制造商正努力適應新技術的互聯方法，以提高效率和生產力，這就是工業4.0的核心導向。然而，下一個工業階段已經近在咫尺。來自Swindon Silicon Systems的銷售總監Richard Mount為我們概述了工業5.0及在其發展中定制集成電路的作用。

眾所周知，工業4.0是指在制造業中實現自動化和數據交換的一體化。這個時代的基礎是數據和互聯設備的廣泛應用、高級分析和機器學習、更深層次的人機連接以及3D打印等先進工程技術。工業5.0將這些元素發展得更為深遠。這場新的工業革命拓展了工業4.0的框架，歐盟將其描述為“一種超越追求效率和生產力，進一步強化工業對社會作用和貢獻的工業愿景”。現在討論工業5.0可能顯得有些冒進。畢竟，我們還處于工業4.0的中期階段。然而，考慮到人工智能和機器學習等技術的快速發展，對下一個工業階段的形成進行思考是有益的。

超個性化

個性化在很多領域已經取得了成功——比如Netflix主頁根據用戶喜好的不同，展示不同的內容，一些全球最大的連鎖餐廳則允許食客根據個人口味自行添加和減少食材。但是在制造領域，如何擁抱大規模定制的時代呢？

大規模定制一詞似乎有些自相矛盾。然而，依托于工業5.0的理念，大規模定制制造將成為可能。3D打印和計算機輔助設計等先進技術無疑將成為其發展的核心。除了生產技術之外，大規模個性化還依賴于收集和利用數據，以了解個人偏好并提供定制產品。

制造商可以利用大數據分析、人工智能和機器學習來處理大量數據。通過分析客戶偏好、購買模式和人口統計信息，制造商可以定制產品以滿足個人需求。這種數據驅動的方式有助于創建個性化的產品配置、包裝、品牌和定價。

在制造層面，數據對于實現個性化同樣至關重要。例如，通過數字系統和數據庫，制造商可以訪問各個客戶的規格來指導制造過程，并確保根據所需的配置生產個性化產品。

數據還可以實時監控生產過程。通過集成來自傳感器和物聯網設備的數據，制造商可以跟蹤整個生產線個性化產品的進度。這種實時監控有助于識別和解決可能出現的任何偏差或問題，確保準確高效地制造個性化產品。

人與機器

工業4.0專注于保證質量、流程和數據收集的一致性，而工業5.0在關注這些目標的同時，更強調高技能人員和機器人并肩工作。這無疑將進一步刺激協作機器人在工廠車間的出現。

雖然從歷史上看，協作機器人并未受到像工業機器人那樣的歡迎，但有一些推動因素加速了它們的應用，其中包括工業5.0。然而，隨著機器人離開固定的工作區，更加密切地與人類合作，對其行動的精準控制變得至關重要。

協作機器人利用大量的傳感器來選擇路徑、感知環境變化，并在復雜情況下做出正確的判斷。例如，扭矩傳感器為機器人提供了“觸覺”感，使它們能夠與環境安全地交互。大多數扭矩傳感器都采用應變計，將施加的壓力轉換為可測量的電信號。通過組合多個儀表，扭矩傳感器可以確定力的強度和方向。這使得協作機器人能夠巧妙地處理和組裝易碎物品，而不會造成損壞。

為了幫助協作機器人成功區分無生命物體和人類同事，使用了壓電、壓阻、電容和彈性電阻等觸覺傳感器。壓電技術可以從協作機器人的關節收集數據并將該信息傳輸到控制器。電容式傳感器可以充當接近傳感器，讓協作機器人在檢測到路徑中存在物體時放慢速度。大多數檢測傳感器（例如區域傳感器）可以在人類工作人員靠近時幫助其減速或停止，避免碰撞。

傳感器技術還可以幫助機器人維護。溫度傳感是機器人自我診斷的重要組成部分，因為過熱部件是故障的良好指示。此外，機器軸模式（由線性編碼器中的智能傳感器確定）可用于預測不同零件的磨損程度，從而預測何時需要更換。

里面的ASIC

第三件需要了解的事情，也是這些工業 5.0 趨勢背后的一項基礎技術，是定制 IC 的作用。很明顯，支撐工業 5.0 的主題依賴于一件事——智能傳感器。而且，在這些傳感器背后，ASIC 可以實現更智能、更小、更復雜的最終結果。

ASIC 通常設計為直接與傳感器元件連接，從而實現高效、準確的信號采集。它們可以提供傳感器特定的調節、放大、濾波和傳感器模擬輸出的數字化，以簡化傳感器系統設計并提高整體性能。

如果需要，ASIC 還可以通過集成電源管理功能（例如電壓調節器）來優化智能傳感器系統內的功耗。其他功能包括數據通信，ASIC 設計包括 UART、SPI、I2C 等通信接口，甚至無線協議，以實現與外部設備或網絡的無縫數據傳輸。雖然其中一些要求可以使用現成的 IC 來實現，但 ASIC 路線有很多好處。

首先，ASIC 設計允許在重要的性能上進行投資。例如，在協作機器人的位置傳感器中，這可能是非線性規范，相當于不同比例點的精度。它同樣可能成為低頻噪聲的積極目標，而低頻噪聲無法輕易平均消除。這就是與經驗豐富的 ASIC 合作伙伴合作帶來的好處：整個信號路徑可以優化和模擬到最精細的細節，并且可以部署經過驗證的 IP 和專業知識。

此外，PCB 的尺寸也減小了，從而使設備變得更小、更輕，從而提高了動態性能，并且能夠服務于新的應用。組裝變得更加簡單，并且電子設備可以得到更好的保護，免受環境因素的影響。一些客戶還看重它為其電路 IP 提供的保護，特別是那些在智能工業 5.0 設備方面處于領先地位的客戶或致力于高度個性化產品的客戶，因為單片集成電路比標準部件集合更難進行逆向工程在顯而易見的情況下連接在一起。

雖然許多制造商都在著手掌握工業 4.0，但了解下一階段的工業將如何形成變得前所未有的重要。現在技術發展的速度之快意味著工業 5.0 的發展速度可能比許多人預期的要快。因此，了解即將發生的趨勢并深入了解對其成功至關重要的電氣元件是保持領先地位的關鍵。