格力、比亚迪制造口罩。特斯拉、通用制造呼吸机,总感觉哪里不对

珠海市民在格力的电商平台预约购买的口罩究竟是如何生产的?记者昨(12)日走进格力口罩生产线,近距离了解格力生产口罩的全过程。据悉,现时格力口罩日产约15万只,而随着复工复产的推进,格力电器董事长、总裁董明珠表示,约半月之后,即可达到日产约100万只口罩。同时,格力还针对防疫产品加大科技投入,助力打赢防疫阻击战。

上证报中国证券网讯3月29日下午,在比亚迪(002594)主办的“刀片电池出鞘.安天下”发布会上,比亚迪集团董事长兼总裁王传福称,本周比亚迪口罩日产量已达1000万只。

“这一切都是源于我们的初心。”王传福介绍,比亚迪作为中国制造业的代表企业,应该站出来动用一切力量援产口罩。1月下旬,他与同事奋战了十几个日夜,完成了比亚迪第一条口罩生产线的设计、制造到量产

格力、比亚迪制造口罩。特斯拉、通用制造呼吸机,总感觉哪里不对

制造口罩新闻

呼吸机是目前新冠肺炎疫情救治急需的设备,每台价值约5万美元,而且数百件零件来自全球各地的供应商。疫情之下,就算集全球现有制造商之合力,也无法在短时间内满足骤增的需求。因此,包括美国在内的国家号召其他产业制造商转产呼吸机,迄今通用、福特、大众和特斯拉跨国车企已经准备投入跨界转行。

通用汽车20日宣布,该公司正在和美国医疗设备公司Ventec Life Systems恰谈合作增产呼吸机。根据双方协议,Ventec可以借用GM在后勤、采购和生产方面的特长去生产更多呼吸机,但没有透露具体产能目标。

特斯拉CEO马斯克在收到纽约市长求助信息后也于22日宣布,该公司开始和美国医疗科技公司美敦力(Medtronic)恰谈合作生产呼吸机。

戴森表示,可以快速、高效、大量地生产这款呼吸机。据悉,戴森基于现有的数字马达技术,开发出了CoVent便携式呼吸机,其可以固定在床头,而且如有需要,该呼吸机可以使用电池供电。

格力、比亚迪制造口罩。特斯拉、通用制造呼吸机,总感觉哪里不对

塞森呼吸机

仪征化纤首条熔喷布生产线投产,中国制造如何跑出加速度?

昨天,仪征化纤首条熔喷布生产线一次投产成功。上马熔喷布生产线,对于仪征化纤来说是从零起步。把常规需一年的工期缩短至35天,80多家企业紧密协同,施工现场“5+2”“白+黑”昼夜奋战,中国制造如何跑出加速度?

仪征化纤首条熔喷布生产线投产,中国制造如何跑出加速度?

首条熔喷布生产线一次投产成功

火速拿出设计方案

派出11个工作队奔波协调

仪征化纤副总工程师陈建军介绍,仪征化纤当时接到任务时,最大的困难是没有工艺包支撑,不知道生产过程。好在仪征化纤在生产领域积淀了丰富经验和专家资源,通过电话咨询请教,不断完善,火速拿出了设计方案。

在产业链高度分工的今天,熔喷布项目生产设备和原料涉及到80多家供货企业,在疫情防控的关键时期,不少企业面临原料供应进展、员工返岗困难,仪征化纤如何克服重重困难?

仪征化纤派出11个工作团队专业技术人员,到主设备及外协设备厂家,对生产制造进度进行督促、监造、催交、催运,紧盯制造进度和质量,确保主设备按期保质交货。仪征化纤物资采购中心经理华香军介绍,“如果协作企业缺少哪些原料,我们就第一时间到上游企业协调。”

2月25日,邵阳纺织机械有限责任公司(简称邵阳纺机)接到任务,为仪征化纤提供8条熔喷布生产线任务。邵阳纺机副总经理刘顺同介绍,完成这个任务困难重重,其中一家配套厂是武汉企业,处于疫情核心区,无法供货,需要在国内寻找替代厂家。

当时,邵阳属于疫情管控一类区域,人员复工复产存在困难。为确保仪征化纤8条熔喷布生产线所需设备按期交付,该公司特事特办,打破常规,迅速组织体检合格人员24小时不间断生产,紧急制造熔喷布生产设备。

仪征化纤首条熔喷布生产线投产,中国制造如何跑出加速度?

首条熔喷布生产线

多家企业协同作战

确保熔喷布项目提前上马

如果说,熔喷布是口罩的心脏,那么熔体模头就是熔喷纺丝机的心脏,工艺精度高,需特种钢材制造,只有西宁特钢有供货。

湖南邵阳到青海西宁相距2100公里。为了节约时间,一对连云港驾驶员夫妇提前两天赶到西宁特钢,守在加热炉门口,等待熔喷头冷却后立即装车。3月12日晚8时30分从西宁出发,13日晚8时30分将特种钢材运达邵阳纺机。

3月16日下午1时,邵阳纺机制造的17.5吨重的熔喷布生产线主设备钢平台抵达仪征化纤。3月19日,邵阳纺机两条熔喷无纺布电气控制柜又抵达。短短20多天,邵阳纺机将首批两条生产线主要设备交付。在通常情况下,完成这个任务需要6个月时间。

在仪征化纤生产线火线上马过程中,多家扬州企业也协同作战,仪征一家企业仅用两天时间提供了电机,市区一家企业仅用5天提供了高压电缆,而在通常情况下,供货需要15天时间。宝应一家企业接到任务后,加班加点,提前10天提供了空调柜。

“熔喷布项目共涉及22类设备,除紧急采购的1台进口风机外,从核心设备熔喷头到普通螺栓、配件全部为国内紧急制造。”华香军介绍,80多家供货企业主要集中在长三角地区,熔喷布项目能够提前上马,不仅展示了中国制造的速度优势,更彰显了中国制造的产业集群竞争力。

仪征化纤首条熔喷布生产线投产,中国制造如何跑出加速度?

一张工程进度表

中国制造跑出的“加速度”

一张工程进度表,记录着仪征化纤600多名干部员工和参建单位“5+2”“白+黑”昼夜奋战的速度和激情。

2月24日 连夜成立工程建设领导小组和项目部。

2月26日 储运部组织党员突击队用20个小时,提前1天完成新南库产品移库任务,腾出项目建设场地。

2月28日 参建单位中国石化南京工程公司400人齐上阵,24小时不停歇。

3月7日 设计团队进场,当天完成各专业全部施工图,提交了全部的采购文件。

3月10日 设计团队现场开展新增4条线的联合设计。

3月16日 公用工程7路管线提前完成施工、试压,具备投用条件。

3月20日 高配、低配受电一次成功;后续的设备钢平台、螺杆挤出机、模头等安装周期均比原计划提前。

3月26日 首条生产线实现高标准中交,由施工安装进入联动试车、试生产准备阶段。

3月29日16时38分 首条生产线投产一次成功,产出优等品,比原定计划提前了18天。

通讯员 翟瑞龙

记者 胡俭 杨宝岭 嵇尚东

编辑 晴子

江阴为什么那么强?看看人家制造得东西

“……266,267,268,一包都不少!”江阴靖江工业园中建钢构江苏有限公司车间里,生产管理部经理吕向波正对钢构件打包情况进行检查。

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再过一些日子,这些“大家伙”们就将乘坐海轮远渡重洋,去到埃及苏伊士运河EL-Ferdan双翼平旋铁路大桥项目现场。

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中标:制造1.4万吨钢构件

2019年6月20日,中建科工中标苏伊士运河EL-Ferdan双翼平旋铁路大桥钢结构项目。该项目1.4万余吨钢构件全部由中建钢构江苏有限公司制造。项目构件制造分为两批:首批7106吨构件已于年初顺利到达埃及塞得东港;第二批构件原定于2月全部完成,鉴于当前疫情形势,对工期进行了调整。

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复工:两周进场材料8200吨

在做好防疫物资储备,落实好相关手续的前提下,中建钢构江苏有限公司于2月18日正式复工。定制“返岗直通车”,到河南、四川等地接回百余名员工,经过检测后有序上岗。积极联动当地各部门,打通材料进场渠道,两周内累计进场材料8200吨,为车间生产提供了保障。

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抢期:第二批预计月底前发运

平旋铁路大桥大部分钢构件均为超重超长构件,单根构件最大重量达153吨,最长达到40米。构件零件板超长、超厚、焊接量大、外观成型要求高。为抢回工期,华东钢结构公司五个车间流水作业。几百个焊接接头,每个单元件的大小误差都严格控制。为确保后期组装时严丝合缝,每完成一部分,都会检查质量是否达标,一旦合格立即进行模块化拼装。第二批近7000吨钢结构,预计本月底前完工发运。

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苏伊士运河EL-Ferdan双翼平旋铁路大桥建成后,与法尔达内铁路大桥连通,将成为世界上跨度最大的平转桥。

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“江阴制造”又将在世界桥梁建筑史上留下浓墨重彩的一笔。

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由法尔胜等江阴企业参与建设的桥梁刷新过不少世界性记录:

沪通长江大桥

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沪通长江大桥是世界上最大跨径的公铁两用斜拉桥;世界上首座跨度超过千米的公铁两用桥梁;世界最高公铁两用斜拉桥主塔,塔高330米;桥梁建设用钢量48万吨,可建12个 “鸟巢”;混凝土用量230万立方米,可建8个国家大剧院。

武汉青山长江大桥

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武汉青山长江大桥全长7548米,是武汉四环线跨越长江的重要通道,桥梁主跨938米,是目前世界上跨度最大的全漂浮体系斜拉桥,桥宽48米,是目前跨越长江桥面最宽的桥梁。

港珠澳大桥

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港珠澳大桥全长55公里,集桥、岛、隧于一体,是世界最长的跨海大桥,世界上里程最长、寿命最长、钢结构最大、施工难度最大、沉管隧道最长、技术含量最高,被外媒称为“新世界七大奇迹”之一,大桥通车后,从香港到珠海澳门驱车仅需30分钟。

此外还有舟山西堠门大桥、杭州湾跨海大桥、土耳其伊兹米特大桥、挪威Halogaland大桥、韩国仁川大桥……

不得不说,“江阴制造”就是给力!让我们一起为“江阴制造”加油!为了不起的“江阴实力”点赞!

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(来源:无锡发布 编辑:依依)

央视带大家看懂芯片是怎么制造的!

随着一系列的事情,国内芯片产业的关注度日益增加,而且芯片在制造业各领域的应用越来越广泛。那么,什么是芯片?如何制造芯片?涉及到多少高科技?我国的芯片产业现状如何?又会有哪些挑战?

就让我们跟随央视新闻的科普长图学习学习芯片的制作全程。

央视带大家看懂芯片是怎么制造的!

央视带大家看懂芯片是怎么制造的!

别看芯片的体积小,但制造难度非常大,其制作过程不亚于在指甲盖上建造一座城市。我们一般看到的芯片是这样的↓

央视带大家看懂芯片是怎么制造的!

但是在显微镜下,如同街道星罗棋布,无数的细节令人惊叹不已

央视带大家看懂芯片是怎么制造的!

原来,指甲盖大小的芯片,上面却有数公里的导线和几千万甚至上亿根晶体管。

为了让这些纳米级的元件“安家落户”,芯片在投入使用前,要经历上百道工序的纳米级改造……

央视带大家看懂芯片是怎么制造的!

央视带大家看懂芯片是怎么制造的!

央视带大家看懂芯片是怎么制造的!

芯片,以储量最丰富成本最廉价的二氧化硅为原料,成就了这个星球的科技之巅,颁一枚最佳逆袭奖,实至名归!

那么,目前中国“芯”处在什么阶段?又面临着哪些问题?

央视带大家看懂芯片是怎么制造的!

央视带大家看懂芯片是怎么制造的!

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来源:央视中国经济大讲堂

深商高端制造产业联盟 | 深圳制造,中国制造,世界制造

深商高端制造产业联盟 | 深圳制造,中国制造,世界制造

创新驱动,“智造”升级。10月24日,深商高端制造产业联盟一次执委会在深商服务中心举行,联盟主席、大族激光智能装备集团总经理陈焱,执行主席、雷曼光电董事长李漫铁,以及光韵达光电执行董事姚彩虹、雄帝科技总裁郑嵩、仕兴鸿精密机械董事长黄泗平、奔达康控股集团总裁杨玉双、君仁科技总裁武志翔、高新奇总经理许晓星等执委出席会议。

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制造业是实体经济的基础,实体经济是我国发展的本钱,是构筑未来发展战略优势的重要支撑。新中国成立70年来,我国制造业发展取得了非凡成就,实现了产品“从无到有”、体系“从残缺到完备”、结构“从低端到中高端”的跨越。党的十八大以来,我国大力发展高技术产业和先进制造业,工业和信息化加速融合,制造业智能化水平持续提升。

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制造业让中华民族走向复兴之路

陈焱总经理在致辞中阐述了对制造业的理解。他说,中国的制造实际上是一步一步的在往高端发展,20多年来,深圳制造从当年的“三来一补”,到今天的自主创新,深圳制造业成为中国改革开放成果的一个缩影。高端制造业只有大投入才有大产出,什么叫“高端”?一定要高利润,高回报,而且是绿色、环保,面向未来的。

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“现在国家已经把智能制造作为了未来的国家立国之本,中国14亿人,不靠制造业,如何让这个国家繁荣富强?只有制造业这条路,才能够真正让中华民族走向复兴之路。”

陈焱说:“我个人在这个行业已经走了20多年了,见证了大族激光从40万港币做到今天的市值,没有国家的平台,没有稳定的社会基础,没有这么强大的市场需求,什么制造业都不可能干好。中国现在有足够的底气屹立于世界民族之林,底气在于中国过去改革开放40年,培养了一大批有思维、有能力、有创新精神、有拼搏精神的人才,现在这些人才只会在中国这个大家庭里面实现个人的价值。”

深商高端制造产业联盟 | 深圳制造,中国制造,世界制造

深圳制造能代表国家核心竞争力和创新,这也是我们未来的方向。中国走国际化最大的难点和疑问是什么地方呢?文化。能够把中国的文化和国际文化融合在一起,中西文化现在非常激烈的交锋,怎么样才能把中国文化和西方文化融合在一起?实际上制造业是非常好的载体。

深商高端制造产业联盟 | 深圳制造,中国制造,世界制造

联盟的成立点燃了深圳高端制造业发展的机会,随着联盟的壮大,将有更多的企业参与到产业联盟的发展中,齐力将高端制造业产业联盟打造成为深圳制造业产业的中坚力量。出席会议的各位执委深入讨论交流,对联盟的发展建言献策。

工业互联网深度报告:智能制造之基石

前言

工业互联网作为新基建的重要环节,是智能制造的核心基础,也是 TMT技术演变的必然。5G 技术解决工业领域成本端、传输端及产业链协同的痛点,成为工业互联网重要的业务支撑。综合产业格局,工业互联网可划分为边缘控制、网络连接、平台汇聚、数据应用四层次,各层次重点公司将充分享受 5G 后周期工业互联网应用的红利。

相关重点公司包括宝信软件、东方国信、用友网络、中新赛克、紫光股份、移远通信、移为通信、广和通、乐鑫科技、澜起科技等。

工业互联网与智能制造是TMT与工业领域的必然。我们对整个工业互联网产业链进行 自上而下的解构,分成四个层次,包括应用、平台、网络、边缘,其中边缘控制层聚焦算 力下沉带动集成化通信模组渗透;网络连接层聚焦海量终端、数据引爆通信服务与设备需 求;平台汇聚层聚焦巨头平台以及产业链协同效应的差异性;数据应用层则关注安全与大 数据,应用渗透有先后。

工业互联网深度报告:智能制造之基石

1. 工业互联网:智能制造的核心基础

工业互联网是什么?在漫长的演进中成型,是多项信息技术的系统综合。实际上工业 领域已经经历了机械生产、数字化制造、网络化制造、智能化制造四个阶段,同时工业生 产也经历了以下三次变革:(1)物理系统代替简单的人工、(2)物理系统代替大量体力 劳动、(3)信息系统开始替代创造性脑力劳动。工业互联网最早由美国通用电气公司 GE 于2012年首次提出,实际体现了工业领域智能化制造的概念。

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在工业互联网时代,生产资料与生产关系将发生革命性变化。石油、煤炭等矿藏实际 是数十亿年太阳能量的积累与转化,并在自然界循环,工业数据也类似。工业互联网下, 来自工艺环节的数据在网络空间汇集、处理、沉淀,最终又在工艺环节体现价值。与蒸汽 时代、电力时代的技术革命相仿,数据将成为工业企业的重要生产资料,而通信技术则将 成为重要的生产工具。

工业互联网深度报告:智能制造之基石

传统行业的效率提升是TMT长期的趋势主线之一,驱动力就是技术。过去TMT 领域 互联网、云计算等技术发展的受益领域是 C 端移动互联网;人口红利瓶颈期的大背景下, 产业互联网(Industrial Internet,也即工业互联网)成为技术渗透的新趋势。一方面我国 大工业领域的市场规模与智能化改造提升空间巨大,另一方面 TMT产业链也是全方位受益

在物联网、云计算、互联网、大数据技术的支持下,工业互联网窗口临近。物联网技 术的发展使得包含智能物体状态、标识、位置的大量工业数据得以收集,互联网技术为数 据的传递提供了可能,云计算提供了基于平台的工业数据计算及分析能力。互联网、云计 算、物联网、大数据等信息技术向工业领域的渗透融合促成了工业互联网的突破与成型。

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工业互联网包括三大体系:网络、平台和安全。其中:

(1)网络是工业互联的基础:工业互联网要求企业内部的供销存、生产、中后台管理 等环节实现人、财、物等信息流的统一,打破当前烟囱式(相互独立)的工业信息系统;同时外部产业链上下游企业之间的信息流相互打通、整体协同。因此工业互联最基础的要 求在于通过通信网络提供底层支持,最终实现信息系统网络、生产系统网络中不同单元、 不同设备、不同系统的实时感知与协同交互。

(2)平台是工业互联的核心:生态中不同单元、不同设备、不同系统产生的海量数据 通过网络基础在平台上汇集,本质是面向大工业的数字化、网络化、智能化需求,通过物 联网、人工智能、大数据等新兴技术,构建高效、实时、精准平台体系,实现数据汇集、 建模分析、应用开发、资源调度、监测管理等功能,是工业互联的核心。

(3)安全是网络与平台的保障:工业互联网时代,数据是企业的核心资产之一,更加 强调体系的信息安全。企业内网的安全可分为企业内应用安全、控制安全及设备安全三个 方面;整体体现为对设备、网络、数据的安全防护能力。

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过去通信技术在工业领域早已广泛应用,但各类技术均有短板;5G通信标准满足工业 通信实时性、稳定性需求,推动了工业技术的创新浪潮。

目前工业领域传统的设备通讯方式是现场总线与工业以太网。现场总线技术普遍存在 通信能力差、距离短、抗干扰能力较差等问题,且现场总线的传输存在延迟,影响设备和 系统之间的互联互通;工业以太网作为一种随机网络,因其通信不确定的特点难以实施高 速的稳定传输。5G具有高速率、低延时、高容量的特性,满足工业数据传递实时性与稳定 性的要求,成为工业互联网重要的业务支撑。

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工业互联网是智能制造的必经之路,解决现代工业生产痛点:

(1)成本需求:工业互联网帮助工业企业持续降低成本。低成本永远是工业企业增厚 利润的重要追求,但传统物理设备效率提升已达到极限。工业互联网采用云计算、大数据 技术改造现有机器和物理设备,将带来及其明显的成本费用边际改善。如 Uptake 帮助美国最大核电站PALO Verde,实现每年1000万每月的成本节省,成本降低20%。又如青 岛纺织机械厂依托海尔 COSMOPlat 平台通过数据采集及分析实现设备远程运维,每年节 省96万元,宕机时长从每次的三天缩短为一天,降低直接损失64万元/次。

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(2)传输需求:工业互联网满足工业流程通信传输需求。工业数据的爆发式增长直接 促成了数据低成本安全存储的需求,且不同主体、系统间的数据难以统筹集成。以太网作 为较多被使用的通讯方式,因其通信不确定、受工业现场环境制约多的特点难以实施高速 的传输与广泛使用。工业互联网对其隔离能力及业务承载能力具备严格要求,可以实现远 程操控、数据自动采集等功能。

(3)产业链:工业互联网协同产业链各环节,优化生产制造新模式。从供应链上看, 工业互联网提出生产制造新模式,实现柔性制造和个性化定制,对智能化生产有着至关重 要的作用。从空间链上看,受空间、资源的限制,传统企业难以实现多个环节的协同。在 工业互联网的支持下,工业企业可以实现业务信息共享,帮助企业实现即时生产监控、远 端数据采集与控制,及时响应打破空间隔阂,实现互联互通。

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工业互联网是新基建的重要组成部分。“新基建”指5G、人工智能、工业互联网、物 联网为代表的新型基础设施,本质上是信息数字化的基础设施。2018年工信部发布《工业 互联网发展行动计划(2018-2020 年)》以及工作计划,提出到 2020 年底,初步建成工业 互联网基础设施和产业体系,培育一批独立经营的企业级平台,打造工业互联网平台试验 测试体系和公共服务体系。预计将推动30万家以上工业企业上云,培育超过30万个工业 APP,同时配套融资支持。

工信部指导,省一级工业互联网平台陆续成立。国内工业互联网平台主要以省级工信 厅/经信委牵头指导、工业/ICT企业参与或主导建设。如江西省在中国联通主导下成立国内 首个省级工业互联网平台;江苏省在徐工集团等企业联合下成立省级工业互联网联盟等。

工业互联网市场规模在万亿级别。工业互联网本质是实现跨设备、跨系统、跨地区的 工业互联互通,数据资源有效利用及企业产业链上下游的协同制造的基础设施。根据国际 机构IoT Analytics的统计,全球工业互联网平台有450个提供企业,同时预计在2023年 工业互联网平台将会达到万亿市场规模。

2. 工业互联网架构体系与5G应用解构

在网络、平台、安全三大体系下,工业互联网已形成三大优化闭环。一是生产过程优 化,其核心在于对智能机器与生产环境进行实施感知并进行边缘计算;二是智能决策优化, 通过智能感知得到的相关状况进行自主学习并实时响应,自适应地进行参数控制及动态性 能控制,实现决策优化及资源配置优化;三是管理服务优化,通过对供应链数据、用户需 求数据及产品数据的分析,实现业务模式及商业活动创新。

场景角度,工业互联网主要包含工厂内、工厂外两大场景。工厂内涉及 OT 层与 IT 层 (OT 指运营技术,IT 指信息技术);工厂外则涉及 IPv6 的公众互联网,基于 SDN 的工 业互联网专网,泛在接入,以及云平台的数据接入和采集。5G的工业互联网应用也相应可 梳理为工厂内、工厂外两场景。

工业互联网深度报告:智能制造之基石

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2.1 工厂外部:5G实现泛在广覆盖、灵活高可靠的传输

工厂外部的5G网络应用体现为三方面,即(1)产业链实现泛在链接;(2)IPv6铺 垫海量设备联网;(3)专线加速企业上云。具体而言:

(1)5G协助工业互联网工厂外网络实现产业链的泛在链接。5G 网络由于其特性可以 用于构建工厂内外的人和机器的全方位信息接入系统,最终实现泛在接入。工厂之间可以 利用5G网络完成相互的数据共享,同一个生产商的不同生产工厂也可以实现在不同空间内 的连接互通。工业服务企业也可以在生产过程中及时切入产品设计环节,及时更改生产中 出现的错误,对生产数据进行监控。终端使用者则可以跨空间地查询生产信息和产品状态。

工厂外网络基于互联网,但过去已有的网络基础设施无法完全满足工业互联网业务发 展需求。工业互联网所需的高可靠、低时延、广覆盖、大带宽、可定制等要求难以同时满 足;对长尾的中小工业企业而言,信息服务(专线)成本高昂、难以承担。

5G 网络能够实现传输网层面的泛在、灵活定义、高质量带宽,以及接入网层面广覆盖、 低时延、高可靠等要求。传输网:泛在、高质量宽带接入为目标,对公众互联网/高性能专 网进行升级改造和建设,具体技术包括 SDN、NFV(5G网络核心趋势之一)等。接入网:主要体现为新型无线网络(NB-IoT、5G)的升级与建设。例如:①利用 NB-IoT等低功耗 广域网(LPWAN)技术,建设满足工业互联网海量设备接入高密度、低时延需求的蜂窝网;②通过5G技术实现工业互联网接入。

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(2)IPv6 满足工业设备地址的爆发需求,工业领域IPv6部署是工厂外网络的另一重 要演进方向。全球联网终端总量爆发,IPv4 地址分配接近极限。与 IPv4 相比,IPv6 把 IP 地址的数量级从2的32次方扩展至2的128次方,足以满足5G、物联网、自动驾驶等联 网设备对独立IP 地址的需求。IPv6是满足工业互联网发展海量地址需求的必然选择。

全球互联网正处向IPv6演进过渡的关键时期,我国IPv6普及率提升空间大。信通院 统计,在网络设备中,三层交换机、边际路由器、核心路由器、宽带网络接入服务器的 IPv6 支持率平均在 70.4%,但边缘路由器支持率仅 48.6%。若考虑工业领域存量规模庞大的较 陈旧设备,当前仍有海量设备并不完全支持 IPv6。

工信部明确IPv6部署行动计划。工信部2017年《计划》要求所有移动终端厂商设备 出厂要默认支持双栈;到2018年末完成北京、上海、广州、郑州和成都的骨干直联点 IPv6 改造;运营商及国家超算中心等的IDC IPv6 改造;阿里、腾讯、金山等CDN IPv6改造;到2020年底,IPv6活跃用户数超5亿,占比超50%,新增网络地址不允许私用 IPv4。

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(3)专网专线下,5G推动企业工业数据上云。5G低延时、高可靠、高速率的特性为 工厂提供全云化网络平台,大量工业级数据依靠5G网络收藏并形成庞大数据库,可在极短 时间内将设备信息上报。同时5G帮助企业通过网络安全低成本地按需使用资源,进行业务 管理,降低信息化建设成本,提高资源配置效率。

2.2 工厂内部:网络切片渗透工业生产各环节

5G 网络通过网络切片2提供适用于各种制造场景的解决方案,实现实时高效低能耗。 网络切片是指借助NFV、SDN等技术将运营商的物理网络划分为多个虚拟网络,针对不同 场景的需求,每个虚拟网络体现不同的网络特点,比如低时延、高带宽、强安全性和可靠 性等。独立组网(SA)下,5G 网络可以利用切片技术保证按需分配网络资源,并可以针 对不同企业的产品需求进行细粒度切片。

NFV(网络虚拟化)和 SDN(软件定义网络)是网络切片实现的重要技术。在 NFV 技术下,核心网、接入网中专用设备的软硬件功能以虚拟机的方式装载到商用服务器上,并使用这些服务器来取代传统的专用设备,原本的接入网被虚拟化成“边缘云”,而核心 网被虚拟化成“核心云”;同时使用SDN把实现网元功能的虚拟机编排、串联,在最终得 以实现不同场景的“切片”(见下图)。

工业互联网深度报告:智能制造之基石

对于工业企业而言,针对工业领域应用的痛点,网络切片主要体现三大功能:资源隔 离、功能定制、质量保障。

(1)资源隔离保障了不同业务环节以及工厂内外部的数据安全与独立。除了传统的财 务等内部高价值数据之外,工业企业产生的海量生产数据也是辅助决策的重要资产。若通 过传统4G网络或工业以太网方式部署工厂内网络,则数据将暴露在外部网络环境下,除非 搭建硬件防火墙。网络切片则从SDN/NFV的角度部署与外界环节隔离、独立的网络环境, 保证了工业企业内部数据的安全。

(2)功能定制使得不同环节/场景的特定需求能够以低成本的方式得到满足。过去4G 网络无论如何部署,每个业务单元对应的网络功能都是相同的。由于不同工业环节的网络 需求是不同的,切片技术则可以根据不同的业务特征,使5G的eMMB、uRLLC、mMTC 等场景可以分别独立地形成一个个“网络单元”,从而对应不同的业务需求,最终提升用 户体验和网络资源利用率。

(3)质量保障则意味着工业互联网在工厂内部的应用将高可靠。工业生产一般涵盖众 多工艺环节,若所有环节都串联在同一张网络上,那么网络异常将导致所有环节停滞。而 网络切片之间相互隔离,任何一个网络切片的拥塞、过载、配置的调整都不影响其它切片 的正常功能,以类似“容器”或“微模块”的方式实现工厂内网络可靠、灵活、可调整。

对于运营商而言,未来切片经营是行业持续增长的必经之路。过去2G时代,运营商经 历了移动语音收入的爬坡过程。进入到 3G/4G 的移动互联网时代后,语音收入增速见顶, 同时运营商的无线流量收入开始爆发。过去两个时代 C 端移动语音和无限流量收入的交替 增长体现了我国人口红利的释放,但伴随着流量经营红利的见顶,未来 B 端产业红利的释 放将依赖于运营商通过切片方式,因此从持续盈利的角度看,未来运营商向切片经营演进 不可避免。随着5G产业链的成熟,切片经营将成为运营商收入的新增量。

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已定义的四类切片分别对应不同应用场景。3GPP标准已经定义eMBB、uRLLC、mIoT、 V2X 四类切片,其中:eMBB 主要适用于超高清视频、AR/VR、3D 建模与演示等大流量 移动宽带业务;uRLLC 主要适用于工业自动化等需要高可靠、低时延的 B 端业务;mIoT 适用于大规模物联网业务;V2X则主要集中于车联网领域。

eMBB切片将先行试点,后续uRLLC、mIoT等逐步拓展。目前3GPP四类切片基本 功能已完成实验室测试,并已开展外场测试。当前切片的端到端标识已经定义(S-NSSAI), 网络切片的可扩展性(8 位切片类型+24 位实例 ID)可以充分支撑切片服务众多行业。预 计eMBB 切片将首先部署,高价值 uRLLC 场景将于 2020-2022年试点,并逐步商用。以 中兴通讯为例,公司已采用网络切片和低频基站打造了一张可同时支持 eMBB、mMTC、 uRLLC 三大场景的统一空口网络,性能达到单小区峰值 15Gbps、空口时延低于0.416ms、 海量连接性能超过9000万/MHz/小时。

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未来网络切片将成为 5G 在 B 端的重要应用形式。切片是 5G 网络建设的核心部分, 也是独立组网下的重要应用。除工业互联网,切片将在 B 端其他领域体现庞大应用价值。以远程医疗为例,在uRLLC切片下医生有望在远程通过操纵杆感知信息并进行操控,病人 的视频信息通过网络从病房同步传递到远程手术室,方便医生操作,实现远程问诊、远程 手术;以电力物联网为例,uRLLC 切片可以应用于配电自动化、精准负荷控制、用电信息 采集等场景,另外eMBB 切片也可用于无人机远程巡检、语音切片可用于人工维护巡检。

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2.3 标识解释体系是5G在工业互联网的延伸重点

标识解析体系是工业互联网的关键神经系统,是工厂内外部网络实现互联互通的关键 基础设施。标识解析体系可类比为互联网领域的DNS(域名解析系统),类似于工业互联 网设备的“黄页”或“字典”,由标识编码和解析系统两部分组成。标识编码相当于工业 领域所有设备、产品的“身份证”,解析系统则是识别、检索、定位设备或产品的重要基 础。标识解析体系使工厂内外网络中的所有设备、产品都有迹可循,是工业全要素、各环 节信息互通的枢纽。

标识解析体系贯穿工业生产和销售的全流程。通过标识解析,各工业企业将能够产品 与设备的全生命周期管理:从纵向集成来看,标识解析体系打通智能设备与工厂,实现底 层数据的规模化采集与系统间共享;从横向集成来看,大型企业链接上下游企业利用标识 解析按需查询数据,中小型企业可以横向连接成平台,利用标识解析按需地共享数据;从 端到端集成来看,打通设计、制造、物流、使用的全生命周期实现真正的全生命周期管理。

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我国工业互联网标识解析体系由国家顶级根节点、二级节点、企业节点、递归节点等 要素组成。借助各级节点,政府、企业等用户可以通过标识解析体系来访问保存机器、物 料、零部件和产品等相关信息的服务器,实现全产业链的信息共享。

工业互联网建设迫切需要完善标识解析体系各级节点。当前工业企业对设备、物料、 产品进行管理主要依赖条形码、射频标签、IC 卡等工具,但编码方式并不通用,难以实现 数据互联互通。要实现工业互联网体系下产业链各环节紧密协作,就迫切需要尽快完成各 级节点的建设。

二级节点是未来工业互联网标识解析体系未来的重要建设内容。

(1)对工业互联网体系而言,二级节点是标识解析体系的重要组成部分。二级节点既 要向上对接国家顶级节点,又要向下直接面向工业企业提供分配标识编码及提供标识注册、 标识解析、标识数据服务等,二级节点的发展情况直接决定了标识解析体系的应用价值。

(2)对工业企业而言,二级节点具有数据价值、生态价值等多重意义。二级节点本身 将产生注册信息、解析日志等大量有价值数据,通过数据挖掘将可能衍生出更多新应用、 新场景。同时二级节点有助于形成产业生态,在标识标签、标识读写器、标识解析软硬件 集成、标识解析应用、标识解析体系运营、标识解析公共服务等的基础上,可以形成协同 的产业生态,拥有二级节点的工业企业将显著受益。

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工信部指导下,我国工业互联网标识解析体系已建设初具雏形。目前工业互联网标识 解析国家顶级节点由信通院负责建设运营,已在北京、上海、重庆、广州、武汉五大城市 陆续完成部署上线,初步形成“东西南北中”的顶层布局服务架构;二级节点建设也已在 佛山、贵阳、北京、武汉等地陆续启动上线共 13个。未来目标标识注册量达到20亿个。

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3. 四层次划分,工业互联网产业格局已明确

本节将工业互联网产业划分为边缘控制、网络连接、平台汇聚、数据应用四个层次, 进而梳理各层次的工业互联网产业格局,见下图。

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参考西方国家产业格局,典型如德、美凭借工业底蕴,在工业自动化到工业互联网领 域布局深远。美国以制造业转型作为长期规划,出台“先进制造业国家战略计划”,强化 工业互联网的平台服务能力;德国政府将“工业4.0”上升为国家战略,完成制造业的智能 化转型。其他国家也顺应趋势布局工业互联网,如英国的英国工业2050战略、韩国的制造 业创新3.0、印度实施的印度制造、法国的未来工业、瑞典的新型工业化等。

国外工业互联网产业主要由平台层领先的工业企业(GE、西门子等)与ICT 企业(思 科等)主导。通用电气(GE)公司为工业开发者推出了工业互联网平台“E Predix”和开发者 门户;西门子面向市场推出了“Mind Sphere—西门子工业互联网平台”,通过开放的生 态系统使工业企业拥有预防性维护、能源数据管理以及工厂资源优化等数字化服务的基础;思科、发那科与罗克韦尔自动化发布FIELD system,以实现自动化系统中的机床、机器人、 周边设备及传感器的连接并可提供先进的数据分析。

3.1 边缘控制层:算力下沉带动集成化通信模组渗透

边缘控制层的实体主要包含工厂内部实现智能制造的机床、传感器、工业机器人等各 类现场设备。边缘层依托传感器、工业控制物联网技术进行厂内外数据的打通聚合,对设 备、系统环境等要素信息进行实时采集和处理。一方面可以借助智能控制器、智能模块、 嵌入式软件等传统的工业控制和连接设备,实现平台对底层数据的直接集成;另一方面可 利用以智能网关为代表的新型边缘计算设备,实现智能传感器和设备数据的汇聚处理以及 边缘分析结果向云端平台的间接集成。

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工业互联网的边缘控制层具备综合应用和智能控制能力。在工业互联网体系下,各类 传感器被连接和部署到网络上并成为信息源,传感器按照自己的类型区别分别捕获到各自 格式和内容的信息。这些被捕获到的信息是时刻不断变化的,通过特定的频率循环,不断 采集信息,从而使得数据可以持续更新。要确保这些数据传输快速无误,在传输过程中, 就需要能和各种异构网络和协议相适应匹配。此外,传感器和边缘计算结合,在庞大数据 源的基础上,对这些数据进行加工处理、高级分析,从而得到高价值信息。

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边缘控制层涉及RFID、无线模组、无线传感网等通信技术。

RFID(射频识别技术)是目前工业互联网、物联网领域广泛应用的通信、定位技术。 RFID是利用射频信号通过交变磁场或电磁场来实现无接触信息传递并自动识别的技术,包 括光符号识别技术、语音识别技术、生物计量识别技术、IC 卡技术、条形码技术和射频识 别技术等。RFID 和 IPv6 技术相结合后,使得工业环节中的每一个物理实体都在网络中可 识别,且能够精准定位。

无线模组是连接边缘层与网络层的重要环节。无线模组将芯片、存储、功放等元器件 集成在一块电路板上,同时提供标准接口的功能模块,各类终端借助无线模组可以实现通 信或定位功能(相应依照不同功能,可分为通信模组和定位模组)。无线模组上游为基带 芯片厂商,标准化程度较高且以海外厂商为主,主要供应商包括高通、Intel、联发科、锐 迪科、华为、中兴、北斗等;下游为设备制造商或系统集成商。

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无线传感网在传感器基础上延伸通信功能,广泛应用于工业生产、智能交通、环境监 控等领域。无线传感器节点除了拥有传感器部件之外,还集成了微处理器和无线通信芯片, 不但能从外界获取信息,还能对信息进行分析和传输。无线传感网是由大量微型、低成本、 低功耗的传感器节点组成的多跳无线网络。无线传感网适合应用于长时间、大范围感知与 通信场景,可以实时更新数据并且可以实现自动化。

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从RFID、无线模组、无线传感网技术总结,工业互联网边缘控制层将体现智能化(拥 有算力)、微体积但集成化(集成通信功能)的趋势。

海量终端与数据要求在边缘层集成算力。工业互联网使工业生产各环节的设备、人、 物料有机结合,连接海量终端的同时生成海量数据,且大部分数据为静态、低价值数据与 冷数据3。若直连平台层、应用层将对网络层的通信产生巨大带宽压力,也伴随着平台层的数据存储压力。因此倾向于将专用与通用处理器混合应用于边缘工业设备,在数据产生后 立刻进行数据的识别、分析与处理,同时满足实时控制和数据分析功能。

例如HPE Edgeline边缘网络设备采用Atom、 i5、Xeon 处理器,为Windows和Linux 提供全套驱动以支撑数据处理、边缘分析、自主运维等功能。英特尔、思科、戴尔、华为、 惠普、研华、西门子、GE 等边缘网关也采用了类似的技术架构。

存量工业设备接入工业互联网需要边缘算力进行协议解析。数据接入难度和成本是制 约工业互联网平台应用的核心难题之一,目前国内工业发展水平与发达国家存在客观差距, 较陈旧的存量现场设备接入需要在边缘集成协议解析功能。例如博世IoT集成了10余种工 业协议,基于模块化OSGi 架构下发至网关设备上进行灵活配置。

IT算力下沉带动CT通信设备向边缘渗透,驱动RFID、无线模组、无线传感网等厂商 增长。边缘感知层的核心为各类传感与识别装置,具体包括 RFID传感器、无线传感网、声 光电等传感器/设备、条码/二维码、雷达等智能感知单元。在 IT 软硬件边缘化的趋势下, 这些传感与识别装置与各类芯片提供的算力组合成为各类模组,同时与无线射频模组等连 接或集成形成具备传感、计算、网络功能的边缘系统,将享受终端数与连接数爆发的红利。

工厂内外两场景下,目前工业互联网边缘连接层分为工业物联和商业物联两阵营。工 业互联网平台需要实现工厂内外两场景各类生产要素的泛在连接以及靠近边缘的计算分析, 既涉及工业生产过程中的工业设备、系统的互联互通和实时分析控制,也包括各类消费产 品的远程接入与数据预处理。

工业物联主要存在于工厂内部的边缘层,参与者主要是具备自有设备整合或协议转换 集成优势的装备及自动化企业。如西门子 MindConnect Nano支持西门子 S7系列产品通 信协议及OPC-UA;自动化软件公司Kepware推出KEPServerEX连接平台,基于工业PLC 的通信协议兼容转换,实现各类第三方工业设备的接入与管理。商业物联主要存在于工厂 外部的边缘层,参与者主要是M2M通信见长的企业。如华为和思科凭借NB-IoT、LTE-M 等移动网络技术优势打造物联平台。

未来随着工业协议的积累以及标准化协议的形成,边缘连接层各环节间边界将趋于模 糊,竞争也将向头部集成能力出色、计算/通信技术储备深的厂商集中。

RFID 相关上市公司包括厦门信达(电子标签、RFID 读写设备、RFID 天线以及 RFID 应用系统等)、科陆电子(电力设备领域,RFID 读写器、RFID手持机、RFID电子标签及 相关 RFID 硬件)、远望谷(覆盖智能交通、零售、图书等行业)、达华智能(非接触 IC 卡和电子标签)等。

无线模组相关上市公司包括移为通信(以定位模块为主)、移远通信(NBIoT 模块领 先)、广和通(FIBOCOMGSM/GPRS/UMTS/HSPA+无线通信模块、GNSS 模块以及OBD 模块,与高通合作)、高新兴(收购中兴旗下无线通讯模块子公司中兴物联,在车联网、 卫星通信领域积淀深厚)、映翰通(科创板,M2M 到 IoT“云+端”方案的工业物联网领 航者)等。

核心芯片相关上市公司包括乐鑫科技(科创板,深耕WiFi MCU通信芯片及模组)、 澜起科技(科创板,内存接口芯片龙头,技术驱动型公司)等。

3.2 网络连接层:海量终端、数据引爆通信服务与设备需求

工厂的数字化要求与大量新联网设备需要工业互联网的承载。工厂内大量设备(如 AGV/机器人、移动手持设备)与大量新的业务流程(资产性能管理、预测性维护、人员/ 物料定位等)被引入,工业领域内虽已存在多种技术,但在海量终端与数据的要求下,难 以实现数据的互操作与无缝集成。工业互联网网络连接的目标是完成系统间的互联互通, 实现数据跨系统、跨行业的充分集成与流动,满足工业对通信服务与设备的需求。

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网络连接层通过公网或者专网以无线或者有线的通讯方式将信息、数据与指令在边缘 计算层与平台及应用层之间传递。工业互联网的网络连接可分为有线网络和无线网络。有 线网络的关键技术包括双绞线以太网、工业无源光网络 PON、时间敏感型网络、确定性网 络等;无线网络则包括3G、4G、5G、NB-IoT等移动通信网络。

运营商主导工业互联网网络方案,带动下游工厂内外网络和通信设备厂商。中国移动 构建工业互联网“1+4”产品体系,1个行业基础平台 4个垂直行业应用,帮助企业转型, 实现工厂联网;中国联通集中5G支撑、云网融合、大数据和平台赋能四方面发力,全力支 持工业互联网发展等。

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工厂内网络和工厂外网络是网络连接层的两大重要场景,其中工厂内网络强调 OT-IT 融合,工厂外网络强调上云专线需求。

(1)工厂内网络现有架构效率低下,未来将体现 IT 与 OT 融合、开源开放、部署灵 活三大趋势。

工厂内网络可进一步划分为骨干网络与边缘网络。骨干网络与边缘网络通过PON互联, 所有网络设备由网络控制器进行统一管理:边缘网络所采用的通信技术主要是现场总线、 工业以太网、通用以太网、WLAN、蜂窝无线等,以实现智能设备之间的互联;骨干网络 要求高带宽、高速率,以实现各边缘网络、工厂内云/数据中心的互联。

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现有工业无线网络因技术短板明显,未能广泛应用。目前主流的工业无线网络技术包 括Wi-Fi、ZigBee、WirelessHART、WIA-PA等。这些技术主要基于短距(如 IEEE 802.11) 或者近距(如 IEEE 802.15)标准,在可靠性、数据传输速率、覆盖距离、移动性等方面存 在不足,仅用于工厂内部信息化、设备信息采集以及部分非实时控制等目的,未推广应用。

传统的工厂内网络的“两层三级”结构通信效率较低。“两层”是指“工厂 IT 网络” 和“工厂 OT 网络”(OT 指 Operation Technology,操作技术)两层技术异构的网络;“三级”是指根据目前工厂管理层级把网络划分为“现场级”、“车间级”、“工厂级/企 业级”三个层次,每层之间的网络配置和管理策略相互独立。虽然目前“两层三级”网络 中已部分应用工业以太网通信接口,但仍有大量的现场设备依旧采用电气硬接线直连控制 器的方式连接,无线通信也只是应用于部分特殊场合,灵活性、实时性、可靠性较差。

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工业互联网时代,工厂内网络的三大趋势将极大提升工业通信效率,同时 5G 将替代 传统工业通信解决工业互联网痛点。①IT 与 OT 融合:传统“两层三级”架构严重影响信 息互通效率,为了满足对现场级实时数据的采集需求,OT 网络与 IT 网络呈现融合趋势, 有线与无线的网络部署呈现协同趋势;②开源开放:工厂内网络的技术、环节、数据都将打破传统工业网络众多制式间的壁垒,对外或对内开放;③部署灵活:未来工业内网络能 够实现灵活生产及可视化网络管理,生产与部署弹性化。

(2)工厂外网络关注“专线”需求。

工厂外网络结构“三线一连”包括“上网专线、互联专线、上云专线”三个专线以及 出厂产品的“上网连接”。上网专线能够实现用户或产品对智能工厂的访问;互联专线用 以实现智能工厂对分支机构或上下游企业间的互联;上云专线是指智能工厂与工业云平台 的互联,国家“百万企业上云”的推进拉动了工业企业专线需求;上网连接是指出厂产品 到互联网的连接,进而与智能工厂或工业云平台互联。

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目前工厂外互联网广泛使用的运营商专线业务主要包括 MPLS VPN专线与基于OTN 的光网专线。MPLS VPN 虚拟专网基于 IP/高速标签转发技术可以实现业务等级区分,能 够为用户在公共 MPLS 网络上构建企业虚拟专网以满足分支机构间的安全可靠工业传输;OTN智能光网络是满足大颗粒电路调度需求的方案,可以实现端到端的物理专网,满足大 带宽承载的企业需求。

此外 5G 切片的应用也是专线需求的重要补充。传统专网往往建设成本高昂,但基于 5G技术的公众互联网可以为工业企业提供类似专线的高质量网络连接。在企业级市场,欧 美部分运营商通过提供专用频率或租赁的方式建设专网;当前5G建设的最终目标是SA组 网,此时公网相比专网具有低成本高性能优势,同时能够提供速率与可靠性的保证。

3.3 平台汇聚层:巨头主导,产业链协同效应具差异性

平台汇聚层是指基于 PaaS 叠加大数据处理、工业数据分析等功能,构造满足工业实 时、可靠、安全的云平台,构建可扩展的云操作系统。

当前不同类型企业(如工业、自动化、TMT 等)已建立起不同细分的工业互联网企业 级平台。工业互联网平台渗透工业企业生产经营各环节,因此需要对各自细分领域的模式、 流程具有极深 knowhow,工业企业凭借经验与行业理解,部分巨头已在内部建立起较成 熟平台;TMT巨头则立足自身基础技术平台,提供通用算法与工具,与 B端工业企业协同 互补,在特定领域内形成一定的聚集;自动化等厂商则凭借某项技术专长,凭借积累的客 户资源在相关行业持续渗透。

但,不同类型工业互联网平台所覆盖、精通的领域差异显著。梳理已有工业互联网平 台,可总结三点规律:

1)根据产业链位置,各类平台可分为云、管、端三类,其中“云”主要包括阿里、华 为、用友等TMT公司,“管”则以运营商为主,“端”包括众多细分行业的专有平台。

2)“端”侧平台的精细化、专业化程度高,且已有大量成熟商用方案。但各类平台大 多覆盖少数领域,很难做到全行业复制。

3)“云”侧平台中,TMT 巨头凭借技术优势可拓展至数个领域,但基本以通用平台 为主,渗透率有待提升。

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上述产业链协同效应差异性的根源在于:行业knowhow影响了平台向不同细分渗透、 复制的难度。具体因素包括:(1)智能化后边际改善的高低:原本的自动化程度等。(2) 流程的复杂性:行业的技术壁垒。(3)行业本身:格局、产业链特点(原材料是否简单、 流程是否标准化、产成品是否多样化、需求是否高度定制化等)。例:TMT智能平台在钢 铁、化工领域渗透较多,但家电、汽车鲜有成熟平台。

因此并非“大而全”的平台就一定具备强的竞争优势,而在关键领域具备较深理解、 较专业定位的公司更容易向相似领域持续渗透。

另外,数据中心是平台层重要的基础设施环节。一方面,底层各联网设备、业务流程 产生的数据通过工厂内、工厂外网络汇聚至企业数据中心或工业云数据中心;另一方面, 为了打破信息孤岛,过去分散部署在各服务器的业务系统,如 MES、PLM、ERP、SCM、 CRM等也集中部署到工厂内数据中心或云平台。

工业互联网将为数据中心行业带来增量需求。目前我国工业上云刚刚起步,未来对上 游互联网基础设施领域需求的持续旺盛,工业数据中心存在较大发展空间。工业互联网下 数据是工业企业核心资产,内部MES/ERP尤其财务系统数据一般在私有云处理、存储,同 时各业务环节数据要求互联互通且协同,因此对工厂内数据而言,需求将从过去的传统各 业务单元数据中心演变为私有云数据中心;外部数据中心需求主要体现在云专线连接的行 业公有云以及政务系统等。

以工业互联网为代表的 B 端流量粘性高,需求将持续爆发。流量爆发是数据中心行业 长期增长的驱动力,过去存量需求主要来自C端市场,5G+工业互联网的应用将带来B端 流量的持续增长,且企业级流量的粘性高于 C端,各类数据中心需求将长期向上。

工业PaaS相关上市公司包括:东方国信(工业互联网平台Cloudiip)、用友网络(拥 有工业互联网平台)、浪潮信息(浪潮 M81)等均有工业互联网操作平台。

数据中心相关的上市公司包括宝信软件与光环新网。宝信软件作为钢铁信息化的龙头 企业借其信息化能力成为数据中心领导企业,在上海区域市场形成了规模化发展 IDC 产业 的核心竞争能力。光环新网在 IDC 积累 20 年经验,IDC 资源储备丰厚,在技术水平、基 础建设方面形成显著壁垒。

3.4 数据应用层:工控安全与工业大数据值得关注

数据是工业企业除厂房、设备等之外的重要资产,基于平台层之上的数据应用极具价 值。数据本身来自于工业生产各环节,但海量终端产生的数据大多数是没有直接应用意义 的,一般只有短期的异动或者斜率变化才是有意义的,或者需要对数据进行深度挖掘。这 就要求上层应用在打通各环节信息的同时,也要注重挖掘各类数据的潜在价值。

工业互联网应用热度各领域存在差异,数据分析能力与工业机理壁垒是决定性因素。 由于应用的开发复杂性不同,优化价值与效果不尽相同。数据是平台的核心资产与价值来 源,数据分析、挖掘、利用的程度决定了平台的应用价值。目前,结合模型和深度数据分 析的资产管理服务与生产过程管控环节应用较多,为工业企业创造了优化价值;与工业机 理深度融合的平台在开发过程中具有较高壁垒,交付成本高昂,应用开展难以保持成效, 具有高机理复杂度的应用占比较低。

纵深上看,工业互联网平台应用呈现“深度数据分析-云化资源对接-数据机理沉淀” 三个发展层次,强调数据价值。当前热点应用主要是基于“模型+深度数据分析”的资产设 备管理服务、生产过程管控等;上云、物联、可视化的生产过程管控、企业运营管理和资 源优化配置等初步应用;未来基于平台的产品研发仿真服务处于探索阶段。

“开源节流”是企业智能制造的最原始诉求,制造业的智能渗透一般从生产环节入手。 从流程价值量以及复杂程度角度,一般有以下顺序:从价值量最高、复杂程度中等(有一 定knowhow)的生产环节开始;然后到价值量适中、复杂程度低的财务、HRM、CRM环 节;最终到价值量、复杂程度均高的制造与工艺管理环节。

各类应用新增价值量遵循“先中-再低-最后高”的顺序(三一、卡特彼勒、宝钢等案 例均可证明),通过应用所处阶段,可以判断工业互联网体系成熟程度与渗透进展。

工业互联网深度报告:智能制造之基石

数据作为平台应用的核心环节,安全是工业互联网产业刚需。安全作为工业互联网三 大体系之一,是网络与数据的保障。工业互联网平台采集、存储、利用的数据将成为工业 企业与第三方的重要生产资料,数据资源体量大、种类多、关联性强、价值分布不均、不 同领域数据保护利用差异大,若后台遭入侵或用户、生产信息等被泄露,将导致工业企业 重大财产损失。因此对于整个工业互联网产业而言,安全需求将长期持续。

工业大数据对于不同规模工业企业而言应用场景不同:大企业体现高价值,中小企业 注重普及与创新。

大企业通常信息化基础较好,但针对工业互联网的改造需求与新增需求仍庞大,主要 布局特定场景和全产业链两类高价值应用。大型工业企业各类 ICT 设备建设相对完善,生 产数据规范性、产业链整合情况较好,一方面主要对特定场景进行深度数据挖掘、优化设 备及生产经营环节,另一方面着重对产业链进行要素打通,提升上下游协同与资源整合能 力。

小企业以传统工业应用普及为主,聚焦部分创新性应用,体现上游数据中心以及网络 层、边缘层的长尾需求。一方面基于平台部署经营管理类云化应用,另一方面聚焦金融服 务等创新业务。重点部署以进销为代表的经营管理类云化应用,以及以生产可视化、设备 OEE、物料管理为代表的简单生产管理系统,在此基础上叠加数据分析,节约企业成本。

工控安全相关上市公司中新赛克值得关注。公司推出工业互联网安全产品和解决方案, 通过分析工业资产的指纹、漏洞信息、安全事件信息等海量数据,建立工业互联网安全知 识共享平台,可以对严重的工业互联网安全事件、高危安全漏洞、重大损失等进行预警, 并通过流量分析技术实现完整的安全事件溯源取证。

布局细分垂直领域的工业互联网的相关上市公司包括宝信软件(目前上海地区规模优 势最大的 IDC项目,钢铁信息化空头)与三联虹普(多元发展的纺织行业EPC 龙头)。

来源 | 申万宏源研究

一文看明白IC 芯片全流程:从设计、制造到封装

一、复杂繁琐的芯片设计流程

芯片制造的过程就如同用乐高盖房子一样,先有晶圆作为地基,再层层往上叠的芯片制造流程后,就可产出必要的 IC 芯片(这些会在后面介绍)。然而,没有设计图,拥有再强制造能力都没有用,因此,建筑师的角色相当重要。但是 IC 设计中的建筑师究竟是谁呢?本文接下来要针对 IC 设计做介绍。

在 IC 生产流程中,IC 多由专业 IC 设计公司进行规划、设计,像是联发科、高通、Intel 等知名大厂,都自行设计各自的 IC 芯片,提供不同规格、效能的芯片给下游厂商选择。因为 IC 是由各厂自行设计,所以 IC 设计十分仰赖工程师的技术,工程师的素质影响着一间企业的价值。然而,工程师们在设计一颗 IC 芯片时,究竟有那些步骤?设计流程可以简单分成如下。

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设计第一步,订定目标

在 IC 设计中,最重要的步骤就是规格制定。这个步骤就像是在设计建筑前,先决定要几间房间、浴室,有什么建筑法规需要遵守,在确定好所有的功能之后在进行设计, 这样才不用再花额外的时间进行后续修改。IC 设计也需要经过类似的步骤,才能确保设计出来的芯片不会有任何差错。

规格制定的第一步便是确定 IC 的目的、效能为何,对大方向做设定。接着是察看有哪些协定要符合,像无线网卡的芯片就需要符合 IEEE 802.11 等规範,不然,这芯片将无法和市面上的产品相容,使它无法和其他设备连线。最后则是确立这颗 IC 的实作方法,将不同功能分配成不同的单元,并确立不同单元间连结的方法,如此便完成规格的制定。

设计完规格后,接着就是设计芯片的细节了。这个步骤就像初步记下建筑的规画,将整体轮廓描绘出来,方便后续制图。在 IC 芯片中,便是使用硬体描述语言(HDL)将电路描写出来。常使用的 HDL 有 Verilog、VHDL 等,藉由程式码便可轻易地将一颗 IC 的功能表达出来。接着就是检查程式功能的正确性并持续修改,直到它满足期望的功能为止。

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▲ 32 bits 加法器的 Verilog 范例

有了电脑,事情都变得容易

有了完整规划后,接下来便是画出平面的设计蓝图。在 IC 设计中,逻辑合成这个步骤便是将确定无误的 HDL code,放入电子设计自动化工具(EDA tool),让电脑将 HDL code 转换成逻辑电路,产生如下的电路图。之后,反覆的确定此逻辑闸设计图是否符合规格并修改,直到功能正确为止。

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▲ 控制单元合成后的结果

最后,将合成完的程式码再放入另一套 EDA tool,进行电路布局与绕线(Place And Route)。在经过不断的检测后,便会形成如下的电路图。图中可以看到蓝、红、绿、黄等不同颜色,每种不同的颜色就代表着一张光罩。至于光罩究竟要如何运用呢?

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▲ 常用的演算芯片- FFT 芯片,完成电路布局与绕线的结果

层层光罩,叠起一颗芯片

首先,目前已经知道一颗 IC 会产生多张的光罩,这些光罩有上下层的分别,每层有各自的任务。下图为简单的光罩例子,以积体电路中最基本的元件 CMOS 为範例,CMOS 全名为互补式金属氧化物半导体(Complementary metal–oxide–semiconductor),也就是将 NMOS 和 PMOS 两者做结合,形成 CMOS。至于什么是金属氧化物半导体(MOS)?这种在芯片中广泛使用的元件比较难说明,一般读者也较难弄清,在这里就不多加细究。

下图中,左边就是经过电路布局与绕线后形成的电路图,在前面已经知道每种颜色便代表一张光罩。右边则是将每张光罩摊开的样子。制作是,便由底层开始,依循上一篇 IC 芯片的制造中所提的方法,逐层制作,最后便会产生期望的芯片了。

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至此,对于 IC 设计应该有初步的了解,整体看来就很清楚 IC 设计是一门非常复杂的专业,也多亏了电脑辅助软体的成熟,让 IC 设计得以加速。IC 设计厂十分依赖工程师的智慧,这裡所述的每个步骤都有其专门的知识,皆可独立成多门专业的课程,像是撰写硬体描述语言就不单纯的只需要熟悉程式语言,还需 要了解逻辑电路是如何运作、如何将所需的演算法转换成程式、合成软体是如何将程式转换成逻辑闸等问题。

二、什么是晶圆?

在半导体的新闻中,总是会提到以尺寸标示的晶圆厂,如 8 寸或是 12 寸晶圆厂,然而,所谓的晶圆到底是什么东西?其中 8 寸指的是什么部分?要产出大尺寸的晶圆制造又有什么难度呢?以下将逐步介绍半导体最重要的基础——「晶圆」到底是什么。

晶圆(wafer),是制造各式电脑芯片的基础。我们可以将芯片制造比拟成用乐高积木盖房子,藉由一层又一层的堆叠,完成自己期望的造型(也就是各式芯 片)。然而,如果没有良好的地基,盖出来的房子就会歪来歪去,不合自己所意,为了做出完美的房子,便需要一个平稳的基板。对芯片制造来说,这个基板就是接 下来将描述的晶圆。

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(Souse:Flickr/Jonathan Stewart CC BY 2.0)

首先,先回想一下小时候在玩乐高积木时,积木的表面都会有一个一个小小圆型的凸出物,藉由这个构造,我们可将两块积木稳固的叠在一起,且不需使用胶水。芯片制造,也是以类似这样的方式,将后续添加的原子和基板固定在一起。因此,我们需要寻找表面整齐的基板,以满足后续制造所需的条件。

在固体材料中,有一种特殊的晶体结构──单晶(Monocrystalline)。它具有原子一个接着一个紧密排列在一起的特性,可以形成一个平整的原 子表层。因此,采用单晶做成晶圆,便可以满足以上的需求。然而,该如何产生这样的材料呢,主要有二个步骤,分别为纯化以及拉晶,之后便能完成这样的材料。

如何制造单晶的晶圆

纯化分成两个阶段,第一步是冶金级纯化,此一过程主要是加入碳,以氧化还原的方式,将氧化硅转换成 98% 以上纯度的硅。大部份的金属提炼,像是铁或铜等金属,皆是采用这样的方式获得足够纯度的金属。但是,98% 对于芯片制造来说依旧不够,仍需要进一步提升。因此,将再进一步采用西门子制程(Siemens process)作纯化,如此,将获得半导体制程所需的高纯度多晶硅。

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▲ 硅柱制造流程(Source:Wikipedia)

接着,就是拉晶的步骤。首先,将前面所获得的高纯度多晶硅融化,形成液态的硅。之后,以单晶的硅种(seed)和液体表面接触,一边旋转一边缓慢的向上 拉起。至于为何需要单晶的硅种,是因为硅原子排列就和人排队一样,会需要排头让后来的人该如何正确的排列,硅种便是重要的排头,让后来的原子知道该如何排 队。最后,待离开液面的硅原子凝固后,排列整齐的单晶硅柱便完成了。

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▲ 单晶硅柱(Souse:Wikipedia)

然而,8寸、12寸又代表什么东西呢?他指的是我们产生的晶柱,长得像铅笔笔桿的部分,表面经过处理并切成薄圆片后的直径。至于制造大尺寸晶圆又有什么 难度呢?如前面所说,晶柱的制作过程就像是在做棉花糖一样,一边旋转一边成型。有制作过棉花糖的话,应该都知道要做出大而且扎实的棉花糖是相当困难的,而 拉晶的过程也是一样,旋转拉起的速度以及温度的控制都会影响到晶柱的品质。也因此,尺寸愈大时,拉晶对速度与温度的要求就更高,因此要做出高品质 12 寸晶圆的难度就比 8 寸晶圆还来得高。

只是,一整条的硅柱并无法做成芯片制造的基板,为了产生一片一片的硅晶圆,接着需要以钻石刀将硅晶柱横向切成圆片,圆片再经由抛光便可形成芯片制造所需的 硅晶圆。经过这么多步骤,芯片基板的制造便大功告成,下一步便是堆叠房子的步骤,也就是芯片制造。至于该如何制作芯片呢?

层层堆叠打造的芯片

在介绍过硅晶圆是什么东西后,同时,也知道制造 IC 芯片就像是用乐高积木盖房子一样,藉由一层又一层的堆叠,创造自己所期望的造型。然而,盖房子有相当多的步骤,IC 制造也是一样,制造 IC 究竟有哪些步骤?本文将将就 IC 芯片制造的流程做介绍。

在开始前,我们要先认识 IC 芯片是什么。IC,全名积体电路(Integrated Circuit),由它的命名可知它是将设计好的电路,以堆叠的方式组合起来。藉由这个方法,我们可以减少连接电路时所需耗费的面积。下图为 IC 电路的 3D 图,从图中可以看出它的结构就像房子的樑和柱,一层一层堆叠,这也就是为何会将 IC 制造比拟成盖房子。

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▲ IC 芯片的 3D 剖面图。(Source:Wikipedia)

从上图中 IC 芯片的 3D 剖面图来看,底部深蓝色的部分就是上一篇介绍的晶圆,从这张图可以更明确的知道,晶圆基板在芯片中扮演的角色是何等重要。至于红色以及土黄色的部分,则是于 IC 制作时要完成的地方。

首先,在这裡可以将红色的部分比拟成高楼中的一楼大厅。一楼大厅,是一栋房子的门户,出入都由这裡,在掌握交通下通常会有较多的机能性。因此,和其他楼 层相比,在兴建时会比较复杂,需要较多的步骤。在 IC 电路中,这个大厅就是逻辑闸层,它是整颗 IC 中最重要的部分,藉由将多种逻辑闸组合在一起,完成功能齐全的 IC 芯片。

黄色的部分,则像是一般的楼层。和一楼相比,不会有太复杂的构造,而且每层楼在兴建时也不会有太多变化。这一层的目的,是将红色部分的逻辑闸相连在一 起。之所以需要这么多层,是因为有太多线路要连结在一起,在单层无法容纳所有的线路下,就要多叠几层来达成这个目标了。在这之中,不同层的线路会上下相连 以满足接线的需求。

分层施工,逐层架构

知道 IC 的构造后,接下来要介绍该如何制作。试想一下,如果要以油漆喷罐做精细作图时,我们需先割出图形的遮盖板,盖在纸上。接着再将油漆均匀地喷在纸上,待油 漆乾后,再将遮板拿开。不断的重复这个步骤后,便可完成整齐且复杂的图形。制造 IC 就是以类似的方式,藉由遮盖的方式一层一层的堆叠起来。

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制作 IC 时,可以简单分成以上 4 种步骤。虽然实际制造时,制造的步骤会有差异,使用的材料也有所不同,但是大体上皆采用类似的原理。这个流程和油漆作画有些许不同,IC 制造是先涂料再加做遮盖,油漆作画则是先遮盖再作画。以下将介绍各流程。

金属溅镀:将欲使用的金属材料均匀洒在晶圆片上,形成一薄膜。

涂布光阻:先将光阻材料放在晶圆片上,透过光罩(光罩原理留待下次说明),将光束打在不要的部分上,破坏光阻材料结构。接着,再以化学药剂将被破坏的材料洗去。

蚀刻技术:将没有受光阻保护的硅晶圆,以离子束蚀刻。

光阻去除:使用去光阻液皆剩下的光阻溶解掉,如此便完成一次流程。

最后便会在一整片晶圆上完成很多 IC 芯片,接下来只要将完成的方形 IC 芯片剪下,便可送到封装厂做封装,至于封装厂是什么东西?就要待之后再做说明啰。

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▲ 各种尺寸晶圆的比较。(Source:Wikipedia)

三、纳米制程是什么?

三星以及台积电在先进半导体制程打得相当火热,彼此都想要在晶圆代工中抢得先机以争取订单,几乎成了 14 纳米与 16 纳米之争,然而 14 纳米与 16 纳米这两个数字的究竟意义为何,指的又是哪个部位?而在缩小制程后又将来带来什么好处与难题?以下我们将就纳米制程做简单的说明。

纳米到底有多细微?

在开始之前,要先了解纳米究竟是什么意思。在数学上,纳米是 0.000000001 公尺,但这是个相当差的例子,毕竟我们只看得到小数点后有很多个零,却没有实际的感觉。如果以指甲厚度做比较的话,或许会比较明显。

用尺规实际测量的话可以得知指甲的厚度约为 0.0001 公尺(0.1 毫米),也就是说试着把一片指甲的侧面切成 10 万条线,每条线就约等同于 1 纳米,由此可略为想像得到 1 纳米是何等的微小了。

知道纳米有多小之后,还要理解缩小制程的用意,缩小电晶体的最主要目的,就是可以在更小的芯片中塞入更多的电晶体,让芯片不会因技术提升而变得更大;其 次,可以增加处理器的运算效率;再者,减少体积也可以降低耗电量;最后,芯片体积缩小后,更容易塞入行动装置中,满足未来轻薄化的需求。

再回来探究纳米制程是什么,以 14 纳米为例,其制程是指在芯片中,线最小可以做到 14 纳米的尺寸,下图为传统电晶体的长相,以此作为例子。缩小电晶体的最主要目的就是为了要减少耗电量,然而要缩小哪个部分才能达到这个目的?左下图中的 L 就是我们期望缩小的部分。藉由缩小闸极长度,电流可以用更短的路径从 Drain 端到 Source 端(有兴趣的话可以利用 Google 以 MOSFET 搜寻,会有更详细的解释)。

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此外,电脑是以 0 和 1 作运算,要如何以电晶体满足这个目的呢?做法就是判断电晶体是否有电流流通。当在 Gate 端(绿色的方块)做电压供给,电流就会从 Drain 端到 Source 端,如果没有供给电压,电流就不会流动,这样就可以表示 1 和 0。(至于为什么要用 0 和 1 作判断,有兴趣的话可以去查布林代数,我们是使用这个方法作成电脑的)

尺寸缩小有其物理限制

不过,制程并不能无限制的缩小,当我们将电晶体缩小到 20 纳米左右时,就会遇到量子物理中的问题,让电晶体有漏电的现象,抵销缩小 L 时获得的效益。作为改善方式,就是导入 FinFET(Tri-Gate)这个概念,如右上图。在 Intel 以前所做的解释中,可以知道藉由导入这个技术,能减少因物理现象所导致的漏电现象。

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更重要的是,藉由这个方法可以增加 Gate 端和下层的接触面积。在传统的做法中(左上图),接触面只有一个平面,但是采用 FinFET(Tri-Gate)这个技术后,接触面将变成立体,可以轻易的增加接触面积,这样就可以在保持一样的接触面积下让 Source-Drain 端变得更小,对缩小尺寸有相当大的帮助。

最后,则是为什么会有人说各大厂进入 10 纳米制程将面临相当严峻的挑战,主因是 1 颗原子的大小大约为 0.1 纳米,在 10 纳米的情况下,一条线只有不到 100 颗原子,在制作上相当困难,而且只要有一个原子的缺陷,像是在制作过程中有原子掉出或是有杂质,就会产生不知名的现象,影响产品的良率。

如果无法想像这个难度,可以做个小实验。在桌上用 100 个小珠子排成一个 10×10 的正方形,并且剪裁一张纸盖在珠子上,接着用小刷子把旁边的的珠子刷掉,最后使他形成一个 10×5 的长方形。这样就可以知道各大厂所面临到的困境,以及达成这个目标究竟是多么艰巨。

随着三星以及台积电在近期将完成 14 纳米、16 纳米 FinFET 的量产,两者都想争夺 Apple 下一代的 iPhone 芯片代工,我们将看到相当精彩的商业竞争,同时也将获得更加省电、轻薄的手机,要感谢摩尔定律所带来的好处呢。

四、告诉你什么是封装

封装,IC 芯片的最终防护与统整

经过漫长的流程,从设计到制造,终于获得一颗 IC 芯片了。然而一颗芯片相当小且薄,如果不在外施加保护,会被轻易的刮伤损坏。此外,因为芯片的尺寸微小,如果不用一个较大尺寸的外壳,将不易以人工安置在电路板上。因此,本文接下来要针对封装加以描述介绍。

目前常见的封装有两种,一种是电动玩具内常见的,黑色长得像蜈蚣的 DIP 封装,另一为购买盒装 CPU 时常见的 BGA 封装。至于其他的封装法,还有早期 CPU 使用的 PGA(Pin Grid Array;Pin Grid Array)或是 DIP 的改良版 QFP(塑料方形扁平封装)等。因为有太多种封装法,以下将对 DIP 以及 BGA 封装做介绍。

传统封装,历久不衰

首先要介绍的是双排直立式封装(Dual Inline Package;DIP),从下图可以看到采用此封装的 IC 芯片在双排接脚下,看起来会像条黑色蜈蚣,让人印象深刻,此封装法为最早采用的 IC 封装技术,具有成本低廉的优势,适合小型且不需接太多线的芯片。但是,因为大多采用的是塑料,散热效果较差,无法满足现行高速芯片的要求。因此,使用此 封装的,大多是历久不衰的芯片,如下图中的 OP741,或是对运作速度没那么要求且芯片较小、接孔较少的 IC 芯片。

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▲ 左图的 IC 芯片为 OP741,是常见的电压放大器。右图为它的剖面图,这个封装是以金线将芯片接到金属接脚(Leadframe)。(Source :左图 Wikipedia、右图 Wikipedia)

至于球格阵列(Ball Grid Array,BGA)封装,和 DIP 相比封装体积较小,可轻易的放入体积较小的装置中。此外,因为接脚位在芯片下方,和 DIP 相比,可容纳更多的金属接脚相当适合需要较多接点的芯片。然而,采用这种封装法成本较高且连接的方法较复杂,因此大多用在高单价的产品上。

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▲ 左图为采用 BGA 封装的芯片。右图为使用覆晶封装的 BGA 示意图。(Source:左图 Wikipedia)

行动装置兴起,新技术跃上舞台

然而,使用以上这些封装法,会耗费掉相当大的体积。像现在的行动装置、穿戴装置等,需要相当多种元件,如果各个元件都独立封装,组合起来将耗费非常大的 空间,因此目前有两种方法,可满足缩小体积的要求,分别为 SoC(System On Chip)以及 SiP(System In Packet)。

在智慧型手机刚兴 起时,在各大财经杂誌上皆可发现 SoC 这个名词,然而 SoC 究竟是什么东西?简单来说,就是将原本不同功能的 IC,整合在一颗芯片中。藉由这个方法,不单可以缩小体积,还可以缩小不同 IC 间的距离,提升芯片的计算速度。至于制作方法,便是在 IC 设计阶段时,将各个不同的 IC 放在一起,再透过先前介绍的设计流程,制作成一张光罩。

然而,SoC 并非只有优点,要设计一颗 SoC 需要相当多的技术配合。IC 芯片各自封装时,各有封装外部保护,且 IC 与 IC 间的距离较远,比较不会发生交互干扰的情形。但是,当将所有 IC 都包装在一起时,就是噩梦的开始。IC 设计厂要从原先的单纯设计 IC,变成了解并整合各个功能的 IC,增加工程师的工作量。此外,也会遇到很多的状况,像是通讯芯片的高频讯号可能会影响其他功能的 IC 等情形。

此外,SoC 还需要获得其他厂商的 IP(intellectual property)授权,才能将别人设计好的元件放到 SoC 中。因为制作 SoC 需要获得整颗 IC 的设计细节,才能做成完整的光罩,这同时也增加了 SoC 的设计成本。或许会有人质疑何不自己设计一颗就好了呢?因为设计各种 IC 需要大量和该 IC 相关的知识,只有像 Apple 这样多金的企业,才有预算能从各知名企业挖角顶尖工程师,以设计一颗全新的 IC,透过合作授权还是比自行研发划算多了。

折衷方案,SiP 现身

作为替代方案,SiP 跃上整合芯片的舞台。和 SoC 不同,它是购买各家的 IC,在最后一次封装这些 IC,如此便少了 IP 授权这一步,大幅减少设计成本。此外,因为它们是各自独立的 IC,彼此的干扰程度大幅下降。

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▲ Apple Watch 采用 SiP 技术将整个电脑架构封装成一颗芯片,不单满足期望的效能还缩小体积,让手錶有更多的空间放电池。(Source:Apple 官网)

采用 SiP 技术的产品,最着名的非 Apple Watch 莫属。因为 Watch 的内部空间太小,它无法采用传统的技术,SoC 的设计成本又太高,SiP 成了首要之选。藉由 SiP 技术,不单可缩小体积,还可拉近各个 IC 间的距离,成为可行的折衷方案。下图便是 Apple Watch 芯片的结构图,可以看到相当多的 IC 包含在其中。

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▲ Apple Watch 中采用 SiP 封装的 S1 芯片内部配置图。(Source:chipworks)

完成封装后,便要进入测试的阶段,在这个阶段便要确认封装完的 IC 是否有正常的运作,正确无误之后便可出货给组装厂,做成我们所见的电子产品。至此,半导体产业便完成了整个生产的任务。

CIO视角:新基建下的智能制造,如何围绕数据实现价值提升?

CIO视角:新基建下的智能制造,如何围绕数据实现价值提升?

作者丨于冕

历史上每一次重大灾难,都会推动社会各界探索新的发展机会。2020年初爆发的疫情对制造业产生了什么影响,制造业下一阶段的出路在哪,成为行业关注的话题点。

根据赛迪顾问的调研报告,2003年SARS疫情发生后,制造业对经济增长贡献不仅大于当年服务业贡献,也大于邻近年份制造业贡献,这表明制造业在重大灾难后的反应速度更快,对恢复经济的贡献也更大。

而17年后的当下,人工智能、大数据、5G等新型技术发挥着更加巨大的作用。随着“数字基建”时代的来临,数据平台与工业互联网同时被列入七大领域中。

从国家战略下沉到企业的应用场景,工业互联网平台可以细化为新技术融合应用、数据集成应用、模式创新三大方向。在大数据、人工智能等新技术融合应用的推动下,数字化转型与智能化融合将成为制造业的下一个风口。

那么企业如何抓住风口之上的发展机遇?近期集中访谈了中京电子、江铃集团新能源汽车、凯耀照明等数家制造业企业CIO,并集中探讨了以下话题:

聚焦于现实差距,现阶段的智慧化存在哪些问题?

聚焦于工业互联网,智能制造的关键核心是什么?

聚焦于业务流转,智能制造有哪些可落地的应用场景?

智能制造差距分析:数据与业务场景分离

如今,在数字化的加持下,中国制造业的综合实力不断加强。行业实现了从营销、服务、设计环节的新业态带动生产组织、供应链条和制造模式的智能化变革。企业的整体业务实力提升,但是在设备自动化、智能化等传统领域仍有差距。

一方面,缺乏相应的技术基础与制作工艺,加之由于成本问题,企业缺乏自动化升级的动力,这些导致智能工厂、智慧车间的普及率和利用率不高。另一方面,数据流转水平不足以支撑多个业务系统之间的自动化运行,数据孤岛造成了业务链条的流畅性降低,系统之间的自动协作性不高。

以凯耀照明股份有限公司为例,在推行数字工厂之前,各个生产线设计到MES、PLM、CRM、SRM、ERP等多个系统。但由于缺乏数据管理机制,各个系统数据未完全打通,导致采购、生产等多个环节出现误差,无形中增加了成本。这种背景下,企业想要实现智能制造的真正落地,需要找准数据的价值。

智能制造的核心:通过数据流转产生价值

本次疫情首先在中国爆发,制造业在供给段与需求端都面临着无法复工复产而引发的问题。有报告显示,全球80%以上的汽车零部件都由中国制造,中国工厂停摆使全球供应链遭受冲击。自动流程生产、智能制造又一次成为了行业数字化转型的关注重点。

在中京电子科技股份有限公司的信息技术中心总监明昌敏看来,智能工厂是行业的重点发展方向,设备互联速度将进一步加快。而数据在其中起到了传导器的作用。通过数据监控保障生产的标准化,从而在面对突发状况时,可以降低“因人废事”的风险。

在中国制造业领域,无论是疫情防控期间催生的远程办公热潮,还是利用BI平台提升企业管理智能化水平,数据都是宛如“石油”般重要的资源。而我国的制造业积累雄厚,数据积累也正是我国工业互联网的一大优势。

而聚集差距,“数字基建”时代下,数据富矿会全方位应用于企业的多种应用场景下,推动企业智能制造的进程,成为弥补制造智能化差距的关键。

数据拉通、数据文化、数据中台助力智能制造价值升级

无论是工业互联网还是智能制造,都是在进行包括人、数据、机器设备在内的工业全要素、全产业链、全价值链的深度互联。相比于数字化程度更高的国外制造业,国内的应用场景更多集中在生产过程管控与资源优化配置等场景。其中涉及到数据拉通、数据文化、数据中台等多个方面。

数据拉通:助力搭建数字工厂,实现精益生产

作为中国照明电器行业10强,凯耀照明股份有限公司在企业内部进行全价值链的数据拉通改造,利用“报表平台+阿米巴平台”双核驱动的方式,以搭建数字工厂为目标,将SRM、TPM、OA等系统数据进行整合,打通制造流程、计划管理、工序流程和质量管理等环节,实现流程溯源、数据预警、权限细化等精细化运营目标。

数据的流转与应用推动了公司的智能化进程,一方面培养全公司“用数据说话”的工作氛围,一方面实现了多系统的精益生产。凯耀照明总裁刘强曾评价:智能化平台的建设至少为凯耀照明增加了2%的净利,价值五千万有余。真正做到了以极小的投入产出了巨大的效益。

智慧工厂:数据文化应承担重要作用

“数字化的发展战略、总体框架、文化积累与企业的发展战略、管理模式和关键流程是相互提升的关系。信息中心想要实现价值,不仅需要新型技术的支持,还需要站在企业发展的高度,积极主动地将IT价值进行展现,在企业数据文化建设方面承担起更多的责任。”

在疫情防控关键期,中京电子采取了一系列动作,保证员工安全快速复工。在信息技术中心总监明昌敏看来,这些都离不开公司数年的数字化建设积累与浓郁的企业数据文化。

中京电子的智能化转型主要围绕业务系统数字化和物联网两个方向展开,利用帆软报表搭建了统一的报表分析平台,升级了车间电子看板。落实到具体业务应用,数据报表以及预警信息还会根据需求被自动推送到邮箱和各种微信工作群中,在浓厚的数据文化氛围浸染下,中京电子的移动化办公有序推进,CS架构应用、移动端应用逐渐转变为BS架构应用、会议系统的打造等等,为应对这次突发疫情提供了坚实的技术基础。

最后,明昌敏特别强调商业智能在企业智能化转型中的重要性。首先在企业数字化完成之后,BI系统可以将相关业务进行可视化呈现,进而提升各个业务模块的运营效率。其次,企业在制定生产计划时,通过数据分析可以拿到具体的业务分析预测结果,有针对性的进行指导。

数据中台:梳理复杂业务场景,实现智能化转型逆袭

在快速发展的工业互联网时代,很多传统企业在应对复杂业务场景与快速市场竞争时,需要数据中台在业务流转中提供数据分析与业务模型的支持。在很多企业搭建数据中台的过程中,分析报表和商业智能可以提供一定的支撑。

江铃集团新能源汽车有限公司从2015年就开始了信息化建设进程,但随着业务场景不断扩张,数万台汽车行驶产生大量数据,业务系统之间数据耦合性强,数据应用缺失,这些成为公司发展过程中的阵痛。

业务需求与数据应用之间的落差迫使公司做出数字化转型,向自动化工厂迈进。据IT总监谭晓斌介绍,公司采取“大中台、小前台”的策略,整合各个业务系统的数据,从统一数据口径、搭建数据结构、建设数据监控平台等手段入手,开始智能化转型的逆袭之路。

为了满足全国数万辆新能源汽车运行情况的实时跟踪,信息中心在数据中台的基础上搭建了车辆实时监控平台。公司在每一辆行驶的新能源汽车上都装有数据感应装置,数万辆车的数据会实时传导、更新至公司的数据库中。

同时,车辆实时监控平台还支持联动钻取操作,点击地图上的车辆标识,可以下钻到该车辆的具体运行情况。汽车的行驶里程、当前车速、电池状态、预警状态等信息将实时更新到数据系统中,进行实时呈现。汽车监控大屏可以保证数据平均每15秒进行更新,全国各地的汽车都在监控范围之内。

讲到车辆监控平台,谭晓斌回忆道:其中最让信息部门担心的就是瞬时8W+车辆产生的数据量,平台需要对这庞大的数据量进行实时清洗、分析、展现等操作,对数据分析的技术要求很高。最终,经过数个月的调试,利用帆软搭建的汽车监控平台成功上线,为智能化平台提供了成功的范例。

无论是数据流转,数据文化还是数据中台,几位CIO都将数据价值落地到具体的企业业务场景中,从而实现人、数据、机器设备的深度互联。

放眼未来,智能时代大有可为

随着数字基建政策在产业领域的不断下沉,它将又一次掀起传统制造业转型升级的浪潮,并为企业刻画出了一份通往智能制造道路的路线图。数据互联是其主干道,它包括工业物联网涉及到的设备数据采集与对接,以及产业互联网中依托的大数据分析平台工具和方法。

而在产业数字转型的过程中,智能制造将成为制造业转型的重点。随着凯耀照明、中京电子等企业受到转型的红利,未来越来越多的企业都将以需求为导向,加速业务之间的智慧互联,将数据的价值发挥到最大,从而创造更大的智能生态价值。

网评丨“中国制造”为世界战“疫”提供强大力量

随着全球抗疫形势日趋严峻,多国应对新冠肺炎疫情所需要的物资商品陷入短缺和告急。口罩、检测试剂盒、呼吸机、药物……这些日常防护、确诊和救治患者的防疫物资,开始从中国工厂的生产线走向世界,驰援境外战“疫”。

为解决法国口罩短缺的情况,法国卫生部已向中国订购总共10亿只口罩,法中两国之间将搭建起“空中桥梁”,通过56次来回完成交运工作;搭载13万只口罩、752套防护服、2000个额温枪等防疫物资的中欧班列,于3月28日从成都国际铁路港启程,预计12天后运抵波兰罗兹;100万支运德素(重组人干扰素α1b)已纳入援外清单;由中国企业研发制造的含新冠病毒在内的六项呼吸道病毒核酸检测试剂盒获欧盟CE认证……在多国宣布禁止在疫情期间出口口罩、医用手套等医疗物资的情况下,中国始终未发布出口禁令,“中国制造”在抗击疫情中发挥出无可取代的重要作用。

新冠肺炎疫情暴发以来,众多企业快速“转行”跨界口罩、防护服、消毒液、测温仪、医疗器械等紧缺物资。中国石化上海石化股份公司在12天内快速建设起熔喷布专用料生产线;中煤集团蒙大化工公司转产医用防护服和口罩原料;兵器工业集团夜视研究院集团快速转产大范围全自动红外人体测温系统……在经过春节假期生产低谷后,通过平稳有序推动复工复产,引导支持企业扩能、增产、转产,各类医疗物资的产能产量连续快速增长。截至2月底,我国口罩日产能产量已双双突破1亿只,国内实现“口罩自由”不再是难题。

“人民缺什么,我们就造什么!”跨界转型背后,折射出中国完整工业门类所形成的稳定供应链以及强大的应变能力。

制造业是立国之本、强国之基。历史和现实都表明,没有强大的制造业,就没有国家和民族的强盛。新中国成立70年来,我国制造业发展取得了非凡成就,实现了产品“从无到有”、体系“从残缺到完备”、结构“从低端到中高端”的跨越。如今,我国是全世界唯一拥有全部工业门类的国家,成为驱动全球工业增长的重要引擎。

“中国制造”在疫情防控中所发挥的重要作用,再次凸显出强大力量。“中国制造”必将不断突破发展瓶颈,在实现高质量发展的路上行稳致远,为维护全球供应链稳定贡献中国力量,也将为国际企业分享更多发展机遇。(中国西藏网 文/欧帆)

原平兴胜机械制造有限公司绿色装备制造生产基地项目开工

原平兴胜机械制造有限公司绿色装备制造生产基地项目开工

3月29日,原平兴胜机械制造有限公司绿色装备制造生产基地项目在原平经济技术开发区开工,原平市委书记李贵增宣布原平市兴胜机械制有限公司绿色装备制造生产基地项目开工,市委副书记、市长马志强讲话,市委常委、常务副市长李秀文主持开工仪式。原平经济技术开发区管委会副主任韩海燕介绍项目基本情况,原平市兴胜机械制造有限公司绿色装备制造生产基地项目负责人宁毅,山西建筑工程集团有限公司负责人姚万育做表态发言。仪式之后,李贵增等与会领导还深入到兴胜机械公司进行实地调研。

原平兴胜机械制造有限公司绿色装备制造生产基地项目开工

市委书记李贵增

原平兴胜机械制造有限公司绿色装备制造生产基地项目开工

市委副书记、市长马志强

马志强说,原平兴胜绿色装备制造生产基地项目开工是今年以来开发区的又一件大事、喜事,是我市坚持“项目为王”、推进项目建设的又一重大成果。今年以来,原平市上下认真落实省、忻州市在一个战场打赢两场战役的安排部署和市委“要干就干一流、要做就做最好”的工作要求,勤力同心、迎难而上,疫情防控守住了“净土”,项目建设如火如荼,脱贫攻坚决胜在望,经济社会各项事业呈现开局稳、势头好的局面。特别是开发区全面复工复产,“四大类七个一批”项目建设不断取得新进展、新成效,为我们完成全年目标任务奠定了坚实基础,为实现“重振原平雄风,再铸原平辉煌”战略目标提供了不竭动力。马志强强调,今天开工的兴胜绿色装备制造生产基地项目,对我市改造提升传统产业、打造高端装备制造产业集群、促进开发区高质量发展具有重要意义。原平市兴胜机械制造有限公司与山西建筑工程有限公司、太重新能源有限公司的合作模式,为开发区企业下一步发展提供了良好的示范和有益的借鉴。

原平兴胜机械制造有限公司绿色装备制造生产基地项目开工

马志强要求,要坚持新发展理念,大力招商引资、提升项目建设质量,不断延伸产业链条,加快构建创新能力强、品质服务优、协作紧密、环境友好的现代产业新体系,促进产业集聚化、规模化发展,通过对外合作、优势互补、资源共享,在产业结构调整和实现转型升级发展上迈出更快步伐。各职能部门要坚持“项目为王”、服务为本的理念,尽心竭力为企业排忧解难,千方百计服务好企业,保障项目顺利推进。

记者:王立勇 栗丽霞 褚 震

审稿 : 王彬琪 张 乾 张梦圆

编辑:王智军 王振东 李 佳