于2019年，致力于通過(guò)設(shè)計(jì)研發(fā)高速工業(yè)控制局域網(wǎng)技術(shù)，為機(jī)器人、工業(yè)4.0、電動(dòng)汽車(chē)等領(lǐng)域提供高帶寬、低延時(shí)、安全可靠、可擴(kuò)展的新一代數(shù)據(jù)傳輸和端對(duì)端工業(yè)連接解決方案。

　　談到成立鵬瞰半導(dǎo)體的初衷，張磊表示，他們希望能夠做一些創(chuàng)新技術(shù)，而不僅僅是替代。至于為什么會(huì)選擇以光纖切入的角度？首先是光技術(shù)在傳輸和接入應(yīng)用已經(jīng)非常廣泛，在數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域的發(fā)展也很快；其次，很多工業(yè)應(yīng)用里需要用到的控制局域網(wǎng)還沒(méi)有光傳輸技術(shù)的介入；最后，以機(jī)器人、工業(yè)設(shè)備、車(chē)載等為代表的眾多邊緣智能終端對(duì)控制和傳輸提出了新的要求。

　　“原有的工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)最注重的是對(duì)可靠性和低時(shí)延的要求，但對(duì)數(shù)據(jù)傳輸帶寬沒(méi)有太高要求，而大部分?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)對(duì)數(shù)據(jù)傳輸?shù)膸捯蠓浅８?，但它?duì)控制實(shí)時(shí)性沒(méi)有要求。”張磊指出，互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用主要是做數(shù)據(jù)傳輸，對(duì)時(shí)延不敏感，但是把數(shù)據(jù)傳輸?shù)募夹g(shù)應(yīng)用在工業(yè)中時(shí)，就必須要滿足工業(yè)應(yīng)用高可靠性、低時(shí)延、低能耗的要求，這對(duì)現(xiàn)有的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)提出了很大的挑戰(zhàn)。

　　“所以我們認(rèn)為光纖可以推廣到工業(yè)應(yīng)用，并由此創(chuàng)立了鵬瞰半導(dǎo)體。同時(shí)我們也在傳統(tǒng)的技術(shù)基礎(chǔ)上做了很大的演進(jìn)，推出了創(chuàng)新的TS-PON（時(shí)間敏感PON技術(shù)，之前稱(chēng)為PonCAN）的概念。這個(gè)概念最大的特點(diǎn)是它在滿足工業(yè)應(yīng)用的低時(shí)延，高可靠性的同時(shí)又具備高帶寬。”

　　當(dāng)前在全球和中國(guó)市場(chǎng)上，工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)主要采用CAN（控制器局域網(wǎng)絡(luò)）和工業(yè)以太網(wǎng)（Industrial Ethernet）等技術(shù)。但基于以太網(wǎng)的TSN（Time Sensitive Network -時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)）網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，協(xié)議復(fù)雜，仍處在標(biāo)準(zhǔn)制定階段。

　　由鵬瞰半導(dǎo)體創(chuàng)建的TS-PON技術(shù)具有業(yè)界首創(chuàng)、基于光學(xué)的端到端工業(yè)網(wǎng)絡(luò)解決方案，對(duì)于滿足高性能AI處理器和先進(jìn)傳感器不斷提升的帶寬需求至關(guān)重要。 TS-PON通過(guò)提供同時(shí)具有高帶寬（第一代為10Gbps）、超低延遲、高可靠性、高安全性、低功耗和高可擴(kuò)展性的新型連接，消除了與傳統(tǒng)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的所有瓶頸和限制，以推動(dòng)實(shí)施真正的邊緣AI。

　　在張磊看來(lái)，光纖由于沒(méi)有物理上的受限，因此遞升性更強(qiáng)，生命空間也就更大。

　　鵬瞰半導(dǎo)體目前共有5件公開(kāi)的專(zhuān)利申請(qǐng)。公司專(zhuān)利布局主要聚焦于智能控制器、傳感器網(wǎng)絡(luò)、自動(dòng)化系統(tǒng)等相關(guān)領(lǐng)域。已獲授權(quán)的發(fā)明專(zhuān)利為智能控制器及傳感器網(wǎng)絡(luò)總線、系統(tǒng)和方法（公開(kāi)號(hào)：CN111988369B）。 該發(fā)明涉及控制器及傳感器網(wǎng)絡(luò)總線架構(gòu)，提出了一種用于控制和操作自動(dòng)化機(jī)器的機(jī)器自動(dòng)化系統(tǒng)，包括控制器及傳感器總線。該控制器及傳感器總線包括中央處理內(nèi)核和多媒體傳輸內(nèi)部網(wǎng)，用于為廣播傳輸方案實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)突發(fā)。其中，消息從節(jié)點(diǎn)突發(fā)到中央處理內(nèi)核，并從中央處理內(nèi)核廣播到所有節(jié)點(diǎn)。這也是公司為自動(dòng)化機(jī)器提供多功能一體的控制器及傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)方案的基礎(chǔ)。

　　技術(shù)為刃，切除更多應(yīng)用病灶

　　當(dāng)前，鵬瞰半導(dǎo)體已推出全球首創(chuàng)的TS-PON技術(shù)系列SoC芯片，全面實(shí)現(xiàn)10G高速、超低時(shí)延、低功耗、可擴(kuò)展的端到端光連接，以及全球首款FTTR GPON mini-OLT芯片并已被運(yùn)營(yíng)商全面采用。

　　TS-PON的Root芯片通常內(nèi)置于主站的控制器里，Node芯片內(nèi)置在從站的傳感器、執(zhí)行器等各種分布式現(xiàn)場(chǎng)輸入/輸出單元中，Root和Node之間采用光纖連接，通過(guò)P2MP（點(diǎn)到多點(diǎn)）方式實(shí)現(xiàn)信息上傳和下發(fā)及控制。TS-PON繼承了標(biāo)準(zhǔn)PON的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，采用點(diǎn)到多點(diǎn)通信架構(gòu)。具有確定性與低延時(shí)保證、接口豐富（Node端的高速接口有MIPI、USB、PCIe、10GE、GE等，電機(jī)接口有PWM/ADC/DAC等，低速接口有CAN、I2C、RS232/RS485等）、高速傳輸通道（Root與Node之間的光傳輸速率目前就能達(dá)到10G，是工業(yè)以太網(wǎng)的10倍帶寬）等特點(diǎn)。

　　工業(yè)網(wǎng)絡(luò)從實(shí)施層面有設(shè)備網(wǎng)絡(luò)和車(chē)間級(jí)網(wǎng)絡(luò)。設(shè)備網(wǎng)絡(luò)要考慮各個(gè)傳感器和執(zhí)行器之間的協(xié)調(diào)和控制，而車(chē)間級(jí)網(wǎng)絡(luò)需要把所有的設(shè)備連接起來(lái)。傳統(tǒng)的連接方式是純粹的數(shù)據(jù)連接，不需要考慮時(shí)延。當(dāng)工業(yè)4.0出現(xiàn)以后，柔性制造的需求也隨之產(chǎn)生，不僅要求對(duì)制造每一個(gè)環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)的高占有量，同時(shí)又要能靈活地改變生產(chǎn)的制程，融合了對(duì)數(shù)據(jù)傳輸和控制的雙重要求，而TS-PON恰巧就是可以同時(shí)滿足控制和數(shù)據(jù)傳輸?shù)某绦颉?/p>

　　工業(yè)應(yīng)用是一個(gè)漫長(zhǎng)的過(guò)程，基于不同的工業(yè)設(shè)備或車(chē)間，應(yīng)用場(chǎng)景可能大不相同。張磊表示，不管是汽車(chē)還是工業(yè)機(jī)器人，維持正常運(yùn)轉(zhuǎn)需要大量的連接器、執(zhí)行器和控制器，如果要及時(shí)對(duì)信息作出反應(yīng)，對(duì)數(shù)據(jù)和控制信息的傳輸要求都將越來(lái)越高。與此同時(shí)，安全問(wèn)題也不容忽視，工業(yè)機(jī)器人要做到在快速動(dòng)作時(shí)，遇到阻礙能夠及時(shí)停下來(lái)，這必須要有很強(qiáng)的通訊網(wǎng)絡(luò)和處理能力才能做到。

　　“無(wú)論是家庭光網(wǎng)，還是工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，在實(shí)際應(yīng)用中都會(huì)遇到很多技術(shù)挑戰(zhàn)，而我們下一步要做的就是解決這些問(wèn)題，優(yōu)化產(chǎn)品的性能。無(wú)論讓傳輸?shù)膸捀鼘挘珳?zhǔn)，或者是推向更大的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，都是讓產(chǎn)品真正去適配應(yīng)用場(chǎng)景。”在張磊看來(lái)，芯片從設(shè)計(jì)到制造以及支撐芯片制造的所有環(huán)節(jié)，構(gòu)成了一個(gè)巨大的行業(yè)。在過(guò)去20年，中國(guó)的芯片行業(yè)在設(shè)計(jì)、封裝和設(shè)備領(lǐng)域都有很大的漲幅。當(dāng)前最先進(jìn)的工藝都是全球合作的，沒(méi)有一個(gè)國(guó)家可以一家獨(dú)大。中國(guó)如何在這個(gè)行業(yè)中發(fā)揮更強(qiáng)勁的作用？在細(xì)分領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)更多的突破，從而贏得更好的談判位置，讓整個(gè)行業(yè)蓬勃發(fā)展。

　　“中國(guó)具有全球最齊全的產(chǎn)業(yè)鏈，也是全世界光傳輸應(yīng)用發(fā)展最快的一個(gè)國(guó)家，從光器件到光模塊的企業(yè)非常完備，所以鵬瞰半導(dǎo)體在中國(guó)推動(dòng)光網(wǎng)技術(shù)的下一步迭代和發(fā)展是最好的安排。我們希望在工業(yè)控制光網(wǎng)領(lǐng)域能做到世界領(lǐng)先，作為一個(gè)盈利的企業(yè)在不斷創(chuàng)新和引領(lǐng)技術(shù)發(fā)展的同時(shí)，又能適應(yīng)時(shí)代和行業(yè)的需求，進(jìn)行一個(gè)正循環(huán)。”張磊最后如此總結(jié)道。

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