ETNdigi 2/2023 by ETN

MAAILMAN NOPEIN OSKILLOSKOOPPI

2 • 2023

digi

JOUSTAVASTI KOHTI UUTTA MITEN PYSYÄ MUUTOKSESSA MUKANA?

PIIKARBIDILLE TULEE ISO ROOLI

ÄLYKAUPUNGISSA ON HELPOMPI HENGITTÄÄ

MITEN VIRTAA IOT-LAITTEILLE?

DEVICES - DISTRIBUTION - EMBEDDED - NETWORKS - SOFTWARE - TEST & MEASUREMENT - POWER

Affordable Trust for Your Disposable Applica�ons Protect Your Disposable With Easy to Implement Secure Authen�ca�on It can be challenging to establish a cost-optimized disposable business model to fight counterfeiting; however, providing cryptographic proof is essential. Implementing trust in your medical, consumer or industrial solution can be perceived as difficult or not secure enough if using memory. Our new portfolio of cost-efficient secure authentication ICs include the ECC204,ECC204 TrustFLEX, ECC206, SHA104, SHA104 TrustFLEX, SHA105, SHA105 TrustFLEX and SHA106, all offering an optimized secure key storage architecture to implement trust for disposable authentications. These secure authentication ICs offer a variety of cryptographic accelerators, common criteria JILHigh rated key storage and a variety of packageform factors adapted to printed circuit boards (PCBs)or PCB-lessdisposables. Offered in a two- or three-pin package,it eliminates the PCBs in your disposable applications and consequently reduces your system level cost. The ICs are also offered in standard packages. The ECC204,SHA104 and SHA105 architectures offer a minimum viable set of authentication functions. Coupled with the CryptoAuthLib library and the Trust Platform Design Suite software tool, the complexity of adding secure authentication is significantly mitigated.

Key Features • Common criteria rated Joint Interpretation Library (JIL)levelHigh for secure key storage • Two- or three-pin solutions, eliminating the PCB from cartridges • Symmetric or asymmetric authentication • Cost-efficient optimized architecture

microchip.com/DisposableAuthen�ca�on 2 ETNdigi

The Microchip name and logo and the Microchip logo 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. © 2023 Microchip Technology Inc. All rights reserved. MEC2505A-UK-07-23

Toteutuuko Gartnerin hurja ennustus? Jo kaksi vuotta sitten Gartner ennusti, että ensi vuoden aikana OTympäristöihin kehitetyt haittaohjelmat ovat edistyneet niin paljon, että ne aiheuttavat jonkun ihmisen kuoleman. Ennustus nousi esille uudestaan Fortinetin teknologiatapahtumassa lokakuussa. Hyökkäykset järjestelmien ohjaamiseen ja valvomiseen tarkoitettuihin laitteisiin ovat yleistyneet viime vuosina nopeasti. Telian Cygaten tietoturvaratkaisujen myynnistä vastaava Toni Laaksonen muistutti Fortinet Security Dayssa, että monet OT-järjestelmät ovat vanhempia kuin laitosten tietoturvasta vastaavat operaattorit. On selvää, että OTjärjestelmien tietoturva laahaa kaukana IT:n perässä. Gartnerin tutkimusjohtaja Wam Voster sanoikin jo kaksi vuotta sitten, että turvallisuus- ja riskienhallintajohtajien tulisi olla enemmän huolissaan todellisista ihmisille ja ympäristölle aiheutuvista vaaroista eikä tietovarkauksista. Gartnerin mukaan tietoturvaloukkauksilla OT-verkoissa ja muissa kyberfyysisissa järjestelmissä on kolme päämotivaatiota: todellinen vahinko, kaupallinen ilkivalta (pienempi tuotanto) ja mainevandalismi eli (valmistajan tekeminen epäluotettavaksi tai epäluotettavaksi. Gartner ennustaa, että kuolemaan johtaneiden kyberhyökkäysten taloudelliset vaikutukset nousevat kymmeniin miljardeihin dollareihin tulevina vuosina. Vaikka ihmishenkien arvoa ei otettaisi huomioon, organisaatioille aiheutuvat kustannukset korvauksina, oikeudenkäynteinä, vakuutuksina, viranomaismaksuina ja maineen menettämisenä tulee olemaan merkittävää. Gartner ennustaa myös, että useimmat toimitusjohtajat ovat henkilökohtaisesti vastuussa tällaisista tapauksista.

ETNdigi Editor-in-chief Veijo Ojanperä vo@etn.fi +358-407072530 Sales manager Anne-Charlotte Lantz +46-734171099 ac@etn.fi Advertising prices: etn.fi/advertise ETNdigi is a digital magazine specialised on IoT and embedded technology. It is published 2-3 times a year. ETN (www.etn.fi) is a 24/7 news service focusing on electronics, telecommunications, nanotechnology and emerging applications. We publish indepth articles regularly, written by our cooperation companies and partners. ETN organises the only independent embedded conference in Finland every year. More info on ECF can be found on the event website at www.embeddedconference.fi. The easiest way to access our daily news service is to subscribe to our daily newsletter at etn.fi/ tilaa.

Veijo Ojanperä ETN, Editor-in-chief

Cover photo: Lenovo / Moto concept phone

ETNdigi 3

Embedded Conference Finland is the only independent embedded conference in Finland. In May 2024 we will organise the event for the 6th time. You can find all the ECF23 presentations on the event website at embeddedconference.fi. Recordings are online in the ECF Youtube channel. All vital information on future events will be posted on the event website. ECF24 will focus on different aspects of power. Designing chips and systems, generating and distributing, storing and saving power.

For more information see www.embeddedconference.fi To book a place or ask for sponsor packages please contact ETN editor-in-chief Veijo Ojanperä vo@etn.fi +358-407072530 or Sales Manager Anne-Charlotte Lantz ac@etn.fi +46-734171099

4 ETNdigi

Sisältö 2/2023

6-15 UUTISET HMD Global aloittaa älypuhelinten tuotannon Euroopassa. Onko se merkki uudesta?

MAAILMAN NOPEIN SKOOPPI

Rohde & Scwarz on esitellyt MXO 5 oskilloskoopin, jota se kehuu maailman nopeimmaksi .

VOISIKO TEKOÄLY RATKAISTA JAKELUN ONGELMIA?

Arrow´ n entinen Suomen johtaja Veikko Sohlman miettii, voisiko tekoäly auttaa kysynnän ja tarjonnan sovittamisessa.

SÄHKÖAUTOISSA SUUNTANA ON PIIKARBIDI

Autoteollisuudessa kriittisten toimintojen sähköistäminen vaatii luotettavia ratkaisuja suuritehoisissa järjestelmissä. Piikarbidi on tässä avainroolissa.

ÄLYKAUPUNGISSA ON HELPOMPI HENGITTÄÄ Datavetoinen, automatisoitu rakennusten ilmanvaihto voi parantaa ilmanlaatua ja siten parantaa siellä työskentelevien ihmisten hyvinvointia ja suorituskykyä.

24 28

KUINKA PYSYÄ MUKANA MUUTOKSESSA? Jakelubisnekseen on nousemassa uusia haasteita, jotka elektroniikan komponenttiteollisuuden on kohdattava menestyäkseen tulevina vuosina.

MISTÄ VIRTAA IOT-LAITTEILLE?

IoT-laitteiden lisääntyvä käyttö teollisuudessa, kotiautomaatiossa ja lääketieteellisissä sovelluksissa lisää paineita optimoida näiden laitteiden tehonhallintaa.

ETNdigi 5

TULEEKO ELEKTRONIIKAN T Nokia-puhelimia valmistava HMD tuo ensimmäisenä älypuhelinten valmistajana laitteidensa valmistuksen Eurooppaan. Unkarissa alkaa yhtiön Nokia XR21-huippumallin tuotanto yritysasiakkaille. Lisää on luvassa, sanoo HMD:n toimitusjohtaja Jean-Francois Baril. Unkarissa on pitkä puhelinvalmistuksen historia. Nokian matkapuhelimia valmistettiin aikanaan Komaromissa miljoonittain. Barilin mukaan Unkarin valinta tuotantopaikaksi valikoitui monista eri syistä. - Jatkossa pyrimme tuomaan enemmän valmistus- ja kokoonpanoprosessia muihin paikkoihin Euroopassa. Nykyään missä tahansa elektroniikkatuotannossa valmistus perustuu pääosin Aasiassa sijaitsevissa tehtaissa valmistettuihin komponentteihin. Tämä vaatii paljon logistiikalta. Barilin mukaan haasteisiin on varauduttu. - HMD:n nykyinen kokoonpanoprosessi on erittäin turvallinen, ja teemme tiivistä yhteistyötä valmistuskumppaneidemme kanssa toimittaaksemme laitteita ja palveluita, joihin asiakkaamme voivat luottaa. Suurin osa Euroopassa olevista laitteista käy läpi samat turvallisuustestit kuin Kiinassa valmistetut laitteet. Käytämme samaa ohjelmistoversiota laitteen valmistuspaikasta riippumatta. Turvallisuustestaukset tehdään aina Suomessa. Yritykset vaativat kuluttajia enemmän turvaa tuotteille, jotka voidaan liittää yrityksen verkkoon. Tähänkin HMD on varautunut. - Voimme tarjota joillekin yritysasiakkaille korkeamman tason tietoturvatakuuta räätälöityjen ohjelmistojen ja suojausominaisuuksien avulla, jotka tekevät yhteistyötä useiden ITtietoturvakumppaneiden kanssa. Emme anna lisätietoja tästä prosessista. Euroopan tuotanto alkaa XR21-mallilla. Barilin mukaan tämä on vasta alkua. Vaikka volyymit ovat ensin pieniä, yhtiö pyrkii jatkossa tuomaan enemmän valmistus- ja kokoonpanoprosessia muihin paikkoihin Euroopassa. - Tässä ensimmäisessä vaiheessa laitevalmistuksen volyymi Euroopassa jää pieneksi globaaliin volyymiimme

6 ETNdigi

TUOTANTO TAKAISIN?

verrattuna, mutta se kasvaa matkallamme eteenpäin. Lisätietoa uusista laitteista julkaistaan lähikuukausina. Perimmäisenä tarkoituksemme on tuoda enemmän prosessia ja lopulta koko laitevalmistusprosessi Euroopan alueelle. Tämä koskee sekä kuluttajille että yrityksille tehtävää laitevalmistusta. Yhä tärkeämpi osa älypuhelinvalmistusta on tietoturva. Käyttäjille data on tärkeää, erityisesti henkilötietoja koskeva sensitiivinen data. Euroopassa tämä tarkoittaa, ettei dataa haluta lähettää minnekään kauemmaksi, koska sen kohtalosta on tällöin aina epävarmuutta. Tämä muuttaa myös laitetuotantoa. - Asiakkaiden kysyntä paikallisesti tuotetuille laitteille kasvaa ja Euroopan ainoana suurena älypuhelintoimittajana vastaamme siihen mielellämme. Laitteidemme valmistuksen ja tuotannon tuominen Eurooppaan on meille luonnollinen seuraava vaihe, ja ajan

myötä se auttaa meitä palvelemaan asiakkaitamme entistä paremmin, joustavammin sekä tuote- ja prosessiturvallisemmin, Baril kommentoi. Yksityisyyteen HMD suhtautuu erittäin vakavasti. Baril kutsuu lähestymistapaa termillä ”privacy as a design”. - Tämä tarkoittaa, että kaikki tiedonkeruun muutokset ja päivitykset ovat aina tietosuoja-asiantuntijan hyväksymiä. Tämän lisäksi teemme säännöllisesti kolmannen osapuolen tarkastuksia tiedonkeruu- ja hallintaprosesseillemme. - Meillä on myös tiukat käytännöt liittyen tekniseen arkkitehtuuriin, dataan ja pääsynhallintaan. Vuodesta 2019 lähtien olemme tallentaneet ja käsitelleet kaiken datan palvelinkeskuksissamme Suomessa, jotta asiakkaat voivat olla varmoja turvallisimmasta ja läpinäkyvimmästä toiminnasta. Teemme myös jo nyt tietoturvatestauksia Euroopassa kaikille laitteille.

ETNdigi 7

Fujitsu haluaa kestävyydestä bisnestä Kestävästä kehityksestä on puhuttu jo vuosikausia. Viime vuosina aihe on kuitenkin noussut esiin myös bisnesmahdollisuutena. Japanilainen Fujitsu haluaa tehdä kestävyydestä merkittävän osan liiketoimintaansa. Siinä yhtiön ohjenuorana toimii Uvancelähestymistapa. Fujitsun liiketoimintaratkaisuista globaalisti vastaava johtaja Yoshinami Takahashi kävi syyskuun lopulla Suomessa yhtiön ActivateNowtapahtumassa avaamassa Uvancen ideaa. Nimi tulee universaalisesta etenemisestä tai parantamisesta (universal advance). Tavoitteet ovat kovat. - Vuonna 2025 Uvance-liiketoiminnan pitäisi jo tuoda meille 700 miljardin jenin liikevaihdon, Takahashi esitti. Tämä tarkoittaa yli 4,4 miljardia euroa ja lähes viidesosaa jättikonsernin kokonaisliikevaihdosta. Mistä Uvancessa sitten on kyse? - Teollisuudenaloja ylittävistä ratkaisuista, joilla pyritään ratkaisemaan sosiaalisia ongelmia. Aiemmin on arvioitu, että kyse voisi olla 80 miljardin dollarin markkinoista vuonna 2025. Mutta luku voi olla jopa 10 kertaa tätä suurempi, Takahashi pohti.

- Jopa puolet eli 49 prosenttia yrityksistä uskoo, että kestävyys tuo uusia liiketoimintamahdollisuuksia. Seuraavan 10 vuoden aikana digitalisaatio muuttaa liiketoiminnat niin, että sillä on positiiviset vaikutukset ympäristöön, yhteiskuntaan ja talouteen, esitti Yoshinami Takahashi. Käytännön taso kyse on esimerkiksi yksittäisen komponentin päästöjen laskemisesta. Jos komponentti vaihdetaan kestävyyden kannalta parempaan, koko tuotteen kestävyys paranee. Takahashin mukaan Fujitsulla on tällä hetkellä 26 eri Uvance-tuotetta. Niitä on kestävän tuotannon alueella, kuluttajien ostamisessa, terveydenhuollon ja yhteiskunnan tason toimintojen alueella. Kyse on lohkoketjujen hyödyntämisestä, personoiduista palveluista, uusien lääkkeiden nopeasta kehityksestä ja liikkumisen ja ostamisen optimoinnista

datan avulla. Kirjo on laaja. Tällä hetkellä moni Fujitsun Uvancepiloteista tapahtuu Japanissa. Esimerkiksi kansallinen nuudeliravintolaketju ennustaa tekoälyn avulla kysyntää, IoTverkkojen avulla optimoidaan toimistojen energiankulutusta. Voisi toki ajatella, että kestävyyteen panostaminen on liiketaloudellinen riski. Fujitsun omat kyselytutkimukset osoittavat, että yrityksissä ja organisaatioissa kestävyys nähdään enemmänkin mahdollisuutena.

Lisää vauhtia kuituun Optisissa linkeissä tarvitaan jatkuvasti lisää nopeutta. Belgialaisen mikroelektroniikan tutkimuskeskus IMECin tutkijat ovat esitelleet Glasgow´ssa ECOC-konferenssissa optisen vastaanottimen, jonka bruttotiedonsiirtonopeus on 200 gigabittiä sekunnissa. Tutkijoiden lähestymistavassa yhdistyvät SiGe BiCMOS mikropiiri ja piigermanium-pohjainen valodetektori. Yhdistelmä tarjoaa kaksi tärkeää ominaisuutta, jos fotoniikkaa halutaan viedä eteenpäin: skaalautuvuuden ja nopeuden. Tulevaisuuden tietojenkäsittelytarpeen vuoksi datakeskukset tarvitsevat optiset tietoliikenneverkot, jotka toimivat yhä suuremmilla nopeuksilla. Tällä hetkellä tehokkaimmat optiset datacom-lähetin-vastaanottimet toimivat enimmillään 800 gigabitin datanopeudella käyttäessään 8 x 100 gigabitin kanavia. Kanavakapasiteetin kaksinkertaistaminen 200 gigabittiin sekunnissa pienentäisi lähetin-vastaanottimen monimutkaisuutta, sekä alentaisi sen kustannuksia ja virrankulutusta. Aiemmin 200 gigabitin lähetintä on suunniteltu InP-tekniikalla (indiumfosfodi), mikä on kalliimpi

8 ETNdigi

ja vähemmän skaalautuva materiaalivaihtoehto. Edullisempi ja laajassa käytössä jo oleva BiCMOS antaa mahdollisuuden integroida enemmän toimintoja sirulle. Lisäksi piirejä voidaan valmistaa suuremmissa määrin, mikä avaa tietä kaupallisesti kannattavalle tuotannolle. IMEC on toteuttanut piirinsä tutkimuskeskuksessa kehitetyllä iSiPP-fotoniikka-alustalla (integrated silicon photonics platform).

Maailman nopein oskilloskooppi Mitä tarkemmin analysoitavaa signaalia voidaan nähdä, sitä aikaisemmin ja luotettavammin löytyvät siihen mahdollisesti sisältyvät ongelmat. Saksalainen Rohde & Schwarz on esitellyt uuden sukupolven MXO 5 oskilloskooppinsa, joka laajentaa yli 4,5 miljoonan aaltomuodon suorituskyvyn neljästä kahdeksalle kanavalle. MXO 5 on yhtiön toinen uuden sukupolven oskilloskooppi. Edeltäjä MXO 4 lanseerattiin vuosi sitten. Uutta mallia Rohde & Schwarz kutsuu jälleen maailman nopeimmaksi skoopiksi. Kaistanleveys kattaa lisäksi alueen 100 megahertsistä kahteen gigahertsiin. versio löytyi jo MXO 4:sta vuosi sitten. Käyttöliittymä on pysynyt pitkälti ennallaan MXO 5:ssa. Rohde & Schwarz kertoo tekevänsä ohjelmistoon säännöllisiä päivityksiä. Nyt suurin muutos on näytön kasvaminen 13,3 tuumasta 15,6 tuumaan. Moni testaaja on kehunut R&S:n uuden käyttöliittymän opastuksia ja niitä on edelleen kehitetty. MXO 5:ssa on kahdeksan analogista kanavaa. Jokaisella kanavalla on vakiona 500 megapisteen muisti. Optiona muistin saa laajennettuna gigapisteeseen kahdelle kanavalle. ADmuuntimen tarkkuus on perusmoodissa 12 bittiä. Muunnoksesta vastaa uudistettu MXO-EP ASIC-piiri, jonka ensimmäinen

MXO 5 on markkinoiden ensimmäinen skooppi, joka pystyy sieppaamaan 4,5 miljoonaa aaltomuotoa sekunnissa kahdeksalla kanavalla. Rohden asiantuntijoiden mukaan tämä tarkoittaa käytännössä, että näkyviin saadaan 99 prosenttia aaltomuodosta. Suorituskyky tarkoittaa esimerkiksi sitä, että kun viimevuotinen MXO 4 pystyi tekemään 45 000 FFTanalyysiä sekunnissa, MXO 5 kasvattaa suorituskyvyn nelinkertaiseksi. MXO 5:ssa on edeltäjän tavoin mukana digitaalinen liipaisu. Toiminto on

ensimmäistä kertaa tarjolla 8kanavaisessa oskilloskoopissa. Sen herkkyys mahdollistaa fyysisen kerroksen signaalien pienten poikkeavuuksien tarkan eristämisen jopa silloin, kun mitattavana on suuremman amplitudin signaaleja. Digitaalisessa liipaisussa voidaan pystysuora resoluutio nostaa 18 bittiin, joka toki rajoittaa käytössä olevaa kaistanleveyttä. MXO 5:n suorituskyvylle on markkinoilla kasvavasti tarvetta. Sen käytetyimmät alueet löytyvät tehoelektroniikasta. Kanavien määrän kasvu helpottaa esimerkiksi sähköautojen latureiden 3vaiheisten invertterien kehittämistä. MXO 5 -sarjan oskilloskoopit kattavat taajuusalueet 100 MHz, 200 MHz, 350 MHz, 500 MHz, 1 GHz ja 2 GHz. Kahdeksankanavaisten mallien lähtöhinta on 19 500 euroa.

Raspberry Pi sai odotetun 5-version Raspberry Pi on suosituin kehittäjien yhden kortin tietokone, mutta nykyinen 4-sukupolvi on jo neljän vuoden ikäinen. Tämä ongelma poistui lokakuussa. Raspberry Pi 5 sai jopa 2-3 kertaa enemmän suorituskykyä, kun prosessoriksi vaihtui Broadcomin BCM2712. Raspberry Pi -kortteja on myyty yli 50 miljoonaa kappaletta ja vaikka niitä on valmistettu 400 000 kappaleen kuukausivauhdilla, ostaminen on ollut viime aikoina vaikeaa. Suuri suosio ja pula tietyistä komponenteista on huono yhdistelmä. Prosessorin nopeus kaksinkertaistui 2,4 gigahertsiin. Tämä perustuu ennen

kaikkeaa 16 nanometrin prosessissa valmistettuun kaksiytimiseen Cortex-A76prosessoriin. Sen teho riittää PCIe 2.0 väylään ja jo 4-versiosta tuttuun kahden 4K-näytön syöttöön micro-HDMI-väyliä pitkin. Myös 40-nastainen perusliitäntä on paikallaan. Siitä saa lisäkortteja varten ulos jopa 5 voltin jännitteen. Uutena lisäkorttina Raspberry Pi 5 saa PoE-kortin, jolloin sille voidaan syöttää virtaa ethernet-liitäntää pitkin. Tallennukseen on tulossa kaksi liitäntää M.2 SSD -levyille. Toisen SSD-väylän voi käyttää kotelon sisäiseen tallennustilaan Uutta on myös reaaliaikakello. Sen lisääminen helpottanee monia projekteja.

ETNdigi 9

Suomalainen ALD-tekniikka mahdollistaa tulevaisuuden mikropiirit Business Finland lokakuisessa seminaarissa ruodittiin tulevaisuuden puolijohdekasvun tuomia mahdollisuuksia suomalaisyrityksille. Applied Materialsin Sundar Ramamurthy esitti tapahtumassa, että Suomessa kehitetty ALD- eli atomikerroskasvatustekniikka on aivan keskeisessä osassa, kun puolijohdeala kasvaa biljoonan dollarin liiketoiminnaksi vielä tämän vuosikymmenen aikana. - Esimerkiksi 7 nanometrin piirin valmistamiseen tarvitaan yli 3000 työvaihetta. Nämä GAA-piirit koostuvat seitsemästä eri materiaalista, jotka täytyy tarkasti, säännöllisesti ja yhtenäisesti sijoittaa piirin rakenteisiin. GAA-piirit ovat seuraavan sukupolven transistorirakenteita. GAA-rakenteen (gate-all-round) tärkein idea on se, että siinä hila ympäröi kanavaa kokonaan. Näiden piirien valmistaminen edellyttää uusia materiaaleja. Ramamurthyn mukaan materiaalisuunnittelu on koko kehityksen sydän. - Mitä tapahtuu materiaalin pinnalla, materiaalipintojen välissä? Tämä kaikki tarkoittaa, että tulevaisuudessa kehitetään paljon yhdistelmäpuolijohteita. Tässä Suomessa kehitetty ALD-tekniikka

- Helsingissä on sata ALD-kammiota R&D-kehityksessä ja satoja tutkijoita eri puolilta maailmaa, kehui Apllied Materialsin Sundar Ramamurthy. eli atomikerroskasvatus astuu kuvaan mukaan. ALD on avainroolissa, kun kehitetään tulevaisuuden yhä monimutkaisempia mikropiirejä. Applied Materials näki tämän ostaessaan Picosunin viime vuonna. Picosunin ja muiden ALD-yritysten tekniikka on ainoa, joka on tehnyt mahdolliseksi sen, että tämän päivän sähköautossa on 50-90 elektroniikkayksikköä ja 5000-7000 mikropiiriä. – Kannattaa muistaa, että vuoden 1978 Porchessa oli yksi ECUyksikkö ja kahdeksan puolijohdesirua, Ramamurthy muistutti.

Hänen mukaansa ainoa uhka, joka puolijohdealan kasvua biljoonan dollarin teollisuudenalaksi voi estää, on energiankulutus. - Jos energiankulutusta ei saada kuriin, energia ei riitä tulevaisuuden supertietokoneille. Tarvitaan 1000 kertaa nykyistä enemmän laskentatehoa wattia kohti, Ramamurthy esitti. Tässä suomalaisyrityksillä on kokoaan paljon merkittävämpi rooli.

Tulevaisuuden puhelin taipuu eri muotoihin Markkinoille tulee nyt taivuteltavia puhelimia ja niissä kehitys on selvästi mennyt eteenpäin. Mutta entäpä, jos puhelimen näytön voisi taivuttaa vapaasti eri muotoihin. Lenovo on esitellyt tällaista konseptilaitetta Tech World ’23 tapahtumassaan Teksasin Austinissa.

jatkossa entistä paremmin älypuhelimissa. Yhtiön älypuhelinpuoli Moto on sulauttanut tekoälyominaisuuksia moniin laitteisiinsa, kuten kameraan, akkuun, näyttöön ja laitteen suorituskykyyn. Nykyaikaisessa älypuhelimessa tekoäly toimii yhä enemmän sekä henkilökohtaisena avustajana että työkaluna päivittäisten tehtävien tehostamiseksi.

Konseptilaitteessa on FHD+ poLEDnäyttö, jota voidaan taivuttaa ja muotoilla eri muotoihin käyttäjien tarpeiden mukaan. Mukautuva näyttökonsepti hyödyntää taivuteltavista laitteista saatuija kokemuksia mekaanisista rakenteista, sekä Lenovon kokemuksia rullattavista näytöistä sekä älypuhelimissa että tietokoneissa. Futuristinen puhelin voidaan säätää tavallisesta litteästä Android-puhelimesta käärittyyn muotoon ranteeseen käytettäväksi tai useisiin seisontatiloihin. Tasolle asetettuna 6,9 tuuman näyttö toimii normaalina Android-kokemuksena. Pystyasennossa laite voidaan säätää

10 ETNdigi

itsenäisesti seisovaan asentoon, jolloin se käyttää kompaktimpaa Android-versiota 4,6 tuuman näytöllä. Austinissa Lenovo esitteli myös ideoitaan siitä, miten tekoälyä voidaan hyödyntää

Moto on esimerkiksi kehittänyt generatiivisen AI-mallin, joka toimii paikallisesti laitteessa, jotta käyttäjät voivat laajentaa persoonallista tyyliään puhelimeensa. Lenovo kehittää myös henkilökohtaista avustajaa sekä tietokoneille että älypuhelimille. Tekoälymalli ei koskaan lopeta oppimista, ja siinä on yksilöllisesti räätälöity perusmalli, joka suojaa silti hänen yksityisyyttään. Mallissa on myös tietopohja, joka mukautuu malleihin ja käyttöön luonnollisella äänen tai tekstin vuorovaikutuskyvyllä.

Huawei avasi Healt Labin Helsingin Salmisaareen

TEKOÄLYÄ YHÄ USEAMMASSA HAITTAOHJELMASSA Tietoturvayritys Check Pointin mukaan tekoälyn ja koneoppimisen käyttö haittaohjelmissa yleistyy voimakkaasti. Ensi vuonna yhä useammat kyberrikolliset ottavat tekoälyn käyttöön nopeuttaakseen ja laajentaakseen työkalupakkiaan, olipa kyse sitten uusien haitta- ja kiristysohjelmavarianttien kustannustehokkaammasta ja nopeammasta kehittämisestä tai deepfake-teknologioiden käyttämisestä esimerkiksi kohdennetun tietojenkalastelun viemiseksi seuraavalle tasolle. -> etn.fi/15492. RUTRONIK LAAJENSI PCKOMPONENTTEIHIN

Huawei on pitkään tehnyt älykellojensa urheilualgoritmien kehitystyötä Suomessa. Lokakuussa yhtiö avasi hulppeat tuhannen neliön tilat Helsingin Salmisaaressa. Suomen Health Labissa työskentelee monitieteinen tutkimustiimi, johon kuuluu kuusi tohtoria ja 20 asiantuntijaa.

Huawein terveysteknologian laitteiden kehityksessä. Kuvan hiihtosimulaattorin matolla mahtuu antamaan biodataa niin perinteisellä kuin vapaalla tyylillä. Mattoon saadaan lisäksi nousukulmaa, joten rasituksista saadaan monipuolisempi kuva.

Lähes 1 000 neliömetrin kokoinen laboratorio on varustettu maailmanluokan urheiluvälineillä yli 20 eri lajista. Välineet toimivat aitojen käyttötilanteiden alustoina urheilu- ja kuntoilualgoritmien teknologisessa tutkimuksessa. Avajaisissa laitteita esittelivät eliittiluokan urheilijat maastohiihdosta lasketteluun, uintiin, juoksuun ja pyörätuolikelaukseen.

Juoksumattoon on asennettu 3D-voimien mittauslevyt, joten juoksusta voidaan mitata enemmän parametrejä. Data kertoo esimerkiksi juoksun tasapainosta. 4 x 6 metrin laskettualustalla saadaan älyhousujen avulla mitattua eri liikeratojen vaikutukset eri lihasryhmiin.

Huawei on jo pitkään investoinut merkittäviä summia rahaa tuotekehitykseen ja tutkimukseen Suomessa. Takavuosina sen kahdessa tutkimuksessa Ruoholahdessa ja Tampereella oli enimmillään 600 henkilöä töissä. Kännykkämyynnin hiipuminen Euroopassa on kutistanut porukan 350:een, joista 250 työskentelee tutkimuksessa. Huawei on näin edelleen massiivinen tutkimustalo Suomessa. Tampereella kehitetään edelleen esimerkiksi audioalgoritmeja Huawein älypuhelimiin. Helsingissä on tehty esimerkiksi Linuxin ytimen kehitystä. Yhtiön älykellot täyttävät pian 10 vuotta, sillä ensimmäinen Huawei Watch julkistettiin vuonna 2015. Tällä hetkellä TruSeen-algoritmeja työstetään jo seuraavan polven Watch GT 4 -kelloihin. Salmisaaren uusi laboratorio on globaalistikin tärkeässä asemassa

Vuoden 2016 jälkeen yhtiö on perustanut kolme Health Lab -laboratoriota ympäri maailmaa: Kiinassa Xi'anissa ja Songshan Lakesissa sekä nyt Suomessa, Helsingissä. Myöhemmin vastaavanlainen laboratorio on tulossa Saksaan. Kaikkiaan Salmisaaren laboratoriossa voidaan kerätä dataa yli 20 lajista. Seurattavia fysiologisia ja biomekaanisia indikaattoreita on yli 200. Eliittiurheilijoiden testaaminen ei tietenkään riitä, vaan älykelloihin vietävät algoritmit testataan myös tuhansilla tavallisilla liikkujilla. Suorituskykyä mitataan edistyksellisellä laitteistolla ja Huawein uusimmalla puettavalla teknologialla, kuten Huawei Watch GT 4 kelloilla. Huawein jatkosuunnitelmana on laajentaa tutkimustaan vammaisten käyttäjien tarpeisiin yhteistyössä eurooppalaisten yliopistojen ja vammaispalvelukeskusten kanssa. Tämä olisi askel kohti esteettömyyttä ja saavutettavuutta sekä auttaisi myös vammautuneita aktiivisempaan elämään.

Saksalainen elektroniikan komponenttien jakelija Rutronik laajentaa PC-puolelle. Yhtiöön on perustettu uusi IT Electronics -divisioona palvelemaan IT-järjestelmäintegraattoreita ja jälleenmyyjiä. Saatavilla on monipuolinen tuotevalikoima PC-komponentteja ja kokonaisia järjestelmiä. Rutronik myy jatkossa kaikkea, mitä tarvitaan yritystai pelitietokoneiden rakentamiseen kokonaisiin palvelimiin tai datakeskuksiin asti. -> etn.fi/15488. INDUKTIIVINEN ANTURI ON YLIVOIMAISEN TARKKA Renesas on esitellyt induktiivisen anturin, joka on merkittävästi tällä hetkellä yleisesti käytössä olevia magneettiantureita ja optisia enkoodereita tarkempi. IPStekniikkaan perustuva anturi sisältää elementtejä, jotka koostuvat painetulle piirilevylle etsatuista kuparikeloista metallisen kohteen sijainnin havaitsemiseen. Toisin kuin raskaat magneettipohjaiset anturit, IPS-tuotteet voivat toimia 600 000 kierroksen nopeudella (sähköisesti) ja havaita sijainnin heti käynnistyksen yhteydessä. Viive asennon tunnistuksessa on alle 2 mikrosekuntia, joten anturi sopii erinomaisesti moottoreille, joissa on suuri pyörimisnopeus. -> etn.fi/15481.

ETNdigi 11

ChatGPT iso uhka, NIS2 tuo lisää vastuita Tietoturvayhtiö Fortinet järjesti lokakuussa teknologiapäivän Helsingin messukeskuksessa. Keynote-puheessaan yhtiön tietoturvajohtaja Ricardo Ferreira kertoi EU:n uudesta NIS2tietoturvadirektiivistä. Se tuo yrityksille lisää vastuita samalla, kun rikollisten käytössä on yhä edistyneempiä työkaluja ChatGPT:stä lähtien. Tekoälyn myötä tilanne alkaa olla tietoturvan osalta hälyttävä. Ferreira muistutti tutkimuksesta, jossa oli tarkasteltu ChatGPT:llä luotua haitakoodia. Jopa 62 prosenttia botin luomasta haittakoodista sisälsi aitoja APIhaavoittuvuuksia hyödyntäviä hyökkäyksiä. Käytännössä tämä tarkoittaa, että kynnys rakentaa aidosti vaarallisia haittaohjelmia alenee koko ajan. Ferreira kuvasi, millaisia riskejä on olemassa jo nyt. - Koko Costa Rican kriittinen infrastruktuuri kaapattiin ransomwareohjelmistolla. Maata siis pidettiin pankkivankina. ChatGPTllä on jo luotu polymorfisia eli itseään muokkaavia haittaohjelmia. - Voiko suuriin kielimalleihin luottaa, jos niissä voi olla piilotettuja riskejä, Ferreira kysyi. Vastauksia näihin kysymyksiin ei taida vielä olla. Riskien ja uhkien monipuolistuessa myös regulaatio lisääntyy. EU:ssa tulee 17.10. 2024 voimaan uusi kyberturvadirektiivi NIS2. Ferreira muistutti, että NIS2 on

- Jopa drooneja on lennätetty rakennusten katoilla access pointeina, joiden kautta järjestelmiin on murtauduttu, kertoi Ricardo Ferreira Fortinet Security Dayn keynotepuheessaan.

direktiivi jäsenmaille, ei organisaatioille.. - Maiden pitää siis rakentaa kriisinhallintajärjestelmä ja raportointijärjestelmä. NIS2 esimerkiksi vaatii, että tietoturmurrosta pitää raportoida 245 tunnin kuluessa. Lisäksi jäsenmaiden pitää jakaa tietoa uhkista ja hyökkäyksistä. Kuten Ferreira muistutti, esimerkiksi pankkitoimintaan liittyy systeeminen riski: yhden järjestelmän kaatuminen voi aiheuttaa dominoefektin. Finanssipuolella NIS2:sta vastaa DORA-direktiivi (Digital Operational Resilience Act). NIS2 on alkuperäistä NIS-sääntelyä tiukempi. Ns. olennaisiksi toimijoiksi (essential entities) on nimetty paljon

laajemmin toimijoita eri sektoreilta. Lisäksi nämä olennaiset toimijat joutuvat diektiivin määräyksiä laiminlyödessään maksamaan suurempia sakkoja kuin tärkeät toimijat (important entities). - NIS2 koskee 80-90 prosenttia yrityksistä. Myös monia pieniä yrityksiä, jos niillä on rooli taloudellisessa järjestelmässä. Direktiivi kattaa käytännössä kaikki toimialat kriittisistä toiminnoista kuten vedenjakelusta lähtien. Moni toimija on kysynyt, kenelle vastuu lopulta kuuluu NIS2-direktiviin aikana. Ferreiran mukaan vastuuta ei voi missään olosuhteissa ulkoistaa. - Tietoturvajärjestelmän ostaja on se, joka tekee riskien arvioinnin.

50 kubittiin ensi vuoden lopulla VTT ja kvanttitietokoneita rakentava IQM Quantum Computers ovat saaneet valmiiksi Suomen toisen kvanttitietokoneen. Uusi 20 kubitin kvanttitietokone vahvistaa entisestään Suomen asemaa kvanttilaskentaan investoivien maiden joukossa. Ensi vuoden lopulla tarkoitus on saada valmiiksi 50 kubitin kvanttitietokone. Suomi ilmoitti panostuksestaan kvanttilaskennan kehittämiseen jo marraskuussa 2020, kun 50 kubitin kvanttitietokoneen kehittämiseen saatiin valtion 20,7 miljoonan euron rahoitus. Tulevina vuosina kehitys jatkuu, sillä valtion talousarviossa on myönnetty 70 miljoonan euron konaisrahoitus kvanttitietokoneen skaalaamiseksi 300 kubittiin.

12 ETNdigi

Jo meneillään olevassa projektissa on otettu merkittäviä teknologian kehitysaskeleita, jotka mahdollistavat nyt valmistuneen 20 kubitin kvanttitietokoneen skaalauksen 50 kubittiin. VTT ja IQM suunnittelevat saavansa päivityksen päätökseen vuoden 2024 loppuun mennessä. VTT ja IQM ovat yhdessä tehneet teknologisia edistysaskeleita 20 kubitin kvanttitietokoneen kehittämisessä, mikä mahdollistaa kvanttitietokoneiden skaalauksen ja kubittien määrän ja laskentatehon lisäämisen. Tämä puolestaan mahdollistaa yhä monimutkaisempien, aiemmin ratkaisemattomien ongelmien ratkaisemisen nopeammin kvanttitietokoneiden avulla.

Tehtaista tulee digitaalisia

- Kun tuotanto palaa Eurooppaan, data ei enää siirry ”lenkkitossuverkossa”. Kaikki data on pilvessä, kaikki tieto on reaaliaikaista ja tuotannosta tulee täysin digitaalista, sanoi ADI:n Euroopan johtaja Martin Cotter. Analog Devices esitteli lokakuussa Catalyst-keskustaan Irlannin Limerickissä. Keskuksessa ADI auttaa asiakkaitaan innovoimaan uusia tuotteita. Iso osa teistä näyttää vievän kohti digitaalista tehdasta, sanoi yhtiön Euroopan johtaja Martin Cotter. ADI:n tuotepaletti sopii hyvin auttamaan tehtaan digitalisaatiossa. Antureita, toimilaitteita, ohjausta ja tehonsyöttöä tarvitaan, kun tuotantoa viedään digitaaliseksi. ADI:n liikevaihdosta noin puolet tulee näistä teollisuuden eri laitteista. Digitehtaassa tarvitaan gigabittitason yhteyksiä ja reaaliaikaista informaatiota kaikesta, mitä tuotantolattialle tapahtuu. Kaikkea pitää pystyä kontrolloimaan. Hyvä esimerkki on sähkömoottorin rooli. Jopa 70 prosenttia tehtaan energiankulutuksesta kuluu moottorin pyörittämiseen. On aivan selvää, että energiatehokkuutta pitää kasvattaa, jotta yhtälö on paitsi kestävä, myös ylipäätään toimiva. - Jo lainsäädäntö vaatii, että energiatehokkuutta on parannettava, Cotter muistutti. Hänen mukaansa teollisuudelle on tapahtumassa lähivuosina sama, mikä on viimeisten vuosien aikana tapahtunut autoissa. Moottori muuttui sähköiseksi ja kaikista prosesseista kerätään jatkuvasti enemmän dataa, jotta järjestelmien hyötysuhdetta voidaan parantaa. Tällä hetkellä matka on vasta alussa. Analog Devicesin mukaan nyt kerätään noin viidesosa siitä datasta, joka tarvitaan digitaalisen tehtaan pyörittämiseen. Lisäksi nyt kerättävästä datasta 20 prosenttia ei ole millään tavalla optimoitua. Tähän tarvitaan älykkäitä

laitteita verkon reunalla. Kaikkea dataa ei kannata siirtää reaaliaikaisesti analytiikan käyttöön. Martin Cotterin mukaan urakka on iso, mutta tehtävissä. Itse asiassa sama on tehty jo aiemmin mobiiliverkoissa. Jos mobiilidatan energiankulutusta ei olisi voitu hillitä viimeisen vuosikymmenen aikana, mobiiliverkot kuluttaisivat nyt 84 prosenttia kaikesta teollisuuden energiasta. Nyt lukema on 0,6 prosenttia. Catalyst-keskuksessa ADI auttaa asiakkaitaan kehittämään projekteja, joilla näihin tavoitteisiin päästään. Sata miljoonaa dollaria maksanut vajaan 10 000 neliömetrin keskus myöhästyi vuodella koronapandemian takia, mutta nyt keskuksen lattialla testataan seuraavan polven mobiilirobotteja, sähköauton akustojen monitorointia langattomasti, anturien ja toimilaitteiden yhdistämistä ethernetillä ja paljon muuta. Asiakkaita on nyt 57, mutta tilat täyttyvät seuraavan vuoden aikana. Asiakasyritykset eivät maksa tiloista, mutta moni on sijoittanut henkilöstöä ja laitteita keskukseen. Johnsn & Johnson esimerkiksi testaa uusia tuotantolinjojen robottiratkaisuja. Eikä asiakkaiden ole pakko edes käyttää ADI:n komponentteja, vaikka toki yhtiö haluaa niitä myydä. Tässäkin ADI on vuosien varrella muuttunut paljon. Yhtiön Euroopan varatoimitusjohtaja Shalini Palmer kuvasi muutosta hyvin. - Ensin olimme komponenttitoimittajia, sitten toimitimme komponentin kylkeen ohjelmistoja. Nyt tarjoamme valmiita alustoja, joissa on mukana myös algoritmit. Olemme siirtyneet koko ajan lähemmäksi sovelluksia ja tuotteita, Palmer kertoi.

YLI TUHANNEN KUBITIN KVANTTITIETOKONE Amerikkalainen Atom Computing kertoo testanneensa 1180 kubitin kvanttitietokonetta. Kyse on merkittävästä hypystä eteenpäin startupille, joka aiemmin oli rakentanut vain yhden 100 kubitin järjestelmän. Atom Computingin kvanttilaskenta perustuu neutraalien atomien käyttöön kubitteina. Tämä on uusi, suosiotaan kasvattava lähestymistapa kvanttilaskentaan, ja siinä pystytään esimerkiksi suprajohdepohjaisia järjestelmiä nopeammin skaalaamaan suurempiin kubittimääriin. Tämä nopeuttaa ns. kvanttiedun saavuttamista, jolla tarkoitetaan kvanttikonetta, joka pystyy laskemaan ongelmia klassisia tietokoneita nopeammin. -> etn.fi/15478. LISÄÄ TEHOA AUDION KÄSITTELYYN EDA-talo Cadence on päivittänyt kaksi suosittua DSPsignaaliprosessoriaan. Uudet HiFi- ja Vision-prosessorit vastaavat lisääntyvään järjestelmätason suorituskykyyn ja AI-vaatimuksiin. Käytännössä niillä voidaan ajaa useampia algoritmeja entistä paremmalla energiatehokkuudella. Uudet IP-ytimet ovat HiFi 1s ja HiFi 5s audio/ääni-, kevytkuvaus- ja tekoälysovelluksiin sekä Vision 110 ja Vision 130 kuva-anturi-, kamera-, tutka- ja lidarsovelluksiin. -> etn.fi/15476. AUTOSTA TULEE SUOJATTU REITITIN PYÖRILLÄ NXP Semiconductors on julkistanut AW693-alustan, joka on autoteollisuudelle sopiva langaton yhteysratkaisu. AW693 mahdollistaa samanaikaiset WiFi 6E- ja Bluetooth 5.3 yhteydet, jotka on suojattu NXP:n integroidulla Edgelockalijärjestelmällä. Telematiikkaan ja ajoneuvon sisäiseen tietoviihdejärjestelmään suunnattu AW693 tukee liitettävyyttä useiden autoalustojen välillä yhdistettynä NXP:n i.MX 8- ja 9 -sarjan sovellusprosessoreihin. > etn.fi/15474.

ETNdigi 13

WHAT IF WE COULD CREATE MORE BY WASTING LESS? By 2050, global energy demand is projected to rise by over 60%. ADI’s expertise in power management has enabled breakthroughs like energy harvesting and robotic miniaturization. Which means we can make progress, while making less waste.

Analog Devices. Where what if becomes what is. See What If: analog.com/WhatIf

14 ETNdigi

Uutuuspiiri valvoo akustoa kennotasolla Edinburghilainen Dukosi aikoo mullistaa akkujärjestelmien monitoroinnin uudella langattomalla ratkaisulla, jota se lupaa toimituksiin vielä tämän vuoden aikana. Tekniikka lisää akustojen suorituskykyä ja elinikää ja mahdollistaa niiden uusiokäytön eliniän loppupuolella, kun kaikkien kennojen kunto tiedetään koko elinkaaren ajan. Ratkaisu perustuu kennon päälle asennettavaan piiriin, joka mittaa erilaisia suureita kennon tilasta. Dukosi on kehittänyt oman lähiradiotekniikkansa ja linkin yli mittausdata siirretään omalla CSynQ-protokollalla. Yhtiö kutsuu tekniikkaansa nimellä “piiri kennolla” (chip-on-cell). Se muuttaa tapaa, jolla akut suunnitellaan ja jolla niitä monitoroidaan. Kun jokaisessa kennossa on siru, ratkaisu mittaa jatkuvasti – jopa

10 millisekunnin välein - kennon parametreja, kuten lämpötilaa ja jännitettä. Lisäksi telemetriadata tallennetaan itse piirille, joten sen perusteella saadaan kennolle elinikäinen jäljitettävyys uniikin tunnuksen, materiaalien alkuperän ja jatkuvan data- ja event- eli tapahtumatallennuksen avulla, joka alkaa samalla hetkellä, kun piiri asennetaan kennon päälle. Sen lisäksi, että tekniikka mahdollistaa sähköauton akuston käyttöiän pidentämiseen, se on tärkeä osa kestävää kehitystä. Seuraavan 10 vuoden aikana sähköautoista vapautuu jopa 100 miljoonaa akustoa uusiokäyttöön esimerkiksi teollisuuden akkuratkaisuihin. Tämä käyttö on tottakai paljon helpompaa, jos jokaisen yksittäisen kennon tila ja historia tiedetään.

Kvanttianturi voi mullistaa navigoinnin Kvanttiteknologiaa jo 10 vuotta tutkinut Bosch aikoo seuraavien kahden vuoden aikana kehittää erityisiä käyttösovelluksia lääketieteen ja liikenteen aloille. Tulevaisuudessa kvanttianturit voivat mahdollistaa huipputarkan navigoinnin ilmassa, maanteillä ja vedessä. Lääketieteen lisäksi kvanttiantureita voitaisiin hyödyntää liikenteessä, kuten vaikkapa navigoinnissa. Satelliittipaikannusjärjestelmä (GPS) on altis häiriöille, kun taas kvanttiantureihin ulkopuoliset tekijät eivät vaikuta, koska niiden toiminta perustuu maapallon muuttumattoman magneettikentän mittaamiseen. Merkittäviä hyötyjä voitaisiin saavuttaa myös sähköisessä liikkuvuudessa. Tulevaisuudessa kvanttianturien avulla voitaisiin esimerkiksi mitata sähkövirran magneettikenttä tarkasti ja siten määritellä akun täsmällinen varaustaso. Näin jäljellä oleva käyttösäde voitaisiin

määritellä entistä luotettavammin ja matkat suunnitella tehokkaammin. Aivan vielä ei olla näin pitkällä. Bosch kertoo kuitenkin kehittäneensä kvanttimittaukseen anturiprototyyppi, joka on mittaustarkkuutensa puolesta tällä hetkellä markkinoiden pienin, noin matkapuhelimen kokoinen. Pieni koko tuo merkittäviä etuja silloin, kun tilankäyttö on ratkaiseva tekijä, kuten ajoneuvoissa, lentokoneissa tai sairaaloiden ensiapuasemilla. Mitä pienempi anturi, sen suuremmat hyödyt. Pienet anturit ovat siirrettäviä, halvempia valmistaa ja siten skaalautuvampia. - Tavoitteenamme on kehittää kvanttiantureista niin pieniä, että ne voidaan integroida mikrosiruihin, kertoo Katrin Kobe, joka vastaa anturien kaupallistamisesta Bosch Quantum Sensingissä. Yritys on viime vuonna perustettu startup.

UWB PAIKANTAA 1,4 MILLIMETRIN TARKKUUDELLA Belgialainen mikroelektroniikan tutkimuskeskus IMEC on esitellyt VLSI Technology Symposiumissa ultralaajakaistaisen lähetin-vastaanottimen, joka tukee IEEE:n 802.15.4z-standardia eli ns. UWB-tekniikkaa 6-9 gigahertsin alueella. Se kykenee paikannuksessa mullistavaan 1,4 millimetrin tarkkuuteen, mutta kuluttaa lähetystilassa vain 8,7 milliwattia ja vastaanotossa 2,1 milliwattia tehoa. Piirin avulla voidaan toteuttaa esimerkiksi erittäin kustannustehokas auton matkustamon skannaus. -> etn.fi/15472. MATTERISTA TULI VERSIO 1.2 CSA-järjestö eli Connectivity Standards Alliance on esitellyt Matter-protokollan version 1.2. Uusi versio tuo monia parannuksia sekä yhdeksän uutta laitetyyppiä, joita voi alkaa ohjata Matter-protokollan yli. Uudet tyypit ovat jääkaapit, huoneilmastointilaitteet, astianpesukoneet, pyykinpesukoneet, robottipölynimurit, savu- ja häkävaroittimet, ilmanlaatua mittaavat anturit, ilmanpuhdistimet ja tuulettimet. Matter-linkin yli laitteista saadaan etävaroituksia, niitä voidaan käynnistää ja sulkea pois päältä, ja monia muita toimintoja voidaan käyttää. -> etn.fi/15469. WIREPASIN IOT-VERKKO HELPOSTI KÄYTTÖÖN Tamperelainen Wirepas tunnetaan ilman tukiasemia toimivan mesh-tyyppisen IoTverkkoprotokollan kehittäjänä. Nyt serbialainen MIKROE eli Mikroelektronika on lisännyt Wirepassin protokollan osaksi Click-lisäkorttiensa valikoimaa. Wirepas Click perustuu Würth Elektronikin WIRL-PRO2 ThetisI - radiomoduuliin. Moduuli välittää dataa turvallisesti ja luotettavasti lisenssivapaalla 2,4 GHz:n taajuudella, joka on maailmanlaajuisesti saatavilla. 8 x 12 millimetrin kokoisessa moduulissa on myös sisäänrakennettu antenni. -> etn.fi/15467.

ETNdigi 15

NOKIA YLLÄTTI TEOLLISUUDEN 5G-PÄÄTELAITTEILLA Vuosituhannen alussa Nokia valmisti suuria määriä viranomaispuhelimia Tetra-verkkoon, mutta tämä liiketoiminta myytiin vuonna 2005 ranskalaiselle EADS:lle. Nyt yhtiö yllättää tuomalla kovaa käyttöä kestävät 5G-päätelaitteet langattomiin verkkoihin teollisissa ympäristöissä, kuten satamissa, kaivoksissa, kemianlaitoksissa ja öljynporauslautoilla.

Uudet Nokia Industrial -laitteet sopivat kaikentyyppisiin yrityksiin. Laitteet tukevat viranomaisviestintää Band 68 taajuusalueella. Yhdysvalloissa valmistetulla kämmenlaitteella on pitkä elinkaari, ja se on IP 68 luokiteltu eli sopii käytettäväksi ankarissa ympäristöissä. Lue lisää -> etn.fi/15027 TUTKIMUS: DIESELMOOTTORIA EI KANNATA ESILÄMMITTÄÄ Itä-Suomen yliopiston ja Tampereen yliopiston yhteisessä tutkimuksessa selvisi, että Webaston tai muiden dieselmoottorien polttoainelämmittimien käyttö tekee ajoon lähtemisestä mukavampaa, mutta juuri muuta hyötyä niistä ei ole.

Ensimmäinen kiinteä akku menee tuotantoon Bonnissa toimiva High Performance Battery AG sanoo saavuttaneensa ratkaisevan läpimurron akkuja varastointitekniikassa: professori tohtori Günther Hambitzerin johtama tiimi on kehittänyt maailman ensimmäisen tuotantovalmiin solidstate- eli kiinteän akun, jolla on erinomaiset ominaisuudet. Sovellukset vaihtelevat kiinteistä energiavarastoista koti- ja teollisuuskäytössä latausinfrastruktuureihin ja sähköiseen liikkumiseen. HPB:n toimitusjohtaja Sebastian Heinzin mukaan saavutus avaa kokonaan uuden luvun akkuteknologian historiassa. - Annamme myös ratkaisevan panoksen energiamuutokseen ja ilmastonsuojeluun maailmanlaajuisesti. Yrityksen mukaan uutuusakun tähän mennessä mitatut tiedot ja ominaisuudet osoittavat huomattavasti parempia arvoja ja ominaisuuksia verrattuna tällä hetkellä markkinoita hallitseviin litiumioniakkuihin. Vaikka perinteiset litiumioniakut on vaihdettava noin 1250 latausjakson jälkeen, HPB:n akulla on päästy vähintään 12 500 latausjaksoon vastaavalla kuormalla. Koska kennot eivät ole vielä saavuttaneet elinkaarensa loppua, tämä määrä jatkaa tasaista kasvuaan.

elektrolyytteihin verrattuna kiinteän olomuodon HPB-elektrolyytillä on valtavasti parempi johtavuus. Tämä on ratkaisevaa akkukennon käytettävissä olevan tehon kannalta. HPB:n elektrolyytillä on ehdottomasti korkeampi johtavuus -40 °C:ssa kuin tavanomaisilla nestemäisillä elektrolyyteillä optimilämpötilassaan +60 °C:ssa. Riippumattomat kumppanit ja tutkimuslaitokset ovat vahvistaneet nämä ominaisuudet -40 … +60 °C lämpötila-alueella. Tämä tarkoittaa, että kiinteän elektrolyytin akusta saa tehoa riittävästi myös äärimmäisissä lämpötiloissa. Näin akkuja ei tarvitse esilämmittää talvella.

Tutkimuksen mukaan moottorin esilämmityksen hyödyt niin polttoainetalouden kuin päästöjenkin kannalta ovat vähäisiä. Tulokset on julkaistu kahdessa tieteellisessä artikkelissa. Applied Energy -lehdessä julkaistun tutkimuksen tulokset osoittavat, että erityisesti dieselkäyttöisillä ajoneuvoilla kylmäkäynnistys on haastavaa Suomen talviolosuhteissa.

Enemmän tehoa pienellä virralla

Mittauskampanjan aikana ulkolämpötilat laskivat jopa -28 celsiusasteeseen, ja tämä näkyi myös autojen päästöissä. Tulos vahvistaa, että polttoainekäyttöisten lisälämmittimien käyttöä ei voi oikeuttaa paremman polttoainetalouden tai pienempien päästöjen kannalta todellisessa ajossa kylmissä lämpötiloissa. Esilämmityksen hyödyt voivat kuitenkin ilmetä moottorin voiteluaineen ja moottorin itsensä pidemmän käyttöiän kautta, mutta näitä tekijöitä ei tutkimus selvittänyt. Lue lisää -> etn.fi/15434

Nordic Semiconductorin nRF54L15 on yhtiön ensimmäinen piiri uudessa nRF54L-sarjassa. Se sisältää Arm Cortex-M33 prosessorin, joka toimii 128 megahertsin taajuudella. Suorituskyky on kaksinkertainen nRF52840-piiriin verrattuna ja virrankulutus on pienempi. Prosessointia tukee 1,5 megatavua haihtumatonta muistia ja 256 kilotavua RAM-muistia, mikä riittää useiden protokollien samanaikaiseen käyttöön.

16 ETNdigi

Akun uusi kiinteä elektrolyytti on syttymätön ja siten huomattavasti turvallisempi kuin perinteisten litiumioniakkujen palavat nestemäiset elektrolyytit. Nykyään yleisesti käytettyihin nestemäisiin

Koska tietoturvan merkitys IoT:ssä kasvaa, nRF54L15 SoC sisältää edistyneitä laitteistoja ohjelmistoturvaominaisuuksia, jotka varmistavat sen valmiuden seuraavan sukupolven IoT-toteutuksiin. Se on suunniteltu PSA Certified Level 3 -tasolle, joka on PSA Certified IoT -turvastandardin korkein taso. NRF54L15 myydään 6 x 6 millimetrin QFN-paketissa, jossa on 31 yleiskäyttöistä IO-liitäntää.

Alihankinta keräsi hyvin väkeä Tampereen Alihankinta-messut täytti syyskuussa jo 35 vuotta. Kolmipäiväinen tapahtuma keräsi hyvin väkeä, kaikkiaan 16 925 kävijää. Luku ei ole aivan ennätysvuoden 2016 tasolla, mutta selkeä parannus vaisuun viime vuoteen.

kohtaan, joka on ollut todella myönteistä. Kaikkineen Alihankinta on jälleen ollut hieno tapahtuma täynnä laadukkaita kohtaamisia, kertoi toimitusjohtaja Sami Mansner Mansner Oy Hienomekaniikasta.

Tapahtumassa oli yli tuhat näytteilleasettajaa 17 maasta. Messut sai kävijöiltään ja näytteilleasettajiltaan kiitosta tunnelmastaan sekä merkityksellisistä kohtaamisista. Teollisuuden suunnannäyttäjä kokosi yhteen uusimmat ratkaisut, laadukkaan verkostoitumisen ja ajankohtaisimmat sisällöt. Alihankinnan teema oli tänä vuonna Globally Local. Tapahtumassa puhuttivat muun muassa kestävä talous, maailmanpolitiikka, kilpailuedut, teknologia sekä vastuullisuus. Teemaan syvennyttiin laajasti myös tapahtuman HEAT Stagella, huippuasiantuntijoiden johdolla.

Business Tampere palkitsi Vuoden teollisuusteko 2023 tunnustuksella Sandvik Suomen. Palkinnon vastaanotti teknologiajohtaja Jani Vilenius Sandvikilta. Palkinnon jakoi viime vuoden voittajan Valmet Automotiven tuotantojohtaja Antero Karhu. Vuoden 2023 Päähankkijana palkittiin riihimäkeläinen Sako Oy, joka tunnetaan maailmalla laadukkaiden metsästys-, sotilas- ja urheilukiväärien sekä patruunoiden suunnittelijana ja valmistajana. Vuoden Alihankkija on Valmet Automotiven EV Systems -liiketoimintalinja, joka kehittää ja valmistaa akkumoduuleja ja -järjestelmiä autoteollisuuden ja muiden alojen toimijoiden käyttöön.

- Messupäivät olivat erittäin ansiokkaita. Kävijöitä oli runsaasti, saimme paljon kontakteja ja ihmiset olivat tositarkoituksella liikkeellä. Messuvierailla oli aitoa kiinnostusta hienomekaniikkaa

Alihankinta järjestetään ensi vuonna 1.–3. lokakuuta 2024 Tampereen Messu- ja Urheilukeskuksessa. Messujen teemana on silloin Tekoälyllä Tuottavuutta. (kuva: Jyri Kivimäki)

ETNdigi 17

More Information

YAGEO RP - Series Thin Film Chip – Resistors with AEC-Q200 qualification YAGEO´s new RP series is an ideal solution for automotive customers seeking for long term & stable reliability performance. With a passivation design, the drift of the RP series can keep relatively small even in a high moisture BENEFITS: ■ AEC-Q200 qualified ■ Ideal for high precision & moisture sensitive applications ■ Epoxy overcoat & passivation layer ■ Superior resistance against sulfur containing atmosphere ■ Moisture sensitivity level: MSL 1 ■ Case sizes 0402 – 1206 ■ Resistance tolerance down to ± 0.1 % ■ Operating temperature range -55°C to +155°C ■ Halogen free & total lead free without RoHS exemption For more information about YAGEO RP - Series Tel. +49 (0) 7231 801-1352 | rutronik@rutronik.com

www.rutronik.com COMMITTED TO EXCELLENCE CONSULT | COMPONENTS | LOGISTICS | QUALITY 18 ETNdigi

APPLICATIONS: ■ Automotive electronics (OBC, ECU, BMS, DC/DC Inverter) ■ Telecommunications ■ Industrial equipment ■ Medical equipment ■ Test and measuring equipment

Polttopisteessä

Voisiko tekoäly ratkaista jakelun ongelmia? Voisiko tekoälyn hyödyntäminen toimitusketjujen hallinnassa olla ratkaisu, tai edes yksi elementti jakelualan ikuisten” ongelmien ratkaisemissa? Teknologian huimavauhtinen kehitys, komponenttimarkkinoiden nopeat, vaikeasti ennustettavat ja laajaliikkeiset muutokset ovat viime aikoina pakottaneet useat alan yritykset pohtimaan liiketoimintansa strategioita uudelleen. Kriittisimmissä tarkasteluissa lienevät olleet komponenttien toimitusketju ja varastojen hallinta. Toisessa ääripäässä ongelmana on kriittinen komponenttipula ja tuotantokatkokset, toisessa massiiviset ylivarastot. Liiketoimintojen ohjausjärjestelmien käytettävyys on aina ollut ja on edelleen koetuksella. Sourcing- ja ostotoimintojen henkilöstö toimii valtavien paineiden alla, kun resurssit ja aika eivät tunnu riittävän. Tuotanto huutaa puutteista ja yrityksen johto ja omistajat manailevat kestämättömiä varastonarvoja. Komponenttipula ei kuitenkaan ole mikään uusi, nykypäivän ilmiö. Komponenteista on ollut pulaa “maailman sivu”. Milloin on ollut pulaa muisteista, milloin tantaalikondensaattoreista, milloin mistäkin. Pitempään, ja nyt siis tarkoitan todella pitkään

alalla olleet saattavat muistaa DRAM-pulan takavuosilta. Ongelmia tulee ja menee, laajuus, nopeus ja juurisyyt vain vaihtuvat. Voisiko niihin varautua tulevaisuudessa paremmin? Olisiko tekoälyn hyödyntäminen toimitusketjujen hallinnassa ratkaisu, tai edes yksi elementti ongelmien eliminoinnissa ennakkoon? Vaikka tekoälypohjaiset ohjelmistot ja järjestelmät eivät ehkä pystyisikään poistamaan markkinahäiriöiden juurisyitä ainakaan lähitulevaisuudessa, häiriöistä aiheutuvia ongelmia ne pystyvät kyllä ennustamaan. Ennakointi antaa aikaa reagoida, oikeasuuntaisesti ja ajoissa. Kysymys kuuluukin, uskalletaanko tekoälyn vinkkeihin luottaa? Taitaa kuitenkin olla niin, että jakelualalla luotetaan ennemmin omaan analyysiin, vaikkapa sitten siihen kuuluisaan takapuolituntumaan kuin jonkun tekoälyn ennusteisiin. Tämä on toki inhimillistä, mutta aika ei vain enää riitä käsittelemään kuin murto-osan siitä kriittisestä tiedon määrästä, joka pitäisi osata ottaa huomioon päätöksiä tehtäessä ja ostopäätöksiä ennakoitaessa.

Kirjoittaja Veikko Sohlman toimi aiemmin Arrow Electronicsin Suomen maajohtajana.

Elektroniikan suunnitteluun ja tuotekehitykseen tekoäly on jo tullut jäädäkseen. Tekoälyn kyky suodattaa annettujen parametrien mukaisesti koko maailman komponenttivalikoima on ylivertainen. Aikaa säästyy ja “Time to market” lyhenee. Ihan kaikkia ehdotuksia ei kuitenkaan kannata noudattaa, jos parametroinnissa ei ole huomioitu komponenttien saatavuutta, elinkaarivaiheita ja muita hankinnan ja toimitusketjun kannalta elintärkeitä asioita. Ominaisuuksiltaan optimaalisen komponentin valinta saattaa aiheuttaa hankinnassa ongelmia, joita paraskaan tekoäly ei osaa ennustaa. Niille jakelijoille ja lopputuotteita valmistaville yrityksille, jotka ovat valmiit omaksumaan tekoälyn osaksi omaa toimintaansa, ja liittävät yhteen keskenään strategisesti tärkeät tiedon rajapintansa, on helppo ennustaa menestyksekästä tulevaisuutta. ETNdigi 19

SÄHKÖAUTOISSA SUUNTANA ON SIC Andreas von Hofen Microchip Technology

Autoteollisuus on siirtymässä kohti kestävämpää tulevaisuutta, kun ala tuo markkinoille yhä enemmän hybridi- ja täyssähköautoja sekä polttokennokäyttöisiä autoja. Kriittisten toimintojen sähköistäminen vaatii luotettavia ratkaisuja suuritehoisten järjestelmien luomiseen, jakeluun ja ohjaamiseen. Piikarbidi on tässä avainroolissa. 20 ETNdigi

Ajoneuvon varastoiman ja käyttämän sähköenergian määrän kasvaessa tehotiheyden ja hyötysuhteen tarve kasvaa. Tehokas valvonta ja ohjaus ovat välttämättömiä sähköisten osajärjestelmien tehokkaan ja luotettavan toiminnan kannalta. Puolijohdetoimittajat, kuten Microchip, tarjoavat laajan valikoiman laitteistoja ja ohjelmistoja, integroituja kehitystyökaluja ja piikarbidin (SiC) mahdollistamia korkean hyötysuhteen tehoratkaisuja, jotka helpottavat sähkö- ja hybridijärjestelmien kehittämistä. Autoteollisuuden osajärjestelmien suunnittelijat pyrkivät jatkuvasti kehittämään innovatiivisia ratkaisuja laajentaakseen sähköautojen kantamaa ja lyhentääkseen latausaikaa. Näiden tavoitteiden saavuttamiseksi he ovat työstäneet piipohjaisia tekniikoita lähelle fyysisiä rajojaan koon, painon ja

tehokkuuden suhteen ja ovat siirtymässä piikarbidiratkaisuihin vastatakseen näihin haasteisiin. Piihin verrattuna SiC-laitteet tarjoavat pienemmän päällekytkentävastuksen, nopeammat kytkentänopeudet ja kyvyn kestää suurempia jännitteitä ja virtoja korkeammissa liitoslämpötiloissa. Toinen piikarbidin keskeinen etu on sen pienempi koko: se mahdollistaa suuremman tehotiheyden, mikä on kriittistä monissa keskeisissä sähköautosovelluksissa. Ei ole yllättävää, että laajan kaistaeron piikarbiditehopuolijohteiden automarkkinoiden odotetaan kasvavan 13kertaiseksi nykyisestä noin miljardista dollarista vuoteen 2030 mennessä. (Omdia, SiC power Semiconductors by application, 2022)

ETNdigi 21

Suuntaus kohti korkeampia jännitteitä, kuten 800 V sähköautoissa, ohjaa uusia suunnitteluja vetoinverttereille, DC-DCmuuntimille, moottorien latureille sekä lämpöpumppujen ja polttokennojen kompressoreille. Korkeajännitteiset SiCpohjaiset MOSFETit ja diodit sopivat hyvin sähköautoihin, erityisesti kaupallisiin ja offroad-sovelluksiin, joissa komponenttien saatavuus on avainasemassa.

paremmilla diagnoosi- ja konfigurointivaihtoehdoilla.

Nykyisin tavallisen 400 V:n latausinfrastruktuurin verkon on tuettava myös uudempien 800 V ajoneuvojen lataamista. Kasvava suurjännitteiden tarve ajaa DC-DC-tehostinmoduulien kehittämistä autoon yhdistämään jännitekiskot.

Puolijohdekatkaisijat

SiC-tekniikka voi toimia myös puolijohdekatkaisijan tai e-sulakkeen kytkentäelementtinä, joka suojaa ajoneuvon sähkökomponentteja ja diagnosoi vikatapahtumat ennen vakavaa vikaa. Korjausseisokkeja ja kustannuksia voidaan säästää mekaanisiin ratkaisuihin verrattuna

22 ETNdigi

Samaan aikaan kysyntä kasvaa nopealle tasavirtalatausinfrastruktuurille, jotta ajoneuvo voidaan ladata nopeasti. Tämä on erityisen tärkeää kaupallisissa sovelluksissa kuorma-autoista ja linja-autoista kaivos- ja rakennuskoneisiin, joiden on toimittava mahdollisimman pitkään.

Piikarbidin käyttö puolijohdekatkaisijassa tuo monia etuja perinteisiin piirisuojaratkaisuihin verrattuna. Tekniikka voi kytkeä nopeasti käyttämällä ohjelmistokonfiguroitavaa matkaprofiilia, esimerkiksi LIN-liitännän kautta sillä voidaan katkaista piiri mikrosekunneissa eli 100–500 kertaa nopeammin kuin perinteisissä mekaanisissa 30 kilowatin PFClähestymistavoissa.

referenssisuunnittelu E-sulake on nollattavissa fyysisten sulakkeiden vaihtamisen välttämiseksi, mikä (Viennatopologia). tarjoaa luotettavan ja pitkäaikaisen

Nämä auton sisäiset laturisuunnittelut tarvitsevat korkeampaa tehoa, mihin SiCtekniikka tarjoaa optimaalisen ratkaisun. Laitteet, joiden nimellisjännite on 1200 V ja jopa 1700 V, tarjoavat kehittäjille enemmän suunnittelumarginaalia. Tämä voi johtaa ajoneuvon korkeampaan huipputehokkuuteen, tai pienentää redundanssia ja helpottaa elementtien valmistusta. ratkaisun, jos virtapiiri katkeaa säännöllisesti. Mahdolliset sähkökaarien riskit kytkettäessä suurjännitteisiä tasavirtoja mekaanisilla koskettimilla eliminoidaan käytettäessä puolijohdepohjaista e-sulakeratkaisua.

30 kilowatin SiC-pohjainen DC-DCmuunnin.

Microchipin e-sulake-tekniikan demonstraattori, jossa on 700 V ja 1 200 V mSiC MOSFET-kytkimet, yhdistää virrantunnistuksen, vahvistimet, LINliitännän ja 8-bittisen PIC-mikro-ohjaimen, jossa on ytimestä riippumattomat oheislaitteet, ja tarjoaa valmiin ja erittäin integroidun ratkaisun. Kaikki komponentit ovat saatavilla AEC-hyväksynnällä. TCCkäyrän (Time-Current Characteristic) avulla suunnittelijat voivat siirtymään perinteisistä sulakkeista tai kontaktoreista e-sulakkeen käyttöön. Demossa oikosulkukestoaika on jopa 10 mikrosekuntia jopa 30 A nimellisvirralla. Pikalataus Sähköautot, hyötyajoneuvot ja maastoajoneuvot pitää olla mahdollista ladata nopeasti. Vaikka auto voi olla ajotiellä yön yli latautumassa, bussien tai rakennuskoneiden on toimittava tehokkaasti koko päivän tai yön. Näissä ollaan siirtymässä 800 V:n tai jopa 1000 V:n akkuihin. Näin saadaan tarvittavat tehotasot isommille ajoneuvoille, joilla on raskaita kuormia.

Piikarbidin korkeampi hyötysuhde pii-IGBT: hen verrattuna tarkoittaa, että tarvitaan myös pienempiä jäähdytyselementtejä, mikä vähentää ajoneuvon painoa. Microchipin eristetyn 30 kW:n DC-DC-laturin demonstraatio perustuu korkeille jännitepiikeille (avalanche-rated) suunniteltuihin 1200 V mSiC MOSFETeihin ja 1200 V kaksois-mSiC-diodeihin. Suunnittelussa on yli 98 prosentin huippuhyötysuhde, 650–750 V tulojännite ja 150–600 V lähtöjännite 50–60 ampeerin maksimivirralla 140 kHz:n kytkentätaajuudella. Piirilevyasettelu on optimoitu turvallisuutta, virtaa ja mekaanista rasitusta ja kohinansietoa varten. Lisäksi on saatavana kolmivaiheinen 30 kilowatin PFC-referenssisuunnittelu (Power Factor Correction) Vienna-topologiassa, joka perustuu SiC-piireihin. PFC:t vaaditaan yleensä tekemään AC-DC-muunnoksia ja pitämään AC-tulovirran vaihesiirtymä tarkasti määritellyissä rajoissa AC-tulojännitteeseen nähden. Tämä varmistaa lähes yhtenäisen tehokertoimen ja pienen kokonaisharmonisen särön (THD). Jatkossa energian syöttäminen ajoneuvon akusta takaisin verkkoon on vaadittu ominaisuus. Tämä kaksisuuntaisen lataus voidaan toteuttaa toisella 11 kW:n SiCpohjaisella tehokertoimen PFC-korjaimella. Sekä DC-DC että PFC voidaan yhdistää modulaarisesti.

ETNdigi 23

Rakennuspalikat 150 kilowatin laturia varten Piikarbidi on avainasemassa myös latausinfrastruktuurissa. Samat edut korkeammista jännitteistä ja virroista yhdistettynä korkeampaan hyötysuhteeseen pienemmissä jäähdytyselementeissä johtavat pienempiin laturisuunnitteluihin. Vaikka laturin koko ei ole yhtä kriittinen kaupallisissa ja maastoajoneuvoissa, joita ladataan yön yli, se on tärkeä kaksisuuntaisten tasavirtalatureiden verkoissa, jotka ovat yleistymässä.

Microchipin SiCtuote-valikoima yltää SiC-siruista SMD- ja läpivientikotelois ta kokonaisiin tehomoduuleihin asti.

24 ETNdigi

Samoin julkiset 3-tason DC-pikalaturit ohittavat ajoneuvon sisäisen laturin (OBC) ja lataavat akun suoraan sähköauton akunhallintajärjestelmän (BMS) kautta. Auton sisäisen akun ohittaminen mahdollistaa huomattavasti suuremmat latausnopeudet laturin lähtöteholla 50-350 kilowattia. Modulaarinen rakenne tarkoittaa, että PFCetuasetta käytetään AC-DC-muunnokseen, usein korkeammista vaihtojännitteistä kuten 480 V, sarjalla eristettyjä DC-DCmuunninmoduuleja rinnakkain virran tuottamiseksi ajoneuvolle.

Tämän lähestymistavalla voidaan kehittää perusmoduuleista erilaisia latureita ajoneuvo-operaattorin erilaisiin vaatimuksiin. Ajoneuvojen tarpeiden kehittyessä ja niiden vaatiessa suurempaa tehoa nopeampaan lataukseen voidaan latausinfrastruktuuria varioida SiC-komponenttien avulla. Tätä lähestymistapaa käytetään pikalatausjärjestelmissä 150 kilowattiin asti ja vielä tätäkin tehokkaammissa järjestelmissä. Digitaalisen virranhallinnan ja SiC MOSFETtien ja -diodien yhdistelmän käyttö mahdollistaa suunnittelut, jotka tarjoavat korkean järjestelmätason hyötysuhteen ja integrointiasteen, korkean tehotiheyden, edistyneitä digitaalisia ohjaussilmukoita ja joustavuutta erilaisissa tehotopologioissa tasavirta-pikalaturisovelluksiin. Nämä voidaan yhdistää analogisiin ja virranhallinnan komponentteihin, langattomiin ja langallisiin liitäntöihin, energianmittaukseen, muistiin, tietoturva- ja käyttöliittymälaitteisiin 3-tason pikalaturin suunnittelun täydentämiseksi.

Tuotteita joka alueelle Laajan kaistaeron kuten SiC ovat avainasemassa sähköisessä liikkumisessa, jossa se mahdollistaa korkeamman tehonmuunnoksen hyötysuhteen, tehotiheyden ja luotettavuuden. Microchip voi auttaa suunnittelijoita ottamaan piikarbidin käyttöön helposti, nopeasti ja luotettavasti mSiC-tehokomponenttien ja ratkaisujen avulla. Tuotevalikoima pitää sisällään piikarbidisiruja, erillispiirejä ja moduuleja 700 V - 3,3 kV jännitealueelle.

sovelluksille. Ajoneuvopuolella sen Automotive-luokan digitaaliset signaaliohjaimet, ajoneuvon sisäiset verkkokomponentit ja ajurit laajentavat tuotevalikoimaa.

Latauslaitteisto.

Kattava ratkaisu sisältää myös ohjelmistopaketit parannetuille moottori- ja kytkintilan tehonsäätöalgoritmeille sekä autoteollisuuden ohjelmistopinot ja diagnoosikirjastot toiminnallisen turvallisuuden takaamiseksi.

Lisäksi tuoteportfolioon kuuluvat MPU-, MCU-, Wi-Fi/Bluetooth- ja mittaussirut sekä graafiset kosketusnäyttöön perustuvat käyttöliittymä latureissa käytettäville

ETNdigi 25

Stephan Menze Rutronik

Yksi tämän hetken suurimmista haasteista on CO2-päästöjen vähentäminen kaupunkien ilmanlaadun parantamiseksi. Rutronikin RDK3:n kaltaisilla teknologioilla on ratkaiseva rooli näiden ratkaisujen kehityksessä.

ÄLYKAUPUNGISSA ON HELPOMPI HENGITTÄÄ Kokonaisvaltaisten ideoiden ja käsitteiden tulisi edistää kestävää kehitystä, jotta voidaan varmistaa ympäristön kannalta kestävä juomaveden, ruoan, ja energian saanti sekä tarvittava infrastruktuuri niitä varten. Yksi suurimmista haasteista on hiilidioksidipäästöjen vähentäminen kaupunkien ilmanlaadun parantamiseksi. Samalla siihen sisältyy suurin potentiaali ilmastonsuojelussa. Keskiössä on erityisesti ilmanlaadun mittaaminen sisällä ja ulkona sekä saatujen tietojen kohdennettu arviointi. Varsinkin kaupunkialueilla datavetoinen, automatisoitu rakennusten ilmanvaihto voi parantaa 26 ETNdigi

ilmanlaatua ja siten parantaa siellä työskentelevien ihmisten hyvinvointia ja suorituskykyä. Strategisilla paikoilla sisällä ja ulkona, esimerkiksi kadun puolella, jossa on paljon liikennettä, tai työpaikoilla, jotka on langattomasti verkotettu älykkäällä rakennusvalvontajärjestelmällä Bluetoothin kautta, voidaan tehdä säännöllisin väliajoin CO2-mittauksia. Näin synnytetyn datan perusteella voidaan antaa varoituksia tai toimenpidesuosituksia lähes reaaliajassa täysin automaattisesti, esimerkiksi avaamalla ikkunoita, nostamalla ilmanvaihtojärjestelmän tehoa tai aktivoimalla UV-pohjaisia ilmanpuhdistimia.

Anturien tuottama data voi myös tarjota lisätietoa esimerkiksi sen määrittämiseksi, kuinka monta ihmistä huoneessa on tällä hetkellä. Algoritmi vertaa ihmisen hengityksen aiheuttamaa keskimääräistä CO2-pitoisuuden nousua todelliseen mitattuun CO2-pitoisuuteen. Järjestelmällinen ja tehokas ratkaisun etsintä Innovatiivinen kehitysalusta tällaiselle sovellukselle on Rutronik System Solutionsin RDK3-kantakortti ja RAB2-sovitinkortti, joka on anturiratkaisu CO2-mittauksiin. RDK3 pohjautuu Infineonin PSA-tuella varustettuun PSoC 64 Secure -mikroohjaimeen, joten se on täydellisen ratkaisun laitteistoja laiteohjelmistokehittäjille. Langattomassa erittäin vähätehoisessa IoTBluetooth-kortissa on edistyksellisiä laitteistopohjaisia suojausominaisuuksia. Tämä on erityisen tärkeää IoT-sovelluksissa,

Vasemmalla RDK3:n etupuoli ja oikealla alapuoli.

ETNdigi 27

RAB2 luo kestävän perustan päättää, mikä anturi sopii parhaiten lopulliseen sovelluskehitykseen.

jotka havaitsevat ja analysoivat liikekuvioita tai terveyteen liittyviä tietoja.

Paras ratkaisu räätälöityihin vaatimuksiin

Esimerkiksi kahden ytimen Arm Cortex MCore -järjestelmäpiirillä on turvallinen M0+ydin, joka on fyysisesti erotettu M4-ytimellä ajettavasta käyttäjäsovelluksesta. Lisäksi mikro-ohjain tarjoaa turvallisia perustoimintoja autentikointiin Secure Boot -toiminnon avulla, joka varmistaa, että vain käyttäjän oma valtuutettu laiteohjelmisto suoritetaan parhaan mahdollisen suojauksen saavuttamiseksi manipulointia vastaan. Lisäksi kryptografinen allekirjoitus mahdollistaa suojatut laiteohjelmistopäivitykset ja suojatut alueet voidaan määrittää kullekin suoritettavalle alueelle tai muistialueelle.

RAB2-kortilla suunnittelija saa käyttöönsä kaksi huippuluokan CO2-anturia. Se sopii ovellusten kehittämiseen, joissa tarvitaan CO2-, suhteellisen kosteuden ja lämpötilanmittauksia. Esikehitysvaiheessa voidaan näin yhdellä kortilla selvittää, mikä anturi sopii parhaiten kyseiseen asetteluun. Samalla selviää, voidaanko molempia tarvittaessa käyttää eri tehtäviin. Tämä lyhentää merkittävästi tuotteen markkinoille tuomiseen kuluvaa aikaa. Jos kehittäjä joutuu käsittelemään kahta eri korttia eri valmistajilta, tämä pitkittää kehitysprojektia ja kasvattaa riskiä, jossa tuotteen EMCominaisuudet heikkenevät. Tämä uhkaa osaltaan järjestelmän luotettavaa toimintaa.

Langaton tiedonsiirto Bluetooth Low Energyn yli takaa erittäin alhaisen virrankulutuksen, mikä on ratkaisevan tärkeää integroitaessa ratkaisua monimutkaiseen IoT-järjestelmään ympäristötietojen jatkuvaa seurantaa ja analysointia varten.

Kortin keskellä ovat Infineonin PASCO2V01 CO2-anturit ja Sensirionin SCD41-D. Molemmat perustuvat fotoakustisen spektroskopian (PAS) periaatteeseen, joka ei edellytä minimietäisyyttä säteilylähteen ja anturin välillä. SCD41-D:n CO2-mittauksen tarkkuus on ±40 ppm, mittausalue laaja 4005000 ppm ja vasteaika (τ63 %) 60 s. Lisäksi 3000 uA:n keskimääräisellä virrankulutuksella se on erittäin tehokas ja erityisen immuuni ulkoisille kuormille. Mittaustarkkuus ±30 ppm ±3 % mitatusta arvosta ja mittausalue 400 ppm - 5000 ppm ovat PASCO2V01:n kompaktissa koossa vaikuttavia ominaisuuksia. Valinta kahden anturin välillä riippuu myös siitä, mikä tavoitteisiin sovelluksessa pyritään. Anturit eroavat muun muassa mittausprosessin nopeuden osalta. Jos keskipitkän aikavälin keskiarvoa vaaditaan, kuten CO2-mittauksessa ulkona, on mahdollista, että suunnitteluun valitaan hitaampi anturi. Syynä tähän on se, että tässä keskiarvolla on ratkaisevampi rooli kuin kertaluonteisten huippujen nopealla havaitsemisella. Sisätiloissa mitattaessa sen sijaan voi olla järkevämpää valita nopeampi

28 ETNdigi

anturi, jotta päätökset ja vaadittavat toimenpiteet voidaan tehdä mahdollisimman nopeasti. Kantakaupungit vihreämmiksi datavetoisesti Laajan alueen kattava CO2-antureilla varustettu laitteisto on ratkaiseva askel arvioitaessa lyhyen, keskipitkän ja pitkän aikavälin tavoitteita ja toimenpiteitä ilmanlaadun parantamiseksi kaupunkialueilla. Jos näitä käytettäisiin kaupunkisuunnittelutarkoituksiin, toteutukset voisivat olla paljon kohdennetumpia, nopeampia sekä kustannustehokkaampia. Hitaasti kasvavien yksittäisten puiden sijaan voitaisiin rakentaa kasvihuoneita eli korkeita rakennuksia, joissa on vihreät ulkoseinät. Tämä toimisi

erityisesti alueilla, joilla on erityisen paljon ajoneuvoja. Nämä ”kasvihuoneet” säätelevät lämpötiloja kaupunkien keskustoissa, ovat samalla luonnollinen CO2-suodatin ja luovat elinympäristön hyönteisille. Rutronik System Solutionsin kortit muodostavat perustan elämänlaatua parantavien sovellusten toteuttamiselle muuallakin kuin kaupungeissa. RDK3 ja RAB2 ovat modulaarisia ratkaisuja, joita Rutronik tarjoaa asiakkailleen. Tavoitteena on käyttää sopivinta yhdistelmää eri valmistajien tuotteista, lyhentää innovatiivisten sovellusten markkinoille tuomiseen kuluvaa aikaa tuntuvasti ja tarjota inspiraatiota parhaiten sopiviin tuotteisiin. Tällä tavalla Rutronik tarjoaa perustan teknologiselle muutokselle kohti kestävää tulevaisuutta.

Full speed ahead Trust the new product introduction leader™to move from concept to prototype at lightspeed

mouser.com/new

ETNdigi 29

KUINKA PYSY MUKANA MUUTOK

Vaikka toimitusketjujen piti vihdoin vakiintua tänä vuonna, markkinat eivät ole vieläkään palanneet normaaliin. Uusia haasteita on nousemassa ja elektroniikan komponenttiteollisuuden on kohdattava ne suoraan menestyäkseen tulevina vuosina. Olipa kyseessä sitten suunnittelubudjetteja kiristävät ja myyntilukuihin vaikuttavat korkeat korot, virheellisten kasvuennusteiden hämärtävät vaihtelevat markkinat, tai yritys pysyä uusien, nopeasti kehittyvien teknologioiden, kuten tekoälyn tahdissa, kaikki, niin suuret kuin pienetkin yritykset tuntevat todennäköisesti näiden haasteiden vaikutukset. Muutaman viime vuoden aikana saadut opetukset ovat kuitenkin hyödyllisiä näiden

30 ETNdigi

uusien haasteiden ratkaisemisessa. Kärsivällisyys pitkäaikaisia projekteja kohtaan ja investoiminen hankkeisiin, kuten järjestelmäpäivityksiin ja uudempiin automatisoituihin laitteisiin voivat auttaa yrityksiä löytämään tehokkuusetuja, joita tarvitaan kasvun vauhdittamiseen nollakasvun tai taantuman aikana. Toinen näkökohta, jota monet meistä nyt arvostavat pandemian jälkeen, on tarve lisätä yhteistyötä koko alan leveydellä. Luomalla

YÄ KSESSA?

Mark Burr-Lonnon Mouser Electronics maailmanlaajuisten toimitusketjun ongelmien ilmaantuessa. Koronapandemiaan edeltävään aikaan verrattuna suhteemme ovat huomattavasti vahvemmat, ja asiakkaamme hyötyvät tästä parannuksesta vain enemmän ajan edetessä.

läheisempiä siteitä asiakkaisiin ja toimittajaverkostoihin voidaan luoda todellisia suhteita, joissa kumppanit pystyvät tukemaan toistensa toimintaa ja lisäämään samalla menestymisen mahdollisuuksia.

Olemme myös analysoineet tapoja, joilla voimme lisätä arvoa olemassa oleviin palveluihimme. Tarkastelimme esimerkiksi, kuinka varastoimiamme komponentteja ostetaan parantaaksemme prosessejamme. Mouserilla on maailman laajin valikoima komponentteja varastossa yli 1200 valmistajalta. Toinen ominaisuus, jonka asiakkaat huomaavat selatessaan verkkosivustoamme, on tuotteen elinkaaren seuranta. Näytämme asiakkaillemme, mitä komponentteja ei suositella uusiin malleihin (NRND) ja ehdotamme sopivia vaihtoehtoja. FORTE BOM -työkalumme laskee mihin tahansa komponenttiin liittyvän suunnitteluriskin, mikä auttaa lisäämään ostoprosessin älykkyyttä ja säästämään insinöörien aikaa.

Suhteiden vahvistaminen Mouser on vahvistanut ahkerasti sekä investointeja palveluita mahdollistaviin järjestelmiin että uusien ja tiiviimpien suhteiden rakentamiseen asiakkaiden ja valmistajakumppaneiden kanssa. Parin viime vuoden aikana tiimimme ovat tehneet paljon vaivaa kehittääkseen tiiviimpiä suhteita valmistajien kanssa ja rohkaisseet säännölliseen viestintään. Tämä on osaltaan parantanut varastopäivitysten näkyvyyttä ja tarjonnut meille tietoja, joita tarvitaan, jotta pysytään ajan tasalla kaikkien

ETNdigi 31

uutta osaa, joista 20 000 esiteltiin pelkästään kesäkuussa. Ymmärrämme, kuinka tärkeää on auttaa insinöörejä pysymään markkinoiden muutosten tahdissa varastoimalla uusimmat tuotteet ja teknologiat. Jatkamme uusien valmistajien lisäämistä, mukaan lukien nämä uudet nyt saatavilla:

Toimitusketjun muutokset ja uudet tuotelinjat Vaikka viime vuodet ovat olleet haastavia, monien tuotelinjojen tarjonta on lisääntynyt. Toimitusketjut ovat paremmassa kunnossa kuin 12 kuukautta sitten, ja analyyttiset mittarit, kuten GSCPI-indeksi (Global Supply Chain Pressure Index), palasivat pandemiaa edeltäneille tasoille tammikuussa 2023. Toisaalta joillakin markkinoilla, kuten piirilevyjen valmistuksessa, työskennellään edelleen raaka-ainepulan voittamiseksi. Arvioiden mukaan tämän alueen ennakoidaankin kasvavan vain viisi prosenttia tänä vuonna. Jatkuva pyrkimyksemme laajentaa tuoteportfoliotamme ja ylläpitää laajaa varastovalikoimaa mahdollistaa sen, että voimme tarjota asiakkaille useita vaihtoehtoja, jos jotain tiettyä komponenttia tai tuotetta ei ole saatavilla. Vuoden 2020 alusta lähtien olemme kasvattaneet tuotevalikoimaamme lisäämällä yli 280 uutta valmistajaa, ja meillä on tällä hetkellä yli 2 miljardin dollarin varastot komponentteja. Uusien tuotteiden lanseeraus jatkuu, ja tänä vuonna valikoimaan on lisätty yli 44 000

32 ETNdigi

● Amphenol – Yli 40 vuoden kokemuksella Amphenol LTD on alan johtava liittimien ja liitäntäratkaisujen valmistaja, mukaan lukien ylimuovaus, kaapelien kokoonpano ja kotelointi. Yhtiön yksinapaisten suurteholiittimien Rhino 38999 -sarja on loistava esimerkki tästä ja sopii täydellisesti vaativiin sotilas-, ilmailu- ja autosovelluksiin, joissaa halutaan varmistaa korkeajännitejärjestelmien korkein mahdollinen turvallisuustason. Amphenol käyttää uusinta teknologiaa vastatakseen liitäntätarpeisiin useissa haastavissa sovelluksissa. ● MediaTek – MediaTek tuottaa innovatiivisia järjestelmäpiiri- eli SoC-komponentteja mobiililaitteisiin, kodin viihdeelektroniikkaan, verkkolaitteisiin ja IoTtuotteisiin. MediaTek toimittaa markkinoille yli kahta miljardia laitetta vuodessa, ja niitä on esimerkiksi lähes joka kolmannessa uudessa älypuhelimessa. MediaTek Genio 700 Evaluation Kit mahdollistaa MT8390-alustan nopean evaluoinnin tehokkaisiin IoTratkaisuihin. ● Atmosic Technologies – Atmosicin teknologia on erikoistunut erittäin vähän energiaa kuluttaviin langattomiin esineiden internetin (IoT) ratkaisuihin. Se mahdollistaa laitteiden toiminnan ilman akun vaihtoa tai lataamista, mikä vähentää kokonaiskustannuksia ja parantaa käyttökokemusta. Esimerkiksi ATMBCN-3202SS-piirin pohjalta voidaan kehittää aurinkoenergialla toimiva BLE-majakka, joka toimii myös hämärässä sisätiloissa.

Laajemmat tilat Jakelukeskuksessamme Teksasin Mansfieldissä on meneillään useiden miljoonien dollarien laajennushanke. Yli 38 000 neliömetrin laajennusosassa on kolme kerrosta ja se sisältää monia uudenlaisia ratkaisuja, kuten pystysuorat VML-nostomoduulit, EuroSorter-jakelijan, IPack-koneet, automaattisen säilytyksen ja palautukset mahdollistavat kuormalavat, yli 9,6 kilometriä kuljetinhihnoja ja paljon muuta. Se yhdistetään nykyiseen jakelukeskukseen, joten varastoja voidaan siirtää rakennusten välillä. Analysoimme Mouserilla jatkuvasti toimintatapojamme ja yritämme löytää uusia tapoja lisätä tehokkuutta ja tarkkuutta. Tutkimme, kuinka voimme helpottaa työntekijöiden työskentelyä tehokkaasti. Uusi laajennusprojekti on tämän filosofian viemistä maaliin. Olemme tehneet merkittäviä investointeja vertikaalisiin nostomoduuleihin (VLM), ja tällä hetkellä meillä on maailman suurin, 1348 nostimen VLM-asennus. Perinteiset hyllyt korvaavat VLM:t ovat täysin automatisoituja säilytys- ja noutojärjestelmiä, joissa säilytysalustat ovat nostojärjestelmän edessä ja takana. Ne tarjoavat varastotiimille nopean pääsyn säilytyslokeroihin, jotka noudetaan automaattisesti ja toimitetaan keräilyikkunaan valintaa varten. Perinteisiin hyllyihin verrattuna VLM:t ovat poikkeuksellisen turvallisia, maksimoivat käytettävissä olevan tilan ja lyhentävät keskimääräistä keräilyaikaa. Laajennushanke on valmistumassa vuonna 2024, ja uudella varastolla tulee olemaan suuri vaikutus jakelukykymme kaikilla osaalueilla. Sen avulla voimme lisätä kapasiteettiamme, parantaa tarkkuutta ja nostaa lähetysnopeuttamme, mikä kaikki auttaa asiakkaitamme tuomaan tuotteensa markkinoille nopeammin.

Katse tulevaisuuteen Kaiken kaikkiaan meillä on optimistinen näkemys tulevaisuudesta. Talouden tämänhetkisistä haasteista huolimatta elektroniikkakomponenttiteollisuus kasvaa edelleen. Nykypäivän moderni maailma perustuu elektronisiin komponentteihin. Nopea digitalisaatio sekä teollisuudessa että yhteiskunnassa lisää elektronisten komponenttien kysyntää. Yhä useammat tuotteet ovat riippuvaisia huippuluokan kehittyvistä teknologioista, jotka tarjoavat suuremman nopeuden, suuremman tehokkuuden ja laajemman toiminnallisuuden. Tämä luo lisäpainetta toimialallamme, koska meidän on aktiivisesti etsittävä innovaatioita. Kun uusi jännittävä tuote tai teknologia ilmestyy, se pitää nopeasti pystyä tilaamaan Mouserilta. Tärkeimmät teknologian tekijät, kuten 5G, IoT, tekoäly ja sähköajoneuvot, jatkavat kokonaiskulutuksen ja kysynnän kiihdyttämistä vuonna 2024 ja sen jälkeen. Nykyinen kehitysvauhti koko elektroniikkateollisuudessa on uskomattoman nopeaa, mutta luomalla tiiviimpiä siteitä olemme valmiimpia kaikkiin muutoksiin. Samoin jatkuvat investoinnit, olipa kyse uusista tiloista tai tuotevalikoimamme laajentamisesta. Ne auttavat meitä ja asiakkaitamme vastaamaan tuleviin vaatimuksiin.

ETNdigi 33

Diarmuid Carey Analog Devices

NÄIN VALITSET PARHAAN TEHONSYÖTÖN IOT-SOVELLUKSEEN Tämä artikkeli käsittelee IoT-sovellusten akkutekniikoita. Kuvailemme joitakin ongelmia, joita suunnittelijat kohtaavat tehonsyötön toteuttamisessa sekä esittelemme Analog Devicesin niihin tarjoamia ratkaisuja. Kuvatut ratkaisut ovat erittäin energiatehokkaita ja voivat auttaa vähentämään IoTlaitteiden muita ongelmia kuten liiallista kokoa, painoa ja lämpötilaa. IoT-laitteiden lisääntyvä käyttö teollisuudessa, kotiautomaatiossa ja lääketieteellisissä sovelluksissa lisää tarvetta optimoida näiden laitteiden tehonhallintaa. Tämä tarkoittaa joko entistä pienempää

34 ETNdigi

kokoa. parempaa hyötysuhdetta, vähäisempää tehonkulutusta tai nopeampia latausaikoja (kannettaville IoT-laitteille). Kaikki tämä on saavutettava hyvin pienessä koossa, joka ei kuitenkaan saa vaikuttaa

Kuva: AdobeStock

negatiivisesti termiseen tehokkuuteen eikä häiritä laitteiden ylläpitämää langatonta viestintää. Mitä on IoT? Tämä esineiden internetiksi kutsuttu erityinen sovellusalue ilmenee monissa eri muodoissa. Termillä viitataan yleensä älykkääseen, tietoverkkoon liitettyyn elektroniseen laitteeseen, joka usein toimii akkuvirralla ja lähettää esilaskettua dataa pilvipohjaiseen infrastruktuuriin. IoT-laitteissa hyödynnetään sulautettuja järjestelmiä kuten prosessoreita, tietoliikennepiirejä ja antureita tietojen keräämiseen, niihin vastaamiseen ja niiden lähettämiseen takaisin verkon keskukseen tai muuhun solmupisteeseen. Kyseessä voi olla miltei mitä tahansa alkaen yksinkertaisesta lämpötila-anturista, joka raportoi pelkän huoneenlämpötilan keskusvalvomoon, aina koneen kuntoa monipuolisesti valvovaan järjestelmään, joka seuraa erittäin kalliiden tehdaslaitteiden pitkäaikaista toimintakuntoa.

Pohjimmiltaan näitä laitteita kehitetään ratkaisemaan tietty haaste, olipa kyseessä sitten ihmisen väliintuloa tyypillisesti vaativien tehtävien automatisointi (kuten koti- tai rakennusautomaatio) tai kenties tarve parantaa laitteiden käytettävyyttä ja pitkäikäisyyttä teollisissa IoT-sovelluksissa. Tai jopa turvallisuuden parantaminen vaikkapa ympäristön tarkkailuun perustuvissa rakenteiden valvontasovelluksissa esimerkiksi silloissa. Sovellusesimerkkejä IoT-laitteiden mahdolliset sovellusalueet ovat lähes loputtomat, sillä uusia laitteita ja käyttökohteita kehitetään päivittäin. Lähettimeen perustuvat älykkäät sovellukset keräävät tietoja omasta ympäristöstään tehdäkseen päätöksiä lämmönhallinnasta, hälytyksistä tai tiettyjen tehtävien automatisoinnista. Lisäksi kannettavat laitteet, kuten kaasumittarit ja ilmanlaadun mittausjärjestelmät, antavat mahdollisuuden tarkkojen mittausten välittämiseen pilven kautta valvontakeskukseen.

ETNdigi 35

36 ETNdigi

Myös GPS-seuranta on yksi mahdollinen sovellusalue. Laitteiden avulla voidaan seurata kuljetuskontteja ja valvoa vaikkapa karjankuljetuksia lehmien kantamien älykkäiden korvamerkkien avulla. Nämä esimerkit kattavat vain pienen osan pilveen kytkettävistä laitteista. Muita vastaavia alueita ovat esimerkiksi terveydenhoidon puettavat laitteet ja infrastruktuurin erilaiset anturisovellukset. Merkittävän kasvualueen muodostavat teolliset IoT-sovellukset. Ne ovat osa neljättä teollista vallankumousta, jonka keskiössä ovat älykkäät tehtaat. Tarjolla on laaja valikoima IoT-sovelluksia, jotka viime kädessä automatisoivat mahdollisimman suuren osan tehtaasta käyttämällä automaattisesti ohjattuja ajoneuvoja (AGV) ja älykkäitä antureita kuten RF-tunnisteita, painemittareita tai muita tehtaan eri osiin sijoitettuja ympäristöantureita. Analog Devicesin näkökulmasta korkeatasoinen IoT on painottunut viidelle pääalueelle:

•

Älykäs terveydenhoito – tukee elintoimintojen seurantasovelluksia sekä kliinisellä tasolla että kuluttajasovelluksissa.

•

Älykkäät tehtaat – keskiössä Teollisuus 4.0 -konsepti, joka tekee tehtaiden toiminnoista reagoivampia, joustavampia ja kevyempiä.

•

Älykkäät rakennukset/kaupungit – käyttävät älykästä tunnistusta rakennusten turvaamiseen, pysäköintipaikkojen käyttöasteen seurantaan sekä lämmön- ja sähkönjakelun ohjaukseen.

•

Älykäs maatalous – käyttää saatavilla olevaa teknologiaa automatisoidun

viljelyn ja resurssienkäytön tehostamiseen. •

Älykäs infrastruktuuri – perustuu kunnonvalvontateknologiaan liikkuvien kohteiden ja erilaisten rakenteiden toimintakunnon seuraamiseksi.

Lisätietoja näistä painopistealueista ja niitä tukevista tekniikoista on saatavissa osoitteesta analog.com/IoT. IoT-suunnittelun haasteet Mitkä sitten ovat merkittävimmät suunnittelijoiden kohtaamat haasteet jatkuvasti kasvavassa IoT-sovellusten maailmassa? Suurin osa näistä laitteista tai solmuista asennetaan jälkikäteen tai vaikeapääsyisille alueille, joten sähkön saaminen niihin ei ole mahdollista. Tämä tietysti tarkoittaa, että ne ovat täysin riippuvaisia akuista ja/tai energian keräämisestä tehonsyöttöä varten. Tehon siirtäminen suurissa tiloissa voi tulla melko kalliiksi. Ajatellaan vaikka IoTetäsolmun tehonsyötön kytkemistä tehdasalueella. Kokonaan uuden sähkökaapelin asentaminen laitteen tehonsyöttöön on kallis ja aikaavievä ratkaisu. Käytännössä tämä jättää akkusyötön tai energian keräämisen ympäristöstä ainoaksi vaihtoehdoksi tällaisten etäsolmujen tehonsyöttöön. Pelkkään akkuvirtaan luottaminen vaatii kuitenkin tiukan tehobudjetin noudattamista varmistamaan, että akun käyttöikä saadaan maksimoiduksi, mikä tietysti vaikuttaa laiteinvestoinnin kokonaiskustannuksiin. Toinen haittapuoli on akun vaihtotarve käyttöiän päätyttyä. Itse akun hinnan lisäksi on laskettava mukaan myös vanhan akun vaihtamisen ja mahdollisen hävittämisen aiheuttamat korkeat kustannukset.

ETNdigi 37

Lisähuomiona akun kustannuksiin ja kokoon: helppo ratkaisu olisi vain suunnitella akku ylikokoiseksi niin, että kapasiteettia riittää koko käyttöiäksi, joka usein on yli 10 vuotta. Ylisuunnittelu kuitenkin johtaa lisäkustannuksiin ja suurempaan fyysiseen kokoon. Tehobudjetin optimoinnin lisäksi onkin erittäin tärkeää myös minimoida energiankulutus aina mahdollisuuksien mukaan, jotta laitteeseen voidaan asentaa pienin mahdollinen akku, joka silti täyttää kohteen asettamat vaatimukset. IoT:n tehonsyöttö Tämän tehopohdiskelun kannalta IoTsovellusten teholähteet voidaan jakaa kolmeen kategoriaan: •

Laitteet, jotka käyttävät ei-ladattavan akun tehoa (primääriparistoa)

•

Laitteet, jotka käyttävät ladattavia akkuja

•

Laitteet, jotka käyttävät energiankeruuta järjestelmän syöttötehon tuottamiseen

vain ajoittain ennen kuin se palaa syvään lepotilaan, jossa se kuluttaa vain vähän energiaa. Tällaisen teholähteen käyttämisen tärkein etu on, että se tarjoaa korkean energiatiheyden ja yksinkertaisen rakenteen, koska mukaan ei tarvita akun lataus/ hallintapiirejä. Lisäetuja ovat alhaisemmat kustannukset, koska paristot ovat halvempia ja vaativat vähemmän elektroniikkaa. Ne sopivat mainiosti edullisiin vähävirtaisiin sovelluksiin, mutta koska tällaisten paristojen käyttöikä on rajallinen, ne eivät sovellu kohteisiin, joissa virrankulutus on vähänkään suurempi, sillä kustannuksia syntyy itse akun lisäksi myös sen vaihtamiseen tarvittavasta huoltotyöstä. Ajatellaan vaikka laajaa IoT-asennusta, johon kuuluu lukuisia solmuja. Kun huoltoteknikko on jo paikan päällä vaihtamassa akkua yhteen laitteeseen, hyvin usein vaihdetaan kaikkien paristot samalla kertaa työvoimakustannusten säästämiseksi. Tämä on tietysti tuhlausta ja vain pahentaa

Kuva 1. LTC3337ja LTC3336piirien sovelluskytkentä.

Näitä teholähteitä voidaan käyttää erikseen tai yhdistelminä sovelluksen asettamien vaatimusten mukaisesti. Primääriparistosovellukset Kaikki varmaan tuntevat erilaisia primääriparistoa hyödyntäviä sovelluksia, jotka siis käyttävät ei-ladattavia akkuja. Nämä laitteet on suunniteltu sovelluksiin, joissa virtaa käytetään vain satunnaisesti. Toisin sanoen laitteeseen kytketään virta

38 ETNdigi

maailmanlaajuista jäteongelmaa. Lisäksi eiladattavat paristot tarjoavat käyttäjälle vain noin 2% niiden valmistukseen käytetystä energiasta, joten 98 prosentin energiahukka tekee niistä erittäin epätaloudellisen energialähteen. On selvää, että paristoillakin on silti paikkansa IoT-pohjaisissa sovelluksissa. Paristojen suhteellisen alhaiset alkukustannukset tekevät niistä ihanteellisia pienitehoisiin sovelluksiin. Saatavissa on

runsaasti eri tyyppejä ja kokoja. Ja koska ne eivät juuri vaadi ylimääräistä elektroniikkaa lataamiseen tai hallintaan, ne tarjoavat rakenteeltaan yksinkertaisen ratkaisun. Suunnittelun näkökulmasta tärkein haaste on hyödyntää mahdollisimman hyvin näistä pienistä teholähteistä saatava energia. Sitä varten tarvitaan riittävästi aikaa tehobudjetin suunnitteluun, jotta voidaan varmistaa, että pariston käyttöikä on maksimoitu. Yleinen elinikätavoite on 10 vuotta.

hyödyntää uuden laitteen suunnittelussa. Lähtöjännite ohjelmoidaan nastojen OUT0 – OUT3 kytkennällä. Muuntimen parina oleva LTC3337 on pariston toimintakuntoa valvova nanoteholuokan piiri, joka sisältää coulomblaskurin. Tämäkin on helppokäyttöinen piiri uusien laitteiden suunnittelussa. Tarvitaan vain IPK-nastojen langoitus halutun huippuvirran perusteella 5 – 100 milliampeerin väliltä. Lisäksi on tehtävä pari

Kuva 2. Latausvirta esitettynä akun jännitteen funktiona.

Kuva 3. Akun jännite ja latausvirta ajan funktiona.

Primääriparistoon perustuvissa sovelluksissa kannattaa harkita kahta komponenttia ADI:n nanoteholuokan tuoteperheestä: nanoluokan coulomb-laskuri LTC3337 ja buck-muunnin LTC3336, jotka nähdään kuvassa 1.

laskutoimitusta valitun paristotyypin perusteella sekä valittava lähtökapasitanssin suuruus halutun huippuvirran mukaisesti. Nämä arvot saadaan piirin datalehdestä.

LTC3336 on pienitehoinen DC-DC-muunnin, joka voi toimia 15 voltin tulojännitteeseen asti ja jonka huippulähtövirta on ohjelmoitavissa. Tulojännite saa laskea jopa 2,5 volttiin, mikä tekee piiristä ihanteellisen akkukäyttöisissä sovelluksissa. Piirin lepovirta on poikkeuksellisen alhainen, vain 65 nanoampeeria, kun regulointi tapahtuu ilman kuormaa. Jos DC-DC-muunnin tulee kysymykseen sovelluksessa, tämä piiri on melko helppo ottaa käyttöön ja

Loppujen lopuksi tämä on erinomainen piirikaksikko rajallisen tehobudjetin IoTsovelluksiin. Piirit voivat sekä valvoa tarkasti primääripariston energiankäyttöä että muuntaa lähtöjännitteen hyvällä hyötysuhteella järjestelmän käyttöjännitteeksi. Ladattavien akkujen sovellukset Siirrytään seuraavaksi ladattavien akkujen käyttämiseen. Tämä ratkaisu on hyvä valinta tehokkaampiin tai enemmän virtaa vaativiin

ETNdigi 39

IoT-sovelluksiin, joissa primääripariston vaatima tiuha vaihtotahti ei tule kysymykseen. Ladattavaa akkua hyödyntävä sovellus on kalliimpi toteuttaa akkujen ja latauspiirien alkukustannusten vuoksi, mutta korkeamman kulutuksen sovelluksissa, joissa akkuja tyhjennetään ja ladataan usein, korkeampi lähtöhinta on perusteltu ja tulee maksetuksi nopeasti takaisin. Käytettävästä akkukemiasta riippuen ladattavalla akkusovelluksella voi olla alhaisempi alkuenergia kuin primääriparistolla, mutta pidemmällä aikavälillä se on energiatehokkaampi vaihtoehto ja kaiken kaikkiaan vähemmän tuhlaava. Tehontarpeesta riippuen vaihtoehtona voi olla energian varastoiminen kondensaattoriin tai superkondensaattoriin, mutta yleensä ne ovat enemmän käytössä lyhytaikaisina varmuusvarastoina. Akun lataaminen sisältää useita eri tiloja ja erityisiä latausprofiileja käytettävästä akkukemiasta riippuen. Esimerkiksi litiumioniakun latausprofiili on esitetty kuvassa 2. Vaaka-akselilla on akun jännite ja pystyakselilla latausvirta. Kun akku on täysin tyhjentynyt, kuten kuvassa 2 vasemmalla, laturin on oltava

riittävän älykäs asettaakseen sen esilataustilaan ja nostaakseen akun jännitteen hitaasti turvalliselle tasolle ennen vakiovirtatilaan siirtymistä. Vakiovirtatilassa laturi syöttää ohjelmoitua virtamäärää akkuun, kunnes jännite nousee ohjelmoidulle maksimitasolle (float voltage).

Kuva 4. LTC4162piirillä toteutettu buck-tyyppinen 3,2 ampeerin akkulaturi.

Sekä ohjelmoitu virta että jännite määräytyvät akun tyypin mukaan. Latausvirtaa rajoittavat akulle suositeltu Clukema ja haluttu latausaika. Jännitteen maksimitaso perustuu siihen, mikä on

Kuva 5. Eri sovelluksiin käytettävissä olevat ympäristön energialähteet ja niiden likimääräiset tehotasot.

40 ETNdigi

Kuva 6. Energiankeruu seen tarkoitetun ADP5090pohjaisen ratkaisun lohkokaavio.

turvallista akulle. Järjestelmien suunnittelijat voivat alentaa jännitteen maksimitasoa hieman pidentääkseen akun käyttöikää, jos järjestelmä niin vaatii. Tässäkin on kyse kompromisseista, kuten tehonkäsittelyssä yleensäkin. Kun sallittu maksimijännite on saavutettu, nähdään, että latausvirta putoaa nollaan ja maksimijännite säilyy jonkin aikaa lopetusalgoritmin mukaisesti.

Kuvassa 4 nähdään hieno esimerkki monipuolisesta buck-akkulaturista. Muunninpiiri LTC4162 voi syöttää latausvirtaa aina 3,2 ampeeriin asti ja se sopii useisiin sovelluksiin. Näitä ovat esimerkiksi kannettavat instrumentit ja sovellukset, jotka vaativat kapasiteetiltaan suurempia tai monikennoisia akkuja. Piiriä voi käyttää lataukseen myös aurinkokennoista. Energiankeruusovellukset

Kuvassa 3 nähdään toisenlainen kuvaaja 3kennoisen akkusovelluksen toiminnasta ajan funktiona. Akun jännite on piirretty punaisella ja latausvirta sinisellä. Lataus alkaa 2 A vakiovirralla, kunnes akun jännite saavuttaa 12,6 voltin vakiotason. Laturi ylläpitää tätä jännitettä lopetusajastimen määrittämän ajan. Tässä tapauksessa aikaikkuna on 4 tuntia. Tämä aika on ohjelmoitavissa useissa latauspiireissä. Lisätietoja akun lataamisesta ja siihen liittyvistä mielenkiintoisista tuotteista on tarjolla Analog Dialogue -sivuston artikkelissa ”Simple Battery Charger ICs for Any Chemistry”.

Kun työskennellään IoT-sovellusten ja niiden teholähteiden parissa, yksi vaihtoehto on harkita energian keräämistä ympäristöstä. Tietysti järjestelmän suunnittelijoilla on monenlaisia näkökohtia, mutta ilmaisen energian houkuttelevuutta ei voi aliarvioida. Näin on varsinkin sovelluksissa, joiden tehovaatimukset eivät ole liian kriittisiä ja joiden ylläpidon pitää onnistua ilman ihmiskäsiä – siis kohteissa, joihin huoltoteknikko ei pääse helposti käsiksi. Valittavana on monia erilaisia energialähteitä, eikä niiden tarvitse olla ulkokäyttöön tarkoitettuja, jotta niitä voidaan

ETNdigi 41

hyödyntää. Aurinkoenergiaa, tärinään perustuvaa pietsosähköistä energiaa, lämpösähköistä energiaa ja jopa RF-energiaa voidaan kerätä (vaikka sillä onkin erittäin alhainen tehotaso). Kuvassa 5 nähdään energiankeruun eri menetelmien tuottamat likimääräiset tehotasot. Mitä tulee varjopuoliin, energiankeruun alkukustannukset ovat korkeammat verrattuna muihin aiemmin käsiteltyihin teholähteisiin. Mukaan tarvitaan jokin keruuelementti, esimerkiksi aurinkopaneeli, pietsosähköinen muunnin tai Peltierelementti, sekä energianmuunninpiiri ja sen tarvitsemat oheiskomponentit. Toinen haittapuoli on kokonaisratkaisun fyysinen koko, varsinkin verrattuna vaikka nappipariston kaltaiseen teholähteeseen. Kokonaisratkaisussa yhtä pieneen kokoon on vaikea päästä energiankeräimellä ja muunninpiirillä. Energiatehokkuuden kannalta voi olla hankalaa hallita näiden lähteiden tuottamia hyvin alhaisia tehotasoja. Tämä johtuu siitä, että monet lähteistä tuottavat

42 ETNdigi

vaihtojännitettä, joten ne vaativat myös tasasuuntauksen. Siihen käytetään yleisesti diodeja, joten suunnittelija joutuu tekemisiin niiden luontaisista ominaisuuksista aiheutuvien energiahäviöiden kanssa. Tämän vaikutus vähenee, jos tulojännitettä nostetaan, mutta aina se ei ole mahdollista. Energiankeruuta koskevissa pohdiskeluissa nousevat usein esiin tuoteperhe ADP509x sekä keruupiiri LTC3108, jotka voivat toimia yhdessä useiden energialähteiden kanssa. Ne tarjoavat useita tehopolkuja ja ohjelmoitavan latauksenhallinnan vaihtoehtoja, jotka tuovat suunnitteluun lisää joustavuutta. Useita energialähteitä voidaan käyttää ADP509x-piirien tehonsyöttöön, mutta samalla myös energian keräämiseen akun lataamiseksi tai käyttötehon syöttämiseksi järjestelmälle. IoT-solmun teholähteenä voidaan käyttää mitä tahansa alkaen eri valolähteistä (ulkona ja sisällä) aina lämpösähkögeneraattoreihin, joilla voidaan kerätä lämpöenergiaa ihmiskehon lämmöstä puettavissa sovelluksissa tai moottorin tuottamasta hukkalämmöstä. Yksi vaihtoehto on kerätä energiaa pietsosähköisestä lähteestä, mikä

Kuva 7. Energiankeruu pietsosähköises tä lähteestä ADP5304-piirin avulla.

edelleen lisää joustavuutta – tämä on kätevä vaihtoehto kerätä tärinäenergiaa esimerkiksi käynnissä olevasta moottorista. Toinen piiri, joka pystyy hyödyntämään tehoa pietsosähköisestä lähteestä, on ADP5304. Se toimii erittäin alhaisella lepovirralla (tyypillisesti 260 nA ilman kuormaa), mikä tekee siitä ihanteellisen energiankeruusovelluksiin alhaisilla tehotasoilla. Piirin datalehdessä esitellään tyypillinen energiankeruuratkaisu (kuva 7), jossa piiri saa energiaa pietsosähköisestä lähteestä ja syöttää tehoa AD-muuntimelle tai RF-mikropiirille. Energianhallinta Myös energianhallinnan tulisi olla osana pohdiskelua, joka liittyy rajallisen tehobudjetin omaaviin sovelluksiin. Sen pitäisi alkaa siinä vaiheessa, kun sovellukselle kehitetään tehobudjettilaskelmaa ennen kuin tarkastellaan erilaisia tehonhallintaratkaisuja. Tämä olennainen vaihe auttaa järjestelmien suunnittelijoita ymmärtämään sovelluskohteen tärkeimpiä komponentteja ja kuinka paljon energiaa ne tarvitsevat. Tämä myös auttaa kehittäjiä päättelemään, tulisiko sovellukseen valita primääriparisto, ladattava akku, energiankeruu vai jokin näiden yhdistelmä tehonsyöttötavaksi. Energianhallinnan kannalta tärkeä yksityiskohta on myös se, kuinka usein IoTlaite vastaanottaa signaalia ja lähettää dataa takaisin keskusjärjestelmään tai pilveen. Tällä on suuri merkitys sovelluksen kokonaistehonkulutuksen kannalta. Yleisesti käytetty tekniikka on jakaa tehonkulutus lyhyisiin toimintajaksoihin (duty cycle), joiden aikana tietoja kerätään ja/tai lähetetään tai pidentää lepoaikaa laitteen herätysten välillä.

Valmiustilojen hyödyntäminen on kaikissa elektronisissa laitteissa hyvin hyödyllinen työkalu - jos ne vain ovat käytettävissä - kun tavoitteena on hallita järjestelmän energiankäyttöä. Tehonhallinta ajoissa työn alle Kuten yleensäkin kaikissa elektroniikan sovelluksissa, on tärkeää miettiä laitteen tehonhallintaosan rakennetta mahdollisimman aikaisessa vaiheessa. Tämä on vieläkin tärkeämpää tehon suhteen rajallisissa sovelluksissa kuten edellä käsitellyissä IoT-laitteissa. Tehobudjetin kehittäminen prosessin varhaisessa vaiheessa voi auttaa järjestelmien suunnittelijoita tunnistamaan tehokkaimman kehityspolun ja sopivimmat piirit, jotka vastaavat sovellusten asettamiin haasteisiin ja samalla tarjoavat ratkaisun, joka yltää korkeaan energiatehokkuuteen pienessä koossa.

Lisää luettavaa Dostal, Frederik. “New Advances in Energy Harvesting Power Conversion.” Analog Dialogue, Vol. 49, No. 3, September 2015. Knoth, Steve. “Simple Battery Charger ICs for Any Chemistry” Analog Dialogue, Vol. 53, No. 1, January 2019. Murphy, Grainne. “Internet of Things (IoT): What’s Next” Analog Devices, Inc., January 2018. Pantely, Zachary. “One-Size-Fits-All Battery Charger” Analog Devices, Inc., September 2018.charger.html

ETNdigi 43

ETNdigi is a special digital magazine from ETN. We cover components, test & measurement, radios & networks and the whole scope of embedded software. To put it short: Everything related to electronics & embedded design.

Want to join us? Just contact ETN editor-in-chief Veijo Ojanperä at vo@etn.fi or our sales manager Anne-Charlotte Lantz at ac@etn.fi. More info about the pricing can be found at etn.fi/advertise

44 ETNdigi