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2015 年 9 月 14 日凌晨 4 点,在人类历史上首次探测到引力波。它来自 13 亿光年外的两个黑洞,这两个黑洞在猛烈碰撞后释放出引力波能量,这一能量是宇宙中所有星球能量总和的十倍以上。

这一发现是当今时代最著名的科学(和精密检测技术)发现之一,在全球范围内引起了巨大反响,多个科学杂志、大众媒体和深夜谈话节目都纷纷予以报道。

在全球最重要的物理期刊之一《物理评论快报》宣布这一发现后,这个事件引发媒体报道数量远远超过《物理评论快报》以往发表过的其它任何文章所产生的媒体关注度。《纽约时报》称,这“注定会成为科学界最伟大的声音之一,其重要意义不亚于亚历山大·格雷厄姆·贝尔在电话中说的‘沃森先生,快来’”。

是什么支撑了这一革命性事件?是 LIGO(激光干涉引力波观测站)的精密工程,以及 Analog Devices 的创新技术。

聆听宇宙之声

LIGO 拥有两台联合运作的设备,一台在华盛顿的汉福德,另一台在路易斯安那州的利文斯顿。由于引力波不会在电磁波谱上留下线索,无法被看到,因此 LIGO 主要目标是“聆听”宇宙的声音,获得引力波存在的证据。

每台 LIGO 设备会在超高真空腔中发出激光,并将激光一分为二,然后将两束激光分别发送到相互垂直的两个 2.5 英里长的激光臂。激光束随后被激光臂尽头的镜子反射回来。

当引力波经过时,这一区域的时空会发生改变,导致两个激光臂之间产生细小的相对运动,这个细微的变化近似于一个质子直径的万分之一。这会改变射入到接收光学系统的返回光的相对相位,将光释放到光学传感器,从而形成可测量的信号或嘈声。

LIGO 使用的 Analog Devices 高性能产品

LIGO 采用了 Analog Devices 的大量集成技术。这些技术无一不体现出我们对精密技术的承诺,满足当下对精密指标的要求,并推动未来精密工程领域的创新及关键应用的实现。

除了预测和补偿所有其他可能的环境噪声源,LIGO 还要求他们的激光振幅必须保持在超稳定状态,振幅变化在约 100 赫兹载波位移下不得高于 2x10-9。

激光不可能直接做到这些,LIGO 团队需使用+反馈系统来测量光输出并控制振幅。这需要具有特定性能的超低噪声放大器。LIGO 的科学小组为选择最佳解决方案而进行了广泛审核,最终,他们选择了 Analog Devices 的 AD797 运算放大器。

为稳定激光频率,LIGO 团队使用 Analog Devices 的 AD590 高精度温度传感器来测量容纳激光的玻璃真空室的平均温度。

虽然激光的原始输出是标准的,但它会在激光臂的谐振腔内快速增加到数千瓦。这产生的力量足以在玻璃镜子中形成声共振,因此,LIGO 使用 ADA4700 的高压运算放大器来驱动静电激励器,静电激励器会主动使镜子减幅并保持一致。

另一个 ADI 器件 AD736 RMS 芯片用于测量输送到螺线管的能量,螺线管用于驱动 LIGO 的镜悬挂系统,并完成任何需要的倾斜、俯仰和偏航。

超越一切可能(超越爱因斯坦的预言)

100 年前,阿尔伯特·爱因斯坦提出宇宙中存在引力波。但是,他的这一假设是通过数学运算得出的,他认为,探测到引力波几乎不可能,因为引力波极为微小。

实际上,一台无比精确的仪器能够成功达到这一目标;这台仪器必须非常精确,打个比方说,在地球上所有沙滩的所有沙子中,如果有一粒沙子发生移动,LIGO 就能探测到。

Analog Devices 非常自豪其技术为 LIGO 所用。

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ADI总裁兼首席执行官Vincent Roche曾指出“遇到 IoT是最好的时代”。ADI一直努力引领物联网关键的检测和解译技术,更与业界通力合作去实现丰富的技术应用创新。这些公开的2016年ADI物联网合作创新案例见证,我们没有辜负这个最好的时代!

1、与CP公司合作开发“物联网平台”,实现对食品、药物等质量、内容和成分的材料分析

ADI与Consumer Physics, Inc. (CP公司)合作开发传感器至云端的个人和工业物联网平台,实现液体和固体(包括食品、植物、药物、化学品和人体以及其它各种材料)分析。

ADI与CP计划将CP的SCiO技术嵌入智能手机、可穿戴设备、工业和医疗设备,实现材料检测应用。联合开发的传感器至云端平台将帮助用户迅速可靠地检测物质、控制品质,并测量各种特性,如热量、脂肪、糖分和蛋白质;水果和蔬菜中的含糖量或白利度;饮料中的酒精含量;燃料和燃油中的化学成分。

2、与LifeQ携手提升健康管理应用中人体监测设备的效能

ADI与 LifeQ 开展项目合作,双方将共同研发旨在实现通过无创人体监测设备提供高度精确生理数据的技术;通过将ADI的市场领先设计和创新与LifeQ独一无二的生物数学能力相结合,两家公司计划设计各种能够连续精准地跟踪以下生理参数的可定制传感器,如心率、睡眠时相、睡眠质量、血乳酸、24小时卡路里摄入量及应激指标(如唾液皮质醇)。监测此类数据可以改进高危病人紧急情况和疾病的早期诊断。

ADI提供半导体专业技术,LifeQ则负责所需的生物数学知识,研发的传感器可以让人体监测设备更有效地防止、预测和管理疾病。进而影响医生和患者的信息共享、互动及患者护理决策方式。患者可以更多地访问其身体关键数据,并更多地关注其整体健康状况。

3、与Microsoft和Hexoskin联手开发新型可穿戴技术

ADI与微软公司和Hexoskin联手开发针对运动员和球队效能管理的独特可穿戴物联网(IoT)解决方案。利用该物联网解决方案,教练和球队人员将能从运动员穿戴的装有传感器的背心监控运动员信息从而整体上管理运动员健康,还能通过提供更好的球员干预建议并改进比赛时的战术决策,该物联网解决方案可帮助球队获得重要竞争优势。

此解决方案除了用到ADI公司的检测与测量专长之外,还用到Hexoskin的创新电子织物平台,其已赢得运动和医疗业界的如潮好评以及广泛验证。

4、与Cambridge Consultants联手开发高性价比监控系统以消解停车症结

ADI与Cambridge Consultants共同宣布推出一种高性价比智能监控系统,以帮助减轻驾驶员停车难问题。新的智能系统由ADI备受赞誉的Blackfin®低功耗成像平台(BLIP)实现;BLIP是一种低成本、低功耗嵌入式视觉平台,适合各种各样的实时检测应用。

利用Cambridge Consultants设计的高度精密算法,BLIP能够实现在可视化模式下探测哪些停车位空闲或已被占用。这显著优于其他昂贵的解决方案!

5、携手ARM共同提升物联网连接器件的安全性和能效

ADI与ARM携手合作,共同打造一系列超低功耗微控制器(MCU),以实现安全性和能效更高的物联网(IoT)器件。ADI公司将其创新的超低功耗混合信号技术结合采用ARM TrustZone™技术的新型ARM® Cortex®-M33处理器,旨在解决功率受限的物联网应用中不断增长的数据安全需求。随着世界的联系变得越来越紧密,确保每个节点的安全性是促进物联网应用发展的关键。

6、与Dell EMC联手发布物联网解决方案的概念验证

ADI与Dell EMC联手发布物联网(IoT)解决方案的概念验证(POC),该解决方案可用于跟踪急救人员的健康和位置。该概念验证物联网解决方案旨在改进急救人员在紧急情况下的安全和效率,尤其是在恶劣环境下工作的人员。

此解决方案采用了INFINITE,它是一种经过工业互联网联盟(IIC)批准的测试床。INFINITE测试床是Dell Technologies与Vodafone和科克理工学院联合开发的,旨在工业物联网领域内实现创新、提供洞察力和创造商机,其应用范围覆盖众多行业。

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Analog Devices, Inc. (ADI)公司今天宣布与中国电力科学研究院(以下简称:中国电科院)就提高智能变电站可靠性开展合作。智能变电站被视为现代电网的神经中枢。新的电子产品和传感器技术使电网具有弹性和灵活性,从而满足能源生产、分配和消费的发展需求。ADI和中国电科院工作团队将联合开展实验室研究和现场试验研究,促进提升智能变电站可靠性方面的创新性互补合作。

ADI长期以来始终致力于在许多应用创新,这些应用包括用于电力系统保护和监控的高可靠性信号处理和传感技术。中国电科院是直属于中国国家电网公司的多学科、综合性研究院。中国国家电网公司是全球最大的电力公司,引领智能电网技术的发展。中国电科院在电力系统分析领域实力雄厚、经验丰富,ADI在智能能源领域具有优势,双方团队合作构成互补优势,能够解决复杂电网面临的挑战,提供工程解决方案,实现向数字化电网的转型。

ADI执行副总裁Rick Hess表示:可靠的电力是现代社会的命脉, ADI与中国电科院开展提高智能变电站可靠性合作,将确保中国的公用事业用户享有到高生产率、舒适和安全性。

中国电科院院长郭剑波表示:ADI在高性能、高可靠性信号处理、测量、传感等技术领域具有国际领先优势,中国电科院在系统应用、检测和电网运行分析等领域经验丰富。双方开展创新性互补合作,发挥强、弱电技术合作优势,将有益于提高智能变电站可靠性。

双方跨学科联合小组由ADI能源系统应用和半导体可靠性团队以及中国电科院高压、继电保护、电力自动化和计量团队构成,将通过诊断特定的可靠性问题、提供创新解决方案、举办技术研讨会、共同编写国际标准等合作方式,最终实现智能变电站灵活性和可靠性的持续提升。

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ADI公司今天宣布收购美国科罗拉多州戈尔登市Vescent Photonics公司的固态激光波束转向技术。Vescent的非机械激光波束转向技术新颖,可以进一步增强集成激光雷达(注1)系统的性能,克服目前庞大的机械式产品在可靠性、尺寸和成本等方面的诸多重大缺陷。ADI拥有20年的汽车安全技术研发经验,收购波束转向技术一举巩固了其在汽车安全系统技术领域的重要地位,更有利于研发下一代ADAS和自动驾驶应用。

ADI汽车安全部门总经理 Chris Jacobs表示:安全气囊和电子稳定控制应用(注2)中的惯性MEMS传感器,到24GHz和77GHz的汽车雷达,过去二十年,ADI的各类解决方案挽救了众多生命。现在,拥有这项创新技术,对于打造更紧凑、稳健的激光雷达系统,以及在全球所有新款车型中配备该项经济实用的安全功能将起到重要作用。
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目前,ADAS系统必须依靠摄像头、毫米波雷达和激光雷达等一系列传感器技术,才能有效提供前向防撞预警、盲点监测、行人检测和自动驾驶等功能。摄像头广泛用于目标识别,毫米波雷达系统采用射频电磁波测距。激光雷达使用激光波束测距,同时也可以识别对象。扫描式激光雷达系统可检测道路上或附近的目标,并可覆盖毫米波雷达系统和摄像头的盲点区域。

关于Vescent Photonics公司

Vescent Photonics公司为私人企业,创建于2002年,专注开发制造精密激光控制所需的光电产品、可调激光器和电子元件。请访问: http://www.vescent.com/

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2015 年 9 月 14 日凌晨 4 点,在人类历史上首次探测到引力波。它来自 13 亿光年外的两个黑洞,这两个黑洞在猛烈碰撞后释放出引力波能量,这一能量是宇宙中所有星球能量总和的十倍以上。

这一发现是当今时代最著名的科学(和精密检测技术)发现之一,在全球范围内引起了巨大反响,多个科学杂志、大众媒体和深夜谈话节目都纷纷予以报道。

在全球最重要的物理期刊之一《物理评论快报》宣布这一发现后,这个事件引发媒体报道数量远远超过《物理评论快报》以往发表过的其它任何文章所产生的媒体关注度。《纽约时报》称,这“注定会成为科学界最伟大的声音之一,其重要意义不亚于亚历山大·格雷厄姆·贝尔在电话中说的‘沃森先生,快来’”。

是什么支撑了这一革命性事件?

是 LIGO(激光干涉引力波观测站)的精密工程,以及ADI的创新。

聆听宇宙之声

LIGO 拥有两台联合运作的设备,一台在华盛顿的汉福德,另一台在路易斯安那州的利文斯顿。由于引力波不会在电磁波谱上留下线索,无法被看到,因此 LIGO 主要目标是“聆听”宇宙的声音,获得引力波存在的证据。

每台 LIGO 设备会在超高真空腔中发出激光,并将激光一分为二,然后将两束激光分别发送到相互垂直的两个 2.5 英里长的激光臂。激光束随后被激光臂尽头的镜子反射回来。当引力波经过时,这一区域的时空会发生改变,导致两个激光臂之间产生细小的相对运动,这个细微的变化近似于一个质子直径的万分之一。这会改变射入到接收光学系统的返回光的相对相位,将光释放到光学传感器,从而形成可测量的信号或嘈声。

ADI高性能产品,助力LIGO

LIGO 采用了ADI的大量集成技术。这些技术无一不体现出我们对精密技术的承诺,满足当下对精密指标的要求,并推动未来精密工程领域的创新及关键应用的实现。除了预测和补偿所有其他可能的环境噪声源,LIGO 还要求他们的激光振幅必须保持在超稳定状态,振幅变化在约 100 赫兹载波位移下不得高于 2x10-9。

激光不可能直接做到这些,LIGO 团队需使用+反馈系统来测量光输出并控制振幅。这需要具有特定性能的超低噪声放大器。LIGO 的科学小组为选择最佳解决方案而进行了广泛审核,最终,他们选择了ADI的 AD797 运算放大器。

为稳定激光频率,LIGO 团队使用ADI的 AD590 高精度温度传感器来测量容纳激光的玻璃真空室的平均温度。

虽然激光的原始输出是标准的,但它会在激光臂的谐振腔内快速增加到数千瓦。这产生的力量足以在玻璃镜子中形成声共振,因此,LIGO 使用 ADA4700 的高压运算放大器来驱动静电激励器,静电激励器会主动使镜子减幅并保持一致。

另一个 ADI 器件 AD736 RMS 芯片用于测量输送到螺线管的能量,螺线管用于驱动 LIGO 的镜悬挂系统,并完成任何需要的倾斜、俯仰和偏航。

超越一切可能(超越爱因斯坦的预言)

100 年前,阿尔伯特·爱因斯坦提出宇宙中存在引力波。但是,他的这一假设是通过数学运算得出的,他认为,探测到引力波几乎不可能,因为引力波极为微小。

实际上,一台无比精确的仪器能够成功达到这一目标;这台仪器必须非常精确,打个比方说,在地球上所有沙滩的所有沙子中,如果有一粒沙子发生移动,LIGO 就能探测到。

Analog Devices 非常自豪其技术为 LIGO 所用。

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随着“德国工业4.0”“美国工业互联网”“中国制造2025”发展规划的出台,智能制造成为各国推动经济发展和产业升级的核心产业。 《中国制造2025》主要目标是推动制造业的数字化、网络化和智能化。新一代技术产业,高档数控机床和机器人,电机控制,高性能医疗器械都是国家支持也是我们重点关注的范围。中国政府也在这些相关重点领域积极支持。

ADI公司亚太区电机与电源控制行业市场部经理 于常涛

ADI公司亚太区电机与电源控制行业市场部经理 于常涛

ADI公司亚太区电机与电源控制行业市场部经理于常涛认为:“从国际范围来看,工业4.0是被广泛谈论的话题,这应该代表了未来智能工业的发展趋势:在新一代的电机制造业中,高效是技术发展的明确趋势。但越来越多的应用和领域对于电机控制的要求已不仅仅停留在满足节能要求的通用变频器及速度控制上,精确的位置控制及电流控制已成为了新的需求。智能制造是一个很大的概念,包含若干的技术应用。从电机控制的角度来看,节能、高效、精准、互通,肯定是毋庸置疑的趋势。”

就ADI而言,在这些重点领域中,ADI都有着非常好的机会,也都是公司关注的重点。结合到,工业电机控制,高档数控机床和机器人无疑给产业的发展带来了巨大的机会。在这两大类系统产品中,ADI处理的传统的电机控制系统方案外,工业IoT也是ADI未来关注的对象。

总体来讲,国内客户,由于技术上的差距,特别是系统能力,与国外公司相比,还处在比较劣势的地位,产品还是以中低端为主。以机器人为例,绝大多数份额都是来自于安川,ABB,FUNC,库卡。

在伺服控制中,高精度电流和电压检测可提高速度和扭矩控制性能,要求12位及以上的性能的多通道ADC;ADI具有业界领先的ADC技术,包括了隔离ADC产品,它们可以很好地满足高精度控制的要求。ADI可以提供高精度RDC来满足使用旋转变压器的位置检测场合。从优先考虑安全和保护的角度,信号采样和功率器件驱动应采用隔离技术,ADI公司的iCoupler数字隔离器产品可满足高压安全隔离要求。在工业应用的设计中,IC产品需要更长的生命周期和更高的可靠性。普通的交流感应电机向永磁同步电机转变已是大势所趋,要求系统设计师能提供更高效率和更灵活的算法。

另外,ADI还提出一个新的补充IGBT gate driver。IGBT功率半导体驱动电路是变频驱动及电源系统电路的关键环节之一,为减少功率半导体开关损耗,缩短短路保护时间,提高系统的可靠性,驱动电路需要具备更高的性能。ADI公司的ADuM413x系列隔离驱动芯片具备仅仅50ns的驱动信号传输延迟,以及高达100kV/us的CMTI指标。

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日前,ADI北京位于中关村东升科技园的新办公区正式启用,标志着ADI在华事业的进一步拓展,正如ADI公司副总裁及大中华区董事总经理Jerry Fan表示,“ADI公司在华发展将迈向一个全新的高度。ADI公司将以此作为新征程的起点,凭借世界领先的模拟与混合信号技术以及创新的研发理念,与中国广大客户缔结更紧密、更坚实的技术纽带,为其提供更深入的技术支持与更优质的服务体验,进而助推中国乃至全球电子与高科技行业的创新发展。”

那么如何才能提供更深入的技术支持和更创新的产品及研发理念呢?ADI公司工业/医疗/消费者事业部中国区技术总监赵轶苗给予了非常详细的解读。从发展概况、成长历程、发展方向和宗旨等一一进行解读。

成绩斐然的研发中心

目前ADI在上海和北京都有研发中心,人数约为175名,其中10%比重是博士生,大部分都是硕士以上。ADI中国研发中心最早始于2000年,原型是收购的北京智慧电子公司,变成了中国研发中心最早的雏形。

ADI创始人在北京研发中心成立时的团队照

图为ADI创始人在北京研发中心成立时的团队照

自此之后,ADI研发中心伴随着ADI中国一起成长,赵轶苗介绍到,从2006年开始有第一个专利,到现在为止,已经有大概有53项专利已经被授权了,此外还有16项专利正在申请过程中。

“2008年开始,我们的第一篇论文在ADI内部会议上发表,现在我们每年都有十余篇论文在内部发表,这也说明中国研发团队在整个ADI的技术与产品开发过程中,扮演越来越重要的角色。”赵轶苗说。

值得一提的是,ADI中国研发中心在国际顶级会议上也有出色表现,包括在ISSCC、IEEE CICC以及DVCON上,都有着出色的表现。

除了开发专利技术之外,ADI研发中心还做了众多的产品开发工作,从产品的定义一直到整个产品的推出,ADI中国研发中心都可以做。“在过去的十年时间中,我们一共完整设计了50多个产品,其中有六个获得了ADI年度产品设计奖。

2001年,ADI中国研发中心诞生了第一颗混合信号产品ADuC7030,2005年ADI成立了上海研发中心,2006年北京开发出工业界首款隔离电源产品,2007年ADI电源部门在上海成立。2011年的时候,北京设计中心和上海设计中心合并成为了中国发展中心......赵轶苗总结道:“发展中心成立意味着总部对我们工作的认可,我们不只是做芯片设计,而且要完成整个芯片产品的生产和制造等等。”

担负未来的研发中心

2016年随着中国区业务的扩展以及ADI战略调整,中国设计中心划分成两个研发中心,分别负责IHC与通信业务,其中IHC代表了工业、医疗以及消费者市场。

赵轶苗具体解释道,IHC目前集中关注以下几个领域,包括低功耗电源和能量采集系统, 赵轶苗透露,目前在1mA以内的隔离电源赢中,ADI的DC/DC转换器可以达到最好的静态功耗和最高的转换效率,一些FCI电源线监测领域已开始采用了ADI的技术。另外ADI集中精力在高性能模拟混合信号处理上,借助良好的ADC、DAC以及reference等IP,设计出高级程度信号链解决方案。包括AC Impedance Measurement,Smart Sensor Interface以及Precision Control Loop,分别应用于人体感知、线上仪表分析以及光通讯模块等。

在ADI传统的电能计量和电力监控领域,ADI也一直在不断推陈出新,赵轶苗透露了一项崭新的技术mSure,它可以通过内部的高精度信号传递到传感器上,再把反馈接收回来,对数值进行分析,可以有效的对传感器本身进行校准和计量。

对于隔离电源来说,ADI新推出的产品具有更高的EMC,满足Class B设计要求,可以更好地用在汽车和工业上。“ADI近年来越来越多的推出全信号链或系统级产品,以满足客户越来越多的设计挑战,为客户更好地服务也是我们研发中心的最根本使命。”赵轶苗表示。

IHC 中国研发中心的技术与产品开发领域

而关于通信业务,目前的核心是集中在高速数模转换器、高速时钟发生器以及高速数据处理等。主要职责一个是为本土大客户做系统支持,从芯片产品到新领域新技术的共同开发,另外则是基于ADI现有IP进行产品的定义和研发。

中国研发中心的使命与角色

“中国研发中心的使命有两点,一方面是不断提高我们的技术能力和创新能力,把它打造成全球最好的混合信号模拟设计研发中心,因为对于半导体来说,技术永远是最重要的。与此同时,由于我们处在全球最活跃的市场中,我们需要进一步深耕中国市场,需要和中国客户建立起一个紧密的纽带,特别是一种技术对技术,工程师对工程师的这种纽带,来帮助客户,同时也帮助我们不断做好研发中心。”赵轶苗表示。

赵轶苗解释道,纽带分为了几个层次,一个层次,是我们可以提供非常坚实的产品技术支持,目前ADI在整个中国研发中心大概有20位的产品工程师,他们对芯片有着非常深入的理解,会给本地的FAE团队,代理商的FAE团队,以及客户的系统工程师提供最优质的培训,以及为他们解决遇到的困难。

第二个层次是针对新产品的定义,随着中国的产业升级,客户越来越需要创新,需要有自己的特殊需求,ADI技术团队在第一线会根据需求为客户定义出最合适的产品。

第三个层次是和中国客户建立起伙伴合作关系,而不是简单的买卖。这就要求ADI的技术团队要持续的和客户进行沟通接触,不断优化产品方案,与客户共同完成整个产品周期的开发工作。

第四个层次是技术路线图的一些合作,这样有助于客户了解未来的技术并提早为下一代产品做准备。

最后一个层次是生态系统的合作,“我们除了和传统客户合作之外,也会跟一些大学、初创公司合作,但无论是和谁合作,我们都会尝试着更深入的交流,通过整合能够为中国客户提供一些更复杂更具有高价值体现的产品。”赵轶苗举例道:“比如说我们关注智能制造这部分,涉及到很多复杂的技术和市场,不是说一家芯片商就可以完成的,需要我跟我们的客户通过一些模块商,整机商以及终端用户一起合作开发,这就要求我们需要了解不同层次人的需求。同时我们也需要整合学校科研项目,初创公司的研究成果等等,因为市场不单单是一个技术的开发,也不单单是一个公司的开发,而是一个生态链的建设。”

而在生态系统中,ADI的角色是提供关键的芯片技术,提供高性能模拟混合信号产品,由于ADI一直是模拟和数字世界之间的桥梁,负责把模拟信号采集并转换成可靠的安全的经过分析的数字,处理之后再回馈给莫逆世界,这种角色地位是无法被替代的。

谈到ADI的研发氛围,在ADI工作了十余年的赵轶苗深有感触。“ADI的企业精神第一就是非常重视人才和技术的发展,其实对工程师来讲,非常重要的一点就是能看到技术不停往前推进。另外则是给工程师比较稳健的个人发展空间,晋升空间,工程师有足够的创造力发挥,ADI从上到下则给予了最充分的物质、技术等支撑。”

“我希望未来的三到五年,ADI中国研发中心能够发展出国内首位ADI院士,这对我来讲,可能比卖了多少产品,或者扩张了多少人更重要。”赵轶苗说。

本文来源:电子工程世界

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