芯科科技畅谈未来物联网的挑战与机会：创新、协作，将物联网推升至新的高度
SILICON LABS(亦称“芯科科技”)总裁兼首席执行官Matt Johnson先生在近期与《电子工程专辑》(EE Times Asia)的专访中畅谈了未来物联网的挑战与机会，以及公司在推进物联网创新方面担任的角色。
数字化趋势日益增强，对远程操作的需求上升，工业过程越来越多地采用自动化技术，这些都是促进物联网行业成长的一些关键因素。过去数年来，多起事件冲击了全球的价值链，使物联网技术的地位得到强化，几乎在每个领域的连网策略中都成了关键步骤，包括医疗、汽车、工业、运输和公用事业等。
Johnson表示：“我想我们的行业已经经历了很多，物联网并非是新的概念。假如退一步来思考，会发现以前的疑问是‘物联网是什么?’，之后则是‘什么时候会实现物联网?’大家都想知道，它会在什么时候实现。我想我们都能满怀信心地说，它现在就在这里。物联网已经到来了，这是其自身发展的重要里程碑。”
事实上，根据市场分析机构国际数据公司(IDC)的数据，亚太地区(不含日本)在2023年的物联网支出预计会达到2775亿美元，同比增长11%。IDC预计，随着物联网技术得到更广泛的采用，该地区在2027年的物联网投资将推升到4350亿美元左右，使2023年到2027年的复合年均增长率(CAGR)达到11.7%。全世界在2023年的这一数字预估会达到8057亿美元，同比增长10.6%。
IDC表示，在所预测的时期内，物联网解决方案将是离散与流程制造行业独占鳌头，占全世界所有物联网支出的三分之一以上。接续其后的是专业服务、公用事业与零售业。同时在为期五年的预测中，地方政府和电信行业的支出增长将是最快的。
芯科科技专注于物联网已有近十五年时间了，是业界最大的聚焦于物联网全面解决方案的公司——从硬件、软件、工具、领域专业知识到支持服务。“我们的目标是，为任何想要将物联网解决方案推向市场的公司担任供应商。”Johnson说。
确切来说，物联网行业及其所有利益相关者——从半导体制造商到云服务提供商，以及在这之间的其他所有人——都面临着令人兴奋的时代，特别是伴随着包括人工智能(AI)和机器学习(ML)在内的下一代技术的崛起，以及见证物联网无线连接技术好处的新应用的涌现。
减轻挑战
不过，物联网行业仍然面临着挑战，尤其是围绕其生态系统的应用、设备和无线标准日益增加时，就更是如此。
“假如回到几年前，整个行业都还在努力解决物联网的一些基本原则。”Johnson解释说，“那时需求明确，愿望也明确，但互操作性与安全性等问题也是实质存在的。”
不过，他表示在因应这些问题上，过去几年大有收获。例如，Matter协议背后的连接标准联盟(Connectivity Standards Alliance)正努力改善开发人员体验、易用性与标准的互操作性。
“看到行业以这种方式汇聚是物联网的一个巨大里程碑。这不但表明了需求所在，而且会帮助行业进一步加速，更快地向前迈进。”Johnson说。“市场上还呈现出其他一些趋势。人工智能和机器学习目前可能正处于热门话题的顶峰。在物联网领域，你会看到人工智能，尤其是机器学习，未来几年会越来越多地被部署到极端边缘侧(extreme edge)，这真的令人兴奋。这种趋势已经开启了，不过我认为其还在初期阶段。但在接下来的五年内，你会看到很多新的应用和因此而改善的体验。所以，放眼全局，可以说物联网已经到来了。”
他说，阻碍物联网采用和部署的挑战，如互操作性与安全性，已经真正实现了大幅进展。“我不会说这些问题已经解决了。不过，市场上现在有解决方案，这就是很大的进步。”Johnson解释说。“Matter正在解决一个大问题，但它还在推行的初期，所以要花点时间来扩展到整个行业。安全性同样如此，行业领先的解决方案与实施方案已经面市。”
Johnson表示，美国政府的网络安全标签计划是物联网行业的又一重要举措。“像我们这样的公司可以提供解决方案来支持这一计划。因此，这是一个关键的里程碑。当然，这些解决方案目前才开始真正向主流市场扩展，但它们只会有助于加速物联网发展和推动物联网采用。”Johnson说。“还值得一提的是，在半导体领域外，物联网行业面临的一些根本性挑战也取得了显著的进展。
以投资回报率(ROI)为例，我们开始看到很多部署产生投资收益的时间缩短到12个月以内，这对很多公司来说是重大的进展，并且反过来又推动了更快的部署与应用。智能表计就是很好的例子，不管是水表、电表还是燃气表。在部署这些有助于加速发展的技术上，或是在智能货架标签这样的商业应用中，很多公司都看到了巨大的回报。同时，对这些公司而言，回报的实现也相对较快。我认为，这对我们的行业产生了很大的帮助。”
芯科科技在推进物联网创新方面的角色
为了帮助客户开发物联网产品，芯科科技提供了完整的开发工具与支持来实施物联网解决方案。“我们为客户提供的并不只是芯片或软件，而是包括芯片与软件的完整解决方案。”Johnson解释说。
以Matter为例，Johnson表示，业界正在围绕Matter来改善开发者体验和消费者体验。Johnson解释：“我们相信，这是非常重要的一步。正因为如此，我们全力来帮忙Matter实现。在半导体行业，我们是Matter源代码的最大贡献者。我们想要让Matter取得成功。”
他说，事实上，利用芯科科技的解决方案实现Matter over Thread认证的情况，比利用其他所有半导体供应商解决方案的情况加起来还多。“我们确实一直在致力于帮忙实现这一目标，并与所有拥抱Matter的公司携手合作。因为我们相信，这对行业而言非常关键。”他补充说。
除此之外，市场上的很多芯科科技现有芯片都能通过无线方式(over the air)进行实时升级，来实现对Matter的支持。“另一个很好的例子是安全性。如果人们不信任设备，物联网就无法成功。因为如果网络中的设备不能被信任，就会从根本上阻碍物联网的部署与加速发展。”Johnson说道。
正因为如此，芯科科技近十年来一直专注于物联网的安全性，并在市场对此类解决方案产生需求之前，就将行业领先的解决方案推入市场。Johnson表示，即使是他们的上一代产品都有多项安全功能实现，而这些安全功能现在才开始被他们的客户群全面采用。
“我们一直凭借在物联网安全性每个层面上的行业领先能力，去推动物联网安全解决方案的采用和实施。现在，我们看到这正在成为主流趋势。”Johnson表示。“我们从根本上为此提供支持，助力其实现，进而推动物联网行业向前发展。在人工智能/机器学习(AI/ML)领域，我们会去做同样的事情。我们有业界最高效的边缘解决方案，而且我们率先将机器学习加速功能带给了边缘上的电池供电设备。”
虽然物联网行业尚处于采用这些技术的早期阶段，但芯科科技已经拥有了相应的解决方案和能力，因此当生态系统开始准备采用时，该公司就可以提供包括软件、芯片与支持服务在内的解决方案，来帮助客户利用这些技术。
Works With——物联网行业的盛会
芯科科技在2023年8月举办了其第四届Works With开发者大会，该活动旨在帮助业界加速物联网的采用与部署。在此前的三年，Works With已经吸引了成千上万的物联网开发人员参与。
“我们的许多合作伙伴都参与了这次盛会，比如三星、谷歌、亚马逊，他们代表着物联网领域中的主要生态系统。在大会期间，我们针对多种技术提供了多层次的培训课程。”Johnson表示。他还补充道，大会的目标是帮忙解决物联网开发人员的问题和挑战。
“这就是Works With大会的由来。”他说。“随着所有这些技术汇聚在一起，开发人员在如何部署这些技术，以及解决互操作性问题和安全性问题方面费尽心力。于是，创办Works With大会的想法就由此产生了。”
在大会上，芯科科技预告了其下一代暨第三代无线开发平台，该平台专为嵌入式物联网设备而打造。随着向22纳米工艺节点迁移，新的芯科科技第三代平台产品将提供业界领先的计算能力、无线性能和能源效率，以及为芯片构建的最高级别物联网安全性。
该公司还宣布了其开发人员工具套件Simplicity Studio的下一个版本，该版本旨在帮助开发人员和设备制造商简化和加速产品设计。
芯科科技的第二代平台在某种程度上已经成为业界的事实标准，它支持市场上所有必要的无线技术，并带来了业界领先的能力，不管是安全性、能效、功耗还是生态系统支持，因而使该公司在过去的几年里营收翻倍，但是这不代表可以满足于已有的成绩，尤其是在这个技术飞速发展的行业中。
“第三代平台是我们专为物联网打造的新一代无线平台。”Johnson说。“它独特和令人兴奋的地方在于，它不只是在第二代平台基础上向前迈出一步，而是一次大规模的换代升级。”
第三代平台的主要亮点包括无线性能、计算能力和可扩展性
“无线性能仍然是我们产品的基础，而且非常重要。”Johnson解释说。“我们一直为拥有行业领先的功耗而感到自豪，其可以实现业界最长的电池续航时间。例如，与行业之前的解决方案相比，我们的Wi-Fi解决方案可以实现至少两倍的电池续航时间。我们对第三代平台所做的就是将其提升到一个新的高度，使其提供的功耗性能优于现今业界任何已有产品，也优于现今业界其他任何已发布的产品。”他还补充说，第三代平台也将提供坚固耐用的安全功能，可支撑客户使用十年以上。
第三代平台的第二个主要特性是更高水平的计算性能
“在计算能力方面，我们看到客户的应用需要持续扩展这项能力。他们要使用的计算能力将会一直增加。正因为如此，我们将为边缘侧的客户应用提供下一代的AI和ML能力，带来的计算能力相比前一代产品将提升一百倍以上。”Johnson表示。“这是一个巨大的飞跃。如果你退一步来思考这一点，会发现它做到了几件事情。第一，假如你是客户，并有独立的微控制器(MCU)，那么我们通过集成MCU使得MCU的使用变得更容易，你可以轻松地使用我们无线片上系统(SoC)内置的MCU。
这是其中一项优势，只是就纯粹的集成角度和软件开发的便利性而言。另一项优势是，提供这种水平的AI和ML性能可以为客户的应用打开实现新功能的大门。将这些优势结合在一起，以及将实现巨大飞跃的功能与计算能力带到边缘，会令我们的客户感到非常兴奋。”
第三代平台的第三个主要特性是可扩展性
“如果你退后一步放眼更大的场景来看待物联网，将发现我们所讨论的体量会使半导体领域中的其他任何应用都相形见绌。”Johnson解释说。“随着时间的推移，我们讨论的体量正从数百亿单元向数千亿单元迈进。所以，从软件开发人员的角度来看，我们构建了一个在多个维度上可扩展的平台，而且实现该平台的方式支持客户在各代产品之间进行重复利用。我们还创建了一种存储架构，允许大规模的扩展和缩减，以及软件的重复利用，同时也支持外部闪存。”
最后，但同样重要的是，从供应链的角度来看，芯科科技围绕第三代平台构建的供应链涵盖多个地区的多家晶圆厂，从而可以在客户扩展规模时给予其信心。
最后，Johnson说，第三代平台并不是要取代第二代平台，而是在起互补作用。“我们将会同时或并行支持第二代平台和第三代平台，包括开发环境上的兼容。如果你正在开发第二代平台，同时也在开发第三代平台，这是非常了不起的。我们不是要迫使客户增加支出或者转向另一个方向;他们不仅可以受益于当前这一代平台，还将受益于令人非常兴奋的下一代平台。”他说。
将物联网提升到一个新的高度
Johnson在过去五年里看到的物联网领域最重要的事情就是技术如何助力转变——从帮助客户解决他们认为自身不存在的问题，到成为经济和社会层面的根本性解决方案。
“想一想医疗保健或者环境的改善，物联网可以从根本上提供帮助，再想一想经济效益，物联网也可以在公司回报方面给予帮助。”他说。“这就是为什么你会看到物联网的部署和采用如此快速。这是令人兴奋的时刻，从社会和经济的角度来看，根本性的需求和推动力已经变得清晰，同时，在可扩展性方面提出挑战的基础性问题，如互操作性和安全性，也已经取得了巨大的进展。这些积极因素结合起来，确实会帮助行业更快地发展。这就是为什么我们要做Works With这样的事情——将物联网所涉及的积极发展因素汇聚在一起，帮助解答开发人员的问题，并尽我们所能去真正清除大家发展中遇到的障碍。”
与此同时，随着物联网设备在几乎所有行业的普及，产生了大量的数据需要进行管理。然而，Johnson表示，这个问题还没有真正得到解决。
“其中很大一部分原因要归结数据的重要性。可以这么说，如果企业拥有这些数据，他们就能提供杰出的体验和巨大的价值，那么，从竞争层面上看，他们会非常想成为这些数据的保有者。”他解释说。“我们现在看到的是，在很多领域，要成为数据的通道和保有者，面临的是大举竞争的环境和‘军备竞赛’——很难有更适合的词汇来形容这一点。而且，不同领域也存在很大的差异，在消费领域，都是有代表性的超大规模公司专注于这方面。但是，在别的场景中，比如工业，从数据的角度看，可能处于一种封闭的状态，因为这对他们的应用是有意义的。
就现有数据的数量和质量而言，考虑能够实现什么目标还为时尚早。对于这些数据来说，存在一个激烈竞争的环境，我们相信，从大格局上看，这终究是一件好事，因为这种竞争会推动替代性方案出现。它还会推动创新，以及价格层面上的竞争性。我们正在亲眼目睹这种情况的发生。我们认为，缘于这样的竞争，以及获取这些数据的强烈愿望，整个物联网领域，以及消费者和我们合作的许多公司都将从中受益。”
物联网的未来
随着每天都有新应用涌现出来，物联网的未来始终是一片光明。
“半导体行业正在经历半周期调整，这并不罕见。我们都经历过很多次这样的情况，但物联网背后的基本要素并没有改变。如果要说哪里有改变，那就是随着我们所讨论的事情发生，它们的发展变得更快了。”Johnson说。“想想疫情对医疗保健的影响——它加速了远程保健和远程医疗的采用。随之而来的是，很多东西都需要无线连接，例如血压袖带或体温计，脉搏血氧仪，或者血糖监测仪。所有这些设备可以让医生更高效地进行远程支持。这个领域正以非常快的节奏加速发展。而且，这还只是一个例子，对吧?”
“我们对此保持着一贯的看法，因为将我们所谈论的这些事情汇集起来看，包括回报、影响力、对社会的好处，以及互操作性和安全性问题得到解决等，这些事情现在还在继续发生，而且我们预计，在接下来的几年还将延续下去。”
所有这些技术发展正在推动新的应用，这反过来又会帮助改善我们生活、工作、通信、旅行和娱乐的方式，对整个半导体行业来说，这的确是一个令人兴奋的时刻。
“作为一家公司，这对我们来说也是个激动人心的时刻，因为我们掌握了这种发展势头。我们所处的行业在帮助人们改善生活方面发挥着重要作用，这是我们的优势。它在经济和环境方面提供帮助，并且还在加速发展。我们在这个行业中处于非常有利的位置，不仅能支持其发展，还能帮助其加快发展。我们每年都在举办且2024年仍将继续举办的Works With开发者大会，就是要和所有的开发人员交流，共同探讨最新的物联网技术和趋势，进而推动整个物联网行业加速发展。所以，这非常令人兴奋。”Johnson总结说。
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