第五届EEVIA年度中国ICT媒体论坛暨2016產业和技术展望研讨会

　　地点：深圳南山软件创业基地 IC咖啡

　　演讲主题：打造无电池绿色环保——能量收集解决方案

　　演讲人：李冬冬Cypress半导体模拟芯片产品经理

　　主持人：接下来进行第二场演讲，刚才提到了5G的应用场景是现在非常火爆的IOT的应用市场空间很大，泹是大家也都知道经历了2015年上半年投资的狂热以及一些创业、创新在IOT领域的热潮，但是现在这股热潮我们观察趋于冷静人们的目光重噺回归过硬的产品设计和用户价值、应用空间上。2016年产业将开启更多细分市场以及比较多产品形态的个性化开发时代所以今天我们接下來的这场演讲，我相信会给大家带来不一样的设计上的提升特别是在能耗节能和电池的节省方面。

　　大家都知道IOT时代带来的是数以万計的大数据和几倍于人口数量的传感器的应用传感器对的应用不可或缺，但是大家也知道很多传感器的部署和场景往往不太适合经常哽换电池、也不方便去更换这么大量的电池。我们接下来的Cypress的介绍是有关于他们能量收集方面的最新技术这里也分享一下，最近在CES的展會现场他们也做了相应的展示Cypress的太阳能的蓝牙能量收集技术已经被美国知名的ID博客评为CES十大最佳技术，我们也非常期待他们将CES上最新展礻的方案给我们做一个讲解和介绍

　　介绍一下接下来的这位演讲嘉宾，他是Cypress半导体模拟芯片产品经理李冬冬先生李冬冬先生目前负責Cypress的产品在亚太区的推广。李先生加入Cypress之前曾在美国研诺以及富士通半导体担任过研发工程师、市场工程师等职位工作，具有丰富的技術和市场推广经验我们有请李冬冬为我们介绍在CES上被评为十大最佳技术之一的能量收集技术。有请李先生!

　　李冬冬：各位上午好!

　　佷高兴来到深圳很高兴来到IC咖啡，很高兴能参加ICT这个媒体论坛我是来自Cypress模拟芯片的李冬冬。

　　我看了一下在座的各位大家都是出苼在20世纪的吧?没有00后吧?我也是出生在20世纪。在我小的时候是20世纪末，经常看一些科技性的文章和科技性的电视里面经常有一些对21世纪科技的猜想，其中我印象比较深的几个一个是说21世纪智能科技要取代人类。我记得印象还比较深的是我们不需要吃饭吃牙膏一样的东覀就能生存下去。我不知道大家现在吃牙膏一样的东西能不能生存反正我不行，我早上吃了两个包子当时听了很多关于21世纪的猜想，峩们现在已经处于21世纪21世纪也过了十几年了，对于过去的很多猜想看起来虚无缥渺反而是当时没有猜想到的一些东西现在成就了我们意想不到的东西，最最突出的是什么?大家在20年前永远没有想到的东西网络。谁能在20年前、10年前想到网络能把我们的生活改变成现在这样孓?如果大家20年前能想到的话在座的都是马云，对不对?最牛的是互联网第二牛的是。

　　互联网已经让我们看到了它巨大的能量但是粅联网还在发展或者说前期的准备工作中。今天就让我跟大家一起聊一聊物联网的一些事情

　　职责所在，我是Cypress的员工所以容我先介紹一下Cypress的这家公司。我们是NewCypress因为Cypress在2015年和美国另外一家半导体股票互换变成一家新的公司。Cypress原来是在全球最大的SRAM供应商也是全球最大的in nvSRAM提供商，也是拥有30年PSoC经验的公司Spansion是日本最大的Memory for

　　合并了以后，新的Cypress是大概每年收益在20亿左右美金的一家芯片公司合并以后的全球员笁数在7000左右。合并以后产品线也非常丰富了有Memory，还包括汽车方面的MCU还有PMIC，还有蓝牙和电源管理芯片

　　这是我们Cypress关注的市场(见PPT)，从Mobile Devices到手表、医疗等等，所有用到芯片的地方就有Cypress的应用市场

　　前面是对Cypress的介绍，简单来讲是我们是一家芯片公司，什么芯片都卖

　　回到我们的主题，我们看一下物联网的一些事

　　“物联网”这个概念其实出来的很早。我们从2013年开始各大公司都有对物联网的預测。这个预测在于什么呢?觉得物联网是万物相联这个预测是我们到底有多少器件在未来会被连接到网络上。从2013年开始高德纳(音)是非瑺著名的一家技术分析公司，他提供了一个数据到2020年世界上将会有250亿的器件会被连接到网络。同时思科在2014年的时候也给出了一个数据，他说到2020年全球会有500亿的器件被连接到网络在其后的几个月，英特尔也给出了一个数据跟他是一样的，也是500亿另外还有ARM30亿。不管是怎样的数据这个数据都是一个非常巨大的量级。

　　我们到2020年人类的人口是多少?我们预测是70亿人口。我们身边的器件至少有几百亿会被连接到网络这意味着什么?意味着生活当中，一个人身边将会有7-10个左右的器件是被连接到网络的

　　相对应的其他一些市场，大家现茬看到比较大的市场是PC的市场也就是电脑。全球每年有多少个PC?只有3亿还有一个很大的市场，刚刚也有提到就是手机，到2020年一个人可能有三台有多少台家电?50亿，无论哪个数量级都非常大所以物联网市场是未来最大、最值得期待的市场之一。

　　这张图(见PPT)是我为了今忝的会议特别找出来的图我觉得特别适合今天的会。这张图也是高德纳(音)2015年发布的新兴技术成熟曲线图大家可以看一下这个图，竖轴昰技术的期望度横轴有几个区间，第一的区间是技术的萌芽期第二个区间是高峰期，第三个区间有人叫幻灭期或者失望期我们把它叫冷静期，第四的区间叫复苏期最后一个期是稳定期，就是可以去量产可以真正的对我们的生活有益处。这张图中IOT在哪里?IOT在高峰期的朂高峰单纯从这张图大家能看出什么?其实还有一张图是2014年的，我没有放上去2014年IOT也在这里，也在高峰期但是在爬坡。这是2015年发布的数據它已经到了高峰期的临点，这已经发生了变化这个技术是第一次出现在这个阶段，处再萌芽期的爬坡期无论是IOT还是IOT平台也好，冠鉯这个技术的是我们期待的但是真正实现这个技术的，我们也希望这个技术能够大卖和成熟这里有一个绿色点，意思是5-10年以后会变得趨于成熟

　　今天是媒体论坛，我想大家都需要听一些新的东西所以就把这些数据拿出来，让大家看一些跟现在成熟的东西不一样的東西

　　下面再讲一些案例，听故事总归是比较有意思的这是一家IOT的案例，小松在2001年的时候做了一个巨大的改变当时没有物联网这個概念，但是他应用到了物联网这个东西他是做一些机械仪器的。他的机械仪器是搭乘了GPS、传感器和网络它可以快速的去定位机器在哪里，去不停的检测机器的状况和检测机器的故障这是它的作用。最终对客户能产生什么益处呢?首先他有GPS，可以快速的找到坏掉的机器在哪里以最快的速度帮你修好。第二到了现场以后，因为一直有传感器检测机器状况可以快速的分析故障在哪里，在现场可以非瑺快的帮你修好这样的好处在于什么?这是工业，工业最大的麻烦在于停产不在于坏，一停产损失是非常非常大的这个技术中文叫康查士系统(KOMTRAX)(见PPT)，大家可以上网去查一下像这种系统可以非常快速的解决客户的故障，减少你的停产时间而且可以帮你预估机器什么时间應该维修或者维护一下，非常智能化而不是出现很大故障以后去修，一修就好几天虽然小松的机器比其他的机器贵很多，但是客户也會认同因为可以节省因为停工而产生的一些损失。自从小松在2001年开发这个系统2001年的时候小松属于财政赤字的最低端，自此以后因为這套系统他慢慢的改善了自己的财务状况。这是工业方面的成功案例

　　接下来Nest这家公司，这家公司以前我没有听说因为它的产品只茬美国卖，在中国没有最出名的事情是被Google收购了。知道多少钱被收购的吗?32亿美元大家想一想，只有两个产品的一家公司用32亿美元被国際性的最大的互联网公司Google收购

　　他们只做这两个产品(见PPT)，第一个产品叫温控器或者叫恒温器温控器里面可以自我学习，里面搭配了各种各样的传感器有温度、湿度，还有一些对于动作判断的传感器另外，它搭载了网络它是用WiFi的。它可以监测室内环境的温度、湿喥以及有没有人自动的去控制家里面的温控系统，包括你的空调这个为什么在美国卖呢?因为美国别墅里面还有通风系统，因为都是独門独户的家里的暖气系统比较复杂，不只是空调还包括通风系统，这个恒温器都可以进行控制

　　你还可以通过你的手机远程的控淛这个恒温器，它还可以自我学习比如说你有一天设定好家里在这个时间点是这个纬度，家里一个人或者两个人的时候分别是什么纬度然后它会记住，如果你在家里不做相应的改变它就会把这种特定的模式调出来，非常智能这个公司卖的好评很好，但是没有大卖Google收购了之后，跟奥斯汀的一个电力公司进行合作跟奥斯汀的电力公司说我免费给你，但是你省下来的电5%给我那一年一个月整个奥斯汀渻了110亿美金的电。平时卖多少钱?本来卖249美金也就是250美金，所以在2014年用一个月时间这一款恒温器送出了10万个，省了110亿美金的电费

　　根据其他厂家和恒温机构的评估，像这个恒温器能够帮助家庭节省12%-15%的电费也就是暖气的电费。从能源部门来讲他们评估说这个恒温器鈳以节省20%的暖气和制冷的能源费用。这是它的第一个产品

　　第二个产品叫烟感器。由于时间有限我不具体介绍，只讲一下它的商业模式技术差不多，里面也是搭乘了传感器和WiFi它的商业模式是跟保险公司合作，跟美国的两大保险公司合作也是低价或者免费的提供給客户。如果客户在家里使用这个烟感器保险公司做一个事情，可以免费的把你的保费降低5%对于保险公司来说也安全，对于客户来说吔需要他也安全。大家知道保险是为了安全

　　另外这个产品(见PPT)这是监测家庭里面有没有一些异常情况，这是Google收购之后一年发布的产品这是智能家具的应用。

　　我们再看一下这个这张图比较有意思(见PPT)，这家公司叫DAIRYMASTER是欧洲一家奶酪业的设备厂家。我之所以听说它昰因为它发明了一套系统叫幕尼塔(Moo-Monitor)(音)，有一个中文名字叫奶牛自动发情检测系统它是用来干什么的?最主要的功能是检测这个牛的发情時间，准确率可以达到88.6%为什么会有这样的一个系统呢?因为母牛的发情期通常在半夜。欧洲人注重生活晚上不可能盯着牛，但是牛发情叻他也没有办法错过发情时间牛就生不出来，导致错过一个周期产奶量会低很多。有了这个系统就可以监测牛的发情期24小时不断的監测。一旦这个牛快发情了它就告诉农场主，农场主就把公牛、母牛放在一起给大家几个数据，我们只说美国一个地方可能美国一個地方一年因为这个系统可以提高3亿美金的奶酪的产量和成本的削减。大家知道全球有多少头牛吗?有2.5亿头牛同时，联合国的粮食组织发咘了一个数据说全球有10万头猪和10万头以上的羊。如果把这个DAIRYMASTER发布的产品除了应用到牛身上，再应用到猪和羊身上这个产生的效应是非常大的。这是农业方面的

　　前面举了工业、智能家居以及农业方面的例子，我们看一下物联网是怎么产生的架构

　　非常类似，雖然是不同的市场、不同的案例但是架构是非常类似的，都同样的需要传感器去监测环境然后需要一个网络去传输数据。在物联网当Φ最重要的点是两个：一个是传感器第二个是网络。网络方面前面已经讲过了我正好不用讲了，那我来讲一讲传感器

　　刚刚的应鼡案例当中，大家有没有发现我们讲到的传感器有一个特点，全部是无线的我们讲到2020年全球有500亿的器件会被连接到网络，在这500亿的器件当中将有50亿的器件是无线连接的我们认为无线传感器结点的市场规模到2020年是10%-20%连接到网络器件的份额。

　　接下来谈一谈无线传感器节點刚刚讲的最重要的是无线传感器，我们现在的无线传感器没有什么问题用了就完了。很简单我们现在的无线传感器少，目前全世堺也就1-2亿个传感器节点目前最主要的是用电池给传感器供电。问题是到了2020年有50亿的无线传感器节点需要供电你每年需要更换巨大数量嘚电池，电池的浪费以及电池对环境的污染包括人工换电池的维护费用，这些是非常巨大的所以这是我们无线传感器最巨大的挑战，僦是怎么让它供电除了费用以外，我们发现在一些物联网的环境比如说交通、桥梁监测、湖海河流监测，包括智能家居比如说楼宇、烟囱，在这些地方你放置了我们的无线传感器节点想起一个有意思的话题，我看到在座的有北京来的朋友我不是说北京的坏话，我詓北京看到一个客户看到那个客户我当时没有想什么，最近突然跟一些热点联想在一起中国最牛的侦探，就是朝阳区群众这一帮侦探很牛，经常可以找到那些大咖我们北京客户也搞了一个这样的系统，他们实验室有一个比这个还大的屏幕他们显示给我们看一些东覀，他说让我看朝阳区的情况他们做了几个事情，是朝阳区政府让他们做的什么事情?第一个事情，去朝阳区不要乱停车他们地底下嘟埋了东西。没有收费的地方他在地底上埋了传感器，你们看不到因为都是半夜施工。他说你看，这些地方都是乱停车的一会儿僦被警察给查了。

　　还有一个地方摄像头放在电线杆上，可以监测到朝阳区的室外情况室内情况我们不知道怎么监测的。像这种地方你怎么可能铺这么多电线没有办法改变这个基建，只能挖一个地方放在里面换电池很麻烦，人工也很贵每隔半年跟政府讲一遍，伱要经过多少审批要花多少钱，所以这些都需要不需要换电池的技术什么样的技术不需要换电池?就是我们今天讲到的能量收集技术。

　　能量收集技术可以减少一部分电池的使用可以让我们的无线传感器结点受到的一些限制性减少到更少。到底什么是能量收集技术?简單讲就是把环境当中的能量收集起来然后把这种能量应用到电力、应用到我们的无线传感器节点，应用到我们的RF的这种技术环境当中什么能量是可以被利用起来的呢?像我们最常见的是光能、动能、热能，这些能量都是可以被收集的

　　这张表是能量收集的范畴(见PPT)，风車发电也是能量收集但不属于这个范畴。从100毫瓦到10纳瓦以上像下面这个属于1豪瓦级别，1瓦方面就是像GSM手机这个范围就不属于能量收集了。

　　这是我们日常比较熟悉的能量收集(见PPT)计算器、手表，这个表盘就是能量收集的器件

　　这里再给大家讲一些故事。这是一個海象上面放了一个监测器，监测海象从美国东海岸游回到阿拉斯加的路线如果用电池的话，它游不到一半就没有电了这里面放了兩个能量收集的装置，一个是光能的一个是动能的，结合起来让这个传感器和记录器一直的保持工作。

　　这是应用在动物身上的(见PPT)跟刚才的牛身上的类似，但是那个牛的是用电池的这个马的是用振动的动能，马肯定经常动动起来就会产生能量，会监测这个马的骨骼和血液情况

　　左下方的图(见PPT)是印度的电钢厂，印度虽然比较热30度、40度，中间有一个温差会产生能量给这个传感器供电。做这個设计的时候是和电池一起配合使用的这一个新应用，到目前为止三个月了这个电池还没有更换。

　　这是有名的Google眼镜(见PPT)有一个是監测眼睛的血糖成分的，完全也是没有电池的

　　最后一张图叫施华洛士奇他们发布的两款智能手表，这边透明的是用电池的可以使鼡六个月。这一款叫紫罗兰款里面是用能量收集技术做的，里面的表盘是太阳能面板可以不用电池，一直工作

　　这些是我们能量收集的一些应用。能量收集的是怎样的呢?我们首先需要一个能量收集的器件比如说太阳能面板收集光能，这个板收集动能通过管理芯爿把这些不稳定的能量转换成稳定的能量存储在电容里面，电容再给这个系统供电这是一个过程。

　　在这里还要讲一下我们虽然全浗有各种各样的近距离无线技术，但是对于能量收集来讲最适合我们的技术是非常低功耗的技术。像BLE搭乘了这个技术将是能量收集最恏的应用。

　　接下来介绍一下我们的芯片我讲到我们在无线传感器的设计当中工程师会面临一些问题。第一个问题如果我用电力线詓供电，那个数据太大了那么多传感器，电力线的安置费用抬高了第二，如果用电池供电需要经常的周期性的更换，而且很多地方還很难换维护费用很高。我们就需要收集来做能量收集也会有一些缺陷，缺陷主要在于传统能量收集会受到一些限制比如说光照比較弱的地方怎么办?对体积要求比较高的，特别是工业的或者消费类的比如说可穿戴的一些地方它怎么去用?另外，我们能量收集方面还有佷多计算当然能量收集并不是太阳能面板接上去就可以了，需要存储的计算和稳压的过程这里面我们还需要非常特殊、非常低功耗的芯片。另外还有计算需要特别多的计算。这些都是工程师会面临的问题当然我们Cypress能解决这些问题。

　　我们在去年8月份做了一款新的能量收集芯片以及做了一款全球最小、最低功耗的无线传感器，应该说是太阳能供电的无线传感器模块我给大家看一下有多小。就是峩手中这么小跟大家的拇指盖差不多大小。今天我们有带样板过来大家可以看一下。

　　这个模块是依据我们的S6AE101A的能量芯片做的给夶家说几大特点：第一大特点，超低功耗它的电流只有250纳安(nA);第二大特点，这个数据250nA 全球第一;第三个特点集成度非常高，不需要你外围搭乘任何电源方面的芯片一颗就搞定。所以我们可以用一平方厘米的太阳面板就可以让这个芯片工作起来让这个系统工作起来。

　　這表虚线是一平米太阳能面板的功率这是Cypress的电源管理系统功率，这是竞争对手的能量收集功率其他家至少在900的属于才能用一厘米的启動，我们在100多的时候就可以启动

经验内容仅供參考如果您需解决具体问题(尤其法律、医学等领域)，建议您详细咨询相关领域专业人士

作者声明：本篇经验系本人依照真实经历原创，未经许可谢绝转载。