打造“硬科技” ,推进产业技术创新 ——EEVIA 年度中国电子 ICT 论坛

传感器技术 2021-07-27 07:03


7月20日,EEVIA 年度中国电子 ICT 媒体论坛暨 2021 产业和技术展望研讨会在深圳丽思卡尔顿酒店如期举行。作为电子和ICT产业的资深咨询公司,今年已经是易维讯成功举办的第九届产业论坛。

在国家大力倡导发展“硬科技”,推动产业技术升级,强化先进制造业的宏观战略背景,和后疫情时代产业数字化的技术创新环境下,技术趋势如何发展,有哪些新技术的应用?论坛交流了多领域话题,涵盖第三代半导体技术、智能驾驶、数字化转型、无线快充、UWB(超宽带)技术、大计算平台等,足以覆盖领域内工程师广泛的兴趣点。

来自ADI、英飞凌、艾迈斯欧司朗、NI、Qorvo、安谋科技、伏达半导体的技术专家高管们共聚一堂,为现场众多行业媒体和业内技术专家观众详尽解读了各自最新技术和所属邻域的产业现状和趋势。

接着上一期的《打造“硬科技” ,推进产业技术创新 ——EEVIA 年度中国电子 ICT 论坛》,我们为大家介绍余下的话题演讲。


NI:平台化测试方案应对 无限自动驾驶测试场景


NI资深汽车行业客户经理郭堉


汽车系统复杂性增加、测试需求变化非常快、测试时间被压缩……,郭堉如是说。

消费者对自动驾驶兴趣日益浓厚,车厂和tier1厂商都在积极布局自动驾驶技术。如何加快测试速度以及节约测试成本等问题也成为人们关注的重点,这也是我们今天要探讨的重点。


郭堉表示:“从L2到L3再到更高级别的L4,所需要测试的场景数量呈几何倍数的增长,复杂性也随之增加。这正是自动驾驶测试挑战大的根源。”

众所周知,电动汽车功能越来越多,价格却逐年下降,这对测试成本会有什么影响?先来看下汽车系统复杂度、测试成本和整车价格之间的关系。

如上图所示,随着汽车复杂度的增加,汽车测试的成本随之增加,但电动车/新能源汽车的价格逐渐下降。如果不改变传统的测试策略,可能会达不到预期的盈利目标。







自动驾驶测试省钱神器—仿真测试 
自动驾驶领域,走在行业前沿的公司都是如何做测试的呢?我们可以看下Waymo的方法,Waymo每天要做2000万英里的虚拟测试,至今为止,已经做了超过150亿英里的测试,但是在真实道路上的路测只有2000万英里。通过数据对比可以看出,虚拟测试占比高达约99.9%
自动驾驶测试大致可以分为三大部分:道路信息,传感器数据采集;数字孪生与仿真测试;硬件在环HIL。其中,数字孪生与仿真测试是最核心的。
道路信息,传感器数据采集
首先,通过传感器、摄像头等在道路上进行数据采集。将激光雷达、毫米波雷达、摄像头、IMU和GPS采集到的数据,进行融合。这个过程中难点在于数据的同步。NI以PXI为基础的采集系统,一个传感器对应一个板卡,确保了了数据同步的问题。同时,测试系统的集成度高,可扩展性强,还能应对未来车上安装更多传感器/摄像头的测试需求。
数字孪生与仿真测试
我们前面提到了汽车测试需要建立场景库的问题,数字孪生技术就是建立虚拟场景库的利器。数字孪生指的是把真实的场景一比一的放在虚拟环境中,生成一个孪生系统。
我们通过monoDrive的工具进行数字孪生,重构一个高保真度的场景。monoDrive可以把树叶、栏杆、地面上的标志图形完整地复现出来,还原度非常高。
如上视频, 画面上方的图是汽车在路上真实跑的场景,画面下方的图是还原出来的虚拟场景。
再来总结下,数字孪生与仿真测试需要关注的核心要素:
  • 对传感器和环境高精度的仿真
  • 基于真实的道路场景构建数字孪生场景
  • 对汽车动力学模型的仿真
  • 基于云的测试方法帮助应对高数据量的测试环境

硬件在环HIL
硬件在环HIL仿真技术可以使用NI PXI实时控制器运行仿真模型来模拟受控对象的运行状态,配合NI FPGA模块可适应更高动态特性及更高精度的模型应用需求。NI硬件在环测试平台具有开放的软硬件技术架构,可以减少工程师的开发时间、成本和风险。
迷惑?NI大咖为什么总说平台化方案
似乎汽车所有的测试阶段,NI大咖给出的解决方案都是平台化方案。比如,刚才提到四种道路场景:第一是纯仿真的实验;第二是通过录制下来的数据进行开环的回放;第三是硬件在环的仿真;第四是道路测试。
事实上,一个平台方案的核心是PXI。这些测试都可以用基于同一个PXI平台的测试系统来应对,从而达到节省测试成本,保证数据同步的目的。
向汽车行业零事故、零排放、零损耗的“零愿景”迈进,ADAS是技术攻关的关键,测试技术更是要与时俱进面对不断迭代的需求。
NI既是测试领域的模范生,更是连接者。正如郭堉所说,自动驾驶测试不是一家测试公司能独立完成的工作,而是需要生态圈内很多厂商的协作。NI开放的平台,使得NI能够作为一个连接者的角色,连接合作伙伴,共同推动自动驾驶落地。

 

Qorvo:UWB(超宽带)技术在消费市场的应用和前景


Qorvo 中国区移动事业部销售总监江雄


在苹果于今年四月发布了其 AirTag 以后,大家对 UWB(Ultra Wideband )有了更广泛的认识。  

所谓 UWB,就是超宽带,这是一种专为精准定位和安全通信而设计的技术。和 GPS 专注于室外定位不一样,UWB 更专注于室内定位。除了应用于想 AirTag 找物的定位服务以外,这个技术还可以用于设备控制、自动识别和监测等多个场景。

从工作原理上看,UWB 工作的方式也比较直接。如图所示,下面是一个算法,上面所表达的是,当一个射频信号源把信号发出去以后,接收源会第一时间收到直线距离到达的信号,通过接收的时间戳可以计算信号飞行距离。

“虽然在屋里面有很多的反射,反射以后有互相的干扰,而且反射以后信号有时候还会增强,但对于 UWB 来讲,所有的反射对它来说都可以忽略不计,因为他们可以直接接收分辨出最先到达的信号。”江雄指出。“UWB 有一种计算方式,算出哪个是最短距离到它位置的,那个就是信号源。不止这些,还可以通过到达相位差、计算出角度差,最后通过距离和角度来定位出接收端的目标在什么相对位置。”江雄接着说。

从他的介绍我们得知,与其他室内定位技术相比,UWB 拥有五大优点:

第一,精准度极高,因为它是到厘米级的精准度,现在市面定位技术里面没有比这个更高的。据了解,UWB 可以到厘米级定位。作为对比,GPS 的定位是 5 到 20 米,WiFi 是 5 到 15 米;

第二,可靠度特别高,对于不同的物体直接传输识别,抗多径干扰,UWB 的能力是最强的;

第三,实时,延时特别短(毫秒级),这比 GPS 的响应时间快 50 倍,这个是一个非常好的性能;

第四,实现方式比较容易,功耗比较低,各种手持产品都是可以非常方便应用的;

第五,安全性,因为现在 UWB 都符合 IEEE 802.15.4z 标准;

“此外,广覆盖、数据传输率高、极高安全性以及极强的寻物能力也是 UWB 所具备的”,江雄表示。

据介绍,UWB 的覆盖范围可以做到 25 到 250 米,WiFi 是 50 到 150 米,蓝牙更是仅能做到 15 米到 100 米;来到数据传输率方面,UWB 超宽带的数据传输可以做 27M bps,这也是一个少被谈到,但极具优势的一个方面;至于安全方面,以手机应用为例,一般的手机里是有安全单元,而 UWB 本身也带有编辑协议,是符合数据包里面加密的字段,可以对数据进行加密。客户还可以结合自己的特色,做更高的安全级别;最后,UWB 在 10 秒可寻 1000 个物件的超强能力更是其它定位技术无法比拟的。

“UWB 技术是 100% 物件的识别精度都是小于 0.1 米。由此可见,对于定位技术来讲,UWB 肯定是最强的。”江雄强调。

“相对室内活动的人来说,UWB 定位是最好的。如果做数据传输,跟蓝牙对比,UWB 可以做到 27M bps 的传输速率,因此我们可以对一些数据做实时传输。但 UWB 要替代所有 WiFi 的传输功能也不可能,因为 WiFi 的带宽更宽。来到安全方面,UWB 目前是最安全的,因为它本身符合 4z 边界协议,数据包里面含有加密的字段,可以对数据进行加密。还可以结合手机里的 SE 安全单元,做更高的安全级别”,Qorvo 高级销售经理 Jessica 在接受媒体采访的时候补充说。

Qorvo 高级销售经理 Jessica

在去年收购了业界领先厂商 Decawave 之后,Qorvo 也巩固了公司在 UWB 市场的护城河,为公司持续开拓这个市场做了充分的准备。

江雄表示,公司的 UWB 团队从 2013 年就开始投入这个领域,并能提供性能和功耗表现都非常好的芯片产品。据介绍,除了产品外,Qorvo 还能给客户提供比较全面的技术、软件支持和生态支持,这就让 Qorvo 能够提供最好的方案给客户。同时公司的产品也大量出货到了多个市场。据了解,现在有包括矿山、公安系统、仓储、物流和工厂在内的 40 个不同的垂直市场在使用了 Qorvo 的 UWB 技术,

 

在谈到对 UWB 应用未来展望的时候,江雄指出,国内手机企业正在做的“一键连”、“一指连”就是一个典型的 UWB 应用。借助这个设计,客户可以拿一个手机可以很容易去操控屋内的一些家用电器,OPPO 正是基于 Qorvo 的产品做了一个出色的产品。

此外,博物馆展览过程中,借助 UWB 标签定位展品播放语音介绍、基于 UWB 的特定位置增强型支付、基于 UWB 的出租车寻找以及基于 UWB 的一些数据传输类应用,都会是 UWB 未来发力的主要领域。

在谈到成本的时候,Jessica 表示,Qorvo 提供的 UWB 芯片是混合信号的芯片,目前在市场上的价格也稍微高一点,但 Qorvo 认为未来的其应用能达到蓝牙的体量,最后就能做到蓝牙的价格。

她进一步指出,在 Qorvo 看来,从苹果开始使用 UWB,这个生态就建立起来了。而在苹果、三星、博世等加入以后,产业的认识就一直致力于把这个生态做起来,为此 Qorvo 认为 UWB 未来的空间非常大。“现在,苹果 iPhone11/12 已经开始用了,Apple Watch、Homepod 都有用。换而言之,市场存量的 UWB 设备已经很多了,这基本上是现在市场已经成熟了的标志。”Jessica 强调。

“考虑到我们不同领域的众多客户都在开发基于 UWB 技术打造的产品,或者正在关注这个技术。因此在我看来,UWB 到了一个爆发点”,江雄最后说。

Techno Systems Research 的调查数据也指出,今年全球 UWB 设备出货量预计将达到 2.3 亿台以上,到 2027 年更将超过 12 亿台。其中智能手机无疑是 UWB 技术的最大应用市场,其次则是汽车、智能家居设备、可穿戴设备、智能标签和面向工业领域的实时定位系统等领域。

UWB 相关市场出货量预测(来源:Techno Systems Research)


arm CHINA安谋中国:打造新计算时代的大计算平台

 

邹伟 安谋科技高级FAE经理


“成为移动浪潮主流架构的Arm已经进入到边缘端和云端等新场景,并在过去十多年中以开放合作的模式帮助中国芯进入各行各业,为超过250家中国厂商构建起完备的生态系统。”邹伟阐述了安谋中国对新一波计算浪潮下芯片产业发展的看法。

如今,随着应用场景的渐趋多样化、摩尔定律的减缓以及更高的流片成本以及更长的生产周期,种种变化给予芯片厂商更多的挑战。安谋科技高级FAE经理邹伟表示:“我们设计一款芯片,比如基于5纳米的芯片,我们希望ROI特别好,因为它非常贵,生产周期又非常长。所以我们希望不仅覆盖当前的应用,也能覆盖以后的应用,希望生命周期变长。另外希望投片能一次成功,所以当前环境下,对IP的要求其实是非常高的,希望它成熟,不容易失败。第二个是希望它能覆盖更广的应用,生命周期更长等等。所以这就是我们希望通过架构、设计、IP来应对这些客户遇到的挑战。”


为此,自2011年推出Armv8之后,2021年,作为全球计算架构领域的领军者的Arm,正式推出了Armv9。十年中,Arm的设备也无处不在,据官方统计如今基于Arm设备出货已经达到1800亿,涵盖在各行各业每一个角落,甚至每一个地方。相比Armv8,安谋科技高级FAE经理邹伟表示:“Armv9除了传统的全项兼容,最下面一条是支持Armv8兼容,也就是Armv9处理器出来,依然支持全项的架构兼容。同时我们引入了三个主要的方面:机器学习,更真实的信号处理以及安全性。Armv9推出之后,近两年内还能继续提升30%左右的性能。”  

尤其是安全领域,根据预测,今年因为网络攻击受损可能大概6万亿级别,每月每个节点会承受更多次的攻击,因为如今有越来越多的设备被连接到网上,被攻击的面会越来越扩大,这也给设备的安全带来巨大挑战。  

面对这种情况,Arm和合作伙伴推出了一个平台安全架构——PSA,邹伟告诉记者:“例如在国内我们和信通院(中国信息通信研究院)的实验室联合,做PSA的认证,希望给大家引入一个安全的概念。刚刚说的,其实很多我们觉得不安全的设备,并不是说设计的时候不懂,更多的是没有这个意识,我们推动这个安全认证的话,会让大家设计的时候会考虑这个,例如是否符合安全规范,上面需要一些什么样的安全IP等等。PSA认证,就是让整个设计有安全的认证,有个标准可以遵循。另外从采购方的角度来说,知道我买的设备更安全,满足某种设计规范。”

Armv9,跟Armv8有三点不同,一个是Manager,还有Hypervisor,还有SPM。邹伟进一步补充到:“我们希望在Armv9引入之后,我们提供一个成熟的IP覆盖大家未来的计算需求,能够满足大家对差异化和对通用性的需求,然后它还能满足大家面临的日益增长的多样化的负载计算需求,最后还能在全链路上保护大家的数据,这是我们提出Armv9的目的和目标。”

邹伟在演讲中表示,Arm架构正在成为从端到云的主流全平台架构。兼容先进的Arm全球标准体系,深入做强本土研发,持续赋能本土产业创新是安谋中国坚定不移的发展战略。安谋中国致力于从技术到生态全面推动算力革命,并将持续在自研架构上加大投入,特别是致力于为智能汽车等大计算场景的发展提供更多解决方案,与本土芯片设计企业携手共同成长。


伏达半导体:无线充电3.0时代 竞争,靠什么


伏达半导体无线充电事业部 副总裁-李锃 


无线充电技术起源于1893年,奥地利和美国物理学家尼古拉·特斯拉通过无线充电的技术,为一盏灯提供电能。直到今天,通过紧耦合的磁场为手机和穿戴式设备充电,现在电动车的流行也引起了人们的好奇:无线充电可否应用到电动车上?

手机无线充电

Qi是无线充电联盟(WPC)推出的“无线充电”标准,它攻克了无线充电“通用性”的技术瓶颈,手机、电脑、手表等电子产品都可以用Qi无线充电器充电。目前市场比较流行的无线充电技术主要有三种方式,即电磁感应、无线电波、以及共振,而Qi采用了最为主流的电磁感应技术。 

今年上半年,小米发布了80W立式无线充电座,再次刷新了无线充电功率的新纪录。

  小米80W立式无线充电座 (来源:小米)


小米的这种大功率无线充电方案由伏达半导体(NuVolta)提供,采用伏达NU1513主控和集成功率级NU1028芯片,实现了67W的大功率无线充电。这款无线充电器采用两颗功率芯片并联的方式驱动线圈,两路线圈共使用四颗集成功率级芯片。


伏达半导体在无线充电架构上采用创新的Smartbridge架构,高度集成PD与MTP,使得外部器件低于20个,大大简化了设计。

           伏达无线充电方案原理图 (来源:NuVolta)


伏达NU1513是一种高度集成的数字控制器,不但可以提供稳定的功率,而且可以与兼容WPC的接收器保持稳定的通信,适用于符合WPC EPP标准的30W无线充电发射器。该器件与NU1028功率级IC一起构成了简单、高性能、高性价比的无线充电发射器解决方案。

伏达NU1028集成功率级芯片内部集成了无线充电H桥功率管和驱动器及稳压电路,可以与伏达的无线充电主控搭配,两颗芯片即可实现完整的无线充电。

基于伏达芯片的无线充电方案已经陆续协助小米开发了55W立式风冷立式无线充电器、30W立式风冷无线充电器、20W立式无线充电器、20W智能追踪式无线充电器、80W立式快充等多款产品。伏达半导体一直深耕无线充电技术的创新和应用,推出的全桥芯片不断增加输出功率,满足越来越高的无线充电需求,同时集成了相关功能,简化了无线充电路设计。  

车内手机无线充电


手机无线充电已经从家里、办公室和路上延展到车里。 

  特斯拉Model S/X的手机无线充电器 (来源:Tesla) 


专注于无线充电技术和应用的伏达半导体也推出了相应的高功率车载无线充电方案,具有如下特点:


•最高输出功率为50W,支持15W EPP

•系统效率达到80%,实现业界效率最高

•突破性的模拟集成技术

•支持多种线圈配置MP-A13/ MP-A9

•多路径保证手机充电安全

•符合WPC最新协议

•车载专用,AEC-Q100认证。


伏达车载高功率无线充电系统框图 (来源:NuVolta) 

在电力传输上,无线和有线表面上看起来只是一根线的区别,而其背后却需要复杂的电磁技术。自从尼古拉特斯拉于100年前提出无线电力传输系统的构想,一代一代的科学家、工程师和企业不断创新和尝试,才得以让无线充电进入普通人的生活。从在家里和路上为手机充电,到在车里为手机充电,再到为电动车充电,人们不再被一根线所缠绕,就可以轻松为各种电子设备充电了。



本次论坛跨国科技巨头们展示了各自邻域的最前沿技术在中国产业环境的落地生根,这也印证了我国的工业技术发展的先进水平,相信在这引进消化吸收的过程中,也必将催生本土科技技术的创新。


 

 

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