以“光”为媒TS-PON突围行业细分赛道

　　在工业领域，万物互联的远景让人满怀憧憬，但是由于工业制造各个环节及场景具备一定的复杂性，因此对于工业网络的接入提出了更高的要求，传统的工业互联网络渐渐已经无法满足。

　　本期内容中，我们采访到鹏瞰半导体CTO张磊博士，分享将光技术融入工业互联网络，解决工业通信遇到的带宽不足、时延太大，及电磁干扰难处理等问题。

　　怀抱创新初衷，切入行业赛道

　　鹏瞰半导体是一家半导体设计公司，成立于2019年，致力于通过设计研发高速工业控制局域网技术，为机器人、工业4.0、电动汽车等领域提供高带宽、低延时、安全可靠、可扩展的新一代数据传输和端对端工业连接解决方案。

　　谈到成立鹏瞰半导体的初衷，张磊表示，他们希望能够做一些创新技术，而不仅仅是替代。至于为什么会选择以光纤切入的角度？首先是光技术在传输和接入应用已经非常广泛，在数据中心领域的发展也很快；其次，很多工业应用里需要用到的控制局域网还没有光传输技术的介入；最后，以机器人、工业设备、车载等为代表的众多边缘智能终端对控制和传输提出了新的要求。

　　“原有的工业控制网络最注重的是对可靠性和低时延的要求，但对数据传输带宽没有太高要求，而大部分数据网络对数据传输的带宽要求非常高，但它对控制实时性没有要求。”张磊指出，互联网的应用主要是做数据传输，对时延不敏感，但是把数据传输的技术应用在工业中时，就必须要满足工业应用高可靠性、低时延、低能耗的要求，这对现有的数据网络提出了很大的挑战。

　　“所以我们认为光纤可以推广到工业应用，并由此创立了鹏瞰半导体。同时我们也在传统的技术基础上做了很大的演进，推出了创新的TS-PON（时间敏感PON技术，之前称为PonCAN）的概念。这个概念最大的特点是它在满足工业应用的低时延，高可靠性的同时又具备高带宽。”

　　当前在全球和中国市场上，工业控制网络主要采用CAN（控制器局域网络）和工业以太网（Industrial Ethernet）等技术。但基于以太网的TSN（Time Sensitive Network -时间敏感网络）网络技术，协议复杂，仍处在标准制定阶段。

　　由鹏瞰半导体创建的TS-PON技术具有业界首创、基于光学的端到端工业网络解决方案，对于满足高性能AI处理器和先进传感器不断提升的带宽需求至关重要。 TS-PON通过提供同时具有高带宽（第一代为10Gbps）、超低延迟、高可靠性、高安全性、低功耗和高可扩展性的新型连接，消除了与传统工业网络相关的所有瓶颈和限制，以推动实施真正的边缘AI。

　　在张磊看来，光纤由于没有物理上的受限，因此递升性更强，生命空间也就更大。

　　鹏瞰半导体目前共有5件公开的专利申请。公司专利布局主要聚焦于智能控制器、传感器网络、自动化系统等相关领域。已获授权的发明专利为智能控制器及传感器网络总线、系统和方法（公开号：CN111988369B）。 该发明涉及控制器及传感器网络总线架构，提出了一种用于控制和操作自动化机器的机器自动化系统，包括控制器及传感器总线。该控制器及传感器总线包括中央处理内核和多媒体传输内部网，用于为广播传输方案实现动态突发。其中，消息从节点突发到中央处理内核，并从中央处理内核广播到所有节点。这也是公司为自动化机器提供多功能一体的控制器及传感器网络系统方案的基础。

　　技术为刃，切除更多应用病灶

　　当前，鹏瞰半导体已推出全球首创的TS-PON技术系列SoC芯片，全面实现10G高速、超低时延、低功耗、可扩展的端到端光连接，以及全球首款FTTR GPON mini-OLT芯片并已被运营商全面采用。

　　TS-PON的Root芯片通常内置于主站的控制器里，Node芯片内置在从站的传感器、执行器等各种分布式现场输入/输出单元中，Root和Node之间采用光纤连接，通过P2MP（点到多点）方式实现信息上传和下发及控制。TS-PON继承了标准PON的网络架构，采用点到多点通信架构。具有确定性与低延时保证、接口丰富（Node端的高速接口有MIPI、USB、PCIe、10GE、GE等，电机接口有PWM/ADC/DAC等，低速接口有CAN、I2C、RS232/RS485等）、高速传输通道（Root与Node之间的光传输速率目前就能达到10G，是工业以太网的10倍带宽）等特点。

　　工业网络从实施层面有设备网络和车间级网络。设备网络要考虑各个传感器和执行器之间的协调和控制，而车间级网络需要把所有的设备连接起来。传统的连接方式是纯粹的数据连接，不需要考虑时延。当工业4.0出现以后，柔性制造的需求也随之产生，不仅要求对制造每一个环节数据的高占有量，同时又要能灵活地改变生产的制程，融合了对数据传输和控制的双重要求，而TS-PON恰巧就是可以同时满足控制和数据传输的程序。

　　工业应用是一个漫长的过程，基于不同的工业设备或车间，应用场景可能大不相同。张磊表示，不管是汽车还是工业机器人，维持正常运转需要大量的连接器、执行器和控制器，如果要及时对信息作出反应，对数据和控制信息的传输要求都将越来越高。与此同时，安全问题也不容忽视，工业机器人要做到在快速动作时，遇到阻碍能够及时停下来，这必须要有很强的通讯网络和处理能力才能做到。

　　“无论是家庭光网，还是工业网络，在实际应用中都会遇到很多技术挑战，而我们下一步要做的就是解决这些问题，优化产品的性能。无论让传输的带宽更宽，更精准，或者是推向更大的网络应用，都是让产品真正去适配应用场景。”在张磊看来，芯片从设计到制造以及支撑芯片制造的所有环节，构成了一个巨大的行业。在过去20年，中国的芯片行业在设计、封装和设备领域都有很大的涨幅。当前最先进的工艺都是全球合作的，没有一个国家可以一家独大。中国如何在这个行业中发挥更强劲的作用？在细分领域实现更多的突破，从而赢得更好的谈判位置，让整个行业蓬勃发展。

　　“中国具有全球最齐全的产业链，也是全世界光传输应用发展最快的一个国家，从光器件到光模块的企业非常完备，所以鹏瞰半导体在中国推动光网技术的下一步迭代和发展是最好的安排。我们希望在工业控制光网领域能做到世界领先，作为一个盈利的企业在不断创新和引领技术发展的同时，又能适应时代和行业的需求，进行一个正循环。”张磊最后如此总结道。