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电力与能源、电机控制和自动化，这三大应用领域被ST定义为工业核心领域,并针对这三个领域成立了相关的技术创新中心。目前,该公司适合各种工业场景的半导体产品多达5000多款，而其举办的年度工业峰会已经成为观察全球工业技术和应用创新趋势的一个窗口。不久前，ST在其第三届工业峰会期间，展示了多项创新产品和应用，这些创新集中在智能农业、智能制造、智能基础设施和环境、智能绿色能源网络四个应用领域。
创新应用的长期趋势
目前的工业市场正在发生着很多前所未有的历史性的变革，围绕能源管理，能源结构的变化，能源利用的效率，工业市场的这些变化，蕴育着无数的来自关于技术、产业和商业的机会。ST副总裁，中国区总经理曹志平表示，“碳达峰”和“碳中和”的愿景对工业领域的影响会持续多年，而ST的电机控制、电源与能源管理和自动化产品技术，也将在这一过程中发挥重要作用。
围绕创新应用，一些长期的趋势正在影响ST的战略和投资决策。ST总裁兼CEO Jean-Marc Chery认为，智慧出行、电力和能源、物联网和5G，都在促进工业应用发展。对于 ST 而言，智慧出行涉及配套基础设施，汽车进一步向电动化和智能化推进，未来 3 年 ADAS 功能大规模应用，平均增长率与 2020 年初相比大幅提高并推动汽车基础设施投资，如快速充电站和车辆通信设备。
在电源和能源管理方面，中国正在加大电网、清洁公共交通和能源转型方面的投资，以实现碳中和的承诺，同时加快提高风力发电、太阳能发电和水力发电、太阳能加热、生物燃料运输工具等可再生能源的使用率，这些和ST的可持续发展目标有很多交集。
在物联网和5G，ST可以提供微控制器、传感器和独立连接安全解决方案，以及完整系统所需的模拟和电源管理芯片。Chery表示，自去年以来一些趋势在加速，如智能家电增长强劲，预计未来几年将进一步加快发展。而未来3年主要的云服务提供商也将加大对基础设施的投资。
为了支持这些趋势的发展，ST每年投入约15亿美元的研发费用，今年相关支出达21亿美元，这些费用主要用于MCU、模拟和传感器、以及功率器件的研发上。该公司承诺到2027年实现碳中和，是半导体行业中最早承诺实现碳中和的公司。
两个核心驱动力
在ST所关注的关键领域中，汽车和工业尤为重要，除了这两个领域可以采用大量的ST的产品外，环保和可持续发展是一个重要的原因。ST亚太区功率分立和模拟产品器件部区域市场和应用副总裁Francesco Muggeri表示，环保和可持续发展是工业领域的市场驱动因素，预计到2030年，全球能源需求将增长30%以上，这使得碳排放成为紧迫的议题，促进了可再生能源的使用。预计全球可再生能源发电的比例将从2020年的10%上升到2030年的20%，而中国已确定计划于2060年实现碳中和的目标。
应映这一趋势，ST也正在致力于碳中和计划，承诺到2027年达到碳中和，并符合联合国在巴黎会议上部署的1.5摄氏度控温目标，同时，该公司计划到2027年为所有工厂提供可再生能源。这涉及到电能供应链中的多项关键技术，ST则可以提供太阳能和风能相关半导体技术、电力传输和储能、电动汽车、充电站、数据中心、智能家居/楼宇、智慧城市等基础设施应用的创新IC。
Muggeri强调，在用可再生能源来减少对化石能源的依赖的同时，需要更巧妙地使用电能，最大限度地降低能源浪费。这里主要有两个路径：一是提高效率，包括更好的功率转换，和智能管理用电；另一个是利用可再生能源并采用更先进的技术来智能地提高能源利用效率。
为了支持这一点，ST建立了三个技术创新中心：电源和能源技术创新中心，专注于能源产生和分配、计量、无线充电、电力系统、消费类电子产品电源、照明等；电机控制技术创新中心，专注于专业电器、工业电机控制器、工业运输和其他消费品，以优化从电能到动能的转换效率；自动化技术创新中心，重点关注智慧城市、智能楼宇、智能家居、智能农业、工业机器人、自动化。这些创新中心涉及的产品技术包括SiC、GaN、模拟IC、MCU、传感器和通信器件。
其中，SiC和GaN半导体将在碳中和的进程中迎来历史机遇。据Muggeri介绍，针对SiC，ST做了大量投资，已经收购了Norstel，目标是垂直整合供应链。目前ST的晶圆供应来自两大公司：Wolfspeed Cree和SiCrystal。ST计划到2024年，实现40%的自主晶圆产能。为此，除了瑞典北雪平市的晶圆厂之外， ST还在意大利卡塔尼亚建了一座晶圆厂。目前该厂正在建设中，预计明年年中投产。不久前ST已经生产出8英寸SiC晶圆样品。
在GaN领域，ST已经在法国图尔市投入了生产，很快将拥有自己的技术。ST收购了EXAGAN公司的大部分股份，该公司的专利技术包括常开的G-FET™在这种情况下需要在器件内部进行级联配置的GaN驱动器；常闭型e-mode GHEMT™技术，以及带有嵌入式硅数字门的超快速GaN驱动器G-DRIVE™。这三个PowerGaN系列将以STPower GaN和STI2GaN商标相继面市。其中STI2GaN主要面向汽车领域，STPower GaN主要面向SMPS领域。
此外，ST正在与一些公司合作推进射频方面GaN技术的研发，而已经进入市场的MasterGaN则打充电器市场。
亚太区技术支持网络
自2020年初疫情爆发以来，全球半导体产业正在经历着供应链的挑战。ST亚太区市场营销执行副总裁Jerome Roux感概眼下面临的情况是他从业33年来前所未有的。整个半导体供应链都处于产能严重拥堵状态，所有终端市场的需求都很高。Roux认为这是由于以汽车为首的主流行业的需求突然爆发，同时，家庭成为通信和连接中心这两个因素叠加所导致。
全球主要制造商云集在亚太地区，使之成为世界公认的创新中心。Roux强调，ST亚太区不断扩建技术支持网络，设立7个技术创新中心（智能手机、物联网、人工智能、电机控制、自动化、电力与能源、新能源汽车）。这些中心的选址都贴近客户，提供参考解决方案、技术支持和联合开发资源，覆盖各种应用。
四个代表性应用场景的展示
如前文所述，在电力与能源、电机控制和自动化这三个领域中，ST的关键技术包括SiC、GaN、模拟IC、MCU、传感器和通信器件等。这些技术被广泛应用于ST关注的领域中，例如数字电源、模拟和SiC技术被用于太阳能生产、分配和充电站等新能源和能源效率领域；自动化技术被用于工厂、智能建筑和智能家居通信、安全和智能农业；而机器人的AI电机控制技术则被应用于智能工厂。
在大会现场，ST设置了四个精选方案展区，以展示该公司二十项可持续技术的亮点。
图：这个智能农业应用场景中，包括智能照明、土壤湿度和温度检测、水质监测、风速和风向监测。
该智慧农业系统展示了ST的STM32WL系列LoRa无线MC、传感器、致动器和电源管理产品，这些方案可以帮助农场管理企业采集农业数据，分析农作物生长环境，预测农作物病害和牲畜疾病，并制定科学准确的生产策略。
虽然，目前智慧农业的市场规模还不大，但Muggeri认为其前景非常广阔。例如通过监控来满足更大规模的养殖，避免疾病传播，以及对农场进行基于数据的自动化管理等。
图：这个展品是内置ST PowerStep01全集成电机驱动器的自动割胶机。
受更多电动汽车轮胎需求所推动，中国橡胶行业的规模在全球居于前列。ST亚太区功率分立及模拟器件产品部，工业产品应用及市场总监, 自动化技术创新中心负责人Allan Lagasva表示，中国有1亿多棵橡胶树。自动化和电子设备可以帮助产业以最有效的方式收割橡胶树汁，收集树液，在减少浪费，提高割胶效率的同时，提供更好的工作环境。例如在自动割胶过程中，可以通过ST的LoRaWAN和STM32WLMCU，连接并监测橡胶树汁收集桶是否已经装满，以便及时通知工人来取，避免了浪费。
“除了自动化，我们还在每棵树上安装了STM32WLMCU，收集设备周围整片区域的大量数据。有了积累的数据，农民就能优化并更好地生产橡胶。”ST亚太区MCU和数字IC产品部、IoT/AI技术创新中心及数字营销副总裁 Arnaud Julienne补充道，“这项技术还可以扩展到家畜。通过我们支持的两种协议LoRa或Sigfox，加强对这些家畜的管理。”
图：在智能制造业广泛使用的AGV小车模型
采用导航算法配合ST的ToF 传感器，该AGV小车可以自由移动而不会引起碰撞。同时，在人工智能和机器视觉的加持下，小车可以识别特定颜色的物体，并通过FOC(矢量控制)机械臂将其拾放到相应的物料收集筐内。Julienne表示，ST已在人工智能领域投资多年，包括开发在现有的MCU STM32上运行的算法，以及可以在未来几年部署在产品上的AI硬件引擎。不久前，ST收购了Cartesiam，该公司专注于帮助任何公司在应用中实施AI，而不需要太多的AI技术，借助这家公司的软件，ST可以帮助客户以更加无缝的方式在STM32上部署AI。未来几个月，ST将以ST的品牌在中国和全球部署Cartesiam的这种解决方案。
图：智能家居和智能建筑设备的重要模组
这些模组可以满足基础设施和环境项目的开发需求，其中包括多款新型STM32 MCU/MPU、STSPIN电机控制器和电源管理芯片，ToF传感器、TMOS和执行器技术，以及包括ST的BlueNRG系列在内的各种有线连接和无线连接技术。
图：相关技术在智慧停车和智能灯杆模型的应用
所有这些技术都能促进智能家居、智能建筑和智慧城市应用的开发，展示中还包括按照KNX标准采用STKNX和STM32产品设计的行业标准的智能家居和智能建筑设备的重要模组。
图：通过智能绿色能源网展示具有改造和优化能源系统能力的解决方案。该网络由太阳能板、电池管理系统、电表、有快速安全关闭功能的光伏系统、电动汽车充电桩等组成。
ST的绿色能源技术针对家电和工业市场客户提高各类设备的能效和系统可靠性。其重要技术包括各种MCU、SiC功率晶体管、电流隔离栅极驱动器、电表和电力线通信 (PLC) 控制器。
就绿色能源而言，有一些可见的热点应用将在未来占据主导。Muggeri表示，ST正在与电动汽车领域一些头部的公司进行密切合作，如深圳的比亚迪。该领域最主要的需求将会是充电站。每一个充电站都有几种充电方式，包括家庭充电、楼内充电和停车场充电。以DC/DC解决方案为例（类似于目前加油站环境的充电站），要能够满足在半小时、甚至更少的时间内为120kW电池充电的350kW充电站的需求。每座充电站内的半导体的价值超过300美元。其中带有高级MCU、具有强大计算能力以及SiC MOSFET的数字化解决方案将占据主导地位，ST正在这方面进行投资。
另外一个热点是与计算有关的服务器电源站和电信电站的装配。每个充电站都需要特定的SMPS。要做到这一点，需要达到3kW的SMPS。Muggeri强调，数字处理和MCU，以及SiC技术已经进入这个市场。从技术的角度来看，ST对SiC的投资是为了支持数据处理和基础设施。这是其中两个最大规模的应用领域，另外还有太阳能，ST也提供SiC，目前则主要是IGBT。ST针对IGBT投入了大量资金。
MCU的底层技术也能够支持这些热点应用，Julienne解释，这些技术主要会用于预测性的维护、用于数据收集和诊断的连通功能、以及安全性的人工智能。ST正在这几个领域进行投资，将继续开发MCU系列产品，以支持这些重要的应用。
