瑞薩電子亮相第七屆進(jìn)博會(huì)，展示全面工業(yè)、物聯(lián)網(wǎng)和汽車解決方案

根據(jù)世界集成電路協(xié)會(huì)（WICA）2023年的報(bào)告，全球半導(dǎo)體市場(chǎng)總規(guī)模達(dá)到5301億美元，而其中中國(guó)市場(chǎng)的規(guī)模為1553億美元，占據(jù)了27.1%的份額。多年來(lái)，中國(guó)穩(wěn)居全球最大的半導(dǎo)體消費(fèi)市場(chǎng)地位，伴隨著人工智能技術(shù)在各行業(yè)的深入應(yīng)用，新的應(yīng)用領(lǐng)域正在為半導(dǎo)體行業(yè)創(chuàng)造全新的增長(zhǎng)空間，全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)也即將迎來(lái)新一輪的蓬勃發(fā)展。

作為全球領(lǐng)先的半導(dǎo)體解決方案提供者和嵌入式系統(tǒng)領(lǐng)域的佼佼者，瑞薩電子高度重視中國(guó)市場(chǎng)，連續(xù)第三年亮相中國(guó)國(guó)際進(jìn)口博覽會(huì)，并帶來(lái)多款核心產(chǎn)品及解決方案的展示，其中部分產(chǎn)品屬首次在中國(guó)市場(chǎng)亮相。這些創(chuàng)新技術(shù)和解決方案體現(xiàn)了瑞薩在智能化、可持續(xù)性和物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)，旨在為中國(guó)市場(chǎng)的企業(yè)和消費(fèi)者提供更智能、更高效的科技體驗(yàn)；為中國(guó)的智能化進(jìn)程以及綠色可持續(xù)發(fā)展貢獻(xiàn)力量。

我們有幸在進(jìn)博會(huì)期間參觀了瑞薩電子的展臺(tái)，在現(xiàn)場(chǎng)瑞薩電子的工程師們就重磅展品們進(jìn)行了精彩的介紹。下面將挑選其中部分demo，來(lái)展開進(jìn)行分享。

端側(cè)AI賦能工業(yè)應(yīng)用發(fā)展

人工智能正在改變游戲規(guī)則，特別是在邊緣設(shè)備領(lǐng)域。在工業(yè)領(lǐng)域，越來(lái)越多的模型經(jīng)過(guò)優(yōu)化已經(jīng)可以在工業(yè)場(chǎng)景中實(shí)現(xiàn)成熟應(yīng)用，提高整個(gè)工業(yè)生產(chǎn)運(yùn)維效率。

【RZ/V2H 多分類目標(biāo)檢測(cè)方案】

瑞薩的 RZ/V2H 多分類目標(biāo)檢測(cè)方案基于高算力的四核視覺 AI 微處理器（MPU）RZ/V2H，配備了瑞薩專有的新一代動(dòng)態(tài)可重配置處理器 DRP-AI3 及 Cortex-R8 實(shí)時(shí)處理器。這款處理器具有出色的算力和低功耗特性，能夠在無(wú)需冷卻風(fēng)扇的情況下完成復(fù)雜的實(shí)時(shí)物體識(shí)別和推理任務(wù)，非常適合需要高性能動(dòng)態(tài)計(jì)算和實(shí)時(shí)性保障的應(yīng)用場(chǎng)景，例如工廠自動(dòng)化中的自主機(jī)器人和機(jī)器視覺應(yīng)用。

在方案實(shí)現(xiàn)上，RZ/V2H 通過(guò) USB 相機(jī)采集視頻，利用 DRP-AI 進(jìn)行 AI 推理并繪制邊框，最后通過(guò) HDMI 輸出檢測(cè)結(jié)果。在現(xiàn)場(chǎng)的demo演示中，YOLOX 模型的稀疏版本（70% 稀疏度）被應(yīng)用，其推理時(shí)間僅為 22.0 毫秒。整個(gè)流程展示了 RZ/V2H 處理器在高算力和低功耗條件下實(shí)現(xiàn)復(fù)雜目標(biāo)檢測(cè)的實(shí)時(shí)性和高效性，特別適用于工業(yè)自動(dòng)化和機(jī)器視覺等應(yīng)用。

【馬達(dá)異常檢測(cè)AI套件】

馬達(dá)是工業(yè)應(yīng)用中最為常見的設(shè)備之一，數(shù)量巨大而且品類繁多。預(yù)測(cè)維護(hù)一直是一個(gè)痛點(diǎn)：人工過(guò)度維護(hù)會(huì)造成資源浪費(fèi)，而突發(fā)的電機(jī)故障導(dǎo)致的罄機(jī)會(huì)給產(chǎn)線造成巨大損失。

瑞薩展示了一整套的馬達(dá)異常檢測(cè)AI套件，該方案適配多種 MCU，無(wú)需額外傳感器即可實(shí)現(xiàn)電機(jī)異常檢測(cè)，極大地降低了應(yīng)用成本，可靈活部署在各種工業(yè)應(yīng)用場(chǎng)景中。

現(xiàn)場(chǎng)demo展示了方案的具體實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)。電機(jī)通過(guò)相位輸入至逆變器，再由無(wú)傳感器矢量控制算法進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并通過(guò) UART 接口將相位誤差等信號(hào)傳輸至 Reality AI 推理引擎。推理引擎會(huì)提取特征值，進(jìn)行機(jī)器學(xué)習(xí)推理和決策平滑，最終判定電機(jī)狀態(tài)是否平衡，實(shí)現(xiàn)異常檢測(cè)功能。

通過(guò)瑞薩的 Reality AI 工具，能夠?qū)崿F(xiàn)高效的數(shù)據(jù)采集與分析，生成 AI 模型，從而對(duì)電機(jī)異常情況進(jìn)行精準(zhǔn)檢測(cè)。這套 AI 模型僅需 20KB Flash 和 9KB RAM，推理時(shí)間短至 3.5 毫秒，且精確度高于 90%。

此外，方案實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)便易用，不需要掌握復(fù)雜的 AI 底層技術(shù)。用戶僅需使用簡(jiǎn)單的 Python 腳本在 PC 端進(jìn)行數(shù)據(jù)收集，基于圖形化工具組件進(jìn)行數(shù)據(jù)導(dǎo)入、特征值提取和 AI 模型生成。這樣即使沒(méi)有豐富的 AI 技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，也能夠完成模型的部署和應(yīng)用。

【基于RA4T1的大功率BLDC電機(jī)控制方案】

大功率BLDC電機(jī)控制方案的難點(diǎn)主要體現(xiàn)在精準(zhǔn)控制與高效能的兼顧上。由于大功率電機(jī)的輸出電流和轉(zhuǎn)矩大，因此在高速、低速甚至零速的情況下實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)控制，要求控制算法具備極高的精度和響應(yīng)速度。此外，如何在復(fù)雜的工況下保持低噪聲和高效率，避免電機(jī)過(guò)熱和系統(tǒng)不穩(wěn)定，也是設(shè)計(jì)中的一大挑戰(zhàn)。

瑞薩基于專用電機(jī)控制微控制器（MCU）RA4T1，推出了一款適用于多種應(yīng)用的大功率、全速率范圍的 FOC（磁場(chǎng)定向控制）電機(jī)控制方案。該方案適用于電動(dòng)工具、家電和工業(yè)控制等領(lǐng)域，通過(guò)創(chuàng)新的磁鏈觀測(cè)和高頻注入算法，支持從高速、低速到零速的全速率范圍控制，具備大功率輸出能力，同時(shí)實(shí)現(xiàn)低噪聲和平滑控制，表現(xiàn)出卓越的控制性能。

在硬件配置方面，RA4T1 MCU 采用高性能 Arm Cortex-M33 內(nèi)核，主頻為 100MHz，支持 16-bit 的多功能增強(qiáng)型 PWM 定時(shí)器、5V 兼容的 GPIO 接口和三路 12-bit ADC 保持器，同時(shí)內(nèi)置 PGA 和比較器。此外，該方案還搭載硬件三角函數(shù)單元（TFU）、CAN FD、I3C 等豐富的通信接口，進(jìn)一步提升了系統(tǒng)的控制能力和擴(kuò)展性。

為了簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)和提升適應(yīng)性，整套解決方案提供了整套軟硬件的參考設(shè)計(jì)，帶有磁鏈和高頻注入算法以實(shí)現(xiàn)全速率范圍的 FOC 控制，支持高達(dá) 72V/100A 的電機(jī)輸入。模塊化的設(shè)計(jì)使 MCU 控制板、逆變器板和通信板能夠靈活搭配，并通過(guò)瑞薩的 workbench 開發(fā)工具快速適配不同的電機(jī)參數(shù)，幫助開發(fā)者加速設(shè)計(jì)過(guò)程并實(shí)現(xiàn)高效的電機(jī)控制。

“墻到電池”一體化：240W 48V輸出的USB PD整體解決方案

在物聯(lián)網(wǎng)的主題中，最受關(guān)注的是“240W USB PD3.1氮化鎵整體電源方案”，憑借著240W 48V的亮眼參數(shù)，這一demo吸引了無(wú)數(shù)觀眾駐足。

傳統(tǒng)上，墻插電源、充電器和電池管理系統(tǒng)（BMS）往往分離設(shè)計(jì)，各自負(fù)責(zé)不同的電源管理功能。“墻到電池”的一體化方案將這些環(huán)節(jié)整合在一起，能夠?qū)崿F(xiàn)更高的轉(zhuǎn)換效率，減少能量損耗。同時(shí)，全流程集成可以在電源、充電器和電池之間實(shí)現(xiàn)無(wú)縫通信，更好地管理功率分配與充電速度。

據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工程師介紹，此款USB PD3.1 EPR 240W的全范圍電壓參考設(shè)計(jì)，旨在提供從墻到電池的完整解決方案，適用于高功率輸出需求的設(shè)備。這一方案支持高達(dá)240W的功率輸出（48V，5A），能夠?yàn)槎喾N高功率應(yīng)用設(shè)備，如筆記本電腦、電動(dòng)工具、電動(dòng)自行車等提供穩(wěn)定的電力供應(yīng)。

該demo的主要設(shè)計(jì)組件包括三大系統(tǒng)，分別是：240W 零電壓開關(guān) ZVS PD3.1 EPR 48V 電源方案（EBC10286）、240W USB Type-C 電源系統(tǒng)參考設(shè)計(jì)（RTK-251-ERPSinkCharger）、以及電池電量計(jì)評(píng)估模塊（RAJ240100 Filefish EVM）。

在具體實(shí)現(xiàn)上，包括 240W 的 PD3.1 電源設(shè)計(jì)模塊和 USB Type-C 電池系統(tǒng)框架兩部分。在 240W 電源設(shè)計(jì)中，采用了 PFC GaN 和 ZVS Flyback GaN 的電路結(jié)構(gòu)，結(jié)合 PD3.1 協(xié)議控制器實(shí)現(xiàn)高效的電源管理。在電池系統(tǒng)部分，采用 48V 預(yù)穩(wěn)壓和 28V 升降壓充電電路，搭配電池電量評(píng)估模塊（FGIC）來(lái)監(jiān)控電池狀態(tài)，確保電池的高效充電和安全性。

現(xiàn)場(chǎng)的demo展示了從交流輸入（220V AC）到電池端的完整電路實(shí)現(xiàn)，支持 USB PD3.1 的 EPR 48V/5A 輸出，并展示了系統(tǒng)各組件的實(shí)際布局。這一方案為高功率 USB PD3.1 EPR 應(yīng)用提供了高效、可靠的解決方案，助力設(shè)備制造商提升產(chǎn)品的充電速度和穩(wěn)定性。

這種USB PD的“墻到電池”的解決方案不僅在技術(shù)上提升了充電的效率和安全性，還通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化、智能化設(shè)計(jì)，優(yōu)化了用戶體驗(yàn)，推動(dòng)了環(huán)保與可持續(xù)發(fā)展。它代表了未來(lái)電力傳輸和管理的一體化趨勢(shì)，或?qū)⒊蔀楦黝惔蠊β试O(shè)備首選的充電方式。

可拓展ADAS平臺(tái)+多合一動(dòng)力域控，助力汽車智駕升級(jí)和效能優(yōu)化

在汽車主題上，瑞薩電子帶來(lái)了諸多重磅展品，包括了可擴(kuò)展的ADAS與自動(dòng)駕駛開發(fā)平臺(tái)、多合一動(dòng)力域控混合解決方案、前大燈照明域解決方案等。

【多合一動(dòng)力域控混合解決方案】

多合一動(dòng)力域控制系統(tǒng)解決方案，適用于各類電動(dòng)汽車的動(dòng)力域空設(shè)計(jì)。通過(guò)將牽引逆變器、DC/DC 轉(zhuǎn)換器、車載充電器（OBC）、電源分配單元（PDU）、PTC 加熱器和電池管理系統(tǒng)（BMS）集成在一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)，該解決方案提供了從 MCU、PMIC 到功率元件（SiC、IGBT、MOSFET、門驅(qū)動(dòng)器、位置傳感器）等關(guān)鍵組件的一站式支持，簡(jiǎn)化了電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)的集成與設(shè)計(jì)。

該方案整合了動(dòng)力域中多個(gè)功能單元，有效減少了 ECU 數(shù)量和系統(tǒng)連接點(diǎn)，降低了整體系統(tǒng)的體積和重量。此外，通過(guò)提高集成度，還降低了電磁干擾（EMI）和熱管理的復(fù)雜性，從而提高了系統(tǒng)的可靠性和運(yùn)行效率。

整個(gè)方案采用瑞薩 RH850/U2B 家族的 一顆MCU就可以進(jìn)行控制，其高兼容性和擴(kuò)展性適用于平臺(tái)化開發(fā)，能夠顯著降低 BOM 成本，簡(jiǎn)化軟件開發(fā)和維護(hù)成本。通過(guò)支持 OTA 升級(jí)，該系統(tǒng)還提升了長(zhǎng)期的維護(hù)效率。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)demo演示，8 合 1 的動(dòng)力系統(tǒng)集成包括齒輪、馬達(dá)、逆變器、OBC、DC/DC、PDU、PTC 加熱器和 BMS，所有模塊通過(guò)共享的 PMIC 和 MCU 進(jìn)行集中控制。為了進(jìn)一步優(yōu)化空間和散熱效率，系統(tǒng)設(shè)計(jì)了共享的水冷外殼，同時(shí)減少了高壓線路的數(shù)量。這種設(shè)計(jì)不僅減少了布線的復(fù)雜度，還提升了系統(tǒng)的散熱性能，有助于長(zhǎng)時(shí)間的穩(wěn)定運(yùn)行。

瑞薩多合一動(dòng)力域控制系統(tǒng)解決方案憑借其高度集成、低成本、高效率和模塊化設(shè)計(jì)，為電動(dòng)汽車的動(dòng)力系統(tǒng)提供了一個(gè)創(chuàng)新的集成化選擇，幫助整車廠商降低設(shè)計(jì)復(fù)雜度，加快開發(fā)周期，提高產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力。

【可擴(kuò)展 ADAS/AD 開發(fā)平臺(tái)】

可擴(kuò)展ADAS方案可以為Tier 1和OEM們提供一體化、高安全性和靈活擴(kuò)展的自動(dòng)駕駛平臺(tái)，幫助其能夠加速多層次產(chǎn)品的開發(fā)周期、降低成本，并支持多級(jí)別自動(dòng)駕駛需求，為產(chǎn)品提供更高的市場(chǎng)適應(yīng)性和未來(lái)升級(jí)能力。

瑞薩電子的可擴(kuò)展 ADAS/AD 開發(fā)平臺(tái)是基于 R-Car V4 產(chǎn)品系列，旨在滿足從行車到泊車、從低級(jí)到高級(jí)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的一體化控制需求。該平臺(tái)內(nèi)置專用的深度學(xué)習(xí)和計(jì)算機(jī)視覺處理器，能夠在滿足嚴(yán)苛性能要求的同時(shí)控制功耗，適用于多種自動(dòng)駕駛應(yīng)用組合。此外，平臺(tái)還支持最高等級(jí)的功能安全，符合 ASIL D 等級(jí)，滿足最新的 NCAP 法規(guī)要求，確保自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的安全性。其靈活的傳感器配置和擴(kuò)展性，使其能夠適配 L2 及更高級(jí)別的自動(dòng)駕駛需求，通過(guò)連接外部 AI 加速處理器，還可以實(shí)現(xiàn) BEV轉(zhuǎn)換等復(fù)雜的圖像處理，提供了更高的擴(kuò)展性和適應(yīng)性。

現(xiàn)場(chǎng)的demo展示了一輛智駕汽車上典型的傳感器布置和系統(tǒng)連接?？梢钥吹杰囕v周圍安裝了多個(gè)攝像頭和雷達(dá)傳感器，包括 8M 前視攝像頭、2M 后視攝像頭、3M 頂視攝像頭等，通過(guò) R-Car V4 芯片集成的 NPU（神經(jīng)處理單元）進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，生成 360 度的環(huán)境感知信息。平臺(tái)支持前后左右的多種視角組合，通過(guò)解串器（DeSer）和 CAN 總線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

由于R-Car V4平臺(tái)集成了豐富的接口，包括公共和私有 CAN、SPIGPIO、DSIETH 等，因此非常易于與其他汽車電子設(shè)備進(jìn)行高效通信。多傳感器的布局和數(shù)據(jù)融合能力，使該平臺(tái)能夠支持不同等級(jí)的自動(dòng)駕駛需求，并為開發(fā)者提供高擴(kuò)展性的硬件基礎(chǔ)，為自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的開發(fā)提供了高性能、安全性和兼容性的解決方案，能夠加速 L2 及以上級(jí)別自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的落地。

結(jié)語(yǔ)

在第七屆進(jìn)博會(huì)上，瑞薩電子展示的多款先進(jìn)的工業(yè)、物聯(lián)網(wǎng)和汽車解決方案，突顯了其在智能化、可持續(xù)發(fā)展和物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的領(lǐng)先地位。尤其是端側(cè) AI 應(yīng)用、智能電機(jī)控制、240W USB PD 充電方案以及面向汽車的多合一動(dòng)力域和可擴(kuò)展 ADAS 解決方案，不僅在技術(shù)上體現(xiàn)了高效能與高集成度，也在市場(chǎng)需求中帶來(lái)了更廣泛的應(yīng)用可能性。

可以預(yù)見，隨著瑞薩電子與中國(guó)企業(yè)的深入合作，這些創(chuàng)新技術(shù)將為中國(guó)市場(chǎng)的智能化進(jìn)程和綠色可持續(xù)發(fā)展注入新的動(dòng)力，推動(dòng)整個(gè)行業(yè)邁向更加智能和環(huán)保的未來(lái)。