目前这个行业正在向数字化转型，正在全面展开。几乎每个人都在使用像（工业）物联网，智能工厂或网络物理（生产）系统这样的流行语。在德国是最强大的国际工业之一，它被称为工业4.0--其他部分工业4.0。
但是，似乎没有人知道它的含义 - 虽然没有明确的定义，但有各种不同的解释。对于许多人来说，工业4.0的变化已经成为日常生活的一部分，随着重复的发生，这一概念正在向新奇化方向渗透。数字化和网络成为经常使用的流行语，这不会有所帮助。
专注于工业4.0，特别是在德国，很多行业都受政治影响。其他国家已经认识到其对本国经济和竞争力的积极影响，并鼓励它们进一步创新。在这种背景下，政治官员正在推行一种结合供应商视角和用户公司前景的双重战略，主要在工业自动化部门和机械或设备工程部门。一方面，制造商在自己的生产过程中使用新的，高效的和智能的技术是非常重要的。另一方面，他们必须将这些技术和产品投放市场。
相比之下，所有人都认为工业4.0不仅能推动新技术和智能产品的发展，而且还有助于扩大生产部门。这也为掌握现有市场和新市场不断增长的动态和复杂性创造了条件。能够在多个领域发挥作用的公司似乎拥有特别好的起点。
这特别适用于半导体行业内的公司。像Analog Devices这样的半导体制造商已经在处理这一复杂的概念，将他们自己的生产线转变为全自动的智能工厂。该公司还为制造业内的公司提供创新技术，帮助他们将其制造设施转变为智能工厂。但是，从这种转变开始，重要的是要认识到附加价值，因为这也意味着需要付出高昂的努力，必须通过提高生产率来分摊成本，并相应降低成本。
工业4.0不仅意味着技术生产和扩张的变化，而且意味着创造新的商业模式的需求也在不断增加。工业4.0是一个有很多讨论和非常不同的解释术语，其结果可以大致分为三个领域：新技术，新产品提供和新商业模式。这三个领域一起涵盖了生产及其产品的整个价值链 - 从传感器节点开始，通过云，直至下游服务（图1）。
通常有一个传感器或执行器以某种形式存在，同时建立与真实物理世界的链接。来自这些设备的信号往往非常低，来自嘈杂的恶劣环境。它们必须被处理，转换并转发到信号链中的下一个链路。
由于这个信号链的问题，必须改变链条。最初，在纯数据传输到云的地方，越来越多的数据处理已经发生在节点上，如图2所示。
这种数据处理在节点上产生更多的洞察力和知识 - 将数据转化为信息。这种智能智能传感技术降低了整体功耗，减少了带宽浪费，并使从反应式IIoT转向预测性和实时IIoT成为可能。
这是技术发挥作用的地方。许多半导体制造商已将其列为其核心竞争力之一，并且需要不断改进。
另外，能源效率起着重要作用。鼓励半导体制造商利用他们的专业知识不仅进一步开发他们的产品，而且还开发他们自己的设计和工艺技术，因为连接到网络是IIoT整体解决方案的重要组成部分。无论是有线还是无线，这两种技术将来都会越来越多地需求，并且他们必须被纳入投资组合。
如果您深入系统层面并专注于垂直细分市场，则可以为客户提供更完整的系统。就完整的硬件平台而言，该节点可与相应的软件包一起提供。这可能还包括相关算法来分析节点中已存在的数据，并最终仅将结果作为较少的数据密集信息传递给网络（云）
虽然工业4.0是一个有趣而重要的话题，但半导体制造商在选择过程中必须非常小心。整个市场仍处于一个阶段，在这个阶段中，有必要了解在哪里以及如何以正确的方式应用自己的优势和技术，以满足客户或应用的真正需求。
IIoT市场的新要求是什么？
考虑到产业价值链，市场需求将在未来发生变化。除此之外，这也是为什么半导体制造商必须将自己的企业以及他们的产品适应智能工厂的现实。技术趋势正朝着智能化和高效率的产品发展，并且如果可能的话，还有集成的安全和安保功能以及能量收集能力。图3显示了这种器件或完整系统的外观，该器件使用ADI公司的基于MEMS的加速度计ADXL356。
ADXL356是一款低功耗，低噪声，3轴加速度计，具有极低的失调漂移。由于其密封封装，ADXL356特别适用于恶劣环境条件下的精确倾斜测量，以及低功耗或电池供电的无线传感器网络中的高性能（长期）测量。这是预测性维护和状态监测的起点。两者都与工业4.0密切相关。在这些程序中，确定驱动元件的损坏程度很重要; 例如通过永久或定期进行振动诊断。
对于这样的智能传感器解决方案，如图2所示，加速度传感器构成了整个系统的基础。它进一步扩展功能：通过模数转换器，微控制器和各种模拟和数字接口的集成信号处理，部分隔离或无线。无线接口支持以太网，6LoWPAN或WirelessHART等通信标准，具有最高的可靠性。特别是对于后两种标准，SmartMesh IP™和SmartMesh®WirelessHart等无线通信网络带来了非常好的解决方案。前者符合6LoWPAN标准，为每个节点提供本机IPv6寻址能力，并使传感器数据易于云访问。后者符合为工业应用设计的WirelessHART标准（IEC 62591）与其他供应商的WirelessHART设备进行互操作。两者都提供极其可靠和安全的数据传输，采用AES 128位端对端加密技术，可扩展至50,000个节点。
最后，功能安全在这些系统的开发过程中不可忽视。为了能够提供客户安全性作为整个系统解决方案的一部分，半导体制造商因此也应该投资于网络安全解决方案（CSS）和加密等技术。
像图3所示的系统会导致芯片级的标准产品较少，因为将来它们可以集成在板级。标准产品的集成已经直接作为系统封装（SiP）在硅片或外壳上进行。这意味着制造商必须对芯片级或者至少在板级以及相应的生态系统有深入的了解。因此，客户可以更多地关注自己的应用程序，从而让自己与竞争对手脱颖而出。
像Analog Devices这样的供应商必须考虑使用或整合来自其他市场的成熟技术。这可能有助于降低高成本并延长生命周期。其他产品成功实施技术的一个例子是MEMS。MEMS技术从来不应该创造除加速度计之外的其他部件，但它现在用于ADGM1304等极快速开关。这款集成了驱动器的单刀四掷（SP4T）开关可在0 Hz /直流至14 GHz的频率范围内工作，使其成为各种射频应用或继电器替代产品的理想开关解决方案。
这种技术组合不仅有助于为个人提供服务，而且还可以为制造商提供不同的有时是新的市场。在许多情况下，他们的各种技术可以通过这种方式轻松组合，以创建新的高效应用程序。
然而，半导体制造商仅仅扩展其传感器和其他半导体器件的范围是不够的。为了继续被视为全球市场参与者，并充分利用工业4.0的潜力，他们的产品组合也应该在通信技术领域得到拓展。例如，在工业自动化领域，可以看到向以太网或者确定性以太网的明显转变。因此，ADI最近收购了Innovasic，这是一家确定性以太网半导体和软件解决方案的供应商。通过此次收购，ADI公司在高度同步的网络中增加了强大的实时连接专业技术，因此通过独特的软件解决方案扩展了其产品组合。所以即使在数字化的盛行趋势下，
然而，为了引起客户对这些系统的兴趣，许多因素可能是重要的。它不仅是适当的软件，而且还包括软件周围的工具和适当的生态系统，这将为客户增加价值。因此，未来还需要用于分析生成数据的新服务和算法。
什么意味着为未来的客户增加价值？
今天，客户的资源越来越多地被引入软件。这对整个半导体行业来说都是一个挑战，意味着客户必须提供更多更高效的开发工具，而且还需要培训可能性，文档和支持; 无论是直接，通过生态系统，还是可能通过分销商。当然，仅仅因为技术上可行，开发具有工业4.0功能的所有这些产品和系统都没有任何意义。相反，必须为客户带来显着的附加价值。为了证明购买和运营工业4.0应用程序所产生的额外成本，使相应客户可以看到并获得这种附加价值是基本必要的。一般来说，
* 通过节省时间，资源和金钱提高运营效率。
* 通过分析使用数据提高客户满意度和忠诚度。
* 通过扩展或新的业务模式创建额外的收入流
智能产品的成功与增值的认可直接相关。最终，他们决定了与实施相关的所有技术和商业参数。因此应详细分析。分析的结果也可能是产品理念在经济上不可行，或者至少目前尚不可行。为了使开发更加可行并且更快速和更有效地整合到系统中，制造商的支持将发挥重要作用。制造商将把他们的专业知识带入客户的开发流程。这减少了客户的额外工作和成本。此外，制造商可以继续关注他们的核心业务，他们不需要浪费宝贵的时间来学习新技术。代替，
尽管如此，由于工业4.0及其技术的诸多优势，问题在于为什么很多企业还没有投资自己的智能工厂呢？
犹豫的原因
其中一个主要障碍是智能工厂的最低收益及其相关成本。例如，由于缺乏货币评估标准，目前计算投资回报率（ROI）仍然相当困难。因此，半导体制造商必须提高客户的认知度，并提供展示智能工厂优势的教育材料，并指出投资所获得的价值。投资对于新技术和商业模式以及营销活动，资格认证措施和销售管理的发展和扩展都是必要的。
随着生产部门的转型，数据和IT安全等问题发挥着越来越重要的作用。这些主题不仅仅是成功引入工业4.0的重要要求 - 它们必须作为关键的接受和成功因素落实到数字系统中。
此外，对于公司来说，在实施工业4.0的早期阶段制定基本的战略性课程对于收集相关技术的经验非常重要。然而，这一过程需要耐心，因为许多相关技术不可能在五到十年甚至更长的时间内充分发挥其潜力。此外，由于缺乏明确的定义，工业4.0将没有完全实施的具体日期。而不是谈论工业革命，使用术语工业革命这个术语可能更有意义。
随着生产环境的变化，新的参与者和竞争者也会出现在市场中，或者更多地影响市场。联盟会出现并以重要的方式塑造生产形象。在工厂大厅里，公司的未来将越来越不确定。此外，软件和服务部门将发挥重要作用，因为只有将虚拟与现实世界联系起来才能确保制造商达到最大的生产潜力。
尽管如此，半导体制造商不应该忽视他们过去成功或仍然成功的现有业务或产品。这些主要产品应该进一步发展，并且通过保持适当的制造能力在未来应该继续得到支持。虽然今天的数据转换器架构非常稳定，并将继续成为未来的基础，但基于其基本架构的改进将是必要的。例如，对于这些产品使用较小的工艺，这并不容易达到相同甚至更好的性能。
新市场趋势适度增长
Megadeals近年来导致了半导体市场的整合。销售和分销从组件销售到系统销售。在未来取得成功意味着通过认识工业4.0中的颠覆性技术和新市场的潜力来重新定位自己或公司。企业必须始终如一地使用半导体行业少数有机增长源。不幸的是，随着半导体行业的增长迅速增长，年增长率在30％至40％之间已经成为过去，现在这些增长率似乎已经结束。在2015年至2020年之间，预计只有3.4％的年均增长率。公司必须问自己基本的战略问题：未来增长将来自哪里？
以下增长来源可能至关重要：由碳化硅（SiC）制成的功率半导体目前被作为未来新增长的产品来源。与常规硅制成的半导体产品相比，它们被认为是破坏性的市场破坏者，因为它们更快，更强大，更高效。由于对混合动力和电动汽车以及再生发电和某些工业应用的需求不断增长，SiC及其姊妹技术氮化镓（GaN）技术将在未来几年占主导地位。
结论
作为更大的物联网的一部分 - 也被称为万物互联 - 工业4.0拥有巨大的潜力。在接下来的几十年中，市场价值预计将在万亿以内。任何能够在工业4.0的帮助下提高生产力的东西都将对各种规模的公司都非常有利。
充分利用物联网市场的全部潜力需要的不仅仅是硬件。它需要硬件，软件和服务的生态系统。在这种新的环境下，鼓励小型敏捷公司与大公司合作并开展合作。
但是，半导体制造商不应该忽视当前趋势以及工业4.0的热门话题。也有传统上属于一个市场的技术，但最终也会影响其他市场; 例如5G。传统上，5G是用于移动设备和基础设施的通信技术。但未来，推动5G需求的市场之一就是汽车市场。与其他系统的通信对于自动驾驶尤为重要。每辆车都成为通讯起着关键作用的复杂生态系统的一部分。除了汽车之间的数据交换之外，这个生态系统还包括路边基础设施，5G网络和大型数据中心。此外，车辆依靠诸如照相机或激光雷达和雷达技术等传感器获取有关其环境的必要信息。整个通信系统必须一起工作。鉴于自动驾驶中要处理的大量数据具有更高的速度，更低的延迟和超强的可靠性，5G似乎是目前最有前途的通信标准。
总之，工业4.0向智能工厂及其所需技术的转变为半导体制造商及其公司的成功提供了巨大的潜力
作者：Thomas Brand
作为硕士论文的一部分，Thomas Brand于2015年10月在慕尼黑的ADI公司开始了他的职业生涯。从2016年5月至2017年1月，他是ADI公司现场应用工程师培训项目的一员。之后，在2017年2月，他担任现场应用工程师。在这个角色中，他主要负责大型工业客户。此外，他擅长工业以太网，并支持中欧的相关主题。他在德国莫斯巴赫的合作教育大学学习电气工程，之后在德国康斯坦茨应用科学大学获得国际销售硕士学位，并取得了硕士学位。