開放式硬件以實現彈性半導體供應鏈

在全球供應鏈壓力下，采用開放硬件標準已成為高風險半導體行業創新和彈性的關鍵戰略。

Sanjeev Mane 在電氣工程、機器人和半導體技術方面擁有深厚的背景，一直處于這一戰略轉變的最前沿。作為 Brooks Automation 的領導者，該公司的半導體自動化業務以 30 億美元收購，他一直倡導使用開放硬件標準來滿足真空機器人的復雜需求。

他的工作重點是增強供應鏈穩定性并加速為全球數字基礎設施提供動力的行業的創新。

這種向開放的轉變解決了重大的行業挑戰，從組件短缺到需要更快的開發周期。通過促進互作性和減少對單一供應商的依賴，開放標準為構建更強大和適應性更強的系統提供了一個框架。

Mane 的經驗提供了令人信服的視角，展示了這種方法如何不僅僅是一種技術偏好，而且是關鍵任務機器人及其他領域的基本業務要求。

機器人技術對開放標準的基本需求

實現更高效、更具成本效益的技術開發之旅通常始于對核心設計原則的根本重新評估。對于 Mane 來說，早期的工程經驗揭示了專有系統的固有瓶頸。他認識到將產品推向市場的速度和成本至關重要，這促使他倡導更加透明和協作的模式。

“在我早期從事電氣工程和機器人技術的經歷中，我意識到產品的成本和產品快速上市都是關鍵參數。”“馬內說。這種洞察力促使他欣賞開放標準，它可以顯著降低成本并加快時間表。

其好處不僅限于財務，還促進了更透明的開發生態系統。“為了實現這一目標，我們需要開放式硬件標準，因為它們有助于降低成本并加快創新。由于它們是公開可用的，因此我們還可以獲得有關問題和學習的透明度。

這種透明度對于快速解決問題和迭代改進至關重要，而迭代改進是現代工程的基石。對此類標準的推動反映在更廣泛的行業運動中，其中應用開源方法來創建可互作的標準并減少市場摩擦。

應對真空機器人互作性的挑戰

真空機器人領域帶來了一系列獨特的工程挑戰。這些系統在無空氣和濕氣的高度受控環境中運行，其中精度和可靠性至關重要。

這些機器人的復雜性和成本意味著任何故障都可能對生產和公司聲譽產生重大影響。這種高風險的環境使互作性成為必要，而不是奢侈品。

Mane 解釋了該領域的關鍵性質：“真空機器人是機器人設計中最關鍵的部分之一，因為我們正在尋找一個沒有空氣、濕氣和人類存在的環境。他補充說，智能和安全是沒有商量余地的。

“機器人還應該具有高度智能性，以便在這樣的環境中收集數據，并在緊急情況下安全停止。這些機器人成本高昂，任何損壞都會對品牌和未來的產品產生重大影響。這些苛刻的要求迫使他的團隊采用開放標準，確保來自不同制造商的組件可以無縫地協同工作。

這種方法對于像 MagnaTran 系列真空機器人這樣的平臺至關重要，這些平臺受到全球領先半導體晶圓廠的信賴。正如 Mane 所說，目標是“使用可互作的硬件標準，以便不同的電氣元件能夠以最少的用戶界面交換數據和功能，而不管制造商或特定技術如何。

面對供應鏈波動加速發展

在當今動蕩的全球市場中，供應鏈中斷已成為制造業的持續威脅。對于半導體等復雜行業，快速適應和采購替代組件的能力對于維持生產計劃至關重要。開放硬件標準通過在組件選擇和設計方面實現更大的靈活性，直接提高了團隊的敏捷性，從而提供了強大的解決方案。

根據 Mane 的說法，這些標準對他的團隊的工作流程有直接而積極的影響。“開放的硬件標準提高了團隊選擇正確電氣部件的效率，”他指出。

“由于這些組件成本較低，并且所有相關資源都很容易獲得，因此有助于證明設計概念并使其一次成功。”然而，對專有組件的依賴很快就會導致瓶頸。

“對于特定技術，我們需要一些特定的連接器，例如 EtherCAT 和 Ether Net，如果由于供應鏈危機、戰爭或其他問題而無法使用這些連接器，那么我們就會面臨一系列問題和組織損失。”這一漏洞凸顯了開放系統的戰略優勢，這是其他行業吸取的經驗教訓，這些行業已經實施了面向未來的硬件重新設計以增強彈性。

Mane 證實，“開放的硬件標準幫助我們克服這些供應鏈危機問題。

協作在實施開放標準中的關鍵作用

成功實施開放標準不是一項孤立的努力，而是一項依靠強大的協作而蓬勃發展的努力。與外部合作伙伴、制造商和標準機構合作對于創建一個功能齊全且廣泛采用的生態系統至關重要。

在半導體機器人領域尤其如此，新技術需要各個利益相關者的持續互動和驗證，以確保無縫集成和性能。

馬內強調，這種協作方法是成功的基礎。“與外部合作伙伴和制造商的開放合作在成功實施半導體機器人開放標準方面發揮著極其重要的作用，”他說。

他指出，下一代技術的需求是這種互動的關鍵驅動力。“5G、毫米波等新興技術需要天線開發人員的持續互動和批準。”

這種協作精神體現在電信基礎設施項目的 OpenWiFi 等舉措中，該項目利用開放架構來培育競爭激烈的市場。最終目標是確保數據的完整性和速度，Mane 指出，“它在機器人作中發揮著重要作用，這是通過使用開放的硬件標準來實現的。

通過 Brooks Automation 的開放式界面提高彈性

當應用于特定的高風險項目時，開放硬件的理論優勢會變得切實可見。在 Brooks Automation 這家擁有強勁市場表現的公司，開放接口的采用直接轉化為供應鏈彈性的提高和運營風險的降低。Brooks Automation 是 EtherCAT 技術集團 （ETG） 的活躍成員，并考慮所有合作伙伴在 EtherCAT 開發方面的要求。

通過利用公開可用的設計和組件，該公司可以減輕短缺的影響并加速開發，而不會被鎖定在單一供應商的生態系統中。

Mane 提供了這一策略的具體例子。“在 Brooks Automation，我們使用了許多關鍵的 IC 和電源穩壓器，”他解釋道。“通過使用分銷商和制造商公開提供的框圖、推薦原理圖和電路設計等開放硬件接口，可以幫助我們通過返工節省時間和成本。”

這種方法在最近的一個高級項目中特別有價值。“最近，對于采用毫米波技術的非常關鍵的機器人設計，我們在制造商的幫助下使用了 SoM（系統模塊）概念。”

這一實際應用符合該公司開發先進半導體制造解決方案的更廣泛戰略，例如其用于 10 納米及以下節點的智能真空機器人平臺。

平衡專有創新與開放的好處

雖然開放標準具有明顯的優勢，但成功的戰略還必須考慮到保護知識產權 （IP） 和保持競爭優勢的需要。在機器人技術等復雜系統中，某些創新是公司價值主張的核心，需要保護。關鍵是要取得戰略平衡，利用開放性實現標準化和效率，同時保護推動獨特性能的專有技術。

馬內將此描述為一種經過深思熟慮的混合方法。“知識產權和對這些知識產權的保護是機器人系統設計中的重要參數。它有助于擊敗競爭對手并保護我們的商業秘密安全，“他斷言。

這種保護不是包羅萬象的，而是針對最關鍵的領域。“同時，這些都是復雜的系統，因此我們確實擁有移動和傳輸基板系統等關鍵部分的專利，而對于產品的其他部分，我們遵循開放的硬件標準。”

這種模式允許差異化和互作性，這種策略也出現在開放計算項目 （OCP） 等生態系統中，其中成員貢獻設計以提高整個行業的效率，同時仍然在市場上競爭。

半導體行業開放標準的未來趨勢

隨著供應鏈中斷繼續挑戰全球各行各業，采用開放式硬件標準有望成為半導體行業更加關鍵的趨勢。供應鏈集中在少數幾個地理區域的固有脆弱性，加上芯片設計的復雜性日益增加，因此需要轉向更加靈活和協作的模式。這種轉變不僅是為了降低風險，也是為了促進創新。

馬內預計這一戰略將在整個行業得到更廣泛的接受。他簡單地說，“是的，半導體行業的主要部分可能會尋求開放的硬件標準來應對供應鏈中斷的挑戰。

隨著模塊化設計和小芯片的興起，這一趨勢已經形成，它們依賴于標準化接口來運行。然而，這種向異構集成的轉變也帶來了必須管理的新硬件安全風險。針對各種應用開發 RISC-V 等開放標準表明，該行業通過共享、開放的基礎創建更具彈性和創新性的生態系統的勢頭。

為工程領導者提供構建彈性供應鏈的指南

對于希望應對現代供應鏈復雜性的工程領導者來說，實施開放硬件戰略需要的不僅僅是技術轉變;它需要戰略思維。它涉及對產品架構的深入了解，以確定專有技術在哪些方面可以提供真正的競爭優勢，以及開放標準在哪些方面可以提供更高的彈性和效率。這種平衡的方法是確保設計面向未來免受不可預見的中斷的關鍵。

馬內對同行的建議直接而務實，重點關注基本工程原理。“我們需要了解我們的產品并了解構建下一代的要求，”他建議道。

這種深厚的產品知識是就技術采用做出明智決策的基礎。他的結論是，這種理解最終促成了正確的戰略選擇：“這將有助于我們在 IP 和開放硬件標準之間取得平衡。

該指南強調了當今市場上的一個關鍵現實：構建適應性強的系統不僅僅是采用新標準，而是深思熟慮地將其整合到創新和彈性的長期愿景中，這一原則對于確保新興技術的功能穩健性至關重要。

開放硬件標準的戰略性采用代表了半導體行業的范式轉變，從對封閉的專有系統的依賴轉向更具協作性和彈性的生態系統。全球供應鏈波動的挑戰和不斷的創新步伐使這一轉變成為必要。

成功駕馭這一環境的領導者不僅可以降低風險，還可以將其組織定位在技術進步的最前沿，確保數字世界的關鍵基礎設施建立在穩定和共同進步的基礎上。