作者：ADI工业和医疗健康事业部业务开发总监Suhel Dhanani

无论过去还是现在，许多情况下，工业传感器都采用模拟形态，其中包含检测元件和将检测数据传输至控制器的某种方式。数据采用单向模拟方式进行传输。之后出现了可提供数字开/关信号的二进制传感器，包含电感、电容、超声波、光电等检测元件，以及半导体开关元件。其输出可能是：高端（HS）开关（PNP）或低端（LS）开关（NPN），或者是推挽式（PP）。但数据仍然受到限制，只能从传感器单向传输至主机，不提供纠错控制，仍然需要现场技术人员来执行手动校准等任务。因此，业界亟需一种更好的解决方案来满足“工业4.0”、智能传感器和可重新配置的厂区部署等需求。

时下获得公认的解决方案是IO-Link协议，一种相对较新的工业传感器标准，目前已呈现出迅速增长态势。据IO-Link相关组织预测，截至当前，行业使用支持IO-Link标准的节点已超过1600万个，而这个数字仍再不断攀升。

图1：据 IO-Link联盟跟踪显示，IO-Link协议应用快速增长（https://io-link.com/en/）

IO-Link是一种标准化技术（IEC 61131-9），规定工业系统中的传感器和执行器如何与控制器交互。作为一种点对点通信链接，IO-Link采用标准连接器、电缆和协议。IO-Link系统设计用于工业标准3线传感器和执行器基础设施，由IO-Link主机和IO-Link器件产品组成。

IO-Link通信在一个主机和一个器件（传感器或执行器）之间进行。通信采用二进制（半双工）形式，使用非屏蔽电缆时，通信距离限制在20米内。进行通信需要使用三线式接口（L+、C/Q和L-）。在IO-Link系统中，主机的供电范围为20V至30V，器件（传感器或执行器）的供电范围为18至30V。

ADI发布的IO-Link手册中详细介绍了IO-Link的优势：

“IO-Link是一种技术，能够将传统的二进制或模拟传感器变成智能传感器，不再只是收集数据，还允许用户根据获取的有关线上其他传感器的健康和状态的实时反馈，以及需要执行的操作，在远程更改其设置。IO-Link技术通过一个通用物理接口，使传感器变得可以互换，该接口使用协议栈和IO器件描述(IODD)文件来实现可配置的传感器端口。它切实做到即插即用，并且能够实时重新配置参数。”

在工厂网络层次结构中，IO-Link协议位于边缘，该位置通常部署传感器和驱动器，如图2所示。很多时候，边缘器件与网关通信，网关将IO-Link协议转换为所选的现场总线。

图2：IO-Link协议用于将智能边缘器件连接至工厂网络

有关IO-Link如何助力实现下一代制造环境或工业物联网（有时称为IoT）的更多信息，请点此了解详细。

设计IO-Link传感器

工业场景传感器必须坚固、小巧且节能，以尽可能降低散热需求。大多数IO-Link传感器包含以下组件：

• 带有相关模拟前端(AFE)的检测元件；

• 用于处理数据的微控制器，在使用IO-Link传感器的情况下，也运行轻量级协议栈；

• 作为物理层的IO-Link收发器；

• 电源，以及在许多情况下提供的保护功能（用于提供浪涌保护的TVS、EFT/突发、ESD等）。

散热（能效）

了解这些典型组件之后，再来看看考虑如何预估假定传感器的功率。参见图3。所有这些数值都是估算值。图中数值表明，在考虑传感器的总系统功耗预算时，收发器（输出级）的功耗很重要。

最左侧代表较早一代IO-Link传感器。从图中可以看出，多年来微控制器（MCU）和输出平台（例如收发器）的技术进步对于降低系统总功耗所做的贡献。

最初的或第一代IO-Link收发器的功耗为400mW或更高。ADI公司新推出的低功耗IO-Link收发器的功耗低于100mW。此外，MCU也有助于降低功耗。传统MCU的功耗高达180mW，但较新的低功耗MCU的功耗可降至50mW。

先进的IO-Link收发器与低功耗MCU配合使用，可以将传感器的总功率预算保持在400mW到500mW之间。

功耗与散热直接相关。传感器越小，功耗规格越严格。据估计，直径为8mm (M8)的封闭式圆柱形IO-Link传感器的最大功耗为400mW，直径为12mm (M12)的封闭式圆柱形IO-Link传感器的最大功耗为600mW。

技术一直在不断进步。MAX14827A是ADI公司推出的一款新型IO-Link收发器，在驱动100mA负载时，其功耗非常低，仅70mW。这是通过优化技术，提供非常低的2.3Ω（典型值）导通电阻R_ON来实现的。

图3.假设的IO-Link工业传感器功率预算

对于工作电流非常低（例如3到5mA）并且要求使用3.3V和/或5V电源的传感器，可以通过LDO提供稳压电源。事实上，ADI公司的IO-Link收发器集成了一个LDO。但随着所需的电流增加到30mA，LDO很快会成为系统中主要的供电/散热源。在30mA时，LDO的功耗可能高达600mW。

30mA时，LDO功率 = (24-3.3) x 30mA = 621mW

相比之下，为30mA传感器提供3V输出电压的DC-DC降压转换器的功耗仅为90mW。假设该转换器的效率为90%（仅损失9mW功率），那么总功耗仅为90 + 9 = 99mW ³。

如图4所示，ADI公司新推出的IO-Link收发器集成了一个高效DC-DC稳压器。

图4：ADI公司新推出的IO-Link收发器集成了一个高效DC-DC稳压器

IO-Link传感器的尺寸

除了散热之外，工业传感器的第二关注点是尺寸，新IO-Link传感器也是如此。随着转向更小的外形尺寸，板空间变得越来越重要。

图5显示，对于直径为12mm的外壳，收发器（采用晶圆级封装- WLP -封装）和DC-DC可以并排部署在宽度为10.5mm的标准PCB上。在同一侧还有空余空间，可以部署通孔和走线。如果传感器外壳直径为6mm，那么PCB宽度可以减小至4.5mm。在这种情况下，即使采用小型WLP封装，芯片也必须安装在PCB两侧。

图5：在新型IO-Link传感器设计中，尺寸是另一大问题

要实现这些尺寸，收发器必须采用晶圆级封装(WLP)，以实现更小尺寸。这种尺寸限制也是ADI在新型IO-Link收发器（如之前所示）中集成DC-DC的原因之一。

但大多数工业传感器必须设计为能够在严苛的环境中工作，因此必须包含保护电路，例如TVS二极管（图5中未显示）。所以，需要注意IO-Link收发器的绝对最大额定值规格。

再来看看：为什么IO的绝对最大额定电压为65V有助于减小传感器子系统的尺寸？通常，传感器需承受4个引脚之间的浪涌脉冲：GND、C/Q、DI、DO。ADI公司IO-Link收发器的绝对最大额定电压为65V。如果以C/Q和GND之间的24V浪涌下1KV为例。

C/Q和GND之间的电压 = TVS箝位电压 + TVS正向电压

绝对最大额定电压较高时，设计人员可以使用小型TVS二极管，例如SMAJ33，其箝位电压为60V/24A，TVS正向电压为1V/24A。

C/Q和GND之间的电压 = 61V

以上数值在ADI公司收发器的绝对最大额定值范围内。

但是，如果绝对最大额定值更低，行业中一般在45V左右，就需要一个更大的TVS二极管，例如SMCJ33，用于将电压箝位到可接受的水平。此二极管的尺寸比ADI公司收发器所需的尺寸大3倍以上。

如果收发器绝对最大(Abs Max)额定值较低，那么整个传感器设计中较大TVS二极管尺寸的影响会比较明显。表1显示PCB面积的估算差异。此处假设传感器必须能够承受±1KV/24A高电平浪涌。

表1：65V绝对最大额定值对传感器尺寸的优势

下一代IO-Link收发器在此基础上进行了改进。ADI公司新推出的IO-Link收发器在IO-Link线路接口引脚（V24、C/Q、DI和GND）上集成了保护功能。所有引脚集成±1.2kV/500Ω浪涌保护。此外，所有引脚也提供反向电压保护、短路保护和热插拔保护。

即使具有所有集成保护功能和集成式DC-DC降压稳压器，这些器件也可以采用微型WLP封装(4.1mm x 2.1mm)；实现非常小巧的IO-Link传感器设计。

结论

第一代IO-Link收发器技术采用易于使用的TQFN封装，集成LDO，可以满足小型传感器设计的需求。基于功率和尺寸考虑，第二代收发器技术优化了功耗，采用一种可以降低R_ON的技术来进一步降低功耗，并可以使用更小的WLP封装。

最新一代收发器考虑到需要集成保护和高效DC-DC降压稳压器，以进一步减小传感器子系统的尺寸和散热。图6显示了ADI公司IO-Link收发器的技术进展情况。

图6：IO-Link收发器的技术进展

随着越来越多的工业传感器采用IO-Link技术，未来这些器件规格将成为实现小型、坚固、节能传感器的关键。

关于ADI公司

ADI是全球领先的高性能模拟技术公司，致力于解决最艰巨的工程设计挑战。凭借杰出的检测、测量、电源、连接和解译技术，搭建连接现实世界和数字世界的智能化桥梁，从而帮助客户重新认识周围的世界。详情请浏览ADI官网www.analog.com/cn。

• 2023 财年第一季度收入达到 2.03 亿欧元，与基于报告期账面财务数据相比增长 12%，按固定汇率及固定周期计算增长 6%

• 这得益于移动通信业务的持续增长以及汽车和工业业务强劲增长的推动

• 2023 财年指导预测确认：按固定汇率和固定周期计算，收入预计增长约 20%，EBITDA^[1]利润率^[2]预计增长约 36%

作为设计和生产创新性半导体材料的全球领军企业，法国 Soitec 半导体公司公布了公司 2023 财年第一季度合并收入（截止 2022 年 6 月 30 日）。较 2022 财年同期的 1.8 亿欧元营收相比，2023 财年第一季度收入增长 12%。这是综合了固定汇率和固定周期内 6% 的增长以及 6%^[3] 的积极货币影响的结果。

Soitec 首席执行官 Paul Boudre 表示：“尽管 Bernin 厂历经两次生产中断，但我们本季度的财报表现再创历史新高，这使我们对实现全年财报指导充满信心，今年财报业绩将会再创新高。我们的业绩增长得益于 5G 发展势头推动射频应用持续增长、汽车行业持续深度转型驱动汽车应用大幅增长，以及我们三大终端战略市场中 FD-SOI 晶圆销售的强劲增长。”

^[1] EBITDA 是指未计折旧、摊销、与股份支付相关的非货币项、流动资产拨备变动以及风险和应急事项拨备变动前（不包括资产处置收入）的当期经营收入 (EBIT)。这种替代业绩指标是非 IFRS 量化指标，用于衡量公司从其经营活动中产生现金的能力。EBITDA 不是由 IFRS 标准定义的，不得视为任何其他财务指标的替代方案。

^[2] EBITDA 利润率=持续经营产生的息税折旧摊销前利润/收入。

^[3]2021年12月29日完成收购NOVASiC的相关范围效应对Soitec的收入无重大影响。

23 财年展望确认

Soitec 预计 23 财年收入将在固定汇率和固定周期内增长约 20%，23 财年 EBITDA¹ 利润率² 将达到 36% 左右。

本季度主要事件

CEA、Soitec、格芯和意法半导体协力助推新一代 FD-SOI 路线图发展，促进 FD-SOI 在汽车、物联网和移动应用中的应用

2022 年 4 月 8 日，全球领先的半导体机构和公司法国原子能和替代能源委员会（CEA）、Soitec、格芯和意法半导体共同宣布达成一项新合作，将共同定义业界的新一代 FD-SOI （全耗尽型绝缘体上硅）技术路线图。半导体和 FD-SOI 创新对于法国、欧盟以及全球客户都具有重要的战略价值。FD-SOI 为设计人员及客户系统带来了巨大的助益，包括更低的功耗、易于集成更多的功能，如连接性与安全性，这些都是推动汽车、物联网和移动应用发展的关键引擎。

Soitec 发布首款 200-mm SmartSiC™ 碳化硅优化衬底

2022 年 5 月 4 日，Soitec 发布首款 200-mm SmartSiC™ 碳化硅优化衬底，该款SmartSiC™ 晶圆诞生于 Soitec 的衬底创新中心的先进试验线，将会在关键客户中进行首轮验证，展示其质量及性能。本次在碳化硅衬底系列中增加 200mm SmartSiC™ 晶圆，进一步加强了 Soitec 产品组合的差异化，并在产品质量、可靠性、体积和能效等多方面满足客户多样化的需求。

Soitec 宣布扩建新加坡 Pasir Ris 工厂，助力提升 300mm SOI 晶圆产能

2022 年 6 月 8 日，Soitec 宣布扩建位于新加坡的 Pasir Ris 工厂，以实现 100 万片/年的新产能目标。预计该项目的建设将于本财年正式启动，并于 2025 财年末投入运营。强劲的客户需求为 Soitec 提供了规划未来的能力，并将加速原计划在 2026 财年投入运营的新工厂。据统计，Bernin II 厂、Pasir Ris I 厂 和 Pasir Ris II 厂的产能相加，使得 Soitec 的 300-mm  SOI 晶圆总产能最终将达到 270 万片/年。 Pasir Ris 的扩建还包括额外的更新和外延产能。

关于Soitec

法国 Soitec 半导体公司是设计和生产创新性半导体材料的全球领先企业，以其独特的技术和半导体领域的专长服务于电子市场。Soitec 在全球拥有超过 3,500  项专利，在不断创新的基础上满足客户对高性能、低能耗以及低成本的需求。Soitec 在欧洲、美国和亚洲设有制造工厂、研发中心和办事处。Soitec 全力致力于可持续发展，于 2021 年将可持续发展纳入企业宗旨：“我们提供科技创新的土壤，赋能电子设备的智能和节能，缔造可持续的美好生活。”

了解更多信息，请访问 www.soitec.com

依托 Apple Silicon 的原生可兼容特性，DxO PureRAW 2 现已充分适配 Apple 的 M1 和 M2 处理器。 版本 2.1 还新增了对佳能最新款 EOS R 无反相机的支持，并推出更智能的批处理选项。

Apple Silicon 为 PureRAW 2 升级加速

尽管 DxO PureRAW 2 在几个月前便已获得重大的提速更新，但我们深知，Apple 的最新架构可为 DxO PureRAW 2 带来更多增益。DxO PureRAW 版本 2.1 现已完全兼容革命性的 Apple Silicon，它不仅可使用神经处理器架构进行 RAW 图像处理，还可在用户界面级别使用 M1 和 M2 芯片。由于无需 Rosetta，PureRAW 2 的界面运行速度提高了 10%。

DxO PureRAW 2 新增支持模块

DxO PureRAW 2 不仅使用降噪和去马赛克技术为 RAW 照片处理带来无与伦比的细节和品质，还使用 DxO 独有的光学模块来提升镜头锐度，同时校正畸变、色差和暗角。 这些光学模块是在 DxO 的专用实验室精心打造而成，不仅包含高度精确的镜头配置文件，还囊括定制的传感器和光学组合。在 DxO PureRAW 版本 2.1 中，模块列表包含高达 74,000 种组合，并收入最令人兴奋的新款佳能无反机型：EOS R7 和 EOS R10。

DxO PureRAW 新增的支持机型还包括佳能 EOS R5 C 和徕卡 M11。

您可以在此处找到 DxO PureRAW 支持的机型的完整列表。 https://www.dxo.com/supported-cameras/

改进的工作流程

最新版本的 DxO PureRAW 还添加了新的工作流程设置，可简化 RAW 处理，让摄影师花更多时间拍摄，更少时间编辑。例如，版本 2.1 在生成文件时提供更多的重命名选项，并加入了其他智能选项，以确保更流畅、更高效的 RAW 照片管理。

关于 DxO PureRAW

DxO PureRAW 使用数百万张示例图像进行训练和开发，使用卷积神经网络，可同时执行 RAW 图像转换的去马赛克和降噪处理。 该网络能够产出远超人类设计算法的结果，为用户提供的线性 DNG 文件具备原始 RAW 文件的所有灵活特性，同时在颜色、噪点和精细细节层面产出极为优异的图像品质。此外，DxO PureRAW 还使用 DxO 备受赞誉的光学模块，这是一个包含 74,000 多个镜头和相机机身组合的数据库，可提供极高水平的几何畸变、暗角和色差校正。

关于 DxO

作为摄影和图像编辑领域最富创新精神的公司之一， DxO 面向专业摄影师和摄影爱好者设计出了多款市面上最高效的多面手照片编辑软件。 除 PureRAW 外，软件套装还包括：DxO PhotoLab，一款高级照片编辑及 RAW 图像处理软件（荣获 2022 年“TIPA 最佳图像软件（专业级）”奖）；Nik Collection，一款用于 Adobe Photoshop、Lightroom Classic 和 DxO PhotoLab 的著名创意插件套装（荣获 2020-2021 年度“EISA最佳照片软件”奖）。

2022年7月27日，华为智慧屏S系列新品正式发布。作为S系列第二代产品，华为智慧屏S系列延续前代极简设计风格，带来八种投屏方式和四大投屏体验，打造新一代“投屏体验新标杆”。在音画表现方面，四个10W扬声器单元方案、专业音响算法营造澎湃音质；鸿鹄画质引擎通过MEMC迅晰流畅、精晰图像处理、动态对比度增强、绮光绚彩显示等算法，大幅提升画质。此外，双频Wi-Fi、HDMI ALLM超低时延、智慧生活APP、“小艺精灵”语音助手等，为用户带来越级性能和智慧体验。

视觉无边全面屏 臻美设计尽显匠心

华为智慧屏S系列的外观整体采用极简设计，以增加视觉沉浸感。视觉无边全面屏设计，在观影时边框几近消失不见，让视野更加专注于剧情，增加家庭影院式体验。极简风格的金属冰刀底座，以简驭繁，让整体看起来体态轻盈。灵感来源于现代空间光与影美学艺术的美背，以简单的方式展现鲜明的个性，以自然的线条表现别致的时尚。

八种方式四大体验 打造投屏体验新标杆

投屏功能可以实现将手机画面镜像呈现到大屏上，从而实现将手机的小屏幕变成大屏幕。华为智慧屏S系列不仅支持传统的投屏方式之外，基于HarmonyOS独特能力和对底层传输协议的优化，衍生出更加方便快捷且满足更多场景下需求的八种投屏方式，并在便捷操控、高帧率、低时延、消息免打扰等四个方面带来更酷的投屏体验。

华为智慧屏S系列支持一碰投屏，手机触碰遥控器的NFC标识区域即可投屏，清晰度达到1080P。手机镜像投屏大屏看剧大屏学习，疾速且稳定。影视APP投屏在家观影更舒适。此外，华为智慧屏S系列还有电脑模式投屏、PC无线投屏、HDMI投屏等共计八种投屏方式。

华为智慧屏S系列还带来四大智慧体验。首先是便捷操控。华为智慧屏遥控器内置NFC标签，华为手机仅需碰一碰，即可快速将手机的视音频内容投到大屏上进行分享。其次是画面体验上的高帧率和低时延。集成华为自研的FillP传输协议，保证投屏时始终高速率传输数据。相比传统投屏协议下，华为智慧屏投屏时播放影视画面更流畅清晰，观影效果更佳。最后是消息免打扰。手机镜像投屏时，手机的状态栏、通知栏、来电悬浮条提醒被屏蔽，用户新短信、新微信提醒在大屏侧不显示，减少用户担忧，告别尴尬。

鸿鹄画质引擎 打造家庭影院新观看体验

华为智慧屏S系列搭载鸿鹄画质引擎，大幅提升画质表现，运动画面更清晰流畅，人像肤色表现更自然生动。MEMC迅晰流畅通过运动估计与运动补偿插帧技术，提升动态画面流畅度。精晰图像处理以超分辨率算法，提升低分辨率视频的清晰度，使其更适合在4K超高清屏幕上观赏。动态对比度增强通过智能分析不同画面的亮度分布，采用全局和像素级亮度动态范围调节，在亮度和色彩对比度上达到更优，达到取悦人眼的目的。绮光绚彩显示技术，高精度还原电影原彩，让用户感受更真实的画质。华为智慧屏S系列做到92% DCI-P3广色域，可以更好地匹配影视作品中所能展现的全部色彩要求，带来更真实还原的画质体现，更好地呈现内容创作者的创作意图。

此外，华为智慧屏S系列通过德国莱茵低蓝光认证和德国莱茵无频闪认证。无频闪，观看更舒适；双重认证，贴心呵护孩子和家人的眼睛。[1]

四扬声器单元 澎湃音质震撼而来

华为智慧屏S系列采用4个10W扬声器单元方案，包含2个10W全频扬声器和2个10W号角式高频扬声器。华为号角式扬声器设计，因为使用三分频的放音方式，实现了更宽的频率响应范围，能够很好地重放音频信号中不同频率的内容，号角式扬声器还让高频音效更清晰，人声更透彻。1L独立大音腔让扬声器发出的声音更加柔和不刺耳，还能增加低音的震撼效果。

好硬件配合好算法才能让消费者感知到好音质，华为专业音响算法结合心理声学模型和听觉感知模型，将各种音频设备的性能发挥得更出色，实现虚拟声场扩展、动态响度补偿和人声增强，为用户提供天籁般的音质体验。

华为智慧屏S系列还融合了华为智能音箱的能力，熄屏后就是一个智能音箱，在打扫卫生、看书等不需要屏幕显示的场景下，实现播放音乐。

越级+智慧体验 操控更便捷体验更顺畅

华为智慧屏 S 系列一直致力于给消费者带来新潮炫酷的玩法和体验。通过一系列升级和创新，在性能和智慧越级的基础上，打造潮流家庭观影体验。

•超大内存：32GB存储空间能够装得下更多应用程序，3GB大内存提升系统运行速度。

•双频Wi-Fi：同时支持2.4GHz和5GHz两个频段，5 GHz 网速快，2.4 GHz 穿墙好，两个频段合二为一，网络稳定性更佳，在线看剧，投屏体验更稳定流畅。

•HDMI ALLM超低时延：华为智慧屏S系列首次支持HDMI ALLM超低时延模式，操作流畅，游戏反应更快，游戏延时可以低至12ms。

•智慧生活APP：可以调出虚拟手机遥控器，不想动不想说的时候，手机可以完成操控大屏。也可设置儿童模式，远程控制家中智慧屏观看时长，呵护儿童健康成长。

•三种模式：普通模式、儿童模式、简易模式同时满足家中老人、儿童和成人的需求。

•华为分享：智慧屏与手机之间也可以享受视频、图片的分享体验。

•音频无缝流转：当智慧屏连接多个音频输出设备时，在使用大屏过程中可以无需进入设置界面，直接在控制中心切换声音输出设备。

•“小艺精灵”语音助手：连续对话 无需重复唤醒。支持粤语、四川话、河南话、山东话方言识别，再次降低智慧屏语音交互门槛。支持声纹识别，判断用户的年龄和性别特征，内容搜索推荐更精准

•智能家居控制：智慧屏作为智能家居设备管家，具备远场拾音能力和大屏幕，便捷控制家居设备。

•海量内容服务：集齐华为视频、芒果TV、优酷、腾讯视频、爱奇艺等15个视频平台，特有的AiMax影院，4K、HDR、5.1声道，1000+院线大片，把电影院抱回家。

华为智慧屏S系列 售价3299元起

在价格方面，华为智慧屏S系列售价3299元起，2022年7月27日21:08，开启预约。2022年8月5日10:08，正式开售。届时用户可在华为商城、各大授权电商或华为授权零售门店进行购买。

[1]华为智慧屏S系列通过德国莱茵低蓝光认证和德国莱茵无频闪认证。莱茵低蓝光认证测试条件：当开启护眼模式时，屏幕显示效果通过莱茵低蓝光测试（不包括色温调节部分）。本产品非医疗器械，不具有治疗功能。