为工业网络网植入一颗全可编程的“芯”

随着新一代信息技术的快速发展,物联网、大数据、云计算等技术将不断渗透到工业的每一个领域,制造业正在发生巨大的变革。中国政府推出了"中国制造2025"行动战略,大力推动制造业的转型升级。中国无数工厂掀起了机器换人热潮,大家开始谈论设备互联和智能制造,也看到工业物联网在制造业中的重要作用。

  智能工厂少不了设备联网,万物互联是未来发展的趋势,工业物联网蕴藏着巨大的市场价值。那么,企业应该如何抓住这次机遇?新产品研发时需考虑哪些问题?采用哪些先进的技术?带着这些疑问,OFweek工控网在第十八届上海工博会上采访了赛灵思(Xilinx)公司高级经理罗霖。赛灵思是一家全球领先的全可编程解决方案供应商,其强大的全可编程FPGA和SoC产品为工业物联网领域的各种开发提供了灵活、高性能的解决方案,以下是采访内容。

  OFweek工控网:本次展会中赛灵思展示的亮点是什么?

  罗霖:我们这次展出的主要产品系列是Zynq SoC,它是赛灵思整个产品系列里面的一个家族。SoC产品把ARM的处理器跟FPGA整合到一个单芯片上,这样就可以把硬件、软件很好的结合在一起,从而大大提升系统的集成度和降低系统成本。

 此外,赛灵思还带来了机器视觉和机器人的解决方案。传统的相机体积过大,在布线、维护方面很不方便。我们采用SoC芯片把算法软件和智能相机集成在一起,实现了产品的小型化,让安装、布线、维护的成本更低。当然,这需要芯片有很强的处理能力,以比较低的功耗去完成比较复杂的视频处理算法,赛灵思的芯片就具有这种优势。

  还有,赛灵思推出了支持六轴机器人的驱控一体解决方案,实现了一个芯片同时驱控六个伺服电机的能力,SoC芯片本身支持操作系统和运动控制库等高级功能,很好地把控制器和六轴驱动器合在一起,大大缩小控制系统的体积、减轻重量并极大的降低成本。此次赛灵思展台上展出的新型的协作机器人,就是采用了驱控一体化的解决方案,把驱动整合到机器人的关节里。


赛灵思机器人控制解决方案

OFweek工控网:赛灵思在产品研发上有哪些技术创新?

   罗霖 :赛灵思在每一代的FPGA架构上都有很多创新的突破,例如,FPGA里面引入DSP计算能力、集成模拟ADC,这是芯片架构上的创新。此外,赛灵思和台积电合作非常紧密,共同研发28nm的HPL工艺,能做到兼顾性能和功耗,这是赛灵思在工艺方面的创新。还有,赛灵思在工具方面的投入非常大,我们有几百个工程师专门研究开发工具,除了传统的FPGA的开发工具,还有一些高层次的开发工具,比如把C或C++的代码转换成硬件描述语言的工具(HLS高层次综合)。现在面向一些系统级的开发,赛灵思还有SDx,就是针对嵌入式系统或是OpenGL这一类的编程。总的来说,赛灵思在技术研发上从架构、工艺和工具这几个方面同时进行创新。

  OFweek工控网:在医疗设备领域芯片技术将如何发展?

   罗霖 :医疗芯片的未来发展重点其中一个就是性能的提升。比如说成像设备,超声、X光、核磁共振等都有很多信号处理的部分,医疗设备的芯片必须具有非常强的信号处理能力,能够处理很多复杂的算法。另外就是数据采集的接口方面,因为现在AD采样路数非常多,所以采用了一种JESD204B的新标准。就是说外面高速的AD进行采样,采样的数据在芯片内部进行实时的DSP运算,分析出很多东西。另外一个方面就是医疗设备系统的整合,比如前端有AD、DSP、FPGA,还有处理器,今后可以把它们整合到一起,做出一些小型化的医疗设备,比如超声设备从台式机向平板的转变,这样可以让医疗设备小型化并降低了成本。

  OFweek工控网:赛灵思的产品在工业物联网应用有什么优势?

   罗霖 :赛灵思的优势在于FPGA的灵活性,在工业方面,包括I/O、网络和各种接口的标准非常多,一台设备上往往有几十上百个传感器,这些设备需要有接入的能力,赛灵思的FPGA有很多可编程的I/O,这方面就具有非常大的优势。而在性能方面,业内其它的驱控一体方案最多只能支持两个轴,我们一个芯片可以支持六到八个轴,对于一个六轴的方案,其它同行需要用到三个芯片,我们只用一个芯片,这样可以大大降低客户的成本。

赛灵思的设备非常适合于工业物联网的应用。在工业现场有很多温度、湿度、压力、振动、视觉等方面的传感器,要了解设备运行状态,就得实时采集传感器数据进行分析,这就要求了工业物联网要有强大的接入能力。另外,设备互联互通要求设备有实时通信的能力;工业中需要对海量的数据进行分析,这需要很强的DSP处理能力,而赛灵思集合了FPGA和ARM的优点,能为工业物联网带来极大的便利。

  OFweek工控网:除了医疗行业,赛灵思产品还有哪些应用领域?

   罗霖 :我们的产品应用非常广泛,除了医疗行业,我们也涉足通信行业。赛灵思有大量支持5G通信的器件,包括RU射频前端、BBU,核心网等。在有线通信领域,我们在SDN(软件定义网络)的网关上面也有很多的机会。除了通信之外还有一个应用领域就是数据中心和云计算,即是对海量的数据进行存储或加速。比如百度的服务器要对图像进行检索,对视频进行分类,这些都是对海量的音视频数据进行分析处理,提取出一些有用的信息,现在包括百度在内的很多厂商都用FPGA来做云计算的加速。另外还有一个非常大的应用就是智能驾驶,在ADAS系统里面,有毫米波雷达、激光雷达、超声波以及很多种类的传感器,这就需要有一个高性能低功耗的处理芯片,对收集的海量数据进行分析,这也是赛灵思器件的一个集中应用领域。

  OFweek工控网:赛灵思第二财季取得了营收5.792亿美元的优秀成绩,请您分析一下这主要受益于哪些领域?目前赛灵思在中国市场的占有率是多少?

  罗霖:一个方面是来源于5G,赛灵思在5G的研发过程中,做了很多的试运营和试点,大量赛灵思的芯片被用于5G原型系统。另一个方面就是数据中心和云计算,在图像、视频、语音的加速方面,赛灵思的芯片也有很多应用。还有第三个方面就是智能驾驶,在ADAS系统方面我们跟很多国际领先厂商进行了合作,也推出了一系列产品。最后就是我们前面说过的IIOT(工业物联网),包括机器人、运动控制、工业相机、机器视觉等很多方面的增长。以上几个方面综合到一起支撑了赛灵思的业绩增长。

  就可编程逻辑器件而言,目前我们在中国市场的占有率有60%,而中国市场占全球市场的份额有四分之一左右,目前赛灵思的最大市场是美国。

  OFweek工控网:中国正处于转型升级的关键时期,信息化与工业的融合带来很多新的变化,请您分析当前形势下芯片厂商有哪些机遇?

  罗霖:在"工业4.0"和"中国制造2025"的大背景下,工业物联网是一个很好的机会,另外在智能驾驶系统方面也会给芯片公司带来很好的机遇。针对这些方向,我们会和合作伙伴一起推出针对工业物联网和自动驾驶的完整解决方案,希望用这些方案去帮助客户提升竞争力,另一方面就是跟国内领先的高校和研究所合作,在我们的芯片上实现他们的技术和理论,从而提升客户在算法方面的研发能力。

文章来源:OFweek工控网