根据世界集成电路协会（WICA）2023年的报告，全球半导体市场总规模达到5301亿美元，而其中中国市场的规模为1553亿美元，占据了27.1%的份额。多年来，中国稳居全球最大的半导体消费市场地位，伴随着人工智能技术在各行业的深入应用，新的应用领域正在为半导体行业创造全新的增长空间，全球半导体产业也即将迎来新一轮的蓬勃发展。
作为全球领先的半导体解决方案提供者和嵌入式系统领域的佼佼者，瑞萨电子高度重视中国市场，连续第三年亮相中国国际进口博览会，并带来多款核心产品及解决方案的展示，其中部分产品属首次在中国市场亮相。这些创新技术和解决方案体现了瑞萨在智能化、可持续性和物联网领域的领先优势，旨在为中国市场的企业和消费者提供更智能、更高效的科技体验；为中国的智能化进程以及绿色可持续发展贡献力量。
我们有幸在进博会期间参观了瑞萨电子的展台，在现场瑞萨电子的工程师们就重磅展品们进行了精彩的介绍。下面将挑选其中部分demo，来展开进行分享。
端侧AI赋能工业应用发展
人工智能正在改变游戏规则，特别是在边缘设备领域。在工业领域，越来越多的模型经过优化已经可以在工业场景中实现成熟应用，提高整个工业生产运维效率。
【RZ/V2H 多分类目标检测方案】
瑞萨的 RZ/V2H 多分类目标检测方案基于高算力的四核视觉 AI 微处理器（MPU）RZ/V2H，配备了瑞萨专有的新一代动态可重配置处理器 DRP-AI3 及 Cortex-R8 实时处理器。这款处理器具有出色的算力和低功耗特性，能够在无需冷却风扇的情况下完成复杂的实时物体识别和推理任务，非常适合需要高性能动态计算和实时性保障的应用场景，例如工厂自动化中的自主机器人和机器视觉应用。
在方案实现上，RZ/V2H 通过 USB 相机采集视频，利用 DRP-AI 进行 AI 推理并绘制边框，最后通过 HDMI 输出检测结果。在现场的demo演示中，YOLOX 模型的稀疏版本（70% 稀疏度）被应用，其推理时间仅为 22.0 毫秒。整个流程展示了 RZ/V2H 处理器在高算力和低功耗条件下实现复杂目标检测的实时性和高效性，特别适用于工业自动化和机器视觉等应用。
【马达异常检测AI套件】
马达是工业应用中最为常见的设备之一，数量巨大而且品类繁多。预测维护一直是一个痛点：人工过度维护会造成资源浪费，而突发的电机故障导致的罄机会给产线造成巨大损失。
瑞萨展示了一整套的马达异常检测AI套件，该方案适配多种 MCU，无需额外传感器即可实现电机异常检测，极大地降低了应用成本，可灵活部署在各种工业应用场景中。
现场demo展示了方案的具体实现结构。电机通过相位输入至逆变器，再由无传感器矢量控制算法进行监测，并通过 UART 接口将相位误差等信号传输至 Reality AI 推理引擎。推理引擎会提取特征值，进行机器学习推理和决策平滑，最终判定电机状态是否平衡，实现异常检测功能。
通过瑞萨的 Reality AI 工具，能够实现高效的数据采集与分析，生成 AI 模型，从而对电机异常情况进行精准检测。这套 AI 模型仅需 20KB Flash 和 9KB RAM，推理时间短至 3.5 毫秒，且精确度高于 90%。
此外，方案实现简便易用，不需要掌握复杂的 AI 底层技术。用户仅需使用简单的 Python 脚本在 PC 端进行数据收集，基于图形化工具组件进行数据导入、特征值提取和 AI 模型生成。这样即使没有丰富的 AI 技术经验，也能够完成模型的部署和应用。
【基于RA4T1的大功率BLDC电机控制方案】
大功率BLDC电机控制方案的难点主要体现在精准控制与高效能的兼顾上。由于大功率电机的输出电流和转矩大，因此在高速、低速甚至零速的情况下实现平稳控制，要求控制算法具备极高的精度和响应速度。此外，如何在复杂的工况下保持低噪声和高效率，避免电机过热和系统不稳定，也是设计中的一大挑战。
瑞萨基于专用电机控制微控制器（MCU）RA4T1，推出了一款适用于多种应用的大功率、全速率范围的 FOC（磁场定向控制）电机控制方案。该方案适用于电动工具、家电和工业控制等领域，通过创新的磁链观测和高频注入算法，支持从高速、低速到零速的全速率范围控制，具备大功率输出能力，同时实现低噪声和平滑控制，表现出卓越的控制性能。
在硬件配置方面，RA4T1 MCU 采用高性能 Arm Cortex-M33 内核，主频为 100MHz，支持 16-bit 的多功能增强型 PWM 定时器、5V 兼容的 GPIO 接口和三路 12-bit ADC 保持器，同时内置 PGA 和比较器。此外，该方案还搭载硬件三角函数单元（TFU）、CAN FD、I3C 等丰富的通信接口，进一步提升了系统的控制能力和扩展性。
为了简化设计和提升适应性，整套解决方案提供了整套软硬件的参考设计，带有磁链和高频注入算法以实现全速率范围的 FOC 控制，支持高达 72V/100A 的电机输入。模块化的设计使 MCU 控制板、逆变器板和通信板能够灵活搭配，并通过瑞萨的 workbench 开发工具快速适配不同的电机参数，帮助开发者加速设计过程并实现高效的电机控制。
“墙到电池”一体化：240W 48V输出的USB PD整体解决方案
在物联网的主题中，最受关注的是“240W USB PD3.1氮化镓整体电源方案”，凭借着240W 48V的亮眼参数，这一demo吸引了无数观众驻足。
传统上，墙插电源、充电器和电池管理系统（BMS）往往分离设计，各自负责不同的电源管理功能。“墙到电池”的一体化方案将这些环节整合在一起，能够实现更高的转换效率，减少能量损耗。同时，全流程集成可以在电源、充电器和电池之间实现无缝通信，更好地管理功率分配与充电速度。
据现场工程师介绍，此款USB PD3.1 EPR 240W的全范围电压参考设计，旨在提供从墙到电池的完整解决方案，适用于高功率输出需求的设备。这一方案支持高达240W的功率输出（48V，5A），能够为多种高功率应用设备，如笔记本电脑、电动工具、电动自行车等提供稳定的电力供应。
该demo的主要设计组件包括三大系统，分别是：240W 零电压开关 ZVS PD3.1 EPR 48V 电源方案（EBC10286）、240W USB Type-C 电源系统参考设计（RTK-251-ERPSinkCharger）、以及电池电量计评估模块（RAJ240100 Filefish EVM）。
在具体实现上，包括 240W 的 PD3.1 电源设计模块和 USB Type-C 电池系统框架两部分。在 240W 电源设计中，采用了 PFC GaN 和 ZVS Flyback GaN 的电路结构，结合 PD3.1 协议控制器实现高效的电源管理。在电池系统部分，采用 48V 预稳压和 28V 升降压充电电路，搭配电池电量评估模块（FGIC）来监控电池状态，确保电池的高效充电和安全性。
现场的demo展示了从交流输入（220V AC）到电池端的完整电路实现，支持 USB PD3.1 的 EPR 48V/5A 输出，并展示了系统各组件的实际布局。这一方案为高功率 USB PD3.1 EPR 应用提供了高效、可靠的解决方案，助力设备制造商提升产品的充电速度和稳定性。
这种USB PD的“墙到电池”的解决方案不仅在技术上提升了充电的效率和安全性，还通过标准化、智能化设计，优化了用户体验，推动了环保与可持续发展。它代表了未来电力传输和管理的一体化趋势，或将成为各类大功率设备首选的充电方式。
可拓展ADAS平台+多合一动力域控，助力汽车智驾升级和效能优化
在汽车主题上，瑞萨电子带来了诸多重磅展品，包括了可扩展的ADAS与自动驾驶开发平台、多合一动力域控混合解决方案、前大灯照明域解决方案等。
【多合一动力域控混合解决方案】
多合一动力域控制系统解决方案，适用于各类电动汽车的动力域空设计。通过将牵引逆变器、DC/DC 转换器、车载充电器（OBC）、电源分配单元（PDU）、PTC 加热器和电池管理系统（BMS）集成在一个系统内，该解决方案提供了从 MCU、PMIC 到功率元件（SiC、IGBT、MOSFET、门驱动器、位置传感器）等关键组件的一站式支持，简化了电动汽车动力系统的集成与设计。
该方案整合了动力域中多个功能单元，有效减少了 ECU 数量和系统连接点，降低了整体系统的体积和重量。此外，通过提高集成度，还降低了电磁干扰（EMI）和热管理的复杂性，从而提高了系统的可靠性和运行效率。
整个方案采用瑞萨 RH850/U2B 家族的 一颗MCU就可以进行控制，其高兼容性和扩展性适用于平台化开发，能够显著降低 BOM 成本，简化软件开发和维护成本。通过支持 OTA 升级，该系统还提升了长期的维护效率。
根据现场demo演示，8 合 1 的动力系统集成包括齿轮、马达、逆变器、OBC、DC/DC、PDU、PTC 加热器和 BMS，所有模块通过共享的 PMIC 和 MCU 进行集中控制。为了进一步优化空间和散热效率，系统设计了共享的水冷外壳，同时减少了高压线路的数量。这种设计不仅减少了布线的复杂度，还提升了系统的散热性能，有助于长时间的稳定运行。
瑞萨多合一动力域控制系统解决方案凭借其高度集成、低成本、高效率和模块化设计，为电动汽车的动力系统提供了一个创新的集成化选择，帮助整车厂商降低设计复杂度，加快开发周期，提高产品竞争力。
【可扩展 ADAS/AD 开发平台】
可扩展ADAS方案可以为Tier 1和OEM们提供一体化、高安全性和灵活扩展的自动驾驶平台，帮助其能够加速多层次产品的开发周期、降低成本，并支持多级别自动驾驶需求，为产品提供更高的市场适应性和未来升级能力。
瑞萨电子的可扩展 ADAS/AD 开发平台是基于 R-Car V4 产品系列，旨在满足从行车到泊车、从低级到高级自动驾驶系统的一体化控制需求。该平台内置专用的深度学习和计算机视觉处理器，能够在满足严苛性能要求的同时控制功耗，适用于多种自动驾驶应用组合。此外，平台还支持最高等级的功能安全，符合 ASIL D 等级，满足最新的 NCAP 法规要求，确保自动驾驶系统的安全性。其灵活的传感器配置和扩展性，使其能够适配 L2 及更高级别的自动驾驶需求，通过连接外部 AI 加速处理器，还可以实现 BEV转换等复杂的图像处理，提供了更高的扩展性和适应性。
现场的demo展示了一辆智驾汽车上典型的传感器布置和系统连接。可以看到车辆周围安装了多个摄像头和雷达传感器，包括 8M 前视摄像头、2M 后视摄像头、3M 顶视摄像头等，通过 R-Car V4 芯片集成的 NPU（神经处理单元）进行数据处理，生成 360 度的环境感知信息。平台支持前后左右的多种视角组合，通过解串器（DeSer）和 CAN 总线进行数据传输。
由于R-Car V4平台集成了丰富的接口，包括公共和私有 CAN、SPIGPIO、DSIETH 等，因此非常易于与其他汽车电子设备进行高效通信。多传感器的布局和数据融合能力，使该平台能够支持不同等级的自动驾驶需求，并为开发者提供高扩展性的硬件基础，为自动驾驶系统的开发提供了高性能、安全性和兼容性的解决方案，能够加速 L2 及以上级别自动驾驶系统的落地。
结语
在第七届进博会上，瑞萨电子展示的多款先进的工业、物联网和汽车解决方案，突显了其在智能化、可持续发展和物联网领域的领先地位。尤其是端侧 AI 应用、智能电机控制、240W USB PD 充电方案以及面向汽车的多合一动力域和可扩展 ADAS 解决方案，不仅在技术上体现了高效能与高集成度，也在市场需求中带来了更广泛的应用可能性。
可以预见，随着瑞萨电子与中国企业的深入合作，这些创新技术将为中国市场的智能化进程和绿色可持续发展注入新的动力，推动整个行业迈向更加智能和环保的未来。
转自：21IC
