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　　進入 6 月，半導體供應趨緊的情況并未好轉。伺服與運動控制企業一頭面對的是設備市場呈現出的爆發式增長;而另一頭，則是因為上游半導體元器件供應鏈緊張，所導致的產能阻滯和壓力。身處于這樣的冰火兩重天之間，企業需要更為縝密地規劃自身的發展計劃，緊緊跟上當前中國智能制造加速前行的步伐。

　　對比2020年高潮迭起的口罩機生產熱潮，今年的伺服與運動控制市場顯得更為錯綜復雜。位于產業鏈的中游，伺服與運動控制企業面對著：一頭是由于疫苗普及率迅速提升、全球經濟加速復蘇、疫情蔓延引發的東南亞和印度部分訂單回流國內等因素的作用下，設備市場呈現出的爆發式增長;而另一頭，則是因為上游半導體元器件供應鏈緊張，所導致的產能阻滯和壓力。身處于這樣的冰火兩重天之間，使得部分廠商更為謹慎地接單和安排產能計劃，有的廠商甚至表示，今年的整體業務增長如果能夠達到去年同期的水平，就已是一份不錯的成績單了。

　　半導體供應鏈一片漲價潮

　　眼下最困擾制造業的一大難題，就是風云變幻中的半導體供應鏈格局。實際上，從2021年2月起，日本福島地震、美國德克薩斯州出現冬季嚴寒風暴，造成了瑞薩、恩智浦、英飛凌、三星電子等多家半導體工廠生產中斷，豐田等汽車大廠旋即宣告未來將發生由于芯片短缺而不得不減產或停產的狀況。

　　進入6月，半導體供應趨緊的情況并未好轉，部分上游元器件供應廠商紛紛發出漲價及貨期變更的客戶通知函。新冠疫情肆虐，仍然對半導體供應鏈帶來嚴重沖擊。6月1-14日，馬來西亞全國進入全面封鎖期，當地半導體封測、被動器件廠商的正常運營再次陷入危機中。在臺灣，5月底至6月初，臺積電多名員工確診導致晶圓供應遭遇暴擊 ;此外，另兩家封測大廠京元電子、超豐電子也出現大規模員工確診新冠肺炎，影響正常生產，令全球半導體供應鏈雪上加霜。

　　在高盛最新的研究報告中顯示，當前全球性芯片短缺的影響不只是在汽車和電子產品這兩大領域，全球有多達169個行業在一定程度上受到了芯片短缺的影響，并且受到芯片短缺影響的行業相當廣泛，從鋼鐵、混凝土生產，到空調、啤酒生產，甚至到肥皂生產等等，都在受影響的范圍之內。盡管多家芯片代工商已滿負荷運行，部分廠商也在擴大產能，但多位業內人士都認為，全球性的芯片短缺還將持續一段時間。英特爾新任CEO Pat Gelsinger表示，“芯片荒”預計會持續數年，目前，英特爾正在改造部分工廠以增加芯片產量，但供應緊張可能至少要幾個月后才能有所緩解。

2021 年下半年部分半導體廠商價格上漲及貨期變化統計(根據網絡資料整理)

　　上游芯片、被動元器件的供應緊張同樣波及伺服、運動控制行業內的每一家企業。從實際走訪中了解到，雖然部分伺服廠商在年初已經做好了充分的物料備貨，但庫存消耗隨著時間的推移，逐漸捉襟見肘，一邊是國內制造業市場訂單的暴增，另一邊則是企業不敢隨便接單，得“看米下鍋”，需要根據自己手中的庫存物料制定生產計劃，有的甚至開工率相比去年大幅降低，接下來廠商最重要的任務就是趕緊補充包括明年在內的物料計劃，而與此同時，各種芯片、元器件價格的漲幅平均已上升了30%以上，供應交期也大幅后延。

　　除了供應持續緊張之外，另一個不容忽視的半導體產業的潛在危機，就是英偉達對Arm收購計劃的未來走向。Arm憑借其開放性、中立性，在進入中國市場的近二十年時間里，已經建立起了龐大的中國客戶群體和產業生態圈，毫不夸張地說，中國半導體產業對于Arm的依賴更甚，其中包括：手機處理器市場、汽車電子市場、物聯網市場等等。英偉達在去年9月宣布將收購Arm，整個過程預計將耗時18個月，但此計劃也遭到了多方的反對。一旦英偉達對Arm的收購計劃成功的話，則無疑會破壞Arm的開放性、中立性(英偉達是一家美國公司)，對中國產業帶來巨大的影響，同時也將導致以數據為中心的計算市場格局發生變化，甚至形成新的壟斷，這些都是當前產業人士密切關注和引發擔憂的產業大事件。

　　從底層開始的智能自動化

　　根據市場調研機構Fortune Business Insights的調查數據顯示，截至2027年，全球工業自動化市場規模預計將達到3261.4億美元。物聯網和網絡邊緣計算等技術趨勢正在推動智能自動化系統的發展，從而提升生產效率和保障工人安全。

　　在越來越多工業4.0的實際現場，智能制造被劃分為執行層、驅動層、控制層和信息層四個層次，電機驅動與控制在智能制造領域起到關鍵作用。在主控芯片方面，市場主流的伺服驅動器多采用的是雙核結構(DSP/ARM+FPGA)，使用FPGA，時間緊迫的電流控制執行通過硬件來實現，因此延遲和執行時間是固定的，并且快速而又穩定;另外在進行多軸控制時，FPGA 的硬件特性及可編程特性能夠快速進行功能擴展，從而實現在不同軸電機之間的便捷同步，因而大大降低了DSP/ARM 的負荷。為了因應目前工控領域對低功耗、低延遲、精確可預測性、高穩定性、接口靈活的應用需求，FPGA器件也將發揮更大的作用。全球低功耗可編程器件的領先供應商萊迪思(Lattice)半導體公司近期推出了全新的Lattice

　　Automate?解決方案集合，進一步擴展了基于低功耗FPGA、全面的解決方案集合產品系列。Automate包括軟件工具、工業IP核、模塊化硬件開發板和軟件可編程參考設計和演示，有助于簡化和加速實現機器人、具有預測性維護功能和可擴展的多通道馬達控制以及實時工業網絡等應用。Automate實現的智能工業系統將在未來智能工廠、倉庫和商業建筑的自動化過程中發揮至關重要的作用。

　　萊迪思工業市場營銷總監Mark Hoopes表示：“為了讓自動化工業系統提供企業所需的高生產效率和安全優勢，這類系統需要支持低功耗運行、低數據延時、高可用性和實時處理等特性。Automate解決方案集合為開發人員提供了快速便捷的方式來創建能夠利用這些特性支持預測性維護等新興技術的工業系統。”

　　Automate解決方案提供下列參考設計和軟件工具，便于快速開發常見的工業應用：

　　? 可擴展的馬達控制方案——加速開發實現靈活的馬達控制系統，包括用于系統監控和控制的基于GUI的用戶界面工具;

　　? 預測性維護——通過監視系統中的多個馬達，最小化停機時間;

　　? 嵌入式實時網絡——使用萊迪思Nexus?FPGA作為中央控制器，為各種設備實現可擴展的傳感和控制系統;

　　? 網絡保護恢復——實現硬件可信根，實時檢測、保護基于固件的攻擊并從中恢復;

　　? 易于使用的軟件設計方法——Automate支持萊迪思Propel?，使用嵌入式RISC-V處理器，通過軟件和硬件協處理簡化工業自動化系統的開發。

　　驅控一體化開發新進展

　　驅控一體化是把控制器和伺服驅動器集成在一起優勢包括：體積小、重量輕、部署靈活、低成本、高可靠性等等。目前大部分廠商開發的驅控一體化集成技術采用的都是分布式多CPU控制器方式，做到一個控制板，彼此之間有物理連接的接口。隨著多核芯片技術的能力提升，分布式CPU方式正朝著整體SoC芯片方案的方向發展，即將伺服驅動、運動控制一體化集成在底層嵌入式系統當中，這樣可極大地降低系統集成的復雜性、成本與體積;并且由于克服了總線通訊的延時，使得運動控制的整體性能也得到了大幅提升。

　　高性能控制系統制造商ACS新發布的控制模塊ECMsa、智能驅動器IDMsa，通過集成多軸控制、電源和精確性實現高性能、靈活、節省成本和友好的全套解決方案。

　　ECMsa是緊湊、高度集成一體化運動控制器和驅動器解決方案的經濟型控制模塊(ECM)系列一員，旨在滿足OEM設備低成本需求的運動控制應用。其獨特的多處理器架構利用了強大的控制算法，實現了同類產品中的優秀性能，而其通用的伺服驅動技術使系統設計者能非常容易地控制大部分類型的電機和運動平臺。 IDMsa 單軸EtherCAT DS402 智能驅動器，是IDM伺服驅動器系列的一員，旨在為了滿足采用EtherCAT控制系統的OEM設備制造商的高精度運動平臺需要而設計的驅動器。據介紹，目前ACS產品廣泛地應用于半導體制造和檢測、SMT設備和其他拾放設備、電子組裝和測試、太陽能面板劃片/刻線、醫學影像設備、大幅面數字印刷機、FPD平板顯示檢測、精密運動直線平臺控制、機器人控制等行業。

　　另外，隨著近年來電子制造、半導體、機器人等行業的發展，設備的復雜程度越來越高，需要的伺服驅動器軸數逐漸增加，但是傳統伺服驅動器軸和軸之間的線纜耦合較多，包括通信線纜、電源線纜、動力線纜、編碼器線纜、饋能線纜、數字信號線纜、模擬信號線纜、STO線纜等等，復雜的線纜使設備變得極其臃腫。龐大的線纜數量，不僅帶來了設備的可靠性問題，增加了維護成本，也使系統總成本增加。尤其是小而精密的設備，由于空間的限制和高可靠性的需求，對伺服驅動器的高度集成化有更高需求。

　　為此，Stone Motion Control開發的Ruby系列多軸微型伺服控制器采用新一代伺服技術，除了功率密度比傳統多軸交流伺服大十倍以上，尺寸只有傳統交流伺服的十分之一，帶寬比傳統交流伺服高兩倍以上之外，進一步對伺服驅動器之間互聯的線纜進行內部高度集成，產品內部通信線纜、電源線纜、饋能線纜、數字信號線纜、模擬信號線纜、STO線纜實現共用互聯，所有軸之間共用一根網線、共用一根電源線、共用數字信號、共用模擬量信號、共用STO信號，一根電源線實現所有軸能量輸入，一根網線實現所有電機、所有數字信號、所有模擬信號的控制和傳感，電機的類型可以在旋轉伺服電機、音圈電機、直線電機、力矩電機(DD馬達)、無刷電機、有刷電機、空心杯電機、無框電機、減速電機之間任意組合。這種多軸微型伺服系統相對于傳統伺服系統不僅性能大幅提高、尺寸大幅節省，可以靠近電機安裝，在運動機構上進行電源和網絡組網，還在最大程度上消滅了多個伺服驅動器之間互聯的線纜，只用一根網線即可實現了所有電機、數字信

　　號、模擬信號的控制和傳感，不僅大幅度降低了系統總成本和維護成本，大幅提高了設備的可靠性，也把設備的小型化、高度集成化特性發揮到極致。

　　Stone Motion Control中國區負責人張龍飛表示：“我們堅持讓伺服驅動器更加靠近電機的理念，在運動機構上實現運動控制，同時我們產品支持電機周邊配件的控制和傳感，比如電磁閥、壓力傳感器、第二編碼器、抱閘等，一根網線即可實現所有運動控制終端部件的控制和傳感，通過提高集成性提高設備的可靠性、安全性、易用性，降低設備的系統總成本，尤其是電子制造、半導體、機器人等行業小而精密的設備，比如SMT設備、3-5kg小六軸機器人、SCARA、Delta等。”

　　結語

　　2021年已近過半，全球經濟逐步恢復，國際政治經濟局勢更為復雜，中國制造業面對的是日益嚴峻的上游供應鏈格局;與此同時，產業升級以及新興行業的快速崛起，蘊藏著無窮的潛力。在激流暗涌中，中國制造業前進的腳步并沒有停歇，以半導體制造業為核心，南京正吸引臺積電、西門子、舍弗勒等國際大廠展開新一輪的智能制造工廠建設熱潮;為了應對中國新能源汽車行業市場的迅猛發展，日本電產將在今后兩年招兵買馬，擴大其在蘇州、大連兩地純電動汽車驅動馬達的生產規模;在合肥，大眾汽車在華第三家電動汽車工廠開建，工廠完成籌備后會在2023年的下半年正式投入生產……伺服與運動控制產品屬于裝備制造業的核心部件之一，產業的加速演進，正在促進著這一行業與上游元器件供應商以及下游設備商之間邁向更為緊密的合作關系，盡管身處于冰火兩重天之間，但伺服與運動控制行業正緊跟制造業前進的步伐，加緊技術革新，助力實現中國智造的宏偉藍圖。