ST“在中国，为中国”战略！以SiC/电机控制/智能电源等，助力中国设计创新

工业峰会是ST意法半导体充分展示工业产品技术和解决方案广度和深度的顶级盛会。今年是第六届工业峰会，延续了“激发智能，持续创新”这一主题，聚焦智能电源和智能工业，构筑可持续未来。2023年ST是工业领域增长最快的半导体公司，在市场整体下降 6.5%时，ST增长15.1%。其市场份额从2022年的5.6%增长到2023年的6.9%。



根据最近的市场预测，未来几年工业市场年增长率约为6%，其中，中国及亚洲其他地区将是这一增长的动力源。本届峰会通过28场技术演讲和150多个解决方案演示，全面展示了意法半导体在智能电源、智能工业、自动化、电源与能源、电机控制等领域的最新技术和解决方案。意法半导体中国区总裁曹志平、意法半导体销售与市场总裁Jerome Roux、意法半导体中国区功率分立和模拟产品器件部市场及应用副总裁Francesco MUGGERI等高管纷纷向与会者以及媒体们传递了ST的最新动态和发展战略等。

碳化硅是ST的重头戏

碳化硅是此次工业峰会的重头戏，在峰会最醒目的地方ST展现了其碳化硅全产业链的实力。的确，意法半导体凭借对完整碳化硅 (SiC) 价值链的全盘掌控，从研发、衬底、外延、晶圆制造到功率分立器件和模块的组装和封装，致力于为客户创造卓越价值。



ST高管表示，ST是SiC 领域的翘楚，为加强其龙头地位，ST正实施供应链垂直整合战略，这完全符合我们的 IDM 模式。今年早些时候，ST刚宣布了在意大利卡塔尼亚建立 ST 碳化硅园区，打造世界上第一个全链整合的一站式碳化硅量产工厂。

在本届峰会，ST展出应用在关键工业和汽车领域的各种 STPOWER MOSFET 和二极管产品。意法半导体先进的SiC MOSFET和二极管产品系列，辅以电隔离栅极驱动器STGAP，在不同封装中提供更高的效率、可靠性和性能。这些产品集成在储能系统、AI服务器电源以及其他高功率应用的各种参考设计中。

如碳化硅（SiC）和氮化镓（GaN）等新一代半导体材料，辅以 ST的电隔离栅极驱动器STGAP，将有助于进一步减缓数据中心的电能需求增长。通过使用SiC实现更高的效率和更好功率密度，该方案可为AI数据中心提供5.5千瓦的电源。同时，ST性能出众、简单易用的 STPOWER MDmesh M9/DM9系列MOSFET晶体管，为650 V/600 V超结技术树立了标杆。MDmesh M9/DM9系列专为硬开关和软开关拓扑而设计，是人工智能服务器数据中心的理想选择。此外，STM32G4 微控制器为ST的电源解决方案带来了智能和先进的控制功能，可以更好地管理配电，并实时适应负载的波动变化。

另外，基础设施转型到高压直流电（HVDC）可以减少输电损耗和能耗，进一步提高数据中心的能效。意法半导体的 SiC 技术结合先进的封装，使高压直流电的电源系统能够在高温环境中表现出色。

对于客户的业务发展和全球可持续发展目标，智能能源管理是一个关键领域。在智能能源管理方面，碳化硅是一项关键技术。人工智能和数据通信领域目前占全球碳排放量的4%，预计到 2040年将达到 14%。采用热回收、液体冷却、高压直流电（HVDC）、高效电源（PSU）和新型功率半导体技术可以进一步降低能耗。

电机控制

在商用空调、热泵、能源存储和人工智能数据中心冷却系统中，有三种电机：压缩机、风扇和水泵。这些电机需要全天运行，并消耗大量的电能，因此能效至关重要。

同时，可靠性是必须的。保证热控制的可靠性，以避免灾难性故障或因维护而停机。我们需要应对快速变化的负载，同时保持温湿度稳定。

再者，集成度高有助于提高可靠性，因为集成的功能越多，组件数量就越少，制造偏差和设计复杂性就会降低。此外，热管理所占用的空间通常尽可能小。

以 AI 服务器来看， 电机控制如何帮助实现降低能耗提升能效呢。首先，可采用变频电机，以适应白天计算负载的波动变化；其次，采用分布式 数字PFC，在每个电机中集成电源转换和逆变器，以减少无功功率和电流谐波。还有电能转换效率，采用碳化硅、超结温 MOS 和氮化镓提高能效。预估计，对于一个5MW 的数据中心，使用宽禁带器件每年可以节省高达 10 万美元。

在数据中心的可靠性方面，目标是“零故障”，尽可能降低故障率。ST的方案集合电源电子器件的稳健性、传感器、电机控制和 AI 算法。

例如，变频电机将减少管道压力和水泄漏；分布式 数字PFC 将改善电磁兼容性；智能传感器和边缘 AI 将实现状态监测和预测性维护，预见偏离标准寿命的情况。

在热管理系统中的10kW 压缩机开发的解决方案中，ST提供多合一解决方案将转换器和逆变器集成在同一块板上，由一个 STM32G4 微控制器驱动，实现分布式数字 PFC，以实现高品质电源和成本优化。

采用 ST 高能效的 1200V IGBT 和二极管提高功率密度和可靠性，如果改用 1200V 碳化硅
和电隔离 STGAP 栅极驱动器，可以进一步提高功率密度和可靠性。

运行结果显示，在电机功率最大时，电流总谐波失真（THD）低于 2%，CPU 负载约为 65%，
为 Nano Edge AI 运行预测性维护算法留出了空间。

人形机器人

从今年开始AI驱动机器人的趋势备受关注。人形机器人相比传统机械臂更复杂，现在人形机器人陆续在工厂落地和执行任务。

对于人形机器人的发展，ST高管表示，传统的机械臂主要做一些单调的重复工作，而现在人形机器人比较受欢迎，更重要的一点是它可以参与到工厂的决策过程中，并实现和设备端的实时互联，是真正为智能工厂打造的应用。人形机器人身上不仅有传统的电机控制、传感器和其他一些连接器件，还有和人工智能相关的功能模块。意法半导体对人工智能也在积极投入，并相信ST的MCU在这方面会扮演着更加重要的角色，进一步推动人形机器人进入到智能工厂。

进一步来说，当我们提到MCU时，传统的人形机器人可以分成两种，一种是较为先进的人形机器人，需要强大的处理器，而且必须拥用非常广泛的人工智能资源。这类人形机器人的大脑算法部分并不是ST擅长的业务领域，而是更加关注第二种——传统的、简单的人形机器人，可以用一颗嵌入式MPU来做系统管理，再用不同的MCU来做大系统下子系统的管理，包括对电机等执行器的管理。

在这种人形机器人身上，边缘人工智能在预测性维护方面已经发挥了非常大的作用，可以使用它来进行后期设备跟踪以及自主性的故障预警。我们还可以通过联网的方式对这些软件进行训练，推理则可以在偏远的节点完成，不需要实现任何的连接操作。

与此同时，ST的产品每隔几个月就可以在同一平台上运行更加复杂的算法，这是因为ST的MPU处理性能一直在不断提升，算法也在不断提升。现在甚至在STM32的MCU上都可以运行大型的大语言模型，而这在几年前是很难想象的。随着设备处理能力的提升，算法的优化，ST在边缘的相关应用和作用将会比以前更加优秀。

低空经济

当前中国在低空经济方面走在前列，而ST也非常关注低空经济市场的发展。

ST高管表示，峰会上给大家展示无线供电等新技术，其实也可用于应对未来低空经济市场发展的需求。另一个方面，低空经济飞行器在使用电机来进行驱动和控制时，对能源的使用效率要求会更高，因为它是电池供电。



针对eVTOL市场，特别是大功率电机控制领域，ST已经推出了一系列适用于高性能电机控制的解决方案，包括基于SiC和GaN技术的产品。这些解决方案不仅提高了电机的效率，还显著降低了能耗，非常适合eVTOL等高端应用。

低空经济和电动车也有一些相似之处，特别是需要较高的能源效率，飞行器可能不能使用传统的电机模式，如果考虑到使用无刷直流电机，相比传统电机更轻两到三倍，需要更先进的定向控制技术。ST现在已经将所有相关算法有效地嵌入到ST MCU和MPU产品家族当中。

另外，对于低空经济的飞行器来说，可靠性是最重要的，ST做了很多的基础研究和研发。比如目前ST提供了一个新的架构解决方案，叫做六相电机，其最主要的优势就是更轻，而且可以减少每一个相上的电流，因为这个相的面数是双倍数，所以能在减少电流的同时，减少使用同等材料。

六相电机还可以实现容错算法，意味着如果电机当中有一相断开或逆变器中有某一支出现短路，ST的算法仍然可以在STM32平台上运行。同时，ST系统还可以根据故障检出的结果，去改变逆变器或控制算法本身的配置，在现有的解决方案中最多可以解决三种失效，包括一个单相的断开、逆变器的短路、电器短路。

AI服务器、数据中心

此次峰会展示了AI服务器电源和数据中心应用，未来AI服务器功率不断提升，WBG器件如何配合这种大功率电源的发展呢。



ST高管分析，去年电源厂商主要聚焦在3千瓦ORv3的设计，而今年的目标则提升到了5.5千瓦。还有一个叫M-CRPS服务器电源，在3千瓦功率水平上下，不同的平台有不同的侧重点。ORv3主要支持Nvidia的开放机架平台，因此他们的重点是如何提升功率输出，而M-CRPS则专注于提升功率密度。第三代半导体辅以 ST的电隔离栅极驱动器STGAP在这些领域中的应用非常关键，尤其是在高频应用方面，包括碳化硅和氮化镓。此外, STM32 MCU则通过智能控制，优化电力分配，减少损耗并实时适应负载的波动变化。

第三代半导体的重要优势是能够在高频下工作，这对于支持AI服务器的发展具有很大潜力。特别是对于ORv3 AI服务器电源，市场上已经有公司在探索8千瓦、8.5千瓦，甚至10千瓦或12千瓦等更高的功率输出的设计。重要的是，这些更高功率的设计并没有增加体积，意味着在相同体积下塞入更高的功率，功率密度也随之成倍增长。

在功率密度提升的前提下，第二个关键因素是如何在有限的空间内进行有效的散热控制，这就再次提到碳化硅和氮化镓的应用。在高功率密度、高温操作环境下，碳化硅目前在市场上已经被广泛采用。而未来的一些被动元件的进步也将配合电源设计的发展，使电源设计从单相扩展到多相转换架构，这正是氮化镓的优势所在，能进一步缩小尺寸并提高密度。在这种趋势下，氮化镓将在提高功率密度的过程中扮演越来越重要的角色。

深耕中国，打造合作供应链

意法半导体深深植根于中国和亚太地区。自1984 年，意法半导体首次进入中国，成为首批在中国开展业务的半导体公司。从那时起，意法半导体全面布局亚洲地区市场，在亚洲拥有约 19,000 名员工，占意法半导体员工总数的三分之一。在中国，拥有约 4,500 名兢兢业业的员工。亚太地区是全球半导体和制造业的重要市场，占意法半导体销售额的 30% 以上。

ST已经官方宣布了“在中国，为中国”的发展策略，这也是为什么ST需要在中国建立端对端的一个供应链的主要原因。ST在深圳已经有了自己的后工序的生产工厂，同时还打算进一步加强在华业务。其中一个重要部分是在中国的本地制造计划，以更好支持中国客户和在中国开展业务的国际客户。

中国是全球最大的太阳能电池板和电动汽车生产国，对碳化硅等技术的需求正迅速增长。因此，ST与三安成立合资企业，为中国客户提供完全本地化的碳化硅供应链。

据介绍，ST在重庆和三安合资的工厂，大部分的产能会优先考虑汽车行业的应用。“三安有非常丰富的项目经验，同时他们也一直深耕碳化硅行业，我们两者比较契合。同时，我们深耕中国市场，也看到了很多其他竞争对手在中国市场大展拳脚，那么我们就需要提升在中国市场的业务，需要有落地的产能。”ST高管说道。

ST本地化策略基于三大版块：中国设计、中国创新和中国制造。这一策略与其“在中国，为中国（China for China）”，以及“在中国，为世界（China for the world）”的理念高度一致。 通过本地化生产和提供高能效的半导体产品，ST正努力减少碳足迹，帮助客户实现可持续发展目标。