Elektroniktidningen mars 2021

NR 3 MARS 2021

ELEKTRONIK TIDNINGEN

NÜRNBERG SÄNDE MÄSSAN ÖVER VÄRLDEN Ett grafiskt gränssnitt för en teleprompter – det fick Elektroniktidningen veta allt om under ett av de zoom-möten som utgjorde årets digitala upplaga av Embedded World. /8–12

METALL-PÅ-PLAST:

JLT MOBILE COMPUTERS:

Sunway gör den perfekta antennen

Siktar högre med egen mjukvara

/20–21

/16–17

PRENUMERERA KOSTNADSFRIT T! ETN.SE/PREN

SVERIGES ENDA ELEKTRONIKMAGASIN FÖR PROFFS

INNEHÅLL: ETN 3/21

Utges av Elektroniktidningen Sverige AB adress: Folkungagatan 122, 4 tr, 116 30 Stockholm. telefon: 08-644 51 20 | www.etn.se bankgiro: 5456-3127

27

redaktion: Anna Wennberg (ansv. utg.), Per Henricsson, Jan Tångring. grafisk formgivning och layout: Joakim Flink, TYPA jocke.flink@typa.se annonser: Anne-Charlotte Sparrvik, 0734-17 10 99 | e-post: ac@etn.se prenumeration: webb: etn.se/pren | e-post: pren@etn.se telefon: 08-644 51 20

Anna Wennberg Bevakar analogt, opto och kommuni­kation, kraft, sen­so­rer, distri­bution, medicinsk elektronik och minnen. anna@etn.se | 0734-17 13 11

22

6

4

Per Henricsson Bevakar test & mät, rf och kom­munikation, produktion, FPGA, EDA och passiva komponenter. per@etn.se | 0734-17 13 03

Jan Tångring Bevakar in­byggda system, mjukvara, processorer, kort och skärmar. jan@etn.se | 0734-17 13 09

Anne-Charlotte Sparrvik Ansvarar för sälj- och ­marknadsföring. ac@etn.se | 0734-17 10 99 © Elektroniktidningen 2021 upplaga: 12 500 ex (exkl. emagasin) Allt material lagras elektroniskt. issn 1102-7495 Organ för SER, Svenska Elektrooch Dataingen­jörers Riksförening, www.ser.se Tidningen trycks på miljövänligt papper av Stibo Complete. omslagsbilden: Teleprompter från CueScript på verktyg från Bytesnap. foto: CueScript

ELEKTRONIKTIDNINGEN 3/21

14 4

24

6

27

14 22

30

Kronan på verket klarar krympta hål Mönsterkortstillverkaren MMAB har in­vesterat kraftigt i sin produktions­ anläggning. Den sista pusselbiten, en lina för ­direktmetallisering som garanterar mindre vior med högre kvalitet, håller just nu på att installeras.

Egna asicar lyfter Ericssons radioprodukter Ericsson har under många år designat egna asicar, nu lyfts de fram som Ericsson Silicon i samband med lanseringen av en ny generation radio- och basbandsprodukter. AI-kretsar i mängder Elektroniktidningen presenterar senaste halvårets skörd av kretsar med AI-kärnor. De är av alla slag. Finlir vinklat mot extrem säkerhet Olsbergs Electronics i Vallentuna har utvecklat en givare för tuffa miljöer som kan mäta en vinkel i realtid med extremt hög tillförlitlighet.

EXPERT: Så väljer du minne till ditt industriella IoT-system Det är en utmaning att välja ­minnesoch lagringsteknik för IIoT-hårdvara. Arthur Sainio på Smart Modular Technologies radar upp tio punkter som är viktiga att överväga inför valet. EXPERT: Vibrationssensorer för industriella tillämpningar Mikromekaniska sensorer är billiga, ­lätta och energisnåla vilket gör det möjligt att använda dem på många fler ställen för att övervaka motorer, skriver Petr Stukjunger på ST Micro­ electronics.

EXPERT: Styrkretsar nära kanten Det flesta neuronnät kommer att köras på simpla mikrostyrkretsar och inte i molnet. Ali Osman Ors, NXP Semiconductors, förklarar varför.

3

STARTBLOCKET En mekaniskt borrad blindvia från lager 1 till 2 på 0,15 mm. Ett hårstrå är cirka 0,1 mm, för att ha något att jämföra med.

Kronan på verket klarar krympta hål Den svenska mönsterkortstillverkaren Malmö Mönsterkort har investerat många miljoner i sin produktionsanläggning under de senaste tre-fyra åren. Den sista viktiga pusselbiten – och kronan på verket – är en lina för direktmetallisering, som just nu håller på att byggas ihop i lokalerna i Malmö. Med den kan företaget göra ännu mindre viahål med högre kvalitet. – Ja, så är det. Nu handlar det om att också klara små viahål. Det är själva nyckeln. Tidigare har vi infört alla steg som gör att vi klarar små ledare, små hålkragar och många lager. De små via­ hålen är slutklämmen, förklarar Esbjörn Johansson, teknikchef på företaget. En blick i backspegeln visar att Malmö Mönsterkort, eller MMAB som företaget kallar sig, minst sagt har marscherat

snabbt på sistone. För bara några år sedan hade det en helt annan teknisk nivå. – På tre år har vi gjort en resa som många andra mönsterkorts­ tillverkare tar tio år på sig att genomföra, säger Esbjörn Johansson. För att kort beskriva går han knappt fyra år tillbaka i tiden. Då gjorde företaget mönsterkort med två till sex lager, en ledarbredd på 0,15 mm och viahål på

0,4 mm med bra yield. När alla maskiner som företaget köpt in på senare tid har körts igång, och nått stabilitet, kommer MMAB att kunna göra mönsterkort som i serieproduktion har 10–12 lager, viahål på 0,2 mm och en ledarbredd som är 0,10 mm – kanske i extrema fall till och med ner till 75 µm på vissa prototyper. Den sista pusselbiten för att nå dit har i skrivande stund precis

FAKTA

Enstaka kretsar driver på detaljerna Oavsett om man tittar på ledar­ bredd eller viahål är regeln den­samma. Ju mindre detaljer du gör desto sämre blir produktions­ utfallet. Mikroprocessorer är ett välkänt exempel – så fort du skalar ner till nästa processnod blir det sämre utfall. Det enda sättet att öka yiel­ den är att använda mer avancerad utrustning.

4

Processlinan som MMAB hål­ ler på att installera kommer per automatik att ge bättre yield på de mönsterkort som företaget produ­ cerar idag. På samma gång kan den göra mindre viahål än tidigare. Idag är det vanligt att en kund gör viahål med diametern 0,3 mm. Många har det måttet inställt som default i sin cad, även om det finns plats för större vior.

Samtidigt ser MMAB att det kommer kretsar – framförallt BGA:er med väldigt många kulor med mycket fin pitch mellan paddarna – där man behöver klämma in en via mellan anslutningarna för att kunna routa ut signalerna. En enskild kom­ ponent kan på så sätt driva fram mindre viahål på ett mönsterkort bara för att just den har så hög bentäthet.

nått fram till Malmöfabriken efter en resa genom Europa. Två fullastade långtradare har levererat processlinan uppdelad i flera moduler, där vissa väger runt ett ton. – Det är en begagnad lina från en mönsterkortstillverkare i Italien som beslutat sig för att satsa på annan teknologi. De kör andra typer av material, mycket teflon numera, förklarar Esbjörn Johansson. FA S T D E T TA H A N D L A R ­egentligen inte om att bara köpa en begagnad maskin. Företaget har lagt ner otroligt mycket tid på att utvärdera olika tekniker, innan det beslutat vilken som ska få ta plats i den egna maskinparken. – Att vi har investerat i maskiner syns på ytan, men det ligger mycket arbete bakom som väl egentligen har varit det stora jobbet. Sedan lång tid tillbaka använder MMAB en vertikal kemkopparprocess för att belägga viahål med ett ledande grundskikt. Den fungerar bra, är liten och kompakt, men klarar enbart ett förhållande mellan korttjocklek och viahålsdiameter (aspect ratio) på 5:1, som mest 8:1. Det företaget behöver är att nå minst 10:1. En nackdel hos vertikala processer är att de inte har samma inträngningsförmåga i små hål och blinda vior som horisontella processer. – När korten får fler lager och blir tjocka blir de små viahålen som ett långsmalt sugrör. I en vertikal lina doppar man kortet i vätskan, i en horisontell lina pumpar man runt vätskorna. Det blir då en helt annan genomströmning. S LU T S AT S E N Ä R AT T en horisontell lina krävs när viorna krymper. Men en horisontell kemkopparprocess blir över 30 meter lång, vilket inte får plats i fabriken. – Till det kommer att en så stor kemkopparprocess kräver väldigt hög beläggning och den blir dyr i drift. Vi har inte det behovet. Vi är en mellanstor till liten tillverkare och här i Malmö kör vi mycket snabba prototyper och småserier. Efter att MMAB i detalj studerat ett flertal olika hålpläteringsmetoder – förutom kemkoppar finns även olika processer för direktmetallisering såsom pal-

ELEKTRONIKTIDNINGEN 3/21

STARTBLOCKET trolytiskt. Även den elektrolytiska kopparpläteringsprocessen från Atotech uppdaterades vid årsskiftet. – Vi siktar på att vara klara senast under mitten av maj. Då ska vi kunna börja producera fullt ut, men under tiden har vi den gamla kemkopparprocessen igång så vi kör produktionen som vanligt hela tiden. Till sommaren är planen att MMAB ska kunna börja dra full nytta av alla de investeringar som Första steget i produktionslinan där hålen rengörs och förbereds. företaget gjort inom loppet av mindre än fyra år. Det handlar med sina specialister och sätter ladium, grafit och polymer – föll bland annat om en ny etsmaskin, kemikalierna. Därefter ska vi valet på den sistnämnda. en lösning för direktexponering testköra och utvärdera. Det är Beslutet avgjordes definitivt och en maskin för tillverkning av väldigt många prover som ska av att det fanns en maskin till flerlagerskort. Den sistnämnda göras, så det tar ett antal veckor, salu som passar verksamheten kan rent teoretiskt göra 20 lager, säger Esbjörn Johansson. och lokalerna i Malmö. Den men MMAB siktar som MacDermid Enthone kommande processlinan är av mest mot 12. är leverantör av polyfabrikatet Occleppo, och blir 18 – Maskinen är precis merprocessen. Den meter lång färdigmonterad på installe­rad så idag gör ledande polymeren blir plats. vi upp till åtta lager. Vi bara ett ytterst tunt elekOm tidsplanen håller ska har bestämt att inte gå triskt ledande skikt som maskinen vara installerad vid till 10–12 lager förrän fungerar som grund månadsskiftet mars-april. vi kört maskinen ett tag för den slutliga tjockare – I mitten av april hoppas vi och att vi känner att det koppar­pläteringen i på badsättning. Då kommer hålen som läggs på elek- Esbjörn Johansson är en stabil process. leverantören av processen hit

Den stora skillnaden mot tidigare är att det numera går att köra åtta lager i serieproduktion. Tidigare har det krävts så kallade pinnverktyg. Det betyder att borrade hål i materialet läggs på stålpinnar, som man styr mot för att linjera. Det fungerar upp till cirka åtta lager därefter blir materialen så tunna att de inte håller formen, de utvidgas eller krymper. N Ä R J AG B E R Esbjörn ­Johansson värdera den senaste tidens satsningar i Malmöfabriken lyfter han spontant maskinen för direktexponering och processen för guldbeläggning vid sidan av den ovan beskrivna polymer­ processen. – De var lika stora steg för ledare, isolation och hålkragar som den nya processlinan är för hålen. Den har gjort jättestor skillnad, både vad gäller yield och för vilken typ av teknologi som vi kan ta in i fabriken, konstaterar han.

ANNA WENNBERG anna@etn.se

Say Goodbye to Level Shifters

And Hello to Multi-Voltage I/O on the AVR® DB MCU Family Building an embedded design supporting multiple voltage standards often requires adding external hardware to ensure compatibility. The AVR DB family of MCUs features a dedicated port for simultaneous multi-voltage operation, allowing them to handle challenges on multiple power domains without needing external components. This port supports 1.8V–5.5V natively, allowing you to reduce cost and board space. Say goodbye to level shifters, and build your next embedded design with AVR DB MCUs.

Key Features Include • Internal 24 MHz oscillator • Up to 128 KB of Flash and 16 KB of SRAM • Intelligent Analog peripherals, including a 12-bit ADC, DAC and on-chip op amps • Communications interfaces, including USART/SPI/dual-mode Two-Wire Interface (TWI) • Available in a wide range of package options, from 28 to 64 pins

ELEKTRONIKTIDNINGEN 3/21

microchip.com/AVRDB

The Microchip name and logo, the Microchip logo and AVR are registered trademarks of Microchip Technology Incorporated in the U.S.A. and other countries. All other trademarks are the property of their registered owners. © 2021 Microchip Technology Inc. All rights reserved. MEC2365A-ENG-02-21

5

STARTBLOCKET nen ger en viss tidsfördröjning. – I basbandet gör man tradi­ tionellt allt som hör till lager ett och två, nu är det en lite mer uppbruten arkitektur. Men det är fortfarande en enorm ökning av beräkning i basbadet. Basbanden har höjt datatakten med 50 procent samtidigt som effektförbrukningen sjunkit med mellan 15 och 20 procent.

Egna asicar lyfter Ericssons radioprodukter Telekomjätten Ericsson har under många år designat egna asicar, men de har hittills fått slita hund i det fördolda. Nu lyfts de fram som ­Ericsson Silicon i samband med att företaget lanserar en ny ­generation radio- och basbandsprodukter. – Att vi först nu börjar prata om dem externt beror på att de börjar bli en så viktig del av hur vi bygger produkter. Vi ser det som en nyckel för att göra alla produktsegment konkurrenskraftiga, säger David Hammarwall, produktchef för radioprodukterna och fortsätter: – Kisel är en signifikant del av vår forskning- och utveckling inom hårdvara. D AG E N S L A N S E R I N G består av radioprodukter för massiv Mimo på mellanfrekvensbanden plus sex produkter för ­basbandet. Med Ericssons terminologi kal�las produktfamiljerna AntennaIntegrated Radio (AIR) respektive RAN-compute. – Det som är mest revolutionerande i den nya generationen är att vi kan behålla topprestanda med 15–20 procent lägre energi­ förbrukning, det är ett enormt kliv vi tar. Om prestandalyftet kommer från en ny halvledarprocess för asicarna eller från en förbättrad arkitektur – eller bägge – vill

6

David Hammarwall inte berätta. Det handlar i varje fall inte om att de ersätter några FPGA:er. – Vi hade asicar även i den äldre generationen. Den nya radion är av typen massiv Mimo med integrerad antenn i form av 64 element för sändning och 64 för mottagning. Mer intressant är att det går att forma loben digitalt genom att styra fasen och amplituden till antennelementen.

– I den äldre generationen var de ”hårdlödda”. F Ö R AT T K L A R A D E T och dessutom hålla nere energiförbrukningen har vissa funktioner som tidigare utfördes i basbandet flyttat upp till radion. Orsaken är att all rådata finns tillgängliga i radion. Det som skickas till basbandet, via optofiber i det som kallas front haul – är en komprimerad variant plus att kommunikatio-

D E T R E NYA A S I C A R N A – en för basbandet och två för radion – är en viktig förklaring. Särskilt i radion där man löst integrationen med antennelement, förstärkare och de digitala bitarna på ett fiffigt sätt så att man slipper fläktar för kylningen. Resultatet är att radion för band 42 på 3,5 GHz inte väger mer än 20 kg trots att den klarar massiv Mimo med 64 digitalt styrbara kanaler i nedlänken och 64 i upplänken. Tar man istället den modell som täcker hela bandet från 3,4 GHz till 3,8 GHz, och därmed fungerar i hela Europa, ökar vikten till 27 kg. – Det är fortfarande en extremt konkurrenskraftig vikt. Tittar man på motsvarande tidigare generation är det en fantastisk sänkning, säger David Hammarwall. AT T V I K T E N B L I R H Ö G R E beror framförallt på att Natos radarband ligger direkt under vilket leder till att man måste använda bättre och därmed även tyngre filter. Tilläggas kan att radioprodukten finns för en rad olika frekvenser inklusive 2,3 och 2,5 GHz för att passa alla marknader.

PER HENRICSSON per@etn.se

FAKTA

En portfölj med systemkretsar Även om vi fått ett namn på Ericssons systemkretsar får vi inte särskilt många detaljer. Inget sägs om vilken eller vilka processnoder de tillverkas i, om de är monoliter eller uppbyggda av olika chip och inte heller vem som tillverkar dem. – Det är inte helt fristående chip. Vi har byggt upp en ­modulär arkitektur med IP-block för olika funktioner som vi utvecklar konti­ nuerligt, och som vi kan göra olika instanser av, säger David Ham­ marwall. Företaget släppte en pusselbit i

våras i from av det som kallas ”many core architecture”. – Vi har utvecklat en arkitektur där vi kan ha hundratals DSP-kärnor som arbetar parallellt. Med 5G ökar kravet på beräk­ ningskapacitet kraftigt. En typisk LTE cell hade 20 MHz bandbredd, en upplänk och en nedlänk med ett processintervall på 1 ms. I 5G handlar det typiskt om 100 MHz bandbredd med 64 antennelement samtidigt som tidsluckorna har krympt till 0,5 ms. – Du får en exponentiell trend i

hur mycket beräkningar du behöver klara för de nya produkterna. Det är därför det är så centralt att ligga ett steg före med kislet och där har vi lyckats positionera oss rätt. För att även praktiskt få ut kraften ur kislet har företaget tagit fram en utvecklingsmiljö, ett SDK, så att asicarna går att programmera.

ELEKTRONIKTIDNINGEN 3/21

DC 05-20.004.L1

M12 Push-Pull, den nya standarden! Koppla med ett klick Enkel och snabb anslutning: M12-kontakter med push-pull ger en pålitlig och verktygsfri anslutning med ett klick. Enklare kan det inte bli att göra rätt.

För mer information, besök: www.phoenixcontact.com/M12PushPull

Ska vi fortsätta att zooma istället för att träffas irl? Embedded World ägde rum på en plattform som heter Talque. För mina behov fungerade det helt ok. Lättare att prata med folk utan en brusande mässa i bakgrunden. Tidvis kom jag till och med in i mässans normala möteslunk – fast utan träningsvärk i benen. Där fanns mötena där jag mot slutet blev tvungen att pusha intervjupersonen att sluta breda ut sig för att hinna få svar på alla frågor innan nästa halvtimmes­ möte. Mässan var öppen dygnet runt – för att underlätta för folk i utomeuropeiska tidszoner. Smart! Å andra sidan – jag hittade intressanta företag och tog kontakt via mässans egen chatt. Men fick inte svar innan mässan var slut. Även folk markerade som ”Available Now”. Två veckor efter konferensen går jag in i Talque och hittar fortfarande folk markerade som ”Available Now”. Så det fattas kuggar i maskineriet, eller en kultur kring hur verktyget ska användas. Det här var min första webb­ konferens. Matilda Skarin, euro­pa­chef på IAR har mer er­ farenhet och hon ger bra betyg till Talque. – Vi har varit en del av flera digitala mässor de senaste året och den här är den som fungerat bäst. Så ska vi fortsätta zooma? – Värdet av att träffas irl kommer aldrig att kunna ersättas med ett digitalt event. Men är det något vi lärt oss under pandemin så är det nya insikter kring effektivise­ ring i hur vi jobbar. – Jag blir inte förvånad om en del av mässan fortfarande kommer vara digital för att nå så många som möjligt, men det får framtiden utvisa, avslutar Matilda Skarin.

JAN TÅNGRING jan@etn.se

STATISTIK Antalet besökare på årets digitala mässa är snarlik fjorårets, som var geografisk men drabbades av avhopp. Antalet utställare och konferensdeltagare sjönk dra­ matiskt i år. Här är siffrorna för i år och åren innan, med reservation för hur mycket de går att jämföra: • Utställare: 301, 900, 1117 • Besökare: 13 441, 13 800, 30 895 • Konferens: 800, 1500, 1990 Mässan nästa år ska ske i Nürn­ berg är planen. Den är senare­ lagd till 15–17 mars.

8

NÜRNBERG SÄNDE C-utmanaren blir Ada-utmanare Har världens mest älskade programspråk drabbats av hybris? Efter att ha lyckats tränga ut C och C++ ur diverse systemnära kod höjer språket Rust nu ribban och utmanar självaste Ada i säkerhets­ kritiska system.

Det är tyska konsulten Ferrous Systems som vill se det hända. Andel som hatar sitt språk. Andel som älskar ett språk de använder. Bolaget formade till och med språk som älskas av sina utövare. rewrites. Mer på att skriva om ett nytt dotterbolag i augusti för Och det ligger med god marginal mindre delar, det som folk inte projektet – Critical Section. Prosist på listan över språk som haär bekväma med, snarare än jektet i sig har också ett namn: tas av sina utövare. Visual Basic att skriva om saker som redan Ferrocene. innehar den motsatta positionen fungerar bra. Det som händer just nu är att på båda listorna, om du undrar, Förslaget är att alla borde det tar fram utvecklingsverktyg och det gör du. överväga Rust i nya inbyggnadsför Rust som ska kvalificeras för Rust är trots all kärlek fortfaprojekt eller när nya funktioner fordonssäkerhetsstandarden ISO rande ett litet språk med bara tio adderas. Som ett robustare alter26262. år på nacken. I fjol kvalade det in nativ till C och snart kanske även Det är inget man snyter ur på sista platsen, nummer 20, på som ett alternativ där Ada. näsan direkt och målet beräknas Redmonks topplista över antalet vara nått först i slutet av 2022 språkbrukare. eller början av 2023. Men det FAKTA Men det bubblar uppåt. är nog en bra idé som Critical Rust är ett språk för systemnära ­Amazon och Microsoft anställer Section gör, att börja marknadsprogrammering, som C, men im­ just nu stora grupper Rust­ föra det redan nu. Inget hindrar muniserat mot de minnesfel som utvecklare. I februari bildades dig från att börja bygga system i är en vanlig buggkälla i C-kod. Det är inte bara Critical Section en stiftelse för Rust där vi utöver ”okvalificerade” Rust-verktyg. som påstår detta om Rust, utan redan nämnda namn hittar Critical Section söker även det var själva syftet med Rust när partners. Så om du är aktiv inom Huawei och Google. det konstruerades på webbläsar­ säkerhetskritiska system så är företaget Mozilla för tio år sedan. Och inom inbyggda system? Det är också en allmänt omfat­ Critical Section intresserat av tad sanning. I början av mars din återkoppling. Det gäller även – Vi ser en tillväxt där också, kom ett nytt vittnesmål – från verksamhetskritiska system, som säger Florian Gilcher. Sverige. Någon har räknat ut att molntjänster. – Det dyker upp allt fler koddrygt hälften av säkerhetshålen i mästerhackern och Polhems­ – Där finns inte alls någon bibliotek för inbyggnadsplattprisvinnaren Daniel Stenbergs reglering som det gör inom formar. Arm gör investeringar i filöverföringsbibliotek Curl inte säkerhetskritiska system, trots kompilatorer och stöd för Rust skulle ha existerat om det varit att driftproblem där är extremt inom IoT och inbyggda system skrivet i Rust istället för C. Daniel kostsamma, konstaterar Florian Men Critical Section vill nu Stenberg gjorde en egen analys som bekräftade att merparten av Gilcher på Critical Section. alltså lägga ribban ännu högre kodbuggarna var just den typ av Han tror på ett uppvaknande och bjuda in Rust på det område minnesfel som Rust trollar bort. inom fler inbyggnadsområden som kallas säkerhetskritiska Den gemensamma nämnaren för behovet av verktyg med system. för dessa minnesfel är att ett program skapar kaos genom att samma nivå av robusthet som Nischen säkerhetskritiska tappa kontrollen över vem som inom säkerhetskritiska system. system ”ägs” idag av ett annat äger olika minnesområden – det Det är därför projektet existerar. programspråk, Ada. Konsulten börja läsa och skriva i andras Critical Section är även på jakt Adacore är avvaktande skeptisk minne. C är känt för denna svaghet. efter partners inom hårdvara och till att Rust skulle kunna hota dess Rust löser problemet genom kompilatorer. Ambitioroll – läs artikeln härintill. att offra lite resurser på striktare nen är att så mycket som Florian Gilcher betoövervakning. På ett sätt som möjligt av verktygen som nat att Critical Section dessutom bäddar för enklare och säkrare concurrency – att köra tas fram ska vara öppen inte förespråkar att fullt oberoende program samtidigt källkod. fungerande Ada-kod på samma processor, vilket är I hela fem år i rad har – eller ens C-kod – ska något som exempelvis operativ­ Rust toppat kodarforumet rivas ut. system måste kunna hantera. Stack Overflows lista över Florian Gilcher – Jag tror inte på stora ELEKTRONIKTIDNINGEN 3/21

MÄSSAN ÖVER VÄRLDEN Vill se mer Ada i inbyggda system Programspråket Ada associerar vi till flygplan, rymdfarkoster och vapen – inte till ett oskyldigt litet Microbitkort. Men det är vad Fabien Chouteau använder när han presenterar Adacores verktyg på Embedded World.

Inbyggnadskonsulten Adacore grundades kring Gnat, en öppen­kodskompilator för Ada. Kompilatorn skapades redan på 90-talet på uppdrag av amerikanska flygvapnet. – Huvudnischen är fortfarande säkerhetskritiska system inom flyg och rymd. Men det händer mer. Det finns bland annat ett antal projekt inom forE N T I D S PÅ D D E S faktiskt Ada bli det ultimata imperativa högnivå­ donselektronik, berättar Fabien Chouteau. språket. Men Java knep den Därför kvalificerade Adacore rollen efter fem miljarder kronor i fjol sina verktyg för fordonsi marknadsföring från Sun. Ada säkerhetsstandarden fick stanna i sin nisch för ISO-26262. säkerhetskritiska system. I självkörande fordon Det är dock en nisch är den säkerhetskritiska som inger respekt – eller aspekten uppenbar. hur? Det kan Adacore ta Samtidigt blir samhället stöd i när det söker sprii takt med digitaliseda Ada till fler nischer inom inbyggda system. Fabien Chouteau ringen alltmer beroende

av 24/7-fungerande system. Genom att använda Ada kan man enligt Adacore se till att mjukvaran inte blir den svaga länken i dessa system. – Det sker ett skifte i inställningen till mjukvarans roll i att uppfylla systemkraven. Så allt fler i inbyggnadsbranschen intresserar sig för våra lösningar. A M E R I K A N S K A N V I D I A är en av dem som använder Ada i fordonselektronik. Dessutom i

▲ ▲

Notera att Microbit alltså inte är en gryende plattform för säkerhetskritiska system. Den råkar bara vara populär som söt liten demoplattform med sina dioder, sensorer och trådlösa gränssnitt. Fabien Chouteau demonstrerar Ada-programmering på Microbit. Han har tyvärr inte med sig sin självspelande Ada-styrda Xylofon denna gång – se bild härintill med länk till video! Han arbetar på franskamerikanska konsulten och verktygs-

leverantören Adacore. Ofta kommer folk med en fördom att Ada är ålderstiget, enligt Fabien Chouteau. – Det är vårt jobb att berätta att Ada lever – mer än nånsin! Vi ser hela tiden nya kunder ansluta sig inom olika domäner efter att de sett ljuset.

Vi tar hand om hela din materiallista

Det senaste och bredaste utbudet av elektronikkomponenter i lager ELEKTRONIKTIDNINGEN 3/21

9

sin marknadsdominerande självkörningshårdvara. Närmare bestämt använder Nvidia en delmängd av Ada kallad Spark. Det speciella med Spark är att koden kan kopplas till sin specifikation och att det därefter går att automatiskt bevisa att programvaran uppfyller sin specifikation, vilket betyder att den är fri från viktiga typer av buggar. Bevisen utnyttjar Adas stöd för så kallad kontraktsbaserad programmering som innebär att utvecklaren inte bara skriver kod utan också specificerar villkor för vad som ska gälla före och efter att koden exekveras. A D A S TÖ D E R den växande cpu-arkitekturen Risc V. Nyss nämnda självkörningsplattform från Nvida kör firmware skriven i Ada på Risc V-cpu:er. Också Adacores implementering av Ravenscar – en plattform för

hård realtid i Ada – har fått stöd för Risc V. Adacore är också medlem i Risc V-stiftelsen sedan två år. Företaget behöver djup kunskap om arkitekturen för att kunna optimera sin kod. – Säkerhetskritiska system vill inte ha en massa mjukvara mellan sig och hårdvaran, eftersom all kod måste verifieras. Samtidigt som Adacore försöker utvidga Ada från sin klassiska nisch dyker det just nu upp en utmanare, programspråket Rust, som försöker ta sig in på Adas domän – se intervjun med tyska Critical Systems härintill. – Man hör talas om det ibland. Men det finns inga säkerhetskritiska system som använder Rust idag. Programspråket i sig, Ada eller Rust, är inte hela hemligheten med robusthet. Kring Ada har verktyg och procedurer mognat under 25 år.

Fabien Chouteau visade tyvärr inte upp sin självspelande Adakontrollerade Microbitxylophone på mässan.

– Det finns ingen motsvarande mognad hos Rust. D E T F I N N S enligt Fabien Chouteau projekt för formell verifiering i Rust, liknande Spark, men det finns inget som är färdigt för industriellt bruk. Han tycker heller inte att Rust hittat riktigt rätt fokus för att kunna utmana Ada. – Det finns subtila skillnader. Rust fokuserar på minnessäkerhet – att det exempelvis inte finns frikopplade pekare. Och det är viktigt, ja, men det är ett programmerarproblem. Adas och Sparks perspektiv ligger på en högre nivå: funk-

tionssäkerhet i stora programsystem. Även ett annat programspråk, Java, har tidvis försökt ta sig in på Adas domäner. Fabien Chouteau känner inte till några fall där det lyckats. – Jag tror inte det gått så bra, av tekniska skäl som skräpsamling och annat. Java är inte direkt någon medtävlare. Java är liksom Rust minnessäker. En av mekanismerna för detta är skräpsamling – automatisk återvinning av minne – men det är också ett klassiskt problem för Java genom att det stör realtiden.

Risc V så det räcker och blir över Först fanns Risc V bara som en fri specifikation. Idag finns många gratisimplementeringar. Kanske för många? undrar Rick O’Connor, central figur inom den öppna cpu-arkitekturen Risc V.

Risc V-stiftelsen och Open HW Group blandas ibland samman. Men skillnaden är enkel, enligt Rick O’Connor. Han borde veta eftersom han är en grundare av den förra och ordförande för den senare. R I S C V - S T I F T E L S E N ­definierar Risc V. Open HW Group implementerar. Det senare är ärligt talat vad folk är oftast är intresserade av. Att rösta om att addera en ny subtil pausfunktion till instruktionsuppsättningen för Risc V? Nja. Det kan säkert andra sköta bättre. – Öh, du, Risc V-killen! Ge mig en kärna! Det är snarare så det typiskt låter, berättar Rick O’Connor. Han håller en halvtimmes rundabordssamtal på mässan Embedded World. Mässan hålls i år virtuellt och vi har samlats 17 deltagare i ett videomöte i mäs�sans mässplattform Talque. Det blir inte så mycket till run-

10

dabordssamtal – Rick O’Connor undrar om vi är blyga? Istället håller han tråden med en snabbrepris av en presentation han redan hållit. Mot slutet kommer några frågor. Angående tillgången till gratis Risc V-kärnor var detta det första stora hinder som Risc V behövde övervinna för att kunna ta fart, berättar han. I D AG Ä R A L L A gratisimplementeringar ett potentiellt bekymmer. Han lägger upp en tabell med 23 stycken öppna kärnor från universitet, företag och enskilda. De har delvis olika licenser men är alla fria att tanka hem och använda. – Om vi ska vara ärliga så kommer inte alla dessa att kunna överleva. Han tänker på problemet att underhålla dem alla. Det späder ut personresurserna. Han jämför med det öppna ­operativsystemet Linux – mjukvaruvärldens motsvarighet till Risc V. Linux hade ett otal distributioner när det var färskt. – Nu är det nere i kanske fem, sex stycken som räknas. Han tippar att detta kan vara en lagom antal även för öppna Risc V-familjer.

Kvalitet, licensregler verifiering. och färdplan är några En mötesdeltagare barriärer som funnits för undrar om någon serveradoption av Risc V. CPU är på gång, som hos Det duger inte för Arm, en kommersiell en ingenjör att komma konkurrent till Risc V. dragandes till ett milRick O’Connor myser Rick O’Connor jondollarsprojekt med över frågan. någonting som man hittat på – Bra fråga! Och lite svindlanöppenkodsforumet Github. Och de. Det är en rejäl utmaning och du måste kunna övertyga företateamet som Arm har är väldigt gets jurister om att öppenkoden starkt. Vi har inget projekt på inte hindrar dig från att behålla gång nu. Men jag tror vi kommer kontrollen över egen teknik. Och att kunna tackla det över tiden. du vill veta att plattformen du Det finns intresse. investerar i har en framtid. H A N P U S H A R F Ö R medlemskap i Open HW Group. Kärnorna är D E T Ä R D Ä R F Ö R Open HW ­Group fria för alla. Men om du kanske finns – som ett nav i vad som förhoppningvis kan bli ett stabilt vill se ännu mer intresse för en server-cpu, så vill du gå med och öppet ekosystem kring kärnor påverka. och verktyg av senaste klass. Risc V-projekt är det enda som Open HW Group utvecklar en Risc V-familj kallad Core V. Idag finns inom Open HW Group finns två familjemedlemmar – en idag. Men planen är, och har varit sedan starten, att utveckla styrkrets-CPU kallad CV32E4 fler sorters kärnor, bekräftar Rick eller Riscy och en Linux-CPU O’Connor. kallad CVA6 eller Ariane. – Vi heter Open Hardware Riscy är verifierad och klar. Tapeout med utvecklingskort ska group, inte Open Risc V Group. Gruppen har 62 medlemmar kunna komma i år. Debug och och partners, bland dem NXP, spårning av programkörning Silicon Labs, IAR, Cadence och finns inte, men det finns en aktiv Huawei. arbetsgrupp. – Vi förväntar oss vara 80 vid Ariane finns i 64- och 32-biårets slut. tarsversioner som båda är under ELEKTRONIKTIDNINGEN 3/21

Mycket AI-kraft i rysk modul Fast Sense i Moskva har en drönare som inventerar lager genom att flyga runt och läsa streckkoder. Det krävde en plattform med mycket dator­ kraft – som nu finns till salu.

Den har Googles och Intels acceleratorer.

Yuri Rumyancev hoppas på Europas intresse.

och identitet. En tillämpning är att identifiera och följa en viss individ i bild, Object Re-ID. E N A N N A N S YS T E M LÖ S N I N G skulle kunna hantera tre kameror och ge dem alla objektigenkänning plus segmentering som inkluderar avstånd. Teknikchefen och medgrundaren Yury har varit på EW som besökare. Detta är första gången som tiomannaföretaget ställer ut. – Om vi får ihop säg 100

beställningar startar vi tillverkning i Kina. Valet av Kina snarare än Ryssland är något som underlättar vad gäller tullar. Edge Computational AI ­platform heter produkten. Den består av en ensam Com Expressmodul med accelerator­ kretsarna plus hårdvarugränssnitt till diverse robotsensorer och -aktuatorer. Den levereras med kodexempel i robotoperativsystemet ROS.

MODULÄRT OCH FLEXIBELT TESTGRÄNSSNITT Utvecklas och tillverkas i Europa OELEK TR K MEK ANIS VERSION

MASS INTERCONNECT-LÖSNINGEN Elektromekanisk eller mekanisk koppling Upp till 4.400 individuella kontakter – 10.000 matningar Enkel och snabb installation av moduler och kontakter Moduler för signaler, effekt, data, hög ström, högspänning, RF / koax, tryckluft, vätskor, vakuum och optik Flytande upphängning ger lång livslängd Kan levereras med förmonterade kablar

ODU-MAC® odu.se/produkter/mass-interconnect-system

ELEKTRONIKTIDNINGEN 3/21

11

▲ ▲

Två AI-kort från Intel (Myriad X) tre från Google (Edge TPU), plus en kraftfull Intel-cpu med grafikenhet – det är den flygande drönarens sexhövdade intelli­ gens, som nu bjuds ut i form av en modullösning. Det är en ickekomplex, ström­ snål, liten och lättviktig lösning för att hantera många AI-uppgifter parallellt. Den egna drönaren gör flygning, hinderundvikande, scanning, ruttplanering, och så vidare, med data från diverse sensorer. Lösningen kan köra sex oberoende AI-algoritmer. Tre ryska kunder, bland annat robottillverkare, har nappat. Nu ger sig Fast

Sense nyfiket ut och undersöker eventuellt intresse i EU, USA och Asian. – För exempelvis logistiklösningar för hemleveranser, på hjul, säger Yuri Rumyancev. Andra tillämpningar är autonoma maskiner, inspektioner av anläggningar och desinficeringsrobotar. Det som produkten utmanar är standardlösningen att använda Nvidias AI-processor Xavier. Fast Sense egen demonstration av modulen består av två kameror med tre neuronnät vardera. De används för objektigenkänning, semantisk segmentering

Telepromptern går på SnapUI.

Även snåla processorer kan få flinka gränssnitt.

Grafiskt gränssnitt på ett snäpp Det var när industrikunderna satte press på Bytesnap att ge dem lika fina användargränssnitt som de hade på sina telefoner, som den brittiska konsulten tog fram ett eget verktyg för att utveckla dem – SnapUI.

Huvudnyheten för brittiska konsulten Bytesnap på Embedded World i år, var egentligen en referenskonstruktion på en laddarlösning som en gång skapades för elbussarna på ­Londonolympiaden. Men Elektroniktidningen är mer intresserad av laddarens grafiska gränssnitt, eller närmare bestämt verktyget som användes för att bygga gränssnittet – SnapUI. Bytesnap visar upp verktyget för tredje året. F R ÅG A N Ä R VA R F Ö R man ska välja något annat än öppna platt­ formar som Qt och Javascript för grafiska gränssnitt, som blivit något av en standard. Svaret från Bytesnap är ­prestanda och fotavtryck. SnapUI används i minimala gränssnitt som mikrovågsugnen, verkstadsmaskinen eller telepromptern. SnapUI ska enligt

SnapUI ger maskiner grafiska gränssnitt.

12

Bytesnap ge en betydligt mindre overhead i kod än exempelvis Qt-biblioteken som bland annat lastar på dig gränssnittselement som bara kan göra nytta på en pc-skärm. SnapUI snurrar obehindrat på enkla strömsnåla processorer. IMX6 på Cortex A9 med tio år på nacken från guldpartnern NXP är ofta plattformen för demonstrationer, med gott om prestanda över till att köra ytterligare tillämpningar på samma processorkort.

till industriella protokoll med rattar och knappar och andra fysiska gränssnitt som används i den världen. Plattformen är modulär på det viset att gränssnittet specificeras separat i XML, och sedan kan sjösättas på olika hårdvara.

kan alltså konstrueras på en pc och då fungera likadant som när det blir skarpt. Detta kan vara extra smidigt nu under pandemin, när personal sitter hemma och kanske inte har access till labbet. Det är också lätt att modifiera S N A P U I Ä R U T V E C K L A D från gruneller stryka någon xml-paraden i standardgrafikbiblioteket meter för att skapa en slimmad OpenGL. Det föddes när kunvariant av samma gränssnitt på derna alltmer började efterfråga en enklare skärm. samma eleganta grafik som de I en systemlösning med många hade på sina mobiltelefoner. SnapUI-gränssnitt på – Man kan egentligen skärmar av olika slag, kan tycka att det är overkill att du utan problem emulera kunna swajpa och scrolla dem alla på samma pc, på panelen till en motor med god prestanda. som i princip bara behöGraeme Wintle har ver en start- och stoppett bra exempel – teleknapp, skrattar Graeme Graeme Wintle promptrarna i en studio Wintle. som visar texten för nyhets– Men vi kan bjuda på grädde uppläsaren. Den finns framför på moset av det slaget. näsan på många medarbetare Graeme Wintle är mjukvarupå olika platser i studion, några expert och en av grundarna av av dem på en Mac eller PC, och Bytesnap. Den andra grundaren för nyhetsuppläsaren själv på en är hårdvaruexpert. Graeme monitor under kameran. Wintles första jobb var telekomAlla dessa instanser är i mjukvara på Nokia. Därefter grunden genererade ur samma gjorde han en avstickare till XML-kod – även om det kan PC-utveckling, men saknade snart inbyggnadsvärldens fysiska ­finnas lite extra logik i programkod runtomkring. komponent, och återvände som Apropå telepromtern så är konsult. kraven hårda – den får inte plötsMed sin bakgrund i inbyggligt hacka till och den ska skrolla nadsvärlden snarare än pcmjukt för läsbarheten. Där blir världen har Bytesnap bra stöd prestandan på SnapUI viktig. för att koppla det som händer i – Det är svårare än man tror gränssnittselementen i SnapUI A N VÄ N D A R G R Ä N S S N I T T E T

SnapUI på ett medicinskt instrument.

att få till detta störningsfritt när texten kanske uppdateras eller radbrytningen ändras. Det är stor skillnad mellan att få till något som bara fungerar och något som flyter fläckfritt. Bytesnap är konsult med 33 anställda och 25–30 löpande projekt. Företaget grundades för 14 år sedan och kan både hårdvara och mjukvara. – Skickar någon oss ett kort och det krånglar så fixar vi det på plats. I N N A N L I N U X var Windows CE den första plattformen för Snap­ UI, och det stöds fortfarande tillsammans med Windows, Mac och QNX. Laddarsystemet Versinetic som Bytesnap är på ­mässan för att visa upp, föddes när London­olympiaden ville skjutsa runt folk i elbussar. Laddarna behövde vara smarta och SnapUI fick rycka in och addera ett kort med stöd för rfid, debitering och kommunikation. Nu är kortet kompletterat med en egen kraftdel, inklusive V2G, och systemkomponenter för administration. Alltsammans fungerar som referenskonstruktion för dig som vill utveckla en laddare under egen etikett.

JAN TÅNGRING jan@etn.se

ELEKTRONIKTIDNINGEN 3/21

TROR DU ATT ALLT STÅR PÅ WEBBEN?

Läs Elektroniktidningen! ETLIDEKNTINROGNEIKN

SVER IGES ENDA ELEKTRONIK MAGA SIN FS FÖR PROF

NR 2 FEBRUARI 2021

n plastflaska ­ ny kod i Ladda upp form till ett mobil den helst. så byter till vad som e skal. Eller ett av de vildar TEMA: MOB är IL- & DATA Projektet KOMMUN rogrammet IKATION i forskningspes. /14–15 Digital Futur

ER RTA STÄD OCH SMA

SOR VILL KTH-PROFESRA MATERIEN DIGITALISE ar att styra

G ALISERIN TEMA: DIGIT

NR 1 JANUARI 2021

HAN TAR IDÉ TIL

Mats Ander Huawei och sson har succéer från Bluetest på Ericsson, svenska satelli sitt tterminaler cv. Nu engagerar honom. /8–10

STOCK HOLM:

FÅR TRE

ÅR TILL:

g Högsta bety till Smartare stem elektroniksy /12–13

PRE NUM ERE

RA KOS TNA

Test trafiken med realtidsdata /16–18

ELEKTRONIK TIDNIN GEN

NR 12 DECEMBER 2020

ETN .SE/ PRE DSF RIT T!

N

10/19/20

Snipe.indd

KTID_SE_

6-Mill_ELE

201023_9-

1

PREN UME RERA

VÄRLDS REKORD

4:53 PM

Genom att stoppa in sensorer i skidhandtagen går det att mäta både åkstyrka och teknik. Lösningen kommer från Göteborgsföretaget Skisens. NR 11 /12–13 NOVEMB ER 2020

SVERI GES ENDA

ELEKTRONIK MAGA SIN FÖR PROFF S

INTELLIGENT HANDTAG FÖRBÄTTRAR STAKNINGEN

ONIK ELIDEKNTR INGEN

NR OKTOBE10 R 2020

SVERIGE S ENDA ELEKTRO NIKMAGASIN FÖR PROFFS

T

TEMA: EMS,

ELEKTRONIK

TIDN INGE N

SÄTT N & BYGG PRODUKTIO

SNART SLÅR VI I VÄR

ME TAKET

industri stärka svensk ngar. /16–17 Initiative vill Cool Sweden tensen kring termiska utmani kompe genom att lyfta

Under skalet snurrar Konsult en app. Drakrygen implem gen har framtideenterat uppkop ns lekplats plade i Linköpin g. /6 TEMA: INB UTBIL YGGDA SYS DNING OCH TEM, KONS ULTER

L FRAMGÅNG

FLOW NEUROSCIENCE:

DT-SKANNER:

Ström och terapi mot depressioner

Varje foton räknas

/14–15

DIGITALIS

YRKE SHÖG

201023_9-6-Mill_ELEKTID_SE_Snipe.indd 1

STONERID GE:

Vinnare på långvarigt Leanarbete

10/19/20 4:53 PM

/18–19

PRENU MERER A KOSTN

201023_9-6

PRE NUM

COPCO & ABB:

Nu kopplas verktygen upp via 5G

ERE RA KOS

FORE SEETI

PLATS

/20–21

T! ETN .SE /PR

EN

200731_

9-2-Mill_

ipe.indd 1

PM 10/19/20 4:53

ELEKTID_SE_Sn

ID_SE_Snip

e.indd 1 10/19/20

:

Robotar spionera på dig r

TNA DSF RIT

/12–14

E/PRE N ADSFR IT T! ETN.S 201023_9-6-Mill_

-Mill_ELEKT

ERAD LEK

/18–19 ATLAS

T T! ETN. SE/P REN

SKOL AN:

Utbildn ska ledaing till jobb

/16–18

PRENUMERERA KOSTNADSFRIT T! ETN.SE/PREN

:

Icomera ger tågresenärer snabbast wifi /16–17

KOST NAD SFRI

SVERIGES ENDA ELEKTRONIKMAGASIN FÖR PROFFS

TEMA: MEDTECH & HEALTH

Open RAN:

Öppnar upp gränssnitt i mobilnäten /12–14

ELEKTRONIK

TIDNINGEN

4:53 PM

PRENUMERERA GRATIS Du får det snygga månads­magasinet genom att fylla i talongen på

www.etn.se/pren

ELEKTID

_SE_Sni

pe.indd

1 7/23/20

2:08 PM

SVER IGES ENDA

ELEK TRON MAG ASIN IKFÖR PRO FFS

TEMA: AI, IoT & SENSORER EdgeQ

Deep Vision Mythic

Maxim

Maskininlärning – nu i Det har kommit en strid ström nyheter om hårdvara för maskin­inlärning (ML) under det senaste halvåret. Spridningen imponerar. Ljudkretsar, bild­ kretsar, systemkretsar, minnen och till och med sensorer har fått integrerad ML-acceleration. Den utgörs av allt från bara lite nya processor­ instruktioner till massivt parallella cpu:er. Det finns undantag, men artificiella neuronnät är det som dominerar bland ML-acceleratorerna. De kallas typiskt NPU:er, neural processing units. Prestanda mäts i biljoner operationer per sekund, teraops – vilket berättar långtifrån allt, men åtminstone ger ett hum om storleksordningen. Vi räknar bara ML-stöd i hårdvara. Existerande kretsfamiljer uppgraderas ofta till AI med hjälp av utvecklingsverktyg. NXP har CubeAI, Nordic S­ emiconductor har Edge Impulse, Renesas har EAI. Till och med den ynkligaste lilla Cortex M+-krets kan använda Tiny ML-verktyg från Qeexo. Vilket kan vara fullt tillräckligt. Men special­ anpassad hårdvara flyttar gränserna för det möjliga i form av komplexitet, prestanda och energianvändning. IBM

Ett myller av AI-kretsar Här är nya och uppgraderade kretsar med hårdvarustöd för maskininlärning (ML). De har dykt upp i nyhetsflödet under det senaste halvåret.

Video och audio är starka teman men de flesta av kretsarna adresserar ML generellt. Utöver dessa kretsar för in­ byggda system har det annon­ serats många nya serverprocessorer och mobilprocessorer med AI-kärnor. Nya namn bland servrarna är Esperanto Technologies, Tenstorrent och Untether. ML-kretsar för audio • Amerikanska Atlazo har släppt provexemplar av Bluetoothkretsen AZ-N1 som innehåller en NPU kallad Axon ITM och är tänkt för bland annat röststyrning och sensorer. • Också DSP Group arbetar med röststyrning och ljudprocessning. Dess krets SmartVoice DBM10 drar upp till en halv milliwatt och innehåller en egenutvecklad NPU kallad nNetLite. • Syntiant NDP120 är en processor som drar 280 µW medan den lyssnar efter väckningsord som ”Hey Google”. En syskon­

krets sitter redan i många mobiler. Den nya modellen kan även identifiera talaren. •T elinks Risc V-krets TLSR9 är tänkt för trådlöst ljud. Dess ML-stöd består i nya Risc Vinstruktioner för signalbehandling. • E ta Compute i Kalifornien tillverkar systemkretsen ECM3532 i lågtröskellogik i 55 nm ULP. Den är profilerad mot AI, gärna audio. Den har en Cortex M3, en CoolFlux-DSP och en ADC. Den tickar i upp till 100 MHz och drar upp till 1 mW och ska släppas tidigt i år. ML-kretsar för video och bild • C100A från AI Storm i Cupertino är en unik smart bildsensor med otroliga prestanda. Ett analogt artificiellt neuronnät är direkt integrerat med kamerasensor – de 96 × 96 bildpunkterna är neuronnätets första skikt. Det matar nätet med elektroner och hela beräkningen genom upp till åtta skikt görs AI Storm

Maxim

14

ELEKTRONIKTIDNINGEN 3/21

TEMA: AI, IoT & SENSORER Flex Logix

LG

Bosch

Eta Compute

alla typer av kretsar

i termer av laddning. Lösningen drar 15 µW och lovar tusen teraops per watt vilket är tusen gånger mer än andra neuronnätskretsar. •A mbarella i Santa Clara har utvecklat en AI-krets för datorseende som ska användas i 8K-videokameror. • Taiwanesiska Mediateks 4K-teveprocessor MT9638 använder AI för bland annat uppskalning, brusreducering och röststyrning. • Starfive i Shanghai har en krets kallad Jinhong 7100 som används för AI-videoanalys. • Kineiska Vastai har en AI-krets för datorseende och videobearbetning. Bolaget fick i julas 50 miljoner dollar i finansiering. •B rainchip, som har rötter i Sydney, utvecklar ett neuromorft spikande acceleratorchip kallat Akida AKD1000. Det valideras i TSMC 28 nm och har kunder på gång inom ADAS, AV, UAV och datorseende. En rymdtålig version är på gång. • Recogni är en tyskamerikansk startup med fordonskomponentleverantören Continental bland investerarna. Processorn ska användas för objektigenkänning i AD och ADAS. Den ligger långt fram i tiden – 2026.

Telink

En ML-krets för 5G-infrastruktur • EdgeQ i Santa Clara har upptäckt att 5G-protokoll och AI har matrismultiplikationer som gemensam nämnare. Så bolaget utvecklar en processor för 5Ginfrastruktur som kommer att växla mellan uppgifterna. Den ska lära sig detektera cyberattacker, bland annat. Generella ML-kretsar • IBM utvecklar en accelerator i 7 nm. IBM drömmer om skalbar prestanda och experimenterar med inlärning i åtta bitar och inferenser i fyra, och med ett eget flyttalsformat kallat HFP8 (hybrid 8-bit floating point) som flyttar en bit från exponent till mantissa när träningen är över. •X ilinx FPGA Versal AI är översållad med DSP:er och NPU:er. Den levererar 144 teraops när den arbetar i åttabitars heltal. • Kaliforniska Flex Logix ska under andra kvartalet släppa kretsen InferX X1. Den har 64 parallella processorer och kan rekonfigureras för olika neuronnätstyper. •D eep Vision i Atlanta, har börjat skeppa sin 2 W-accelerator Ara-1. Den använder en

ST

ELEKTRONIKTIDNINGEN 3/21

arkitektur kallad Polymorphic Dataflow Architecture som anpassar sig till det aktuella dataflödet. •M ythic i Austin har demonstrerat sin analoga accelerator M1108 som ska kunna leverera 35 teraops på bara 4 watt. • Schweiziska Synthara släpper nästa år en strömsnål accelerator styrd av en Risc V och med en accelerator kallad Adaptiva. Den är för wearables och IoT och ska leverera 10 teraops/W. • LG har utvecklat en systemkrets kallad LG8111 kring en 1 GHz Cortex A53-fyrkärna, en DSPkärna och en NPU-kärna. Den har video och kamerastöd och finns på utvecklingskort. •N XP:s systemkrets IMX 8M Plus AI lanserades i januari i fjol och finns i preproduktion. Den har distribuerad beräkningskraft så det står härliga till: 2 GHz Cortex A53-fyrkärna, en signalkärna, en styrkärna (Cortex M7), två grafikkärnor. Och – framför allt – finns här en NPU på 2,3 Tops. • I Grenoble finns GreenWaves vars processor Gap9 ­använder ett kluster med nio Risc Vkärnor som accelerator. Vid igenkänning av 1 bild/s använder den mellan en halv och ett

dussin milliwatt beroende på benchmark. • Maxim har släppt en egen acceleratorkrets för bland annat ansiktsigenkänning och röststyrning. Den levererar 30 gigaops och heter MAX78000. Sensorer med integrerad ML • Tröghetssensorn BHI269AP från Bosch innehåller en Arc EM4-cpu som kan göra maskininlärning i drift. I ett träningsarmband känner sensorn igen vilka övningar du gör – situps, armhävningar – och den kan till och med lära sig känna igen nya övningar, tränad i 30 sekunder. ML-algoritmen är klusteranalys. • ST har fyra tröghetssensorer som kan kategorisera rörelser med hjälp av så kallade beslutsträd som skapas med hjälp av maskininlärning. Den klarar inte programmering i fält, som Boschsensorn ovan. Enklare rörelser känns igen i en DFA (determinisisk finit automat). Att känna igen gymrörelser drar 13 µW vilket är omkring en tjugondel av Boschs cpulösning. JAN TÅNGRING jan@etn.se

Syntiant

15

TEMA: AI, IoT & SENSORER

JLT vill surfa på sensorer och mjukvara Växjöföretaget JLT Mobile Computers står redo att åter öka farten. Tillväxtstrategin framåt bygger på egenutvecklad mjukvara som tar hjälp av inbyggda sensorer i de egna datorerna för att skapa säljbara tjänster. För att ha full kontroll i alla led startar hårdvaruspecialisten nu ett dotterbolag med uppgift att utveckla mjukvaran som ska få fart på affären kring de nya tjänsterna.

L

ikt de flesta har JLT känt av pandemiåret 2020 – speciellt som affärsidén i stor utsträckning bygger på att initialt spendera mycket tid hos kunden. – Vi är ute på deras sajt och tittar hur lagret ser ut, på strukturen, vilka accesspunkter till wifi som finns och annat. Det gör vi för att se till att vår lösning fungerar när kunden ­bestämmer FAKTA Växjöföretaget JLT Mobile Com­ puters har utvecklat tåliga datorer i 27 år. Det vänder sig till företag som kräver riktigt hög prestanda, tålighet och tillförlitlighet. De allra flesta av kunderna – över 60 procent – använder JLT:s datorer i någon typ av lagerlösning inomhus, exempelvis så kallat Food & Beverage- eller fryslager. En styrka hos JLT är att företa­ get kan anpassa hårdvaran efter kundens behov, och att produk­ tion ligger nära utvecklingen i Växjö. Nu är ambitionen att bygga en stark mjukvarugrupp, som också ska jobba nära kunderna. I skrivande stund har JLT 15 anställda i Växjö, 4 i Stockholm och 12 i USA.

16

sig, och vi installerar, säger Per Holmberg, vd på JLT, och adderar: – Den biten har varit väldigt utmanande det senaste året. Samtidigt har JLT klarat sig bra. Det finns pengar i kassan, och branschen som företaget vänder sig till med sina stryktåliga datorer har varit relativt skonad från pandemin. Vanligen är kunden ett företag som pro-

ducerar eller har någon typ av distributions- eller logistikverksamhet. Orderingången under det fjärde kvartalet förra året var dessutom riktigt stark för Växjöföretaget. Detta i kombination med en begynnande vaccinering världen över gör att JLT nu valt att lägga i en högre växel. – Vi har bestämt att det är läge att försiktigt börja gasa igen. Då

har vi bildat ett dotterbolag med fokus på olika mjukvarulösningar. Vi har rekryterat en vd, och nu letar vi efter en utvecklingschef, säger Per Holmberg. G R U N D E N I T I L LVÄX T S T R AT E G I N är redan lagd med de två datorerna JLT6012 och JLT6012A, vars hårdvara är förberedd för den kommande utmaningen (se faktaruta). – Vi vill börja med att utnyttja sensorerna som är inbyggda i vår senaste datorgeneration. Det kan exempelvis vara att ta in data från temp- och vibrationssensorer för att mäta hälsan på datorn, och förutse när den ska servas.

FAKTA

Inbyggda sensorer bäddar för nya tjänster De två datorerna JLT6012 och JLT6012A är viktiga pusselbitar i JLT:s vision att addera tjänster till sin portfölj. Det är deras inbyggda sensorer som ska öppna för det, tillsammans med framtida mjuk­ varulösningar. Ett pilotprogram för JLT6012A har precis lanserats. Växjöföretaget utvecklade datorn under förra året, och hittills har pilotenheter skeppats till en första kund i Europa. Full lansering och produktion är beräknad till sommaren. JLT6012A bygger på JLT6012, som lanserades för tre år sedan och idag är den snabbast växande

produkten i företagets historia. Den äldre versionen bygger på Windows 10 medan nykomlingen är baserad på Android 10. I JLT6012A har bland annat en x86-processor från Intel bytts ut mot en Snapdragon 660 från Qualcomm. De två datorversionerna har samma formfaktor och samma mekanik. De många sensorerna som finns integrerade är dessutom funktionellt desamma. Här ingår en mängd memskretsar såsom gyro för att kunna detektera rikt­ ningsändring, accelerometer som mäter acceleration i xyz-led och magnetometer som håller koll på

kompassriktning. Till detta kommer ett antal integrerade temperatursensorer samt sensorer som detekterar spän­ ning och ström. Likaså ingår GPS, batterihanteringsfunktioner, pro­ grammerbara in- och utgångar och en rfid-transmitter för exempelvis AW inloggning.

ELEKTRONIKTIDNINGEN 3/21

TEMA: AI, IoT & SENSORER data från sensorerna och gör viss bearbetning för att sedan skicka upp data till molnet. I den molnbaserade applikationen administrerar man enheterna. Där samlar man också in data från en eller flera datorer för att bearbeta och presentera den i en dashboard för kunden. – Vi kan installera prototypen på test och presentera data som stötar, vibration och temperatur i form av diagram. Men det är bara för att exemplifiera hur det kan se ut. Sedan måste vi jobba med kunden för att se vad som är mest värt och hur data ska analyseras och presenteras. Det är för denna uppgift som JLT beslutat att bygga egen mjukvarukompetens. Inom det nybildade dotterbolaget ska mjukvara som samlar in data och lösningar som visualiserar data utvecklas. Den första mars i år tog Andreas Nivard plats i vd-stolen, som första anställda i JLT Software Solutions. M E N D E T S LU TA R I N T E D Ä R . Han har jobbat inom Det ska även gå att koppla mjukvaruindustrin i på yttre sensorer till över 25 år och kommer datorn, och att samla in närmast från TietoEvry, data från externa sensorer där han varit resultatannär exempelvis en truck svarig för verksamheten i kör runt på ett lager Per Holmberg Smålandsregionen. under en dag. Då blir det Nästa steg är att ta ombord en helt plötsligt möjligt att mäta utvecklingschef. och rapportera luftfuktighet, – De två ska sedan börja med temperatur och annat som kan att ägna tid med våra säljare, vara känsligt på ett lager. kunder och vår nuvarande utHittills har JLT tagit fram en vecklingsavdelning. prototyp för att demonstrera Planen är att bygga upp en tekniken. Den är baserad på mjukvarugrupp som sitter i ­Microsoft Azure och består enkelt beskrivet av en molnbaserad samma lokaler i Växjö som hårdvaruutvecklingen gör idag. Om applikation och ett antal klienter ett år är planen att en handfull som installeras på de olika personer ingår i gruppen. datorerna. Klienterna samlar in I datorerna finns även gyro, som kan detektera rörelse, och kompass, som kan ge färdriktningen på fordonet som den är monterad i. På ett lite större utomhuslager kan dessutom GPS:en komma till nytta. Får Per Holmberg säga det själv så är det skalbara tjänster som företaget ska utveckla. Redan idag erbjuder JLT vissa tjänster, främst via serviceavtal. – Det har blivit en rätt stor del av vår omsättning, över tio procent, så ofta är det en ganska lönsam del av affären. Tanken är att ta fram en infrastruktur som samlar in information från många olika datorer, analyserar data, och presenterar data överskådligt för att hjälpa användaren att ta olika beslut. Det kan också vara en tjänst som adderas i ett serviceavtal, som exempelvis garanterar att datorn har en upptid på minst 99 procent.

– Jag ser att vi tar samma beslut som vi gjort kring produktionen av våra datorer. Där har vi valt att inte lägga ut till Asien för att vi har så mycket variationer på produkterna. De är oftast kundanpassade och vi måste verkligen ha kontroll på kvaliteten, och ändå kunna erbjuda flexibilitet, säger Per Holmberg, och förtydligar: – Jag tror detsamma gäller mjukvaruutvecklingen. Det kommer att vara så kundnära utveckling, och anpassad, så utvecklingsingenjörerna måste finnas nära tillhands. M E N O M A L L A S K A S I T TA i samma lokaler, och arbeta tajt ihop, frågar man sig varför JLT etablerar ett separat företag – inte enbart en ny utvecklingsavdelning. På den frågan ger Per Holmberg två svar. – Jag vill undvika att verksamheten helt plötsligt bara blir en del av det vi redan gör. För vi har redan idag en hel del expertis inom hårdvarunära mjukvara, och det är inte där jag vill fokusera de nya resurserna. Istället handlar jobbet om att hitta nya affärsmodeller och nya intäkter genom olika mjukvarulösningar och tjänster. – Den andra anledningen är att jag också ser detta som ett startupföretag inom JLTgruppen. Företaget ska inte bara utveckla mjukvara, utan det ska också definiera en affär och jobba mot våra kunder för att hitta värdet. Det handlar om att bygga en affärsverksamhet och utveckling.

ANNA WENNBERG anna@etn.se

Hög effekt OCH tillförlitlighet? Du ville ha mer ström per pol från våra tillförlitliga kontakter. Du ville ha enkelt handhavande och höga prestanda vid vibrationer. Du ville ha Harwins höga kvalitetsstandard.

Vi lyssnade. n n n

60 A per kontakt

Stötar upp till 100 G

Mate-before-lock-låsning i rostfritt stål n

Arbetstemperatur upp till 150°C

FAKTA

Windows versus Android Under ett antal år har JLT brottas med frågan: Kommer Android att bli betydande inom industrin? Framförallt har kunderna oroats över om operativsystemet klarar alla säkerhetskrav. – Android är väldigt hett just nu och jag tror att man har kommit över säkerhetsaspekterna, konsta­ terar Per Holmberg, vd på JLT. Han menar att två faktorer driver det växande intresset. Dels är nästan alla ­handburna enheter Android idag, och it-­ avdelningar vill ha samma opera­ tivsystem på alla datorer, även de på lagret. Dels finns det väldigt

ELEKTRONIKTIDNINGEN 3/21

många gamla enheter som kört Windows CE, Window Embedded eller liknande, som inte längre kan servas. Vid byte tvekar många att ersätta med fullfjädrade Windowsenheter. Istället tittar de på Android som är ett lättare operativsystem utan licensavgifter. – Det har gjort att andelen som tittar på Android har vuxit rejält det senaste året även om fler fortfaran­ de väljer Windows när de väljer nytt. Det som bromsar är en oro för att en lösning inte fungerar under en produkts hela livstid, som kan vara upp till tio år. – När det gäller Windows så tar

Microsoft hand om det. Det gör inte Google, utan företaget lägger an­ svaret på hårdvaruleverantörerna, säger Per Holmberg, och fortsätter: – Windows kan köras på väldigt många maskiner. Det är lätt att byta revision, och det fungerar. Android är gjort mycket tajtare mot h ­ årdvaran, vilket är en fördel vad gäller pre­ standa och effektförbrukning. Ut­ maningen blir att uppgraderar man operativsystemet så är det inte säkert att den gamla hårdvaran fungerar. Vissa industrikunder har därför valt att köpa en viss version av Android, för att sedan aldrig upp­ datera. AW

harwin.com/kona

Connect with confidence

Harwin KONA Sweden Feb 21.indd 1

17

13/01/2021 07:14

ANNONS  INNEHÅLL FRÅN

Think Custom SoC. Think Socionext. 40 års erfarenhet från början till slut – du kan lita på oss

Socionext är en ledande global leverantör av systemchipslösningar med över 40 års erfarenhet. Faktiskt så är vårt namn SOCIONEXT en återspegling av vårt fokus på specialanpassade systemchip för vår tids modernaste och dynamiska tillämpningar inom bilindustrin samt tillverknings- och nätverksmiljöer. Vårt fokus är att tillhandahålla innovativa produkter och lösningar för situationer som kräver avancerade processteknologier med utmanande komplexitet och som har krävande prestandakrav. Dessa utmanande och komplexa tilllämpningar behöver specialanpassade systemchip. Varför? Många företag som designar produkter har inte lyxen att kunna ha en intern designavdelning för tillämpningsspecifika chip. Men när det inte går att få tag i rätt standardkomponenter så är lösningen ett specialanpassat chip.

www.eu.socionext.com

Så vad är skillnaden mellan tillämpningsspecifika integrerade kretsar och specialanpassade systemchip? Konstruktionsspecifikationerna, chipinnehåll samt gränssnitt och designansvar mellan kunden och chipleverantören är de viktigaste faktorerna att ta med i beräkningen. Med traditionella ASIC (tillämpningsspecifika integrerade kretsar) så ansvarar kunden för chipdesignen, baserat på teknologiska resurser som tillhandahålls av chipleverantören. Designen levereras till leverantören i form av en specifik teknologisk beskrivning på styrnivå (nätlista) eller som upphöjd beskrivning på mjukvarunivå. Chipleverantören tar sedan hand om att göra om kundens design till ett fysiskt chip, inklusive förpackning och kontroll av slutprodukten. Varje part måste ta ansvar för sin del i den övergripande konstruktionen. En ASIC innehåller ofta flera olika makro-block av immateriella rättigheter (IP-block) som tillhandahålls av chipsäljaren, men inkluderar inte nödvändigtvis någon särskild CPU-funktionalitet. En systemchipslösning (som namnet avslöjar) är baserat runt en CPU eller flera CPU-delsystem och agerar som det centrala styrelementet i det slutgiltiga systemet. Förutom att agera som CPU eller CPU:er så kommer systemchipet också att innehålla en mängd olika behandlingsenheter så som ISP, DSP eller GPU, samt andra särskilda

ASIC

Custom

SoC

ASIC or Custom SoC – What’s the difference? Think Custom SoC. Think Socionext. IP-block för funktioner så som externa höghastighetsgränssnitt. För att designa en ASIC så måste kunderna antingen ha ett särskilt internt chipdesignteam eller åtminstone interna experter som kan samarbeta med en extern designpartner. Detta kan vara svårt att motivera då den mängd av specialanpassade designer som krävs är begränsad. Som jämförelse så tillhandahåller metoden med specialanpassade systemchip ytterligare alternativ, genom att chipleverantören axlar en större del av designansvaret. Detta kan variera från en plattformsbaserad metod (där leverantören erbjuder förhandskontrollerade delsystem) till en metod där leverantören tar fullt ansvar för hela designprocessen. Våra fokuserade tillämpningar är särskilt relevanta för specialanpassade systemchip.

Specialanpassade systemchip för bilindustrin Bilindustrin håller på att röra sig mot självkörande fordon och en stor förändring när det gäller deras design. Infotainmentsystem i fordonet och avancerade förarstödsystem slås ihop för att förbättra körupplevelsen samtidigt som säkerheten höjs. Framtidens bil kommer att förena en mängd olika sensorteknologier så som kameror, radar, LiDAR och ultraljud vilket kommer

att kräva att en enorm mängd data genereras. Att uppnå dessa höga nivåer av prestanda och integration samtidigt som man minimerar chipstorlek, kostnad och strömförbrukning kommer att öppna upp nya möjligheter till anpassning vilket i sin tur kan vara det enda alternativet för att kunna uppnå kraven för dessa designmål.

Building Complex Automotive Systems? Think Custom SoC. Think Socionext.

Specialanpassade systemchip för sakernas internet och industri 4.0 Utmaningar från nätverksarbete och databehandling till maskinseende är bara några av de komplexa tillämpningar som behöver hanteras inom industrimiljön, speciellt med tanke på den stora mängd av olika kommunikationsstandarder som har antagits. Förmågan att kunna hantera stora mängder data när man är i framkant av utvecklingen blir

allt viktigare då kravet på nätverk och databehandling för dataseende och bildigenkänning utan något mänskligt ingripande växer. Här så har Socionext utvecklat en mängd olika lösningar vilka förenklar utvecklingen av industri 4.0-utrustning så som skydd av immateriella rättigheter, funktionell säkerhet och livscykelförvaltning

Industry 4.0 Application? Think Custom SoC. Think Socionext.

Specialanpassade systemchip för nätverk Socionext har en mångårig erfarenhet av toppmoderna specialanpassade systemchip för tillämpningar inom optisk nätverkstransport, och tillhandahöll marknaden med världens första 100G-, 200G- och 400G-chipssatser, vilka revolutionerade telekommunikationen. Med införandet av 5G så kan den breda kompetensen användas för nya förbättringar vilket ger bättre lösningar och att man kan övervinna nuvarande begränsningar och driva framåt gränserna för 5G för nya, bredare nätverkssystem. De krav som 5G ställer på höga datahastigheter med låg latens samt

nya funktionsuppsättningar har inneburit att överföring av data med hjälp av små enheter och moduler i konventionella lösningar med systemchip som inte är specialanpassade ofrånkomligen har lett till en dramatisk ökning av strömförbrukningen. Med hjälp av Socionexts intelligens så kan dock användningen av specialanpassade systemchip erbjuda enorma fördelar till systemlösningar då det möjliggör optimerade, komplexa konstruktioner med hög prestanda samtidigt som de har låg strömförbrukning och inte tar mycket plats.

Fördelarna med specialanpassade systemchip Specialanpassade systemchip ger kunderna möjligheten att få tillgång till deras egna specialdesignade chip med en minimal designinsats och minimala resurser från deras sida, till och med utan intern expertis. Socionext är världens näst största fabless-leverantör av specialanpassade

systemchip, och kan därför ta itu med de allra mest komplexa designutmaningarna för specialanpassade systemchip, baserat på den absolut senaste halvledarteknologin. Med 40 års erfarenhet och innovation från början till slut så kan du garanterat lita på oss.

Designing a 5G Network? Think Custom SoC. Think Socionext.

Socionext´s Custom SoCs

The Benefits Think Custom SoC. Think Socionext.

TEMA: AI, IoT & SENSORER

Metall-på-plast ger den På senare tid har tekniken letat sig in i basstationerna på grund av viktbesparingen när plasten ersätter metall eller andra tyngre material.

Idag skulle det knappast gå att tillverka en mobiltelefon utan MID-antenner.

FAKTA MID eller Mechatronic Intercon­ nect Device är tredimensionella plastdetaljer som skräddarsytts både vad gäller formen och ledarmönstret för varje produkt de designas in i. Ursprungligen stod förkortningen för Molded Interconnect Device och tekni­ ken slog igenom i samband med att antennerna flyttade in i mobi­ lerna för ungefär 20 år sedan.

Sunway tillhör pionjärerna inom metalliserade plastdetaljer, MID. Hittills har det ­kinesiska företaget haft begränsade möjligheter att tillverka proto­typer i Europa, men det förändras nu när det svenska kontoret kompletteras med ett utvecklings­ center i Schweiz. – Det är ett av skälen till att vi etablerar oss i Schweiz, att få ”in house”-tillverkning av proto­ typer, säger Robert Berg, som är Europachef på Sunway. Att det blev alplandet beror på att Multiple Dimensions lade ned verksamheten. Sunway passade på att ta över fyra personer med lång erfarenhet av MID inklusive prototyptillverkning. Stockholmskontoret med sex anställda tillhör pionjärerna inom MID.

20

– Vi gjorde den första proto­ typen 1997. Vi jämförde den med antennen i Nokia 3310 men det var först 2005–2006 som vi kom igång på allvar. Idag går det knappast att designa en mobiltelefon – där utrymmet är extremt begränsat samtidigt som prestandakraven är höga – utan MID-antenner. Det är svårt att få fram exakta siffror på hur stor marknaden är men analyshuset Global Market Insights uppskattar den till cirka

500 miljoner dollar i år och att tillväxten ligger på hela 15 procent per år. Samtidigt är Sunways egna uppskattningar ännu högre. D E E X T R E M T H Ö G A volymerna för mobiltelefoner har gjort antenner till den vanligaste MIDtillämpningen men på senare tid har tekniken även letat sig in i basstationer. Där är drivkraften i första hand viktbesparingen när plasten ersätter metall eller andra tyngre material. Att vikten är

Robert Berg

Ulf Palin

betydelsefull beror på att radion ofta är integrerad i samma enhet som antennen och monteras på hustak eller uppe i masterna. Men det går att hitta MIDkomponenter lite var stans där man behöver antenner, ledarbanor eller andra komponenter som går att skapa med en tredimensionell plastbit och ett metallmönster. En tillämpning hämtad från fordonsindustrin är en lamphållare till kupébelysningen som

ELEKTRONIKTIDNINGEN 3/21

TEMA: AI, IoT & SENSORER

perfekta antennen tillverkar till basstationer körs dock i en tredje och egenutvecklad process som vi inte får några detaljer om.

En liten Loramodul med MID-antenn.

följer innertaket och ­innehåller ledarbanor men tekniken används också för att skapa både hållare och reflektor i billyktor. I en tvättmaskin kan underdelen till vredet som används för att välja tvättprogram vara gjort med MID. Ett lite mer udda exempel är som fysiskt skydd i en betalterminal. Plastlocket som täcker kretsen där alla transaktioner lagras har ett tunt galler av kopparledare. Om ledaren bryts för att någon försöker borra sig ner till kretsen raderas innehållet automatiskt. O C H S Å F O R T S ÄT T E R D E T i all oändlighet, det är i princip bara fantasin som sätter gränsen och såklart även plånboken eftersom det finns en startkostnad. Exakt när det är vettigt att använda MID beror på hur stor detaljen är, hur mycket metallisering som behövs och produktionsvolymerna. – Många gånger handlar det om miljontals per år men det kan räcka med några tiotusentals per år, säger Robert Berg. Det finns ett antal olika metoder för att göra MID-komponenter. Vanligast inom elektronikområdet är LDS, Laser Direct Structuring, som togs fram av den tyska lasertillverkaren LKPF tillsammans med några plastföretag. Tekniken bygger på att plasten dopas med speciella additiver.

Efter formsprutningen aktiveras ytan där man vill ha metallmönstret med hjälp av laserljus. För LDS väljer man ofta en plast som ger låga dielektriska förluster i antenner och det finns material som fungerar även i millimetervågsområdet. Sunway har även en egenutvecklad process som liknar LDS men kallas LAP. – Vi använder samma typ av laser men man behöver inte ha fillern, vi har andra sätt att få metallen att fastna på materialet, säger Ulf Palin på Sunway. Det gör att man kan välja billigare plaster och plaster med andra egenskaper jämfört med LDS. De antenner som företaget

N O R M A LT TA R D E T R U N T tre veckor att ta fram ett verktyg för formsprutning men för prototyper eller mindre serier går det att tillverka verktyget, men framför allt prototyper, i 3D-skrivare. – Det blir en fördel med Schweiz, att vi kan 3D-printa plastdetaljerna istället för att formspruta, säger Robert Berg. Ytan blir visserligen inte riktigt lika slät och 3D-printning gör man normalt för mindre prototypkvantiteter. Standardverktyg sprutar normalt ett antal likadana detaljer parallellt. En sak som är värd att hålla i minnet är att det går att ändra ledarmönstret ända fram till produktionsstart. För även om simuleringsverktygen ger bra resultat kan mönstret behöva modifieras när man sätter ihop MID-komponenten med resten av produkten under utvecklingsfasen.

FAKTA

Snabbväxare Sunway grundades 2006, gick till börsen 2010 och omsätter idag över en miljard dollar. Det kinesiska företaget fokuserade ursprungligen på mobiltelefon­ antenner för asiatiska tillverkare. År 2012 förvärvades brittiska Lairds verksamhet inom mobiltelefonantenner, vilket ad­ derade nya kunder. I samband med affären öppnades även ett nytt kontor i Stockholm. Idag har företaget över 10 000 anställda runt om i världen och produktutbudet är betydligt bredare även om fokus fort­ farande är antenner och andra rf-produkter. Tillverkningen sker framförallt i Kina och Vietnam medan den största marknaden är USA.

Men att optimera ledarmönstret är i praktiken bara en omprogrammering av lasrarna som skapar mönstret. PER HENRICSSON per@etn.se

FAKTA

Så går det till Tillverkningsprocessen är högt automatiserad och det är inte ovanligt att man har flera lasrar placerade i lämpliga positioner runt ­plastbiten. Dessutom kan hållaren vrida plastbiten mellan olika lägen för att lasrarna ska komma åt ännu bättre när de ritar mönstret. Rithastigheten är som bäst 4 000 m/s men normalt handlar det om 1 500 till 2 000 m/s. Ljuset har en dia­meter på cirka 80 µm och är pulsat med en frekvens på 100 kHz. Rent praktiskt översätts ledarmönstret till ett körschema för laserpulserna där de överlappar varandra för att skapa mönstret.

Spåren från lasern är mellan 5 och 10 µm djupa och fylls med metall i en kemisk pläteringspro­ cess. Vanligen börjar man med ett kopparlager som ligger runt 15 µm. – Man behöver inte mer, det räcker med tre gånger skindepth för frekvensen, säger Ulf Palin. Som jämförelse kommer flex­ filmslaminat med 18 eller 35 µm kopparskikt som standard. Beroende på tillämpning kan man sedan lägga ett spärrskikt av nickel och ett guldskikt överst. Guld behövs om man exempelvis ska förbinda MID-komponenten med resten av produkten genom bond­

ning eller om man ska löda kablar, kontakter eller komponenter på MID-komponenten. Normalt är annars att man kopplar in en MID-komponent med mekaniska kontaktbleck monte­ rade på kretskortet. Tilläggas kan att lasrarna har tillräcklig effekt för att skapa viahål genom plasten om man så önskar. Ofta behöver man inte montera några andra komponenter på en MID-komponent men ibland ­monteras exempelvis sensorer. – Det krävs lite erfarenhet för att få det bra när man utsätter kompo­ nenten för värme, säger Robert.

Ett tunt galler av koppar­ ledare skyddar kretsen i en betalterminal mot fysiska angrepp.

ELEKTRONIKTIDNINGEN 3/21

21

TEMA: AI, IoT & SENSORER

John Fröde, platschef på Olsbergs Electronics.

FAKTA

Olsbergs i mer än hundra år Historien sträcker sig långt tillbaka i tiden. Redan 1906 grun­ dades Olsbergs Gjuteri, sjutti år senare tog Olsbergs Hydraulics form medan Olsbergs Electronics öppnades som en komplette­ rande verksamhet år 1996. Idag ligger gjuteriet i direkt anslutning till hydraulikverk­ samheten i småländska Eksjö – den verksamheten utgör ett av två ben. Det andra är syster­ bolaget Olsbergs Electronics med säte i Vallentuna, norr om Stockholm. Olsbergs Electronics har 27 anställda. Alla i Vallentuna. Här utvecklar, konstruerar och till­ verkar företaget alla produkter som det säljer, huvudsakligen produkter för radiostyrning av maskiner. Företaget har en fabrik som gör allt från yt- och hålmontering till test och verifiering. Hälften av de anställda i Vallentuna arbetar med tillverkning. Den andra hälften kan delas i två delar – den ena jobbar med utveckling, den andra med administration, inköp och försäljning. På konstruk­ tionssidan arbetar företaget med elektronik, mekanik och mjukvaruutveckling. Olsbergs Electronics omsät­ ter runt 40 miljoner kronor om året. Cirka 65–70 procent av produkterna skeppas inom Europa, resten går i huvudsak till Nordamerika.

Givaren mäter rotationsvinklar från 0 till 360 grader med 0,1 graders upplösning.

22

Magnus Dahlberg löder fast kablaget på vinkelgivaren.

Finlir vinklat mot extrem säkerhet

En liten vinkelgivare med stor potential – så kan det senaste tillskottet från ­Olsbergs ­Electronics ­beskrivas. Det är en udda fågel i företagets ­sortiment som spås kunna ta plats på ett stort antal ställen där det finns ett behov av att mäta en vinkel i realtid med extremt hög tillförlitlighet.

O

lsbergs Electronics är specialiserat på radiostyrning av maskiner, men när en av kunderna, en krantillverkare, sökte efter en givare för att mäta vinklar på sina lyftkranar så att inget farligt händer i drift gick frågan till Olsbergs. – En kran får inte välta, den får inte slå i någonting, infästningar får inte knäckas, inget farligt får hända så det behövs ett antal givare som komplettering till styrsystemet som vi gör över radio, förklarar John Fröde, platschef i Vallentuna och adderar: – Vi fick frågan om vi kan göra det, eftersom vi har kunskap om alla krav och säkerhetsstandarder som ställs på denna typ av system.

Det var starten till en produkt som i skrivande stund står redo att lanseras brett. Den lilla vinkelgivaren är tagen från blankt papper till säljbar produkt i Vallentuna. U N D E R S K A L E T S I T T E R två accele­ rometrar som i realtid mäter mot jordgravitation i olika vektorer. – För att få upp säkerheten till PLd-nivå har vi två memskretsar som kontinuerligt ligger och övervakar varandra, förklarar John Fröde. PL-nivåer anger sannolikheten för att något går fel. Fem nivåer finns – från PLa till PLe – där a-nivån är den lägsta klassningen. Ju högre klassning, desto mindre risk att en produkt fallerar.

De två accelerometrarna från NXP agerar offsetsensorer. Det betyder att de sitter i olika plan inuti enheten för att inte påverkas av samma fel samtidigt. För att givaren inte ska störas av irrelevanta rörelser ingår dynamiskt anpassade filter. Det kan exempelvis vara att en grävskopa dänger i backen. Då fortplantar sig skakningar som vinkelgivaren detekterar. – Vi har en mängd adaptiva filter som klarar av att särskilja vinkelförändringar mot yttre åverkan. Det har vi inte sett att någon annan har idag, säger John Fröde, men fastslår snabbt: – Jag garanterar inte att ingen annan har det, vi kan ha missat något. Oberoende är vår lösning relativt unik. ELEKTRONIKTIDNINGEN 3/21

TEMA: AI, IoT & SENSORER En processor sköter konverteringen från accelerometerdata – som i princip bara anger hur många G det är i olika riktningar – till rotationsvinklar från 0 till 360 grader. Likaså kontrollerar den att de två memskretsarna med olika offset anger samma vinkeldata. Först därefter skickas mätdata till styrsystemet med tidsintervallet 50 ms. inbyggda diagnosfunktioner. Den gör en egendiagnos av alla enheter. Märker den att något inte står rätt till stängs allt av, därefter meddelar den sin värd som kan vara en kran, en båt, en lastbil eller annat att något är fel internt och att maskinen inte får köras längre. – Det är mycket matematiska algoritmer. Mjukvaran är utvecklad under ett Safety-reglemente som också faller inom ramen för det som kallas PLd. Den måste vara utvecklad, testad och verifierad på speciella sätt just för att man ska veta att det inte finns buggar. P R O C E S S O R N H A R ÄV E N

All mjukvara, även beräkningsalgoritmerna, är helt utvecklade av företaget självt. – Det finns färdiga algoritmer men de är inte klassade enligt tillräckligt hög säkerhetsnivå. Lyfter vi in sådan kod vet vi inte att den säkert alltid gör rätt. Då kan vi inte skriva under på att en enhet bara har en teoretisk driftsfel varje miljarte timme. – Så den smärtsamma sanningen är att vi måste utveckla all kod själva från första raden. Enheten kommunicerar med styrsystemet över CAN-bussen. För att öka säkerheten ­använder företaget något som heter CANopen Safety; ett standardi­ serat protokoll med extra checksummor och säkerhets­ algoritmer ovanpå vanlig CAN. I en tillämpning används alltid minst två vinkelgivare. Ta en lastbil med kran. Då placeras minst en givare på kraven och en på lastbilsflaket. Om ­lastbilen parkeras i en slänt känner givaren av det, och kompenserar automatiskt. Ingen kalibrering krävs utan givaren arbetar mot

gravitationen och vet alltid vad som är nedåt. Nykomlingen är utvecklad för att användas med kranar som exempelvis kan sitta på lastbilar, skogsmaskiner eller fartyg. Det är helt vanliga lyftkranar, från små som lyfter virkesbitar till gigantiska kranar som är 60–70 meter höga och lyfter byggmaterial i städer. Samtidigt äger Olsbergs konstruktionen, och kan sälja den till alla olika typer av tillämpningar. Bara fantasin sätter stopp. – Kranar är intressant, men vi ser att det går att använda vinkel­ givaren till så mycket mer. Du kan mäta bogen på ett skepp så att den inte öppnar sig och vatten strömmar in, du kan mäta att en biltransport inte får en vinkel så bilarna åker av. Den kan användas över allt där det är jättehöga krav på säkerhet. Den höga säkerheten som byggts in gör att den svenska givaren tros ha störst potential i Europa. – Tittar man på var det är mest stringenta krav vad gäller

säkerhet så ligger Europa och EU i framkant. Av den anledningen, om jag får gissa, ligger den största marknaden för vinkelgivaren i Europa, och den näst största i Nordamerika. I ett första skede har två modeller tagits fram. Det enda som skiljer dem åt är hur noga de presenterar den uppmätta vinkeln. A L L A E N H E T E R har 0,1 graders upplösning men bara den ena modellen presentera mätningen med den noggrannheten. Den andra visar vinkeln i hela grader. – Om maskinen som givaren sitter på vibrerar och skakar måste vi medelvärdesbilda mätvärdet och för att avläsningen inte ska bli för nervöst kan det vara vits att presentera en lite grövre upplösning, förklarar John Fröde. På frågan om det redan nu finns ytterligare modeller på ritbordet blir svaret: – Om framtiden utvisar att vi behöver fler än två varianter får vi väl anamma det.

ANNA WENNBERG anna@etn.se

One-stop shop for product testing

CLIMATIC TEST

MECHANICAL TEST

IP & CORROSION TEST

EMC TEST

ELECTRICAL SAFETY

MADEBYDELTA.SE

ELEKTRONIKTIDNINGEN 3/21

23

PE R

R TA T

EX

Så väljer du minne till ditt industriella IoT-system Tio punkter att överväga I IKEL

takt med att hårdvara för industriellt IoT (IIoT) utvecklas ökar mängden och kvali­ teten på data som skapas exponentiellt. Därmed förändras sättet som IIoT-data hanteras, lagras och analyseras. Det finns ingen standardiserad datahierarki eftersom det finns många källor och många klienter. Den stora mängden genererad data är inte heller begränsad till lokala anslutningar för specialbyggda tillämpningar, utan finns till­ gänglig i ett nät av anslutningar. Elektronikkonstruktörer måste därför kunna avgöra vilken typ av minnes- och lagringsteknik som ska användas för IIoThårdvaran. Både DRAM och flashminne kan användas. Valet avgörs av olika anledningar som till exempel speciella dataegenskaper, uthållighet och tillförlitlighet som garanterar drift dygnet runt, prestanda, effektförbruk­

24

Av Arthur Sainio, Smart Modular Technologies

Arthur Sainio är produktmarknadschef på Smart Modular Technologies. Han leder arbetet med att bana väg för minnestekniker såsom MRAM och NVDIMM i tillämpningar som industriellt IoT (IIoT), telekommunikation, flyg och försvar. Det gör han bland annat genom att engagera sig i konferenser, webinarier och NVDIMM Special Interest Group inom organisationen SNIA:s initiativ SSSI (Solid State Storage ­Initiative) där han även är medordförande. Tidigare har han varit produkt­ marknadschef på Hitachi Semiconductor.

ning, livslängd, skalbarhet, robusthet, tem­ peratur, säkerhet och pris.

1. Dataegenskaper Egenskaperna hos IIoT-data är avgörande i valet av lagringsmedia liksom konfigura­ tionen hos minnet som ska används i sys­

temdesignen. IIoT-system som samlar in videodata kan använda 3D NAND-flash som lagrar tre bitar per cell (TLC, triple-level cell) eller fyra bitar per cell (QLC, quad-level cell). Dessa är vanligt förekommande i olika typer av SSD- och SD-kort. Vid videoinspelning är inte varje enskild bit kritisk så flashminnet

ELEKTRONIKTIDNINGEN 3/21

MICHAEL DZIEDZIC/UNSPLASH

TEMA: AI, IoT & SENSORER

TEMA: AI, IoT & SENSORER kan vara av enklare kvalitet, så kallat consu­ mer grade. Detsamma gäller för DRAM, som kvalitetsmässigt varken behöver vara så kal�­ lat industriklassat (enterprise grade) eller ha felkorrigering (ECC). Vid numerisk IIoT-data är det viktigare att upprätthålla dataintegriteten. Dataanalys nedströms eller övervakning kan kräva var­ ningar om något går fel. Ta som exempel ett system som kräver att temperaturövervak­ ningen reagerar om en databit ligger utanför bestämda parametrar. I sådana situationer räknas varje bit; därför är det viktigt att noga överväga vilket flashminne som används, för att säkerställa att kritisk data inte går förlorad. När det gäller DRAM kan det vara värt att addera ECC för att minimera eventuella pro­ blem med bitfel. Både kretsar och moduler som stöder ECC finns tillgängliga.

2. Uthållighet och tillförlitlighet

Bitar per cell

Approximativt (P/E-cykler)

2D NAND SLC

1

100 000

2D NAND MLC

2

3 000

2D NAND TLC

3

300

3D NAND TLC

3

3 000

3D NAND TLC

4

300

Figur 1. Tabellen jämför olika typer av flashminnen.

Systemkonstruktionen måste matcha hur ofta data kommer att skrivas till flashmin­ net och hur länge data behöver lagras. Ju mer kritisk data, desto viktigare blir valet. Många industriella system använder fortfa­ rande SLC CF-kort av industriell kvalitet. Det är mycket tillförlitliga (och dyra) flashmin­ neskort, ursprungligen konstruerade för ka­ meror, och klassade för 100 000 P/E-cykler. I många fall är standardiserade SD- eller Mi­ croSD-kort tillräckligt för att lagra IIoT-data. DRAM kan skrivas till eller läsa data från minnet hur många gånger som helst. Det viktigaste när du väljer DRAM är tillförlitlig­ heten. Det är önskvärt att använda industri­ klassat DRAM i IIoT-system som kräver hög tillförlitlighet. Dessa minnen har genomgått mer robusta tester för att minska risken för framtida bitfel vid drift. Alternativet är billi­ gare konsumentklassade DRAM. Om ett IIoT-system som används för en

kritisk tillämpning inte är konstruerat för att kunna hantera ECC DRAM kan ett alternativ vara att använda industriklassat DRAM, som har hög tillförlitlighet under lång tid.

3. Prestanda Äldre IIoT-system spelade enbart in data, analysen gjordes senare. Nyare system – så­ som Smart Wireless Computings system­ moduler och kortdatorer – använder ofta snabbt minne och snabb lagring samtidigt som analysen utförs av enheten i realtid. IIoTsystem som övervakar jordbävningar och tidvattenvågor är två exempel på tillämp­ ningar som kräver denna högre prestanda. Vissa produkter som är avsedda för IIoT-system använder effektsnåla DDR3 (LPDDR3) och LPDDR4-minne för att maxi­ mera prestanda vid lägsta möjliga effekt. Processor, minne och lagringsmedia bör väl­ jas tillsammans för att passa tillämpningen. Idag ställs allt högre krav på prestanda i takt med att realtidsdata blivit viktigt för att kun­ na fatta affärskritiska beslut.

4. Kostnad Priset för hårdvaran till ett IIoT-system kan variera dramatiskt beroende av vilken typ av minne och lagring som används. Minne och lagring kan stå för mellan 5 och 40 procent av priset för hårdvaran.

means total control

Olsbergs Vinkelgivare CANopen Safety – för tillförlitlig och säker styrning Vinkelgivare CANopen Safety har tagits fram för kunder som har höga krav på korrekt och tillförlitlig mätning av en specifik vinkel i realtid.

ter duk o r e p bergs rar Säk ed Ols nik m ktro ele

Mätintervallet är 0-360 grader. Beroende på modell erbjuds upplösning 1,0 eller 0,1 grader. Vinkelgivaren är enaxlig med dubbla sensorer och bygger på MEMS teknik med dynamiskt anpassade filter. M12 kontakt som standard för enkel inkoppling i överordnade system.

För mer information om produkten se www.olsbergs.se eller ring 08-511 858 50. Olsbergs Electronics AB, Fågelsångsvägen 10, 186 42 Vallentuna

ELEKTRONIKTIDNINGEN 3/21

25

▲ ▲

för 24/7-drift IIoT-system är typiskt konstruerade för lång­ varig kontinuerlig drift – tjugofyra timmars drift, sju dagar i veckan är ett mycket vanligt krav för utomhusskyltar och tillämpningar som processövervakning och automatise­ ring. Tabellen ovan, som jämföra olika typer av flashminne och olika P/E-cykler, kan du använda som referera när du ska välja ett lämpligt minne. P/E står för program/erase.

Typ av flashminne

TEMA: AI, IoT & SENSORER

Figur 2. Exempel på ett DDR4-kort som används i ett IIoT-system.

ER

EX

en missmatch – men klart är att IIoT-system kräver långsiktig sup­ port och användbarhet. Helst bör minnes- och lagringskomponenter i möjligaste mån anpassas till IIoTutrustningens livslängd. Likaså bör för­ sörjningskedjan beaktas när ett IIoT-systems arkitektur definieras.

R TA T

P Ett komplext industriellt auto­ matiseringssystem som använder maskininlärningsalgoritmer för att identifiera viktiga mätstorheter och som automatiskt justerar in­ ställningar i realtid baserat på förutbe­ stämda preferenser, kommer att ligga i den övre änden av prisskalan. Ett sådant system kräver betydligt mer minne och lagring än exempelvis ett skräddarsytt EKG som analy­ serar den elektriska aktiviteten hos ett hjärta och visualiserar sensordata via en mobilapp

IKEL

7. Skalbarhet

Skalbarhet är, precis som lång livslängd, kri­ tiskt för ett IIoT-system som ofta måste skalas för att kunna stödja tiotusentals styrenheter, 5. Effektförbrukning robotar, maskiner och andra specialbyggda Genom att sänka ett systems effektförbruk­ tillämpningar. ning minskar energikostnaden och värmen Detta kan innebära en möjlighet att öka som utvecklas samtidigt som systemets till­ densiteten hos minnet och lagringskompo­ förlitlighet ökar. Låg värmeutveckling gör nenter som används och/eller att det går att att en konstruktion inte heller behöver fläkt, uppgradera ett system med produkter som vilket är ett vanligt krav hos robusta IIoT-­ har högre prestanda. Ta exemplen video­ tillämpningar. upplösning och färgdjup – båda ökar och Det är populärt att använda LPDDR4 för kräver således större lagringskapacitet. mobila enheter och IIoT-system eftersom deras nominella driftspänning är låga 1,1 V, 8. Robusthet vilket skruvar ner energiförbrukningen. IIoT-system används ofta i miljöer där de ut­ LPDDR4-standarden stöder dessutom ett sätts för vibrationer, fukt och dålig luftkva­ förbättrat energisparläge. Det innebär att litet. Under dessa förhållanden måste min­ klockhastigheten kan sänkas när enklare nes- och lagringskomponenter skyddas. De uppgifter utförs i bakgrunden, vilket för­ allra vanligaste åtgärderna är att använda processer som täcker komponenten med ett länger batteritiden. För lagring finns två vanliga lösningar: lager lack och så kallad underfill (conformal coating and underfill) samt att välja special­ UFS 2.0- och MicroSD-kort. UFS 2.0 är ett flashminneskort av eMMCtyp (embedded multimedia controller) som läser och skriver snabbt och kan utföra båda uppgifterna samtidigt. Det förbrukar runt 1 mW i drift och under 0,5 mW i standby, och används ofta i mobila tillämpningar för att förlänga batteriets livslängd.

6. Livslängd I genomsnitt förväntas ett IIoT-system fung­ era i mellan sju och tio år. Det är ofta placerat utomhus, eller i andra utmanande miljö, där det både är dyrt och orealistiskt att byta ut­ rustning. Samtidigt är den typiska tiden mel­ lan olika processnoder 18 till 24 månader. Dessutom migrerar minnestekniken, exem­ pelvis från DDR3 till DDR4 eller MLC NAND till TLC NAND, vart tredje till femte år. Det är onödigt att påpeka att där finns

26

Figur 3. Ett exempel på en minnesmodul, en DDR4 MIP, från Smart Modular Technologies.

komponenter som är resistenta mot svavel­ dioxidföroreningar. Vanligen uppstår inte denna typ av fel förr­än under det tredje året i drift. Vid test och kvalificering bör ett IIoT-system därför utsättas för denna typ av förhållanden. Förutsägbart underhåll är en teknik som testas i samband med att Industry 4.0 börjat sprida sig. Det handlar om teknik som över­ vakar en utrustning i drift och uppskatta när det är dags för underhåll. Metod minskar kostnaden jämfört med då rutinmässigt el­ ler tidsbaserat underhåll tillämpas. Möjlig­ heten att i realtid föra över information från ett fabriksgolv till molnet gör dessutom att det går att säkerställa att produktionen kan fortsätta utan avbrott.

9. Temperatur Standardminnen har ett temperaturområde som sträcker sig från 0 °C till +70 °C. En av de vanligaste orsakerna till att ett fel uppstår i minnet eller lagrat data är för hög tempera­ tur. Tillförlitligheten hos ett system kan öka dramatiskt om man använder minnen och lagringsprodukter som är klassade att klara industriella temperaturer (–40 °C till +85 °C). Här erbjuder Smart Modular Technologies moduler som till exempel DDR4 ECC SODIMM och DDR4 MIP.

10. Säkerhet Dataintegritet och säkerhet i noderna (edge) har blivit allt viktigare för IIoT-system. Det bör ingå i systemkonstruktionen att över­ väga att skydda noderna från cyberangrepp. Både minne och lagringsmedia som används i IIoT-system kan rymma ökad säkerhetsnivå. För SSD:er är det standarden TCG Opal (Trusted Computing Group) som definierar enhetens autentisering, den är starkare och mer funktionsrik än ATA:s 256-bitars lösen­ ord. TCG Opal i kombination med 256-bitars kryptering gör enheten säkrare än någonsin. Ett alternativ är den amerikansk standard Federal Information Standard (FIPS) Publi­ cation 140-2 (FIBS PUB 140-2) som skyddar regeringshemligheter. Den kräver speci­ fika nivåer av kryptoalgoritmen Advanced Encryption Standard (AES), autentisering (såsom TCG Opal), manipulationsskydd och kontroll av elektronisk utstrålning. IIoT edge-system kan komma att kräva en av dessa säkerhetsstandarder. För DRAM finns ett relativt nytt säkerhetsalternativ – det använder RCD (Register Clock Driver) hos DIMM-moduler för att upptäcka och spela in obehöriga kommandon, och adresserar åtkomsten från CPU:n till minnet. Upp till 16 kund-definierade säkerhetsregler kan läg­ gas till för att skapa extra skydd. Slutsatsen av resonemanget ovan är att rätt val av minnes- och lagringskomponen­ ter till IIoT-system blir allt viktigare i takt med att Industri 4.0 expandera från tillämpningar som tillverkning och industriell automatise­ ring, till sektorer som transport, energi, jord­ bruk och smarta städer. n ELEKTRONIKTIDNINGEN 3/21

TEMA: AI, IoT & SENSORER

Vibrationssensorer för industriella tillämpningar D Av Petr Stukjunger, ST Microelectronics

Olika fel bidrar med olika frekvenser i vibrationerna.

PE R

R TA T

EX

Petr Stukjunger har arbetat närmare 15 år på ST Microelectronics. Idag är han senior applikationsingenjör och stödjer företagets kunder i EMEA-regionen. Fokus är framförallt på mikromekaniska sensorer för rörelser och miljöparametrar.

IKEL

Lasten

Montering

Upplinjering

Förslitning

?

SER, Sveriges Elektro- och Data- och IT-ingenjörer, är intresseförening för yrkesverksamma. SER arrangerar föredrag, studiebesök och seminarier, bygger kontaktnät mellan medlemmar och intressanta företag. I medlemskapet ingår Elektroniktidningen, Nordisk Energi samt medlemstidningen Elteknik. • SER 2021 samarbetar med SWEDSOFT, en förening för företag och organisationer verksamma inom programvaruutveckling. • SER 2021 är medlem i EUREL, Convention of National Associations of Electrical Engineers of Europe. Läs mer på www.ser.se eller mejla oss på ser@ser.se

ELEKTRONIKTIDNINGEN 3/21

27

▲ ▲

Är du medlem i

et blir allt vanligare med sensor­ noder som övervakar installatio­ ner i industrin. Det kan handla om vibrationer, ljud eller ultraljud, ström, spänning och temperatur. Ta som exempel en motor som har en vi­ brationssensor monterad på ovansidan. Be­ roende på vad det är för typ av vibrationer är det möjligt att förutse när ett fel kommer att inträffa. Det kan handa om dagar eller veckor fram i tiden. Om motorn driver en fläkt och ett av bla­ den är skadat kommer det att skapa vibratio­ ner med en viss signatur. Om motorn istället sitter löst kommer det att skapa vibrationer med andra frekvenser och annan form. En dålig upplinjering mellan motor och last kommer att skapa en tredje signatur. Slutligen har vi slitage i lager, växellåda och andra delar som genererar de högsta frek­ venserna i vibrationsdata. Under senare år har piezoelektriska vibra­ tionssensorer utmanats av mikromekaniska dito. Målet har dock inte varit att ersätta dem ett-till-ett. Mikromekaniska sensorer är billi­ gare, lättare och energisnålare, vilket gör det möjligt att använda dem på många fler ställen. De kan också skicka data trådlöst till molnet. Mikromekaniska sensorer har också fördelar som att de återhämtar sig snabbare efter en

TEMA: AI, IoT & SENSORER Parameter

Värde

Antal axlar

3

Fullt mätområde [g]

±2/±4/±8/±16

Bandbredd (–3dB) [kHz]

6,3

ODR [kHz]

26,7

Databuss

SPI

Brusdensitet [µg/√Hz]

75 (60 för en axel)

Strömförbrukning [mA]

1,1

Funktioner

FIFO (3 kbyte). Programmerbara högpass- och lågpassfilter. Interrupt. Temperatursensor. Inbyggd självtest.

Arbetstemperatur [°C]

–40 till +105

Matningsspänning [V]

2,1 + 3,6

Kapsling [mm ]

LGA 2,5×3×0,83 (14 anslutningar)

3

hård stöt, de har frekvenssvar ner till 0 Hz för maskiner som roterar långsamt liksom möjlig­ heten att mäta vibrationer i olika riktningar. Ett exempel på en modern vibrationssen­ sor för industriella tillämpningar är IIS3DWB från ST Microelectronics. IIS3DWB är en treaxlig sensor med ett valbart område från 2g till 16g. Traditionellt brukar man behöva 4g eller 8g för att över­ vaka motorer. Sensorn har en SPI-buss som gör den en­ kel att ansluta till en styrkrets. Bandbredden är 6,3kHz@-3dB med en datatakt på 26,7 kHz.

Sensorns frekvenssvar.

Bruset ligger på 75 µg/√Hz vilket kan mins­ kas till 60 µg/√Hz när bara en av axlarna används för mätning. Strömförbrukningen är 1,1 mA ,vilket gör den lämplig för batteri­ drivna tillämpningar. Vidare finns ett FIFO på 3 kbyte, program­ merbara filter och inbyggd självtest. Det användbara temperaturområdet går från –40 °C upp till +105 °C. Matningsspänningen ska ligga mellan 2,1 och 3,6 V. Kapslingen är en LGA med måtten 2,5 × 3 × 0,83 mm. ST garanterar en livslängd på minst tio år för IIS3DWB.

D E V I K T I G A S T E S P E C I F I K AT I O N E R N A

för den här typen av sensorer är: • Bruset • Bred och flack mätbandbredd för mekaniska vibrationer • Skarp filterkarakteristik för att undvika vikningsfenomen • Temperaturstabilitet Bruset Det är viktigt med en låg brusnivå när man övervakar maskiner eftersom det då går att upptäcka små variationer i vibrationernas

Från Idé till Produkt Elektronikdesign, EMC test, Produktion Utveckling Hårdvara Mjukvara

Produktion

SMD Hålmontering Slutmontering

EMC

Ackrediterat lab Filter design Filterproduktion

Test

Klimat Mekanisk

KEMET Electronics AB • Thörnblads väg 6 • 386 90 Färjestaden • Telefon 0485-563900 • www.kemet.com/Dectron

28

ELEKTRONIKTIDNINGEN 3/21

TEMA: AI, IoT & SENSORER karaktär och därmed med stor sannolikhet upptäcka begynnande förslitning. De fyra block som syns i figuren är en för­ enklad beskrivning av filterkedjan i IIS3DWB. Om vi börjar med den mekaniska sensorn, så har den en resonansfrekvens på 7 kHz. Den analoga signalen samplas, därefter filtreras den med lågpassfiltret LPF1 som skär vid 6,3 kHz. Det sista blocket är en kombination av filter och digital signalbehandling. Samman­ taget ger alla steg en brusnivå på –75 µg/√Hz för x- och y-axeln och 110 µg/√Hz för z-axeln, när mätningen görs i alla tre riktningarna. När mätningen bara görs i en riktning änd­ ras metoden för sampling och filtrering, vil­ ket leder till lägre brus, ner till 60 µg/√Hz för x- och y-axeln medan z-axeln har 80 µg/√Hz. Bred och platt mätbandbredd Tittar vi på frekvenssvaret på utgången av låg­ passfiltret LPF1 är det platt upp till 6,3 kHz där 3dB-punkten ligger. Tack vare det platta svaret behövs ingen kalibrering eller ytterligare filtre­ ring eller utjämning i applikationsprocessorn. Stor undertryckning utanför bandet En annan viktig egenskap hos frekvenssva­ ret är hur det uppför sig över 6,3 kHz. Man kan se att undertryckningen av högre sig­ naler ökar mycket snabbt, det handlar om 90 dB per dekad. Dämpningen är över 70 dB för frekvenser över 26,7 kHz. Slutligen kan man notera att dämpningen av signaler som kan vikas tillbaka in i pass­ bandet är över 50 dB. En snabbt ökande undertryckning utan­ för bandet gör det möjligt att eliminera frek­ venskomponenter som annars skulle kunna skapa vikningsproblem och därmed påverka analysen. IIS3DWB har allt detta integrerat. Temperaturstabilitet Den sista faktorn som har betydelse för vi­ brationssensorn är storleken på temperatur­ driften. För IIS3DWB är den negligerbar ef­ tersom den ligger inom ±2 procent över hela temperaturområdet från –40 °C till +105 °C. Därmed behöver man inte göra någon ytterligare kalibrering eller lägga in någon kompensation i styrkretsen. Tack vare allt det som nämnts levererar IIS­ 3DWB vibrationsdata av mycket god kvalitet. Data kan analyseras antingen i tids- eller frek­ vensdomänen genom att köra en FFT-algoritm i en lokal styrkrets. Avvikelser kan då upptäckas lokalt. Alternativt kan data förbehandlas och sedan skickas till molnet för analys. Utvärderingsverktyg och mjukvara Det finns ett stort antal hårdvaru- och mjuk­ varuverktyg för att skapa applikationer för monitorering. Utvärderingspaketet STEVAL-MKI208V1K innehåller ett litet kort som gör det enkelt att integrera IIS3DWB med ett testsystem under utvecklingsfasen. Kortet innehåller vibra­ tionssensorn, en kontakt för den flatkabel som kommer med kortet plus ett adapter­

ELEKTRONIKTIDNINGEN 3/21

Modulen innehåller allt som behövs för att övervaka en motor inklusive styrkrets, sensorer och signalbehandling.

kort med en DIL24-kontakt. Det är enkelt att skruva, limma eller sätta fast kortet med en magnet där man vill mäta vibrationer. Ett annat användbart hårdvaruverktyg är STWIN (Sensor Tile Wireless Industrial Node). Utvecklingspaketet STEVAL-STWINKT1B kommer med laddningsbart batteri, en plastkapsling och programmeringsproben ST Link. Det är bara att packa upp allt och börja övervaka en maskin. Alternativt så kan man utveckla en egen applikation. Om man tittar på blockdiagrammet kret­ sar det runt STM32L4, en lågeffektskrets med en Cortex-M4 från ST Microelectronics plus olika sensorer för industriella tillämpningar. Det är vibrationssensorn IIS3DWB, den sex­ axliga IMU:n ISM330DHCX med maskininlär­ ningskärna, den energisnåla accelerometern IIS2DH och magnetometern IIS2MDC. Dess­ utom finns temperatursensorn STTS751, för relativ luftfuktighet finns HTS221 och så finns en barometer i form av LPS22HH. Vidare finns två mikromekaniska mikro­ foner. MP23ABS1 är bredbandig, klarar ultra­ljud och har en analog utgång, medan IMP34DT05 täcker det hörbara frekvensom­ rådet och har digital utgång. För kommunikation med omvärlden finns blåtandsmodulen SPBTLE-1S liksom trans­ ceivrar för USB och RS485. För att säkra data mot intrång finns STSA­ FE-100. När det gäller mjukvaruverktyg finns det tre alternativ. STSW-STWINKT01 och FP-IND-PREDMNT1 passar för loggning av

sensor­data och övervakning av vibrationer i tids- och frekvensdomänen. Det tredje alter­ nativet är X-CUBE-MEMSMIC1 som även kan processa data från mikrofonerna. Utvecklingspaketet STSW-STWINKT01 fokuserar på snabb loggning av sensordata och klarar att logga alla data från STWINkortet även vid den högsta samplingsfrek­ vensen. Data lagras antingen i ett μSD-kort eller på en dator som är ansluten via USB. Loggningen kan konfigureras och styras från en smartmobil eller en dator. Det andra mjukvarupaketet FP-INDPREDMNT1 är speciellt framtaget för före­ byggande underhåll med analyser av vibra­ tioner i både tids- och frekvensdomänen. I tidsdomänen tittar programmet på status hos RMS-hastigheten och spikar i accelera­ tionen för alla tre axlar. Analysen i frekvensdomänen baseras på FFT-algoritmer och gör det möjligt att stu­ dera vibrationernas frekvensspektrum. Det finns två färdiga exempel där det första krä­ ver kortet STEVAL-STWINWFV1 Wi-Fi. Genom att kopla upp sensorerna via detta wifi-kort kan vibrationer och ultraljudsdata visas i AWS moln med hjälp av Predictive Maintanance Dashboard. Tjänsten är gratis att utvärdera och nås via ST Microelectronics websida under fliken DSH-PREDMNT. Det andra exemplet är STWIN, en firm­ ware möjliggör motsvarande funktionalitet men via blåtandsmodulen och en smartmo­ bil. Sensordata och FFT-resultaten presen­ teras på mobilen med hjälp av ST:s app som finns för både Android och iOS. n

29

TEMA: AI, IoT & SENSORER

PE R

R TA T

EX

Styrkretsar nära kanten IKEL

I

Djup maskininlärning i edge-tillämpningar kommer utföras av styrkretsar

ntresset för att göra maskininlärning di­ rekt på video- och stillbildskameror med ML-uppgraderade mikrostyrkretsar har vuxit i takt med att IoT-beräkningar flyt­ tar allt närmare ”kanten”, the edge. Utvecklingen av approcessorer och neu­ ronnätsacceleratorer i mikrostyrkretsar går snabbt och med jämna mellanrum dyker det upp nya smarta, effektivare lösningar. Trenden är att försöka konsolidera allt mer AI-funktionalitet, som artificiella neuronnät och applikationsprocessorer i mikrostyrkret­ sarna, utan att dramatiskt öka strömförbruk­ ningen eller storleken. Dagens maskininlärningsmodeller tränas på kraftfulla cpuer och gpuer och implemen­ teras sedan på mikrostyrkretsar. Inferens­ motorer som TensorFlow Lite används för att krympa modellerna till en storlek anpassad till mikrokontrollerns resurser. Det är enkelt att skala modellerna för att möta högre MLkrav. Snart torde det bli möjligt att inte bara göra inferenser utan även träning på mikro­ styrkretsarna, vilket kan göra dem till en ännu mer formidabel konkurrent till stora, dyra beräkningslösningar. För bara några år sedan trodde man all­ mänt att maskininlärning (ML) och djup maskininlärning (DL, deep learning, djup­ inlärning) var något som krävde kraftfull hårdvara. I edge-system hänvisades maskin­ inlärning och inferensdragning till gateways, edgeservrar och datacenter. Det var en fullt rimlig hypotes för sin tid. Trenden att distribuera beräkningar mellan moln och edge hade knappt startat. Men idag är scenen ny. Efter tunga forsknings­ insatser inom såväl akademi som industri är hypotesen falsifierad. Maskininlärning kräver inte längre pro­ cessorer med prestanda som räknas i biljo­ ner operationer per sekund (teraops, Tops). Allt oftare kan maskininlärning i edgetill­ lämpningar utföras av mikrostyrkretsar som utrustats med integrerade acceleratorkärnor för ändamålet. Det är ett uppdrag som de klarar utmärkt. Och de utför det dessutom till låg kostnad och med extremt låg strömförbrukning. De ansluter till molnet bara när det är absolut nödvändigt. Det känns alltmer som om mikrostyr­ kretsar med ML-acceleratorer är nästa steg i den utveckling som inneburit att sensorer som mikrofoner, kameror och miljöövervak­

30

Av Ali Osman Ors, NXP Semiconductors Ali Osman Ors har 20 år i halvledarindustrin bakom sig. Maskininlärning och datorseende är hans specialiteter och han har tidvis ansvarat för NXP:s strategier inom det området, bland annat för platformar för adas och autonoma fordon. Idag ansvarar han för NXP:s strategier inom edge-processorer. Ali Osman Ors rekryterades från CogniVue där han var forsknings- och utvecklingschef för dess systemkretsar inom AI och bild. Han läste till ingenjör i Ottawa, Kanada.

ningssensorer för varje generation utrustats med allt mer beräkningskraft. Det här är för övrigt den typ av sensorer som kommer att hantera de stora datavolymerna när IoT ska realisera sin potential. Steg för steg mot kanten ”Edge” definieras typiskt som de yttersta noderna i ett IoT-nät. Konkret kan det syfta på gateways och edgeservrar. Men det är egentligen inte där kanten går, utan den går ända framme vid sensorerna vid använ­ daren. Det logiska är att placera så mycket beräkningskraft så nära användaren som möjligt. Och det är ett uppdrag som mikro­ styrkretsar är som gjorda för. Man skulle kanske kunna argumentera för att edgeberäkningarna borde hanteras av kortdatorer som har fantastisk prestanda numera – i kluster blir de rena rama superda­ torn. Men de är fortfarande för stora och dyra för att kunna distribueras i hundratal eller tusental vilket är vad som krävs i storskaliga IoT-tillämpningar.

De kräver dessutom en extern lik­ strömskälla vilket kan vara ogörligt. Förbruk­ ningen i mikrostyrkretsar mäts å andra sidan i milliwatt. De kan drivas av några knappcel­ ler eller solceller. Det är alltså inte så konstigt att maskin­ inlärning i edgetillämpningar på mikrostyr­ kretsar har blivit ett hett område för nyut­ veckling. Det har till och med fått ett namn: TinyML. Målet är att inferenser – och i sinom tid även träning – ska göras på strömsnåla, re­ sursbegränsade komponenter, specifikt mikrostyrkretsar, snarare än på mer kraftfulla plattformar eller i molnet. Detta kräver att neuronnätsmodellerna rättas i storlek efter sina begränsade beräk­ nings-, lagrings- och bandbreddsresurser. Detta måste ske utan att funktionalitet och noggrannhet blir signifikant sämre. Resurserna måste optimeras. Komponen­ terna tar in tillräckligt med sensordata för att kunna göra sina beräkningar, samtidigt som noggrannheten justeras ner. Även om

Figur 1. Ju mindre breddmultiplikator (α ∈ {1,0, 0,75, 0,5, 0,25}) desto färre parametrar och beräkningar i modellen MobileNet V1. Observera dock att steget från 1,0 till 0,75 påverkar noggrannheten bara lite grand samtidigt som antalet parametrar och beräkningar minskar dramatiskt.

ELEKTRONIKTIDNINGEN 3/21

TEMA: AI, IoT & SENSORER

vill gå på djupet ett enda parameter är ungefär som att be­ tygsätta en bil från motorns maxvarvtal. Det är inte helt meningslöst, men har väldigt lite att göra med hur kraftfull motorn är eller hur bra bilen presterar, eftersom det bestäms av många faktorer tillsammans. Olyckligtvis har n ­ euronnätsacceleratorer gått i samma fälla. Mikroprocessorer och mikrostyrkretsar för maskininlärning döms återigen efter ett enda värde som är på mil­ jarder eller biljoner operationer per sekund, GOPS och TOPS. Det är en enkel siffra att lägga på minnet. Men i praktiken är det bara ett ensamt mätvärde som även om det är precist och korrekt bara är artificiellt – som en teoretisk mätning i labb snarare än under verklig drift. Till exempel tar Tops-måttet inte hänsyn till minnesbandbredd, cpu-overhead och för- och efterbearbetning. När dessa och and­ra faktorer beaktas – genom att till ex­ empel mäta prestanda på systemnivå på ett specifikt kort i verklig drift – kan den gott bara vara 50 eller 60 procent av databladets Tops-värde. Siffran visar nämligen bara produkten av antalet beräkningselement och klockfrek­ vensen. De avslöjar inte hur ofta kretsen kan leverera data. Om data alltid fanns omedel­ bart plats, energiförbrukning inte var ett problem, minneskapaciteten var oändlig och algoritmen passade hårdvaran som hand i handske – då skulle Tops vara mer me­ ningsfullt. Men i den verkliga världen finns inga sådana ideala miljöer. Och mätvärdet är ännu mer missvisande för ML-acceleratorer i mikrostyrkretsar. Små kretsar av det här slaget har typiskt värden mellan 1 och 3 TOPS – för det är ofta inte mer inferenskapacitet än så som behövs i ML-applikationer. Kretsarna är byggda kring Arm Cortexprocessorer som är speciellt ut­ formade för strömsnål ML. Om man väger in mikrokontrollerns stöd för heltals- och flyttalsoperationer och många andra funk­ tioner, är det uppenbart att Tops, eller god­ tyckligt annat ensamt mätvärde, är inte är tillräckligt för att bedömda prestanda vare sig för en ensam krets eller ett system. n

Figur 2. Användningsfall för maskininlärning.

data till slut skickas till molnet – eller möjli­ gen först till en edge-gateway och sedan till molnet – behöver de inte skickas i lika stora volymer eftersom betydande delar av analy­ sen redan har utförts. Ett populärt exempel på TinyML är kame­ rabaserad objektidentifiering. Det begrän­ sade lagringsutrymmet skulle normalt kräva att alla de högupplösta originalbilderna komprimeras. En kamera med egen inbyggd analyskapacitet kan istället som alternativ söka upp objekt av intresse i scenen och bara leverera bilder av dem, istället för den kom­ pletta scenen. Det resulterar i färre bilder som därmed kan bibehålla sin höga upplös­ ning. Vanligen tänker man sig att funktionen utförs av en kraftfullare beräkningsnod, men med TinyML går det att klara sig med mikro­ styrkretsar. Liten men ett lejon Trots att TinyML är ett relativt nytt paradigm har det redan gett överraskande goda re­ sultat för inferens (även på ganska klena styrkretsar) och träning (på mer kraftfulla styrkretsar) med minimal förlust i precision. På sistone har det presenterats fungerande exempel på röst- och ansiktsigenkänning, röststyrning och naturlig språkbehandling och till och med på att köra flera komplexa algoritmer för datorseende parallellt.

Med andra ord har en mikrokontroller med en prislapp under två dollar – på en Arm Cortex M7 på 500 MHz med mellan 28 och 128 kbyte minne – numera prestanda nog för att addera intelligens till en sensor. Mikrostyrkretsar på denna pris- och pre­ standanivå har inte bara Ethernet, USB, SPI och säkerhetsfunktioner som AES-128 utan även externt minne av flera slag, SPDIF och I2C. Vidare har de olika sensorer, Bluetooth och Wi-Fi eller åtminstone gränssnitt till dem. För ett lite högre pris kan du addera en Arm Cortex-M7 på 1 GHz, en Cortex-M4 på 400 MHz, 2 Mbyte RAM och grafikaccelera­ tion. Strömförbrukningen är vanligen inte mer än några milliampere från en 3,3 VDCmatning. Några ord om TOPS Konsumenter är inte ensamma om att för­ enkla allt till en enda parameter när de be­ dömer prestanda. Konstruktörer gör det hela tiden. Marknadsavdelningar älskar det efter­ som det gör det enkelt att sätta en rubrik som skiljer tydligt mellan olika produkter i sortimentet. Det är i alla fall så det känns. Det klassiska exemplet är att cpu:er år efter år bara värde­ rades efter sin klockfrekvens. Lyckligtvis för både konstruktörer och konsumenter är det­ ta inte längre fallet. Att bedöma en cpu efter

NR 12 DECE MBER

DU HÅLLER ELEKTRONIKTIDNINGEN I HANDEN! ETLIDEKNTINROGNEIKN ELEKTRONIK TIDNINGEN

Ses vi igen?

INTELLIGEN HAND T FÖRBÄT TRTAG STAKNING AR EN

SVERIGES ENDA ELEKTRONIKMAGASIN FÖR PROFFS

NR 2 FEBRUARI 2021

FLOW

NEUROSCIE

Ström och terapi mo depress t ioner

NCE: DT-SK

TION UNIKA KOMM

HAN TAR IDÉ TIL n, r från Ericsso erar son har succée Nu engag Mats AndersBluetest på sitt cv. honom. /8–10 Huawei och terminaler svenska satellit

KTH-PROFESSOR VILL DIGITALISERA MATERIEN FÅR TRE ÅR TILL:

STOCKHOLM:

Högsta betyg till Smartare elektroniksystem

Testar att styra trafiken med realtidsdata

/12–13

Öppnar upp gränssnitt i mobilnäten /12–14

PREN UMER ERA

/16–18

PRENUMERERA KOSTNADSFRIT T! ETN.SE/PREN 201023_9-6-Mill_ELEKTID_SE_Snipe.indd 1

10/19/20 4:53 PM

TNA DSF RIT

L FRAMGÅNG

VÄRLDS REKORD

Open RAN:

Ladda upp ny kod i plastflaskan så byter den form till ett mobil­ skal. Eller till vad som helst. Projektet är ett av de vildare i forskningsprogrammet Digital Futures. /14–15

ERE RA KOS

ANNE R:

Varje foton räknas

/14–15

PRE NUM

L- & DATA TEMA: MOBI

SVER IGES ENDA

ELEK TRON MAG ASIN IKFÖR PROF FS

TEMA: ME DTE

& HEA CH Genom LTH att i skidh stoppa in mäta både andtagen sensorer åkstyrka går det att och Lösn Göteborg ingen kommteknik. sföretaget er från Skisens. /12–13

SVERIG ES ENDA ELEKTRONIKMAGAS IN S FÖR PROFF

TEMA: DIGITALISERING OCH SMARTA STÄDER

ELEKTRONIK

TIDN INGE N

NR 1 JANUARI 2021

www.etn.se/pren

ELEKTRONIKTIDNINGEN 3/21

2020

/16–18

T! ETN .SE /PR

EN

201023_9

-6-Mill_EL

EKTID_S

E_Snipe.

indd 1 10/19/20

4:53 PM

:

Icomera ger tågresenärer snabbast wifi /16–17

KOST NADS FRIT

REN T! ETN. SE/P

10/19/20

4:53 PM

d 1

SE_Snipe.ind

ill_ELEKTID_

201023_9-6-M

31

NYA PRODUKTER

Yumi får sällskap av Swifti och Gofa n ROBOTAR Det har gått över fem år sedan ABB lanserade den kollaborativa roboten Yumi. Nu får den sällskap av Swifti och Gofa som kan hantera betydligt tyngre objekt, har längre räckvidd och dessutom är snabbare.

– De nya robotarna är idealiska för små företag som inte kunnat automatisera tidigare, säger Sami Atiya, affärsområdeschef för ABB Robotics & Discrete Automation, under dagens webbsända lansering och fortsätter: – Jag ser på cobots på samma sätt som datorn på ditt skrivbord eller smartmobilen i din hand. Yumi lanserades 2015 och var tänkt för montering av mindre detaljer under ett halvt kilo. Roboten är tvåarmad, men kom 2017 i en enarmad variant. Nu kompletteras den med Swifti och Gofa som bägge är enarmade, kan lyfta betydligt tyngre objekt, har en längre räckvidd och dessutom är snabbare. G O FA Ä R S E X AX L I G med vridmoments- och lägessensorer i alla leder, vilket innebär att den precis som Yumi kan arbeta sida vid sida med människor. Den kan lyfta upp till 5 kg, har en räckvidd på 950 mm och klarar hastigheter på upp till 2,2 meter per sekund. Dessutom är den IP-54-klassad. Swifti är en kollaborativ variant av ABB:s industrirobot IRB 1100. Den kan lyfta upp till 4 kg och finns med en räckvidd på 475 mm eller 580 mm. Den

maximala så kallade TCPhastigheten (Tool Center Point) är över fem meter per sekund, vilket enligt ABB är mer än fem gånger högre än andra cobotar i klassen och jämförbart med industrirobotar. Swifti har en extern säkerhetssensor som känner av när en människa närmar sig varvid den först saktar ned rörelserna för att stanna helt när man når den inre säkerhetszonen. En lampa på roboten återkopplar med

grönt, gult och rött om roboten upptäckt en människa, och i så fall på vilket avstånd. P R E C I S S O M G O FA kan Swifti programmeras genom att man drar och vrider armen manuellt i kombination med knapptryckningar som markerar olika positioner eller åtgärder som att plocka en komponent. För Swifti behövs dock ett löstagbart programmeringshuvud för att den ska kunna programmeras på detta sätt. Ett annat alternativ är att använda ABB:s grafiska mjukvara där man drar och släpper olika funktionsblock för att få roboten att göra det man vill.

har ISOstandardiserade flänsar för att montera plockhuvuden, verktyg eller andra saker som behövs för att roboten ska kunna göra sitt jobb. Swift väger 21 kg medan Gofa är lite tyngre med 27 kg. De kan exempelvis monteras på ett bord, B ÄG G E R O B OTA R N A

Swifti är en kollaborativ variant av ABB:s industrirobot IRB 1100 med en extern säkerhetssensor som känner av när en människa närmar sig varvid den först saktar ned ­rörelserna för att stanna helt när man når den inre säkerhetszonen.

Mouser lyfter fram Risc V

n UPPLYSNING Distributören Mouser ­öppnar en ny avdelning på sin webbplats för information och erbjudanden kring arkitekturen Risc V.

Mousers Risc V-sajt innehåller artiklar om hur Risc V kan användas för ansiktsigenkänning, säkerhet, flexibel processorkonstruktion, med mera. Sajten presenterar även strategier för Risc V-utveckling, och så finns här videos och produktinformation om utvecklingssatser från bland annat Microchip och Terasic.

32

Gofa är sexaxlig med vridmomentsoch lägessensorer i alla leder, vilket innebär att den precis som Yumi kan arbeta sida vid sida med människor.

på en vägg eller i taket. ABB har skapat en ny webbsida för sina kollaborativa robotar där det går att hitta allt från typexempel på vad robotarna kan göra till utbildningsfilmer i hur de programmeras. Priset börjar runt 30 000 dollar. PER HENRICSSON per@etn.se

Risc V lanserades kommersiellt år 2014 efter att ha använts som undervisningsmaterial på Berkelyuniversitetet. Alltfler kretstillverkare konstruerar cpu:er som använder Risc V som maskinspråk, bland annat eftersom det är gratis till skillnad från den dominerande arkitekturen Arm. Det som Mouser lyfter fram som styrkan med Risc V är friheten att vidareutveckla den. Enligt Mouser spelar Risc V idag en viktig roll i utvecklingen av AI, 5G och IoT. JAN TÅNGRING jan@etn.se

ELEKTRONIKTIDNINGEN 3/21

NYA PRODUKTER

FPGA:er optimerade på kostnad n PROGRAMMERBAR LOGIK Lågt pris, låg effekt och kompakt format. Det är tre säljargument när Xilinx nu uppdaterar FPGA-familjerna Artix 7 och Zynq-7000 till ­arkitekturen Ultrascale+.

De nya familjerna siktar in sig på produkter som behöver rejäl beräkningskraft i litet format. Fem exempel som Xilinx ­nämner är kameror för avsyning i produktionen, bärbar medicinsk utrustning, handhållen kommunikationsutrustning, testinstrument och projektorer. Både Zynq-7000 och Artix 7 har några år på nacken och börjar får svårt att möta kraven från kunderna. För Zynq-7000

handlar det framförallt om att beräkningskapaciteten börjar bli för klen medan transceivrarna i Artix är för långsamma. Dessutom passar Xilinx på att flytta produkterna till en ny processnod. – Vi kunde ha valt 28 nm eller 7 nm men 16 nm ger oss bäst prestanda per watt, kostnad och storlek, säger Jayson Bethurem på Xilinx. Minst lika intressant är att bägge familjerna går att få i TSMC:s InFO-kapsel. Förkortningen står för Integrated FanOut och har hittills varit reserverad för mobiltelefonindustrin. – Vi är de första med standard­ produkter som får tillgång till den.

InFO upptar 60 procent mind­ re yta och är 70 procent tunnare än motsvarande flip-chip-kapsling. Signalvägarna mellan chippet och kretskortet blir dessutom kortare vilket är gynnsamt för signalintegriteten. I D AG G Å R D E T I N T E att lansera en inbyggnadsprodukt utan att prata om säkerhet. De nya versionerna av Artix och Zynq har hämtat lösningar från Xilinx andra familjer i form av bland annat autentisering enligt RSA4096, AES-CGM-dekryptering liksom företagets egenutvecklade mjukvara Security Monitor som adresserar säkerhetshot under produktens hela livscykel. Artix Ultrascale+ kommer i

fyra storlekar med 96k till 306k logikceller. Vidare finns 400 till 1200 DSP-block liksom 12 transceivrar som klarar 16 Gbit/s. De första två medlemmarna i familjen är PCIs Gen3 medan de två som kommer lite senare ska verifieras mot PCIs Gen4. Zynq Ultrascale+ kommer i tre storlekar med 81k till 154 k logikceller. Vidare finns två eller fyra Arm Cortex-A53 plus två Arm Cortex-R5F. Vissa modeller har även Arms grafikkärnan Mali. De första medlemmarna i Zynq Ultrascale+ finns redan som sampel, för Artix dröjer det till årets tredje kvartal. PER HENRICSSON per@etn.se

Maxim utlovar dubbel livslängd hos batteridrivet n TRIO Batteridrivna IoT-lösningar växer starkt inom industri och sjukvård. Då behövs lösningar som kan överföra händelser i den analoga världen med hög noggrannhet och med extremt låg energiförbrukning, men också robust. Maxim Integrated lanserar tre kretsar som bäddar för sådana konstruktioner.

Ska du utveckla system som exempelvis mäter spänning, kraft eller tryck med hjälp av batteridrivna sensorer och sedan skickar data vidare är det vitalt att snåla på energibudgeten. Då gäller det att sensorerna kan läsas av med hög precision vid första mätningen, likaså ska ingen eller enbart lite kalibrering krävas. Till detta kommer att industrimiljöer kan vara tuffa – temperaturer kan fluktuera, det kan vara fuktigt och mekaniska påfrestningar kan förekomma. Det är detta Maxim nu utmanar med tre kretsar. Företaget

ELEKTRONIKTIDNINGEN 3/21

hävdar att de – instrumentförstärkaren MAX41400, precisionsförstärkaren MAX40108 och MAX31343, en realtidsklocka med integrerad memsoscillator – är som klippta och skurna för uppgiften. MAX41400 har programmer­ bar förstärkning, drar enbart 65 µA, har en offset på låga 25 µV och lågt brus. Enligt Maxim kan förstärkaren höja noggrannhe-

ten i ett sensorsystem med fyra gånger samtidigt som batteritiden förlängs med 55 procent jämfört med närmaste konkurrerande alternativ. MAX40108 kan drivas med låga 0,9 V, vilket enligt Maxim är industribäst. Det i kombination med låg strömförbrukning i både aktivt läge och vila gör att en sensors batteritid kan dubblas, hävdar företaget.

Den sista nykomlingen – MAX31343 – är en RTC med memsoscillator. Den ger en noggrannhet om ±5 ppm, vilket påstås vara klart bättre än närmaste alternativ. Samtidigt står memsdelen för ett robust skydd. Alla tre nykomlingar finns att köpa i volym. Likaså finns tillgängliga utvecklingspaket till var och en. ANNA WENNBERG

anna@etn.se

33

NYA PRODUKTER

En smart nos som sniffar sig till ätligt och oätligt n MEMSSENSOR En memssensor som mäter gaser, lufttryck, luftfuktighet och temperatur, och dessutom tar hjälp av artificiell intelli­ gens för att trimma sin förmåga, är vad Bosch Sensortec utvecklat. Det är den första i sitt slag, hävdar företaget.

Den lilla memssensorn – bara 3,0 × 3,0 × 0,9 mm stor – bygger på plattformen BME680, som var Bosch första miljösensorer när den kom för några år sedan.

LEVEL1TECHS

NYKO M L I N G E N , döpt till BME688, har fått ett utökat mätområde samtidigt som AI-funktioner adderats. Sensorn kan detektera ett stort antal gaser, däribland flyktiga organiska föreningar, flyktiga svavelföreningar och annat, exempelvis kolmonoxid och väte, på ppb-nivå.

Som exempel på hur sensorn kan användas tar Bosch livsmedel. I en lösning kan den användas för att avgöra om ett livsmedel håller på att bli dåligt genom att känna av om det förekommer flyktiga svavelföreningar som produceras av bakterier i maten. På samma sätt kan dålig andedräkt eller kroppslukt detekteras. D E T O P T I M A L A S ÄT T E T att skapa en lösning är att samla in data från verkligheten, menar Bosch. Det kan exempelvis ske genom att ta prover från gaser både i närheten av färsk och ruttnande mat. På så sätt går det att skapa olika modeller av de svavel­föreningar som finns i de givna luftproverna. I standardutförande kan BME688 detekterar olika svavel­ föreningar mycket noggrant. Samtidigt erbjuder Bosch utvecklingsmiljön BME AI-Studio,

Flexibel kraft för medtek som gör det möjligt att optimera sensor för andra gasblandningar och tillämpningar. I A I - S T U D I O kan kunden utveckla sin AI-modell genom att träna BME688 att – ta exemplet ovan – känna igen tecken på bakterietillväxt på maten. När sensorn har tränats tillräckligt skapas en effektiv AI-kod som körs på en styrkrets i kundens slutprodukt. Till detta kommer att BME680 samtidigt även kan mäta luftfuktighet, lufttryck och temperatur, vilket är intressant data att komplettera AI-modellen med. BME688 är tänkt i bärbara och uppkopplade tillämpningar. Enheten är liten och förbrukar mellan 2,1 µA och 11 mA, beroende av funktion och datahastighet.

ANNA WENNBERG anna@etn.se

n STRÖMFÖRSÖRJNING Japanska Cosel – ägare av den svenska kraftspecialisten Powerbox – har adderat PJMA-serien för strömförsörjning av medicinska tillämpningar. Två AC/DCversioner är släppta.

Det två versionerna har ett universellt inspänningsområde från 85 till 264 Vac med en typisk verkningsgrad på 88 procent. Enheterna heter PJMA600F och PJMA1000F och levererar som namnet antyder 600 W samt 1000 W. De går att få för de fyra utspänningar 12 V, 24 V, 36 V och 48 V. Eftersom fokus ligger på medicinskt uppfyller PJMAserien 2MOPP för isolation mellan in- och utgång, 1MOPP för ingång till jord och 1MOPP även för utgång till jord. För att möta speciella krav i olika tillämpningar finns det ett antal optioner, såsom konformationsbeläggning, låg läckström, anslutning för extern potentiometer, fjärrstyrning, fjärrmätning och larm vid låg utspänning samt parallelldrift och låghastighetsfläkt. Enheterna är byggda i ett slutet, galvaniserat stålhölje med fläktar på baksidan – en för 600 W-versionen och två för 1000 W-versionen. De kommer med fem års garanti. ANNA WENNBERG anna@etn.se

Lödpenna med Risc V-processor n FIFFIGT Lödpennan håller temperaturen, begränsar strömuttaget, vänder LCD-skärmen för vänsterhänta, och mycket mer. Allt styrt via en Risc V-krets på 108 MHz som även kontrollerar USB-gränssnittet – jo, den strömmatas via USB-C. Vad mer den kan? Det bestämmer du – skriv din egen app!

Lödpennan, som heter Pinecil, är utvecklad av företaget Pine64 och kan handlas i dess webbutik. Den väger 30 gram och kostar

34

25 dollar. Skärmen är en svarvit Oled med upplösning på 96 × 16 punkter. Risc V-processorn i Pinecil heter GD32VF103TB och kommer från kinesiska Gigadevice. Den har 128 kbyte Flash och 32 kbyte SRAM och kör ett operativsystem som heter IronOS ursprungligen utvecklat för den populära lödpennan TS100, som liknar Pinecil i konstruktionen. Pine64 grundades i Kalifornien 2015 med en Raspberry Piutmanarkort som första produkt. Sedan dess har företaget släppt

utvecklingskort, datormoduler och 100 dollar-notebooks på Armprocessorer från kinesiska Allwinner och Rockchip. Gigadevice släppte de första medlemmarna av sin Risc Vstyrkretsfamilj GD32 år 2019. Kretsfamiljen GD32 med en Risc V-kärna kallad Bumblebee betraktas som den allra första generella Risc V-styrkretsen. Den stöds av svenska IAR:s utvecklingsverktyg och finns hos svenska distributören Rotakorn. JAN TÅNGRING jan@etn.se

Skräddarsydd mekanik för elektronikprodukter.

www.blomdahls.com

ELEKTRONIKTIDNINGEN 3/21

Svensk Elektronik, i världsklass, först in i framtiden. SCIP-databasen

Kurser i Smartare elektronikhandboken 2.0 Vi genomför nu kurstillfällen riktade mot ett antal regioner i Sverige. Under våren kommer vi att hålla kurserna digitalt månadsvis. Se kalendarium för mer information inför kommande tillfällen. www.svenskelektronik.se Vem har nytta av denna kurs? Denna kurs passar dig som o a kommer i kontakt med elektronik. Din roll kan t.ex. vara utvecklare, tillverkare, kvalitetsansvarig, inköpare, produktledning etc. Oavsett om du har lång eller kort erfarenhet av branschen, så har du mycket att hämta här. På kursen går vi igenom Elektronikhandboken 2.0 med sina mallar, checklistor och bilagor. Kurstillfället leds av Mats Andersson och Maria Månsson, Svensk Elektronik och är kostnadsfri för föreningens medlemmar. Anmälan görs på vår hemsida: www.svenskelektronik.se

Den 5 januari 2021 infördes nya regler och krav angående Substances of Concern In articles as such or in complex objects (Products) (SCIP). Den 8 december och den 18 februari genomfördes därför en mycket uppskattad utbildning i SCIP-databasen i samarbete med Teknikföretagens Branschgrupper och Rambergs advokater, där flera hundra deltagare har deltagit. Finns det intresse, kan det bli aktuellt med fler utbildningstillfällen. Medlemmar i Svensk Elektronik kan rabatterat nyttja Clever Compliance’s supplier portal för hantering av underleverantörers SCIP-rapportering, se medlemsförmåner på vår hemsida: www.svenskelektronik.se

Summit/Stora Elektronikdagen i Göteborg Tillsammans med Smartare elektroniksystem avser vi genomföra Summit/Stora elektronikdagen i Lindholmen, Göteborg den 13 september. Så många som tiden tillåter är välkomna fysiskt till denna dag och resten av oss har möjligheten att delta digitalt. Markera gärna i din kalender redan nu.

Årsmöte – Svensk Elektronik Vi vill redan nu informera att datum för kommande årsmöte blir den 3 juni, 2021. Vi bygger nu på programmet och siktar på att det ska bli lika intressant för våra medlemmar som vanligt!

Se till att bli medlem och ta del av våra förmåner, tillsammans skapar vi förutsättningar!

KALENDARIUM 25 mars Kurs i Smartare Elektronikhandboken 2.0 – riktar sig främst till företagen i Mälardalen. 22 april Kurs i Smartare Elektronikhandboken 2.0 – riktar sig främst till företagen i Norrbotten. 29 april Inspirationsdag: Tema RFIDworkshop – arrangerat av Smartare Elektroniksystem och RISE. 27 maj Kurs i Smartare Elektronikhandboken 2.0 – riktar sig främst till företagen i Västerbottens-/ Västernorrlands-/Jämtlandslän. 3 juni Årsmöte för medlemmar i Svensk Elektronik. Reservera dagen i er kalender. 13 september Summit/Stora Elektronikdagen, Lindholmen, Göteborg. svenskelektronik.se/ kalendarium

Inspirationsdag med tema RFID Smartare elektroniksystem, ett svenskt strategiskt innovationsprogram och RISE – forskningsinstitut i Sverige, anordnar en RFID-workshop den 29 april kl. 08.30–12.00. Varumärkesägare, speditörer och förpackningsproducenter presenterar sina behov och visioner och vi diskuterar lösningar och utmaningar för olika applikationer. Målet är att inspirera till nya applikationer och nya affärer. Anmälan kommer kunna göras på Smartare elektroniksystems hemsida: www.smartareelektroniksystem.se

Tillsammans skapar vi branschens framtid. Ditt företag är väl med? Ett medlemskap i Svensk Elektronik stärker dig och ditt företag. www.svenskelektronik.se info@svenskelektronik.se

Vi på Svensk Elektronik önskar er alla ett riktigt gott och utvecklande 2021!

Peter Björkholm Svensk Elektronik

POSTTIDNING B Returadress: Elektroniktidningen Folkungagatan 122, 4 tr 116 30 Stockholm

BOOST YOUR EFFICIENCY WITH QUADCORE POWER.

R&S®NGP800 Power supply series: ► full flexibility ► full functionality ► full safety ► full connectivity www.rohde-schwarz.com/boost-your-efficiency