在工業(yè)領域，萬物互聯(lián)的遠景讓人滿懷憧憬，但是由于工業(yè)制造各個環(huán)節(jié)及場景具備一定的復雜性，因此對于工業(yè)網(wǎng)絡的接入提出了更高的要求，傳統(tǒng)的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)絡漸漸已經(jīng)無法滿足。

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

　　懷抱創(chuàng)新初衷，切入行業(yè)賽道

　　鵬瞰半導體是一家半導體設計公司，成立于2019年，致力于通過設計研發(fā)高速工業(yè)控制局域網(wǎng)技術，為機器人、工業(yè)4.0、電動汽車等領域提供高帶寬、低延時、安全可靠、可擴展的新一代數(shù)據(jù)傳輸和端對端工業(yè)連接解決方案。

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

　　“原有的工業(yè)控制網(wǎng)絡最注重的是對可靠性和低時延的要求，但對數(shù)據(jù)傳輸帶寬沒有太高要求，而大部分數(shù)據(jù)網(wǎng)絡對數(shù)據(jù)傳輸?shù)膸捯蠓浅８?，但它對控制實時性沒有要求。”張磊指出，互聯(lián)網(wǎng)的應用主要是做數(shù)據(jù)傳輸，對時延不敏感，但是把數(shù)據(jù)傳輸?shù)募夹g應用在工業(yè)中時，就必須要滿足工業(yè)應用高可靠性、低時延、低能耗的要求，這對現(xiàn)有的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡提出了很大的挑戰(zhàn)。

　　“所以我們認為光纖可以推廣到工業(yè)應用，并由此創(chuàng)立了鵬瞰半導體。同時我們也在傳統(tǒng)的技術基礎上做了很大的演進，推出了創(chuàng)新的TS-PON（時間敏感PON技術，之前稱為PonCAN）的概念。這個概念最大的特點是它在滿足工業(yè)應用的低時延，高可靠性的同時又具備高帶寬。”

　　當前在全球和中國市場上，工業(yè)控制網(wǎng)絡主要采用CAN（控制器局域網(wǎng)絡）和工業(yè)以太網(wǎng)（Industrial Ethernet）等技術。但基于以太網(wǎng)的TSN（Time Sensitive Network -時間敏感網(wǎng)絡）網(wǎng)絡技術，協(xié)議復雜，仍處在標準制定階段。

　　由鵬瞰半導體創(chuàng)建的TS-PON技術具有業(yè)界首創(chuàng)、基于光學的端到端工業(yè)網(wǎng)絡解決方案，對于滿足高性能AI處理器和先進傳感器不斷提升的帶寬需求至關重要。 TS-PON通過提供同時具有高帶寬（第一代為10Gbps）、超低延遲、高可靠性、高安全性、低功耗和高可擴展性的新型連接，消除了與傳統(tǒng)工業(yè)網(wǎng)絡相關的所有瓶頸和限制，以推動實施真正的邊緣AI。

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

　　鵬瞰半導體目前共有5件公開的專利申請。公司專利布局主要聚焦于智能控制器、傳感器網(wǎng)絡、自動化系統(tǒng)等相關領域。已獲授權的發(fā)明專利為智能控制器及傳感器網(wǎng)絡總線、系統(tǒng)和方法（公開號：CN111988369B）。 該發(fā)明涉及控制器及傳感器網(wǎng)絡總線架構，提出了一種用于控制和操作自動化機器的機器自動化系統(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現(xiàn)動態(tài)突發(fā)。其中，消息從節(jié)點突發(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。這也是公司為自動化機器提供多功能一體的控制器及傳感器網(wǎng)絡系統(tǒng)方案的基礎。

　　技術為刃，切除更多應用病灶

　　當前，鵬瞰半導體已推出全球首創(chuàng)的TS-PON技術系列SoC芯片，全面實現(xiàn)10G高速、超低時延、低功耗、可擴展的端到端光連接，以及全球首款FTTR GPON mini-OLT芯片并已被運營商全面采用。

　　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)場輸入/輸出單元中，Root和Node之間采用光纖連接，通過P2MP（點到多點）方式實現(xiàn)信息上傳和下發(fā)及控制。TS-PON繼承了標準PON的網(wǎng)絡架構，采用點到多點通信架構。具有確定性與低延時保證、接口豐富（Node端的高速接口有MIPI、USB、PCIe、10GE、GE等，電機接口有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到10G，是工業(yè)以太網(wǎng)的10倍帶寬）等特點。

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

　　工業(yè)應用是一個漫長的過程，基于不同的工業(yè)設備或車間，應用場景可能大不相同。張磊表示，不管是汽車還是工業(yè)機器人，維持正常運轉需要大量的連接器、執(zhí)行器和控制器，如果要及時對信息作出反應，對數(shù)據(jù)和控制信息的傳輸要求都將越來越高。與此同時，安全問題也不容忽視，工業(yè)機器人要做到在快速動作時，遇到阻礙能夠及時停下來，這必須要有很強的通訊網(wǎng)絡和處理能力才能做到。

　　“無論是家庭光網(wǎng)，還是工業(yè)網(wǎng)絡，在實際應用中都會遇到很多技術挑戰(zhàn)，而我們下一步要做的就是解決這些問題，優(yōu)化產(chǎn)品的性能。無論讓傳輸?shù)膸捀鼘?，更精準，或者是推向更大的網(wǎng)絡應用，都是讓產(chǎn)品真正去適配應用場景。”在張磊看來，芯片從設計到制造以及支撐芯片制造的所有環(huán)節(jié)，構成了一個巨大的行業(yè)。在過去20年，中國的芯片行業(yè)在設計、封裝和設備領域都有很大的漲幅。當前最先進的工藝都是全球合作的，沒有一個國家可以一家獨大。中國如何在這個行業(yè)中發(fā)揮更強勁的作用？在細分領域?qū)崿F(xiàn)更多的突破，從而贏得更好的談判位置，讓整個行業(yè)蓬勃發(fā)展。

　　“中國具有全球最齊全的產(chǎn)業(yè)鏈，也是全世界光傳輸應用發(fā)展最快的一個國家，從光器件到光模塊的企業(yè)非常完備，所以鵬瞰半導體在中國推動光網(wǎng)技術的下一步迭代和發(fā)展是最好的安排。我們希望在工業(yè)控制光網(wǎng)領域能做到世界領先，作為一個盈利的企業(yè)在不斷創(chuàng)新和引領技術發(fā)展的同時，又能適應時代和行業(yè)的需求，進行一個正循環(huán)。”張磊最后如此總結道。

關注讀覽天下微信， 100萬篇深度好文， 等你來看……