年份：2025年

2024年，集成电路行业在变革与机遇中持续发展。面对全球经济的新常态、技术创新的加速以及市场需求的不断变化，集成电路企业如何在新的一年里保持竞争力并实现可持续发展？集成电路行业的IP领军企业芯耀辉科技有限公司（以下简称：芯耀辉）分享过去一年的经验与成果，展望未来的发展趋势与机遇。

在科技飞速发展的当下，人工智能正迎来爆发式增长，AI芯片的广泛普及以及软件定义系统的迅速进步，正加速推动万物智能时代的到来。进入后摩尔时代，传统的芯片发展路径遭遇瓶颈，而3DIC、Chiplet等先进封装技术崭露头角，为突破困局提供了新的动力。这些技术不仅为芯片性能和集成度的提升开辟全新的方向，还带来了创新的解决方案，成为推动芯片行业持续进步的重要驱动力。

在这一时代背景下， IP与IC设计技术正处于新一轮变革的关键节点，迎来前所未有的机遇。在复杂的芯片设计架构中，各类IP扮演着至关重要的角色，它们如同连接芯片内部计算模块与外部设备的桥梁，不可或缺。AI芯片因为需要处理和传输海量的数据，不仅是在芯片内部不同计算模块直接需要进行高速的数据交换，比如CPU，GPU，NPU之间会通过UCIe、Die-to-Die接口等IP来实现高带宽、低延迟的互连，同时也需要与外部的设备进行高效、可扩展以及一致性的互连，比如会通过PCIe，Serdes等接口IP与存储和网络设备等进行数据间的高速且准确的传输。而且AI芯片在运行时需要频繁地读写大量数据，对内存的带宽和容量要求极高，通过HBM，DDR，LPDDR等接口IP与存储颗粒之间实现高速的数据传输，有效解决带宽瓶颈，加速数据在芯片和内存之间的流动，从各个方面满足AI芯片对内存容量和带宽的需求。所以在AI芯片领域，接口IP在可以显著提升AI芯片性能的同时，还可以实现功能优化和扩展，帮助客户充分释放设计上的潜能，承担愈加关键的作用。

打造一站式完整IP平台解决方案，实现从传统IP向IP2.0的战略转型

回顾2024年，国内半导体产业经历了诸多内外部挑战。尽管如此，对于芯耀辉而言仍是收获颇丰的一年。

面对人工智能市场迅速崛起，芯耀辉推出的UCIe，HBM3E以及112G SerDes等高速接口IP均广泛应用在Chiplet和人工智能领域，UCIe技术解决了Chiplet的芯片内D2D互联问题，HBM则提升了高带宽内存与芯片间的互联效率，而112G SerDes则实现了芯片间的高速互联，显著提高了集群效率。

UCIe凭借其高带宽密度，低传输延迟与PCIe和CXL复用等优势，已成为Chiplet中D2D互联标准的首选，芯耀辉推出的UCIe IP涵盖了PHY和Controller IP两大模块，其中PHY IP在先进封装上最大速率可以支持32Gbps，标准封装上最大速率也可以支持到24Gbps，并且拥有极佳的能效比和低传输延迟，最大传输距离支持到50mm，远超标准协议中的25mm，为客户的Chiplet方案提供了更大的灵活性和可扩展性，同时Controller IP兼容FDI、AXI、CXS.B等多种接口，让客户在集成使用时实现与系统设计的无缝切换。

HBM以其高带宽、低功耗和低延迟的特性在AI、高性能计算等领域表现突出。芯耀辉也顺势推出了国产工艺上的HBM3E PHY和Controller IP，其中PHY的最大传输速率可以支持到7.2Gbps，Controller拥有卓越的带宽利用率，最大速度可以支持到10Gbps。而在SerDes领域，Serdes IP以其高数据传输速率和低功耗特性，在数据中心内部连接和外部通信中成为首选解决方案，芯耀辉推出了不同组合的SerDes PHY，最高支持112Gbps，并支持PCIe、OIF和以太网等多种协议，满足不同客户对速率的需求。同时，芯耀辉还推出了兼容PCIe和CXL的控制器IP，一站式解决客户的IP选型和集成难题。

芯耀辉在2024年成功研发了上述高速IP，并已完成交付。在研发过程中，芯耀辉就与众多客户进行了深入的讨论并达成了合作意向。产品推出后，迅速获得了人工智能、数据中心和高性能计算等领域客户的积极反响，并与他们展开了深入的合作。

值得一提的是，2024年，芯耀辉成功实现了从传统IP到IP2.0的战略转型，帮助客户在激烈的市场竞争中取得优势。通过一站式完整IP平台解决方案实现了全面升级，不仅提供高性能、低功耗、强兼容的高速接口IP，还配套提供基础IP和控制器IP，帮助SoC客户从内到外提升性能。注重产品的可靠性、兼容性与可量产性，并提供系统级封装支持，优化PHY布局、Bump和Ball排布，提升量产性能，帮助客户加速产品上市。同时，芯耀辉通过整合完整的子系统资源，从方案制定到集成验证，再到硬化和封装测试，提供端到端的解决方案。此外，芯耀辉积极推动国产供应链，提供Substrate和Interposer设计参考，协同上下游产业链，助力产业技术突破。

AI为半导体IP产业带来新增量，国产IP机遇与挑战齐飞

在全球半导体IP市场规模持续增长的同时，人工智能、数据中心、智能汽车等新兴领域为半导体IP产业带来新增量，这些领域对高性能芯片的需求不断增长，极大地推动了IP市场的持续发展，特别是对接口IP的需求日益增加。但是随着外部一些不确定因素，国产化需求更加紧迫，国产先进制程的迭代速度变慢，给国产化IP提供了机遇的同时也带来了极大的挑战。

机遇是随着国产化需求的推动，国产芯片背靠着广阔的市场优势，为国产IP的发展提供了广阔的空间，未来市场会稳步扩张，特别是Chiplet相关的产品和服务，一定会迎来一段蓬勃发展期。

挑战来自于国产先进工艺迭代的速度放缓和国外先进工艺获取的难度增加，SoC在这一背景下会对国产IP提出更高的要求，需要在现有工艺基础上实现更高速的接口IP设计，无疑增加IP设计的难度和成本。与此同时， Chiplet作为SoC架构改进的首选方案，虽然能应付这些难题，但也带来了封装、测试和量产等一系列挑战，同样也会影响到IP设计。因此，IP公司不仅要提供可靠、兼容性强且可量产的IP产品，还需要具备强大的系统封装设计能力和供应链管理能力，以确保整体解决方案的顺利实施。

面对如此机遇与挑战，芯耀辉接下来将继续优化现有工艺上的接口IP，以满足客户多样化的应用场景需求，通过提升接口IP性能充分释放国产工艺的潜能，同时紧跟协议演进的步伐，逐步推出符合DDR6，LPDDR6，PCIe7等先进协议标准的接口IP。另外也会扩展覆盖不同Foundry和工艺的Foundation IP，并推出更多性能优化的数字控制器IP，为客户提供更广泛的选择和更强的技术支持。

在新兴的Chiplet市场，芯耀辉将提供系统级的封装设计方案，帮助客户推出高可靠性和可量产性的Chiplet IP产品，并携手国产上下游企业，共同打造完整的国产供应链。在车规芯片领域，凭借芯耀辉此前在AEC-Q100和ISO 26262功能安全认证方面的丰富经验与IP积累，公司将进一步拓展车规IP解决方案的覆盖范围，协助客户加速功能安全评估，确保实现相应的目标ASIL等级，从而帮助SoC客户缩短设计、认证和产品发布的时间，降低成本。

芯耀辉认为，作为一家本土IP授权服务企业，必须深入了解客户的需求，全面掌握客户的应用场景和实际需求，开发出完全贴合客户需要的IP产品并提供客户所需要的IP相关服务。同时，不能去做行业追随者，仅仅寻求国产替代方案，而应聚焦市场需求，做其他的国产厂商没有做好的但是又非常有难度的东西。专注做有难度、有价值的产品，完善产业链，通过IP授权和服务为产业提供强有力的支撑，为芯片产业创造最大的价值。

当前及未来十年，是半导体产业，尤其是中国半导体的黄金十年，尽管自去年以来，半导体行业面临增速放缓和今年更加严峻的封锁形势，我们依然坚信半导体行业将会迎来全面复苏，在这样的市场变动过程中，更加能够凸显芯耀辉真正的在攻坚克难做实事，脚踏实地推进技术创新和解决方案方面的优势。随着行业复苏的到来，公司将迎来更大的增长机遇。

展望2025年，芯耀辉将以全新的IP2.0成熟方案为核心，结合高可靠性、可量产的IP组合、完整的子系统解决方案、系统级的封装设计，以及强大的供应链能力，预见并解决客户在IP应用中可能遇到的各种挑战，更好地适应市场创新需求。

近日,《RT轨道交通》发布2024年中国城市轨道交通空调系统中标数据,TOP3品牌市场占比超80%。其中,从中标项目数、中标金额上看,海尔智慧楼宇均实现了市场第一,市场份额达37.89%。在市场占比再创新高的同时,海尔智慧楼宇已连续7年居行业TOP1。

此外,新一年的市场发展也迎来了好消息:海尔智慧楼宇与中铁二局青岛工程有限公司达成战略合作,持续推进青岛地铁建设。由点及面,目前,海尔智慧楼宇已在全国39座城市、239条线路落地,成为用户首选。

从2024年空调系统招标信息中可以发现,地铁业主对于智能高效、节能型空调系统的招标意愿愈发强烈。高效智能的中央空调方案正成为市场主流。

对此,海尔智慧楼宇早已形成了专业解决方案。针对站台站厅,有风水联动方案打造舒适温湿度环境,高效机房助力节能运营,蒸发冷磁悬浮空调解决占地面积大等问题;针对办公、车辆段及TOD场景,可应用空气源热泵、物联多联机等,满足供热和灵活安装等需求;还有智控方案,实现集中控制、分区管理……让不同场景需要都能得到满足。

也正是基于全场景定制方案,海尔智慧楼宇已实现青岛地铁100%覆盖。作为中国首个地铁全自动运行系统示范工程,青岛地铁6号线设计之初不仅提出舒适、节能需求,还要求减少设备占地面积,以降低整体建设预算。针对这一行业难点,海尔蒸发冷磁悬浮空调通过集中设计,做到了节省冷却塔占地面积50平米/站,节省冷水机房120-150平米/站。

同时,通过智慧运维平台,运营人员不仅能够实现在线操控、智慧管理,还做到较常规空调机组能效提升30%以上,每标准站年省电10万度以上,节省运营费用5万以上。基于当地各线路的良好体验,中铁二局青岛工程有限公司与海尔智慧楼宇,就更多地铁线路建设达成了合作。

从行业统计数据看,2025年预计有42条线路的空调系统进行招投标,涉及车站数512座,市场需求旺盛。作为行业引领者,海尔智慧楼宇将持续完善场景方案及科技,助力我国迈向交通强国。

工业控制系统的电气设计要求非常严苛，需要设备在最具挑战性的条件下保证耐用性、可靠性，以便尽可能地延长其使用时间，减少宕机。同时，在某些特殊应用场合，即使在恶劣的工作环境中，控制系统也应该万无一失，准确无误地完成控制任务，如功能安全关键应用中，例如高度机器人化的工作环境、发电厂或航空运输，在这些环境中，如果出现问题，可能会给操作人员、企业财产甚至整个生态系统带来严重风险。

功能安全是工业自动化领域内的一门高级技术学科，并且得到了国际认证机构（主要是IEC 61508）的广泛认可。然而，在本文中，我们将不分析其复杂的理论形式，而是关注有趣的技术挑战和特定的应用场景，这些环节是我们在设计过程中要十分注意的。我们将以一个双通道功能安全数字I/O评估板（STEVAL-FSM01M1）为参考，分析功能安全I/O系统的架构及其原理。我们还将指出该板上嵌入的一些创新功能。本文讨论了每个自动化工程师在开始下一个项目之前应了解的技术挑战。

功能安全和冗余

功能安全系统的基本包括系统冗余概念和诊断功能（在操作期间监控系统的完整性）。在功能安全的世界中，安全状态通常被认为是设备处于被动状态（去除使能、关闭开关、逻辑处于零态等）。因此，在任何条件下（包括出现可能的了故障）控制系统都可以进入这个安全状态是功能安全的基本原则。图1中展示了一个安全数字I/O模块的功能框图。

这个模块有两个输入通道（IN1和IN2，互为冗余）及两个输出通道（OUT1和OUT2，互为冗余）。此外，每个PNP型输出通道实际上是通过一个智能高边开关（IPS）与一个被控制的P通道功率MOSFET（STL42P6LLF6）串联在一起而实现的。最重要的是，为了消除故障情况下可能发生的跨通道一致性，每个输出通道的控制信号都通过独立的数字隔离器（STISO621）传导。

数字量输入部分

I/O模块中实现数字输入功能用来接入工业传感器信号，将0V/24V过程信号转换为较低电压的逻辑电平，并通过数字隔离器被微控制器或ASIC所识别。IO模块的外壳内空间较小，内部的电路板需要在EMC干扰的情况下提供稳定的性能，同时最好尽量减少功耗，提高效率及可靠性。在这样的要求下，分立元器件所搭建的传统方案很难实现，这对设计工作带来不可避免地负面影响。

一种更快捷和方便的解决办法是使用行业认可的方案——一款双通道数字输入电流限制器（CLT03-2Q3），它在单个超紧凑封装芯片中容纳了两个独立的输入通道（图3）。除了数字输入功能外，CLT03还提供了其他专门为功能安全所设计的有用功能，例如能够无需额外供电即可作为输入信号电流传感器，或可在操作期间自行监控其工作状态是否正常的独特诊断机制。这颗芯片内部的每个通道都配备了一个测试脉冲（TP）发生器，当连接的输入信号处于高电平（24V）时，它可以在输出信号路径中叠加心跳脉冲。

在STEVAL-FSM01M1评估板上，可以使用一个小信号晶体管在操作期间主动控制此功能，如波形采集（图4）所示。脉冲宽度（和频率）可以根据测试脉冲电容（CTP ）在较宽范围内调整。使用这种机制，微控制器可以动态监控输入前端IC的是否工作正常。因此，这个独特的功能提供了一个额外的选项来扩展系统安全性和诊断覆盖范围。图片 4.png插图4：使用CLT03-2Q3的主动测试脉冲控制

数字量输出部分

过压和反极性保护

在模块的24V电源连接器附近，有一个双向瞬态电压抑制器（TVS1）与电源直接连接，与电容C1并联，用于电源保护。实际上，连接瞬态电压抑制器的PCB路径长度必须尽可能短，以最小化寄生电感。否则，它可能在EMC过应力期间引起电压瞬变，使电路暴露于显著高于其钳位额定值的电压。TVS1的尺寸应该尽可能的小，其钳位电压应不高于36V，同时其在吸收EMC浪涌电流时要通过较大能量。在参考板上这些要求是通过一个瞬态电压抑制器（SMC30J36CA）得到满足，其钳位电压36V，其峰值功率高达3000 W （10/1000 μs）、40 kW（符合IEC 61000-4-5的8/20 μs脉冲）。过电压保护部分后面的电路设计用于防止电源电压的反极性。在实践中，这种错误可能由于接线错误而频繁地发生，但负过电压脉冲也是EMC典型测试的强制部分。反向电流阻断电路基于一个被动偏置的60V P通道晶体管Q1（STL42P6LLF6）。

感性负载退磁电路

许多执行器具有感性特性（例如电磁阀、阀门、继电器等）。这意味着在其关断时，负载的磁场能量会转化为电能，被数字输出的电路吸收。为此，IPS16xHF系列智能高边开关内部具有快速退磁电路，在输出关断时输出针脚的电压不会维持在0V，而会保持相对于VCC 一定的压降。在使用IPS16xHF的情况下，这个压降值为VDEMAG ≈ 70V（见图6）

有时，当需要优化高感性负载的去磁能量时，方便的做法是通过连接在输出和地之间的外部瞬态电压抑制器（图5中的TVS2）实现退磁。接地连接的原因是瞬态电压抑制器在永久性击穿之前可视为短路。这样，在故障情况下保持系统钝化的安全原则得以维持。外置输出瞬态电压抑制器的选择应设计为其性能可以完全替代高边开关内部集成的去磁性能：

VTVS,CL,max < |VCC,max – VDEMAG,min |

其中， VTVS,CL,max 是外部瞬态电压抑制器的最大钳位电压，

VCC,max 是最大允许的供电电源电压，

VDEMAG,min 是高边开关的最小去磁电压（在数据表中规定）。

在这里，我们需要进一步认识到瞬态电压抑制器的钳位电压随温度而浮动，并且必须选择具有一定钳位裕度的组件。在评估板上，去磁瞬态电压抑制器（SM6T33CA）满足这些要求。

诊断

持续监控系统的正确操作是安全I/O的关键部分。该评估板上有几种机制可用于此目的。首先，IPS具有自己的诊断功能，具体取决于其配置，在过载情况下向微控制器报警以显示过流或芯片的过热关断。还有用于电源的电压监控和每个输出通道上的输出反馈。这部分电路通过保护二极管D3串联的分压器R6和R7的组合来实现，如图5中所示。这用于保护后续的A/D转换器（ADC120）免受负过电压的影响，例如在EMC干扰或去磁期间。这些诊断电路实时监控系统的完整性和操作条件。

过流及短路保护

智能高边开关（IPS）的除了负责控制输出外，其还提供多种保护功能，如防止过流和过热保护。在发生输出短路或任何其他导致过电流的过载情况下，IPS将其输出电流限制在预定的水平ILIM （IPS161HF上的典型值为1.2 A，或IPS160HF上的典型值为3.3 A）。

在电流限制期间，功率开关以线性模式运行，这导致功率耗散增加。一旦IC内部温度达到约170ºC，芯片内部集成的热关断保护将被触发，自动禁用输出以进行部分冷却，具有15ºC的滞后。这种保护性热关断由IC的诊断引脚报警。电流形状在图7左侧波形采集中显示。

IPS160HF和IPS161HF 芯片提供了一种被称为Cut-off的额外电流保护机制，允许在过载情况下最小化功率耗散（图8）。在这种模式下，IPS周期性地激活输出并保持一段预设时间，然后关闭以防止过热。Cut-off持续时间由外部电容器决定（图8CCOD）。这允许降低芯片的功耗及热量，如我们在图7中分别比较两种操作模式下的电流波形（绿色）时清楚看到的那样，左图是未激活Cut-off功能，右图是激活了Cut-off功能。这在具有多个通道和有限内部功率预算的高密度输出模块中特别重要。需要注意的是，Cut-off激活后，可能无法驱动启动电流较大的负载（例如，电容负载和灯），在此情况下，Cut-off功能可能在负载完全充电之前触发保护。考虑到这一点，应该根据实际应用条件来设置Cut-off保护时间或禁用Cut-off功能。

这种主动Cut-off控制功能在评估板（STEVAL-FSM01M1）上是可灵活设置的。图9说明了所谓的“反应性Cut-off”，其中默认情况下禁用Cut-off功能，以便允许电容负载的平滑充电；但它也最终作为对长期过载或故障情况下的热关断事件发生后及时介入并提供保护。

总结

工业安全适用于所有类型的应用和行业，包括自动化制造、运输、智能建筑或海事和航空系统。确保人类、设备甚至我们的环境的安全符合适用的工业安全标准是至关重要的。

在意法半导体，我们在系统设计方面的长期工程专业知识和安全认证过程的丰富经验使我们能够为硬件设计人员提供不仅是最先进的集成电路，还有准确的知识和技术支持。

在这篇白皮书中，我们讨论了功能安全自动化的数字量I/O系统设计。在查看安全数字量I/O模块的结构后，我们通过使用安全双通道数字I/O评估板（STEVAL-FSM01M1）的示例，探讨了其电气实现的特定设计方面。所采用器件的坚固性和可靠性能不仅通过我们实验室的彻底验证得到保证——它还通过全球无数工业系统的24/7不间断运行每天得到证明，同时所采用的器件都是经过严格测试并验证的，可以提供可靠性报告，其可用于功能安全认证所需的FMEDA计算。

作者：伟创力健康解决方案事业部总裁 Kate Benedict

当前，医疗健康行业正面临着前所未有的挑战，整个行业都正承受着不断上涨的成本压力。就行业内部而言，推出一款新型医疗器械产品往往需要耗时三到七年之久，有时甚至更为漫长；一款新药从研发开始到最终获批，平均需要历经12年的时间。因此，在保证可靠性和质量标准的同时，能够更快、更高效地推进变得至关重要。

在我多年掌舵医疗健康公司的经历中，我始终致力于探寻降低风险、并将资源重新投入到产品创新中的有效途径。其中一条重要途径便是与值得信赖的合作伙伴进行外包合作。在我看来，医疗健康领域的外包合作绝非仅仅是一种策略；它更是改变游戏规则的关键。外包能够助力实现一系列广泛的战略目标，包括利用外部制造合作伙伴的优势提升运营效率，推动企业的重大转型——这通常被称为“网络优化”。

“网络优化”正逐渐成为医疗健康领域的一股新兴潮流，它代表着企业通过实施战略性外包，将资源重新聚焦于核心业务上。

当得到妥善执行时，网络优化能够促使企业彻底革新其网络结构，通过优化资源配置来有效降低风险、集中力量于核心业务领域，同时在这一转型过程中大幅削减资本支出。

近期，Technavio发布报告预测，从2024年到2028年，医疗器械制造外包市场将以10.9%的复合年均增长率增长至504.4亿美元。这表明，众多医疗健康和制药企业看到了重塑其现有制造模式的机会。一个执行良好的外包模式可以带来多重益处，包括提高运营效率、降低供应链风险，以及内部团队专注于核心竞争力与创新的能力。通过与合适的伙伴携手，企业能够更有效地利用资金和资源来管理生产线投资，并确保严格遵守监管和质量标准，同时在生产线和工厂的转移过程中应对各种复杂挑战，从而有效缓解企业的相关担忧。

集中资源，强化专长

2023年，美国食品药品监督管理局（FDA）批准了比以往任何一年都多的新型医疗技术，为医疗健康与制药企业创造了一个更具竞争力的环境，以将创新解决方案推向市场。与此同时，成本压力上升、利润要求提高，以及全球供应链不确定性，共同促使企业必须寻求一种能够释放资源的途径，以便能够专注于自己最擅长的领域。

通过与专业的制造外包合作伙伴携手，医疗健康和制药企业能够充分利用他们在复杂生产流程管理及供应链配置方面的垂直整合能力和专业知识。这样一来，企业便能将内部资源集中投入到产品创新、研发等核心竞争力上。

在伟创力，我们致力于帮助客户优化整个产品生命周期并实现可持续发展目标。从确保产品设计的可制造性，到有效扩大生产规模，再到提供逆向物流及循环经济服务——同时分享来自其他行业的先进制造专业知识和最佳实践。

例如，我们使用先进的模拟技术为一种II类糖尿病产品的生产线创建了数字孪生体，帮助降低生产风险，并确保生产的连续性。我们还助力客户应对复杂的供应链管理挑战，在有效降低运营风险的同时，让他们能够更加专注于其他核心领域的发展。凭借由16,000多家供应商组成的庞大网络，我们与诊断行业的领军企业紧密合作，即使在COVID-19疫情期间遭遇半导体供应短缺的挑战，也成功确保了供应链的稳定运行。在此艰难时期，我们的客户展现出非凡的韧性，持续为数百万依赖其产品的患者提供传感器。

品质至上

尽管企业充分认识到将内部资源集中于产品创新上是明智的，但由于医疗健康行业对高质量标准和严格监管的要求，他们可能仍然会对外包持怀疑态度。同一份Technavio报告强调，虽然“外包医疗器械生产能够为企业带来接触最新技术和先进设备的机遇，但同时也伴随着一系列挑战。例如，医疗专业人士对产品质量有着极为严苛的要求，且必须严格遵守相关的法规规定。”

评估制造合作伙伴以确保他们能够满足法规和质量要求至关重要。

在伟创力，我们凭借与医疗健康和制药公司长达数十年的深厚合作经验，提供卓越的质量管理体系，确保客户能够顺利满足I、II和III类医疗产品严格的合规要求。随着监管预期的不断变化，我们持续演进我们的合作方式，致力于在产品全生命周期中与客户紧密协作，从早期的概念设计到人因工程学 (HFE)，直至提供高度自动化的生产和报废解决方案。

与伟创力这样的制造伙伴合作，借助我们旗下14家通过FDA认证以及21家获得ISO 13485:2016认证的工厂，将助力医疗健康和制药企业轻松达到监管医疗产品的最高质量与合规标准。

重塑内部生产模式

即使端到端价值链可以带来明显的好处，将生产从内部转移到外包合作伙伴仍然会让人望而生畏或充满风险。 然而，医疗和制药公司在制定战略之前应该首先考虑它们想要的结果。

无论企业是寻求贴近终端市场、整合多个生产基地，还是旨在降低整体运营风险，都拥有多样化的选择。伟创力凭借强大的垂直整合能力和全球布局，为医疗健康行业的客户提供专业的技能、丰富的经验以及完善的基础设施，作为一个合作伙伴能够帮助他们实现外包战略目标。

举例来说，我们与一家专注于诊断监测的客户紧密合作，降低了他们整体供应链的风险。通过将分散在多个地区的五个制造基地整合至北美的一个伟创力制造中心，我们帮助客户减少了冗余流程，提升了运营效率，从而节约了成本并降低了风险。

我们所选的伟创力生产基地凭借其在医疗制造领域的专业知识和经验，以及高素质的团队，成功实现了快速且顺畅的过渡，确保了客户业务的正常运行。

战略合作以谋长远发展

医疗健康行业的格局将日益复杂，技术的飞速发展、慢性病患者群体的不断增加，以及到2050年，预计全球65岁及以上人口将达到15亿，从而催生新的市场机遇。为了在未来挑战中保持领先，并抓住前所未有的机遇，医疗健康和制药企业必须与外包合作伙伴建立战略合作关系。这些外包合作伙伴不仅能帮助他们优化自身网络，还能提供跨行业的专业技术、知识以及医疗产品设计、开发和制造方面的经验。

凭借我在医疗健康领域数十年的经验，我切身体会到战略外包对企业保持竞争优势的重要性。企业通过巧妙地利用外包合作伙伴的资本优势、技术投资以及各种资源，能够全神贯注地投入到核心的创新活动中，同时实现更灵活的运营，并有效地规避风险。在这个日新月异的行业中，持续审视并创新现有模式显得尤为重要，这样才能更好地满足医疗健康服务提供者和患者不断变化的需求。

目前，我国的智算中心建设正呈现出蓬勃发展的态势。智算中心的建设不再局限于北京、上海、深圳等一线城市，已经扩展至县级地区，全国范围内的算力基础设施建设正在积极推进。

根据相关资料显示，尽管国内算力的覆盖范围广泛，但其利用率却相对较低，整体算力中心的利用率仅为50%。这一现象背后的原因不乏算力中心性能不足、无法满足大模型时代对算力的高需求、数据中心与当地产业需求不匹配等。显然，以算力规模和集群规模作为评价标准的时代已经过去，算力需求已经进入了从数量到质量转变的新时代。这种转变也意味着，计算领域关注点将集中在算力的效率、灵活性以及智能化水平。

北京电子数智科技有限责任公司（以下简称“北电数智”）作为⼀家专注于原创性、颠覆性、引领性科技创新的人工智能科技企业，在算力、算法和数据等方面实现了全栈产品和解决方案布局。

加速单芯片算力

目前我国已量产上市的GPU产品主要针对上一代算法进行设计，对于大模型相关算子的需求满足度尚需进一步完善。因此，必须通过扩展算子库、优化编译器等软件层面的手段，实现对单芯片算力利用率的提升。

北电数智的前进·AI异构计算平台具备多重优化特性，可通过模型量化加速、模型超参数调优、稀疏化推理等模型优化能力，算子融合加速、计算图优化、硬件访存优化等编译优化手段，提升单芯片的计算性能，增强国产算力芯片的自适应性。

加强混元异构集群性能

当前的智能计算中心大多依赖单一芯片制造商提供主要的计算能力，而多芯片混合异构架构将成为未来国产智能计算中心的发展趋势。

北电数智的前进·AI异构计算平台可以通过算子级模型拆分方法优化模型性能；通过基于自动机器学习算法的硬件拟定并执行自动调优策略，自动调整模型的配置和参数，找到在特定芯片下的最佳性能和效果；其框架可以支持大模型分布到多GPU上进行计算，提高模型的训练和推理效率，最终实现让合适的芯片做合适的事。

加大通信能力

在万卡集群时代，通信的重要性与单芯片算力不相上下。通信能力直接决定了大模型训练过程中数据传输的效率。高效、稳定、低延迟的网络对于智算中心的建设和运行至关重要。

北电数智通过打通各厂家的集合通信库来解决不同GPU芯片之间的通信问题，对通信库进行深度适配和优化，通过标准化的分布式通信接口，确保异构集群内的信息交换，且可以通过时间重叠等策略，将计算过程和通信过程互相重叠，减少了通信延迟对整体训练性能的影响。

智能化调度与运维保障智算集群稳定运行

智算集群的稳定性也很重要，实现算力最优解，需要一个高效可靠的智能云管平台，通过实时智能监控来实现分钟级的软硬件故障定位，并实现故障的自动检测和修复。

北电数智前进·AI异构计算平台支持多款国产芯片的广泛纳管，帮助用户实现对不同品牌、类型AI加速卡的统一管理，以确保各类AI芯片的无缝集成和优化利用。广泛的纳管能力也让用户能够根据具体需求，灵活地调整资源配置，优化算力供给满足各类训练推理任务。

前进·AI异构计算平台具有卓越的算力调度能力，可为不同场景提供多样化的调度策略，以精准匹配各类计算任务的不同需求。“潮汐调度”是该平台的一大特色亮点，其可根据计算任务的特性和资源需求的变化动态地分配和回收计算资源，尤其适用于渲染应用等场景，以最大化资源的利用率并减少执行时间；此外，“前进·AI异构计算平台”提供的“推训混布”策略可帮助大模型使用方实现同一算力集群既支持在线推理服务部署任务，又支持离线训练任务，从而显著提高算力资源的利用率，减少资源浪费，大幅降低运营成本。

11月21日，北电数智成功推出了国内首个算力概念验证（PoC）平台，并在北京数字经济算力中心正式启用。该平台依托北电数智的先进计算迭代验证平台——前进·AI异构计算平台，为国产算力集群提供专门的场景评测、适配和验证服务，同时也为场景持有方特定场景应用的开发，提供了多样化的算力适配试验空间，从而实现从基础算力到业务场景驱动的双向链路的无缝对接。目前，北电数智前进·AI异构计算平台已经成功对近⼆⼗家芯⽚企业的产品 ⼗余种芯⽚进行了测试与适配，协助国产算力的性能不断优化提升。

在国产算力发展从数量增长转向质量提升的背景下，北电数智通过前进·AI异构计算平台的多重优势，为重塑国产芯片的竞争力、推动数字中国建设添砖加瓦。

制造商和消费者都在试图摆脱对化石燃料能源的依赖，电气化方案也因此广受青睐。这对于保护环境、限制污染以及减缓破坏性的全球变暖趋势具有重要意义。电动汽车 (EV) 在全球日益普及，众多企业纷纷入场，试图将商用和农业车辆 (CAV) 改造成由电力驱动。

然而，这种转变使得电能需求快速增长，给电网带来了极大的压力。尽管能效很高，但电动汽车、数据中心、热泵等应用仍需要大量能源才能运行。

太阳能、风能、波浪能等新型可再生能源受到广泛欢迎，正逐渐成为主流。只有完全使用可再生能源的应用，才能被视为真正的“清洁”应用。

太阳能市场已经发展多年，相对成熟。Fortune Business Insights 的报告显示，目前太阳能市场规模估计为 2730 亿美元，到 2032 年有望增长到 4360 亿美元。2023年，北美太阳能市场占比超过了 40%。

可再生能源应用中的电源转换挑战

太阳能发电量正在迅速增长。国际能源署 (IEA) 的数据表明，2022 年，太阳能产生的电力比上一年度增长 26%，达到 1300 TWh。这标志着太阳能发电已超越风电，成为最大的可再生电力来源。

太阳能光伏 (PV) 板产生直流电 (DC)，而电网需要交流电 (AC)，因此中央光伏逆变器是大型并网装置不可或缺的一部分。光伏板产生的所有能量都会经过逆变器，因此逆变器效率具有重要影响。尽管太阳能取之不尽，用之不竭，但转换效率低下会导致输送到电网的能量十分有限。过程中所浪费的能量会转化为热量，进而又会构成严峻挑战，因为许多太阳能装置通常位于阳光充沛、温度较高的环境，如沙漠。

成本也是非常重要的考虑因素，可直接影响消费者的电费以及电力公司的盈利。为实现更高功率，许多中央逆变器并联使用多个转换模块，具体数量由每个模块的额定功率决定。每个模块功率容量越高，所需模块就越少，进而可以降低成本。

尽管电动汽车已经取得了长足进步，但 CAV 在向电力驱动转变方面仍进展缓慢。CAV 体型较大，每次行驶消耗的燃料和产生的排放也更多，虽然数量上仅占汽车总量的 2%，但其温室气体排放量占交通运输排放总量的 28%。虽然商用客运车（如公共汽车）的电动化已经初见成效，但大多数大型卡车、建筑机械和农业车辆（如拖拉机）仍然依赖柴油驱动。现在，情况开始发生变化。为达到欧盟、中国和美国加州等全球市场严格的零排放法规要求，预计到 2030 年，电动卡车（纯电和混合动力）销量占比将从目前的 5% 增加到 40%-50%。

相较于化石燃料商用车，电动商用车结构更简单，运动部件更少。在载重能力相同的情况下，电动车体积更小、可靠性更高、维护相关成本更低。目前电池成本大幅降低，电动 CAV 的总拥有成本已经低于内燃机 (ICE) 车辆。

与太阳能应用类似，效率也是电动 CAV 的关键要求。每辆车的电池电量有限，逆变器中转换过程的效率越高，车辆行驶距离就越长。或行驶同样的距离所需的电量就更少。

鉴于未来我们对太阳能和电动 CAV 的依赖，可靠性自然也就变得非常重要。

面向逆变器应用的先进电源技术

在三相太阳能光伏逆变器等的高功率应用中，三电平有源中性点箝位 (ANPC) 转换器是比较常见的拓扑。这种多电平拓扑结构专门用于提升系统的性能和效率。

普通中性点箝位 (NPC) 转换器使用二极管将直流链路电容的中性点连接到输出端。在 ANPC 配置（图 1）中，箝位由开关执行，因此能够改善控制、减少开关损耗并提高效率，并且能相应地减少对散热措施的需求，从而有助于实现尺寸更小、成本更低的方案。

拓扑结构的布置方式降低了各个开关上的电压应力，从而提高了可靠性。此外，ANPC 还能实现对电网有利的波形。

设计工程师可以通过并联多个功率模块，例如安森美 (onsemi) 的 QDual 3 IGBT 模块，创建高性能三电平有源中性点箝位模块，其系统输出功率可达 1.6 MW 至 1.8 MW。

QDual 3 模块集成了新一代 1200 V 场截止 7 (FS7) IGBT 和二极管技术，可为大功率应用提供更优异的性能。与前几代产品相比，FS7 技术显著改善了导通损耗。

在 FS7 IGBT 工艺中，沟槽窄台面带来了低 VCE(SAT) 和高功率密度，而质子注入多重缓冲确保了稳健性和软开关特性（图 2）。安森美中速 FS7 器件的 VCE(SAT) 低至 1.65V，适用于运动控制应用；而其 FS7 快速产品的 EOFF 仅 57 µJ/A，是太阳能逆变器和 CAV 等高功率应用的理想选择。

创新型 FS7 技术使新型 QDual3 模块中的芯片尺寸比上一代缩小了 30%（图 3）。这种小型化与先进的封装相结合，可以显著提高最大额定电流。在工作温度高达 150 摄氏度的电机控制应用中，QDual3 的输出功率为 100 kW 至 340 kW，比目前市场上的其他产品高出大约 12%。

可靠性是太阳能和 CAV 应用的关键，因此模块的构造和测试方式至关重要。例如，目前有许多类似方案使用引线键合方式来固定端子，而安森美则选择采用超声波来焊接模块。后者有助于增强电流承载能力，提供更优散热路径，并且比前者更为坚固（图 4）。

这种方法可以提高电导率，从而减少电力损失、提升效率。此外还能降低工作温度、增强机械刚度，以及提高模块的整体可靠性。

安森美的新型高功率 QDual3 技术

专用 QDual 3 半桥 IGBT 模块NXH800H120L7QDSG 适用于中央太阳能逆变器、储能系统(ESS)、不间断电源(UPS)；而 SNXH800H120L7QDSG 则适用于 CAV。这两款器件均基于 FS7 技术打造，VCE(SAT) 和 EOFF 有所改进，进而降低了损耗、提高了能效。

目前，若使用 600 A IGBT 模块以 ANPC/INPC 架构来设计 1.725 MW 逆变器，总共将需要 36 个模块。然而，若使用额定工作电流为 800 A 的新型 NXH800H120L7QDSG 和 SNXH800H120L7QDSG，设计所需模块数量将减少 9 个。相应地，设计的尺寸、重量和成本将节省 25%。这对于太阳能应用和 CAV 应用来说都非常有价值，因为重量减轻和效率提高，将使得车辆行驶里程有所增加。

这些模块包含用于热管理的隔离底板和集成的 NTC 热敏电阻，并支持通过可焊接引脚将模块直接安装到 PCB 上，采用行业标准布局，有助于轻松将现有设计升级到新型 QDual3 技术。

安森美的所有 QDual3 模块均经过严格的可靠性测试，其可靠性水平超过市场上的其他同类器件。我们的湿度测试要求产品承受 960V 偏压长达 2000 小时，而同类器件仅需承受 80V 偏压 1000 小时。振动测试对于 CAV 应用至为关键，我们的产品在 30 G 峰值/10G RMS 条件下进行了长达 22 小时的测试，可满足 AQG324 要求。其他器件则是在振动水平低至 5 G 的条件下进行测试，持续时间短至 1 小时。

总结

全世界的可再生能源使用率越来越高，电网正承受着巨大压力。太阳能发电已经发展成熟，2022 年更是超过风电，成为可再生电力的主要来源。

尽管化石燃料驱动的车辆仍是主要的污染源，但 CAV 的电气化正在稳步推进，目前已初见成效。

安森美 FS7 等新型半导体技术支持开发低损耗、大功率器件，以满足这些领域的效率和可靠性需求。基于这项技术，安森美的新型 QDual3 器件采用紧凑封装，可实现高功率密度和出色能效。焊接良好的端子和超越业内其他器件的认证测试助力保障 QDual3 器件的稳健性能。

新一代 NXH800H120L7QDSG 和 SNXH800H120L7QDSG 模块电流能力高达 800 A，得益于此，逆变器设计所需的模块可减少 25%，并能够进一步简化设计、减小其体积、质量并降低成本。

这无疑是一项重大进展，安森美将继续潜心钻研 FS7 技术的高性能潜力，力求推出更多超越现有标准的模块，从而满足太阳能行业和 CAV 制造商不断增长的需求。

近期，“AI教父”杰弗里·辛顿发出警告，称未来30年内，AI的进步可能导致人类灭亡的概率高达10%至20%。但在过去一年，有关“AI威胁论”屡见不鲜，被“吓”到现在已经不足为惧了。

不得不承认的是，生成式AI的飞速发展依旧改变着各行各业的格局，这种入侵之势不可抵挡。根据IDC调研，企业每投入1美元于生成式AI，便能获得3.7倍的回报，AI使用率在2024年已提升至75%。更重要的是，未来两年内，大多数企业正在加速以Copilot和AI Agent为代表的定制化AI解决方案建设，推动技术向行业深度应用拓展。

技术先行，利益在前，对于自动化行业而言，AI的引入已不再是选择题，而是必然之路。西门子、ABB、罗克韦尔自动化、施耐德电气等巨头已经先发制人，而他们在上述领域的布局有共性、亦有个性。那么当前这些巨头在生成式AI方面的成效究竟如何？下文将简要探讨一下。

四大巨头布局生成式AI

殊途同归

过去几年，自动化巨头在生成式AI领域均有先行布局，发展至今不难窥见其中的共通之处。在合作商方面，大部分都绕不开微软和英伟达，而巨头们将成果正式投入使用的第一站，大多数都与PLC优化编程有关。

西门子

谈到西门子和微软的合作，就不得不提及今年工博会上展示的首款用于工业环境工程设计的生成式AI产品Industrial Copilot。在公布这款产品时，西门子表示，借助西门子Industrial Copilot，用户将能够快速生成、优化和调试复杂的自动化代码，并显著缩短仿真时间，几分钟即可完成以前耗时数周的任务。

而在去年汉诺威工业博览会期间，西门子正式展示了这款产品。西门子Industrial Copilot现已与TIA博途打通，能够帮助工程团队为可编程逻辑控制器（PLC）生成基础的虚拟化任务和代码，并自动处理重复性任务，在大幅减少工程团队工作量的同时保证复杂任务的工程设计不易出错，从而缩短开发时间、提高质量和生产率。通过将Industrial Copilot与TIA 博途无缝连接，西门子成为首家为全球工业企业提供面向工程的生成式人工智能产品的公司。
在官方所展示的视频可以看出，Industrial Copilot能够根据工程师通过自然语言描述的需求，该产品有助于通过自然语言输入自动编写/生成 PLC 编程代码，工程师只需要对代码进行检查及微调就能使用。

同年的工博会期间，这款产品迎来在中国的首度亮相。彼时，西门子中国数字化工业集团、工厂自动化事业部战略产品管理部总监Nicholas Hansen表示，这款软件还无法立即在中国落地，主要是本土化相关的工作尚需一定时间。西门子想为中国本土的需求打造一款适合本地用户的生成式AI解决方案，因此Industrial Copilot for Engineering这款软件在中国目前还正在与本地的大语言模型的合作伙伴进行沟通，也在不断地与各厂商在做技术方案上的最终确认。

在西门子与微软的合作中，西门子提供了海量的工业相关数据，微软提供大语言模型的算法。而在国内落地，需要既有工业基础，又有大模型功底的公司达成合作，我们很期待最终合作伙伴的揭晓。

而西门子布局生成式AI另一大合作伙伴则是英伟达，双方将生成式AI用于增强数字孪生方面。去年3月，西门子表示，全新解决方案将西门子 Xcelerator与英伟达Omniverse Cloud API相连接，依托生成式 AI技术，实现基于物理世界的实时可视化。同时将在Teamcenter X推出基于云的产品生命周期管理（PLM）软件，由英伟达Omniverse 技术提供支持，帮助工程团队创建直观逼真、基于物理世界的实时数字孪生，避免在工作流程中可能产生的浪费和错误。

ABB

就在上个月，ABB宣布与微软联合推出一款生成式人工智能解决方案ABB Ability™ Genix Copilot。据介绍，ABB Ability Genix Copilot是针对工业应用定制的GPT-4等大型语言模型，通过对大量数据进行情境化并以直观的方式提供可操作的见解，帮助能源、公用事业和其他行业提高效率、生产力和可持续性。

根据官方资料，Genix Copilot 利用 GPT-4 等大型语言模型，针对工业用例进行定制。与主要处理文本的传统自然语言处理不同，Genix Copilot 使用来自生产环境的真实数据，提供可立即实施以改善工业运营的见解。

若要将其成效量化，或可参考这组数据。在2023年7月，ABB宣布携手微软将Azure OpenAI服务整合到ABB Ability™ Genix工业分析和AI套件时曾提到，这款应用有望将资产生命周期延长高达20%，并将意外停机时间减少多达60%。

对于ABB而言，他们对于生成式AI的应用的另一大领域是机器人。作为全球工业机器人领域的代表性企业之一，ABB结合市场对生成式AI的需求，将AI嵌入全线业务，同时推进100个AI与机器人结合的项目。

施耐德电气

全球执行副总裁，首席数字官彼得·韦恺哲（Peter Weckesser）曾表示，施耐德电气关注两种类型的AI技术，一种是通过分析结构化数据来生成洞察的传统机器学习，另一种是从非结构化的数据中产出新内容的生成式AI，并在这两方面同时发力。

基于此，施耐德电气在去年汉诺威工业展上展示了其 Automation application copilot（自动化应用助手）解决方案，这款自动化应用助手利用生成式人工智能Gen AI的强大功能，来提高工程效率，为控制工程师提供辅助，以处理整个应用程序生成的任务流，包括应用程序架构、从相关库创建资产，以及代码/文档/测试用例的生成。

双方共创的Automation application copilot结合了施耐德电气在工业领域的深度技术专长与微软前沿的生成式人工智能（AI）技术，能够助工程师为可编程逻辑控制器（PLC）快速编写高质量、经过测试和验证的代码。这款自动化应用助手，能够实现重复任务的自动化并提供智能化代码建议，从而缩短编程时间。

另一方面，施耐德电气与英伟达也建立了合作伙伴关系，不过二者的成果集中在数据中心方面，可以说也为生成式AI打下了基座。施耐德电气在今年第一季度宣布与英伟达建立合作伙伴关系，双方致力于携手优化数据中心基础设施，共同推进人工智能（AI）和数字孪生技术的创新变革，推出了面向智算中心的首个参考设计等。

罗克韦尔自动化

罗克韦尔自动化在和微软的合作产品，对于强化PLC代码编写和用户管理方面已有成效。罗克韦尔已拓展了旗下 FactoryTalk Design Studio SaaS（软件即服务）设计软件组合，在其中加入了与微软合作开发的全新 GenAI（生成式人工智能）辅助工具。最新功能以 Microsoft Azure OpenAI Service 为依托，让工程师能够使用自然语言指令来执行各类任务，如产品引导、代码生成、故障排除和代码解释，让系统设计更快速、更直观。无需下载或安装，FactoryTalk Design Studio 可从 Web 浏览器访问。这创造了一个协作式、多用户的环境，实现了集成式版本控制，并能持续更新、纳入新功能，以此提高工业自动化系统设计的生产力和效率。

此外，罗克韦尔的 FactoryTalk Optix 食品和饮料模型（由罗克韦尔的数字和服务组合提供支持）将会加入微软的 AI 模型目录。这款模型能够直接为制造车间带来 AI 和 GenAI 的强大力量。这款随需应变的 AI 模型利用了微软的小型语言模型 (SLM) Phi-3，能够为机器操作员提供 AI 引导式指示，助力操作员们在熟悉的 FactoryTalk Optix 界面上开展过程和装置操作。有了经过专门训练的模型，员工就能轻松获取经过情景化处理的 AI 指引，以提高生产力、减少错误、加速决策。

自动化与AI交融之中，

中国厂商谁能对标微软？

上文可以看出，在中国巨头布局的生成式AI中成果中，PLC编程是一大重点方向。在此方面，除上述大厂外，倍福与微软开发的TwinCAT Chat聊天机器人同样具有代表性。在工博会的演示中可以看到，该产品可以根据自然语言自动生成PLC代码，自动生成HMI画面，能够优化、续写或者补全已有的程序代码，增添代码注释，并根据PLC代码反向推荐合适的I/O模块，自动选型。

当下选择投身生成式AI在PLC编程方向的巨头们，对于提高生产效率、减少错误，并简化编程效率等方面有着较高的预期。这也是自动化巨头们抢占先机，推出自动化代码生成的原因。

而面对这类AI“冲击”，中国工控网也询问了来自多个细分行业的工程师们如何看待。多数工程师表示，目前的PLC编程仍需要人作为决策者，谈不上“替代”二字，AI、工程师和项目本身之间的磨合还有很长的路要走。恰如其“Copilot”的定位，这些工具起到的是辅助作用，真正做决策的还是技术人员本身。

当然，这不代表工程师们没有焦虑情绪，工程师们正感觉到，需要快速学习外界的新知识，行业在逼着工程师们成为全能型人才，不及时了解先进产品的操作，也会有被淘汰的风险。

我们上述列举的行业巨头基本都是国外的大厂，这些应用在国内推广尚需时日。国内同样有中控技术、东土科技等先行者们在此方面有所布局，具体的使用效果还需等待验证才可出真知。

目前，对于国内外的厂商来说，生成式AI在工业领域的应用都还处于早期，对于数据质量、投入应用之后的磨合都需要时间。巨头们如今的投入并非单纯地借助生成式AI提高生产效率，更是在构建未来的自动化生态系统。

将编程等工作简单化，将工人推至更有作用、效率更高的决策地位，让自动化的生产模式变得更加灵活，这都是生成式AI会影响未来自动化的未来发展方向。在清洗积累多年的工业数据，并将积淀的行业经验数字化的过程中，巨头们或许都绕不开微软和英伟达这类参与者。

在思考中国工程师们何时能够应用到这些成果之前，我们也需要思考，中国同类厂商中，是否有能对标微软，成为巨头们合作伙伴的厂商呢？抑或是，工业中生成式AI在中国的落地，要走出一条不同寻常的道路？

华为、阿里、百度、科大讯飞等公司在工业和大模型方面都有坚实的技术基础，这其中会诞生自动化技术AI领域本土化落地的栽培者么？我们拭目以待。或许今年的工博会便有所揭晓。