开放式硬件以实现弹性半导体供应链
在全球供应链压力下，采用开放硬件标准已成为高风险半导体行业创新和弹性的关键战略。
Sanjeev Mane 在电气工程、机器人和半导体技术方面拥有深厚的背景，一直处于这一战略转变的最前沿。作为 Brooks Automation 的领导者，该公司的半导体自动化业务以 30 亿美元收购，他一直倡导使用开放硬件标准来满足真空机器人的复杂需求。
他的工作重点是增强供应链稳定性并加速为全球数字基础设施提供动力的行业的创新。
这种向开放的转变解决了重大的行业挑战，从组件短缺到需要更快的开发周期。通过促进互作性和减少对单一供应商的依赖，开放标准为构建更强大和适应性更强的系统提供了一个框架。
Mane 的经验提供了令人信服的视角，展示了这种方法如何不仅仅是一种技术偏好，而且是关键任务机器人及其他领域的基本业务要求。
机器人技术对开放标准的基本需求
实现更高效、更具成本效益的技术开发之旅通常始于对核心设计原则的根本重新评估。对于 Mane 来说，早期的工程经验揭示了专有系统的固有瓶颈。他认识到将产品推向市场的速度和成本至关重要，这促使他倡导更加透明和协作的模式。
“在我早期从事电气工程和机器人技术的经历中，我意识到产品的成本和产品快速上市都是关键参数。”“马内说。这种洞察力促使他欣赏开放标准，它可以显着降低成本并加快时间表。
其好处不仅限于财务，还促进了更透明的开发生态系统。“为了实现这一目标，我们需要开放式硬件标准，因为它们有助于降低成本并加快创新。由于它们是公开可用的，因此我们还可以获得有关问题和学习的透明度。
这种透明度对于快速解决问题和迭代改进至关重要，而迭代改进是现代工程的基石。对此类标准的推动反映在更广泛的行业运动中，其中应用开源方法来创建可互作的标准并减少市场摩擦。
应对真空机器人互作性的挑战
真空机器人领域带来了一系列独特的工程挑战。这些系统在无空气和湿气的高度受控环境中运行，其中精度和可靠性至关重要。
这些机器人的复杂性和成本意味着任何故障都可能对生产和公司声誉产生重大影响。这种高风险的环境使互作性成为必要，而不是奢侈品。
Mane 解释了该领域的关键性质：“真空机器人是机器人设计中最关键的部分之一，因为我们正在寻找一个没有空气、湿气和人类存在的环境。他补充说，智能和安全是没有商量余地的。
“机器人还应该具有高度智能性，以便在这样的环境中收集数据，并在紧急情况下安全停止。这些机器人成本高昂，任何损坏都会对品牌和未来的产品产生重大影响。这些苛刻的要求迫使他的团队采用开放标准，确保来自不同制造商的组件可以无缝地协同工作。
这种方法对于像 MagnaTran 系列真空机器人这样的平台至关重要，这些平台受到全球领先半导体晶圆厂的信赖。正如 Mane 所说，目标是“使用可互作的硬件标准，以便不同的电气元件能够以最少的用户界面交换数据和功能，而不管制造商或特定技术如何。
面对供应链波动加速发展
在当今动荡的全球市场中，供应链中断已成为制造业的持续威胁。对于半导体等复杂行业，快速适应和采购替代组件的能力对于维持生产计划至关重要。开放硬件标准通过在组件选择和设计方面实现更大的灵活性，直接提高了团队的敏捷性，从而提供了强大的解决方案。
根据 Mane 的说法，这些标准对他的团队的工作流程有直接而积极的影响。“开放的硬件标准提高了团队选择正确电气部件的效率，”他指出。
“由于这些组件成本较低，并且所有相关资源都很容易获得，因此有助于证明设计概念并使其一次成功。”然而，对专有组件的依赖很快就会导致瓶颈。
“对于特定技术，我们需要一些特定的连接器，例如 EtherCAT 和 Ether Net，如果由于供应链危机、战争或其他问题而无法使用这些连接器，那么我们就会面临一系列问题和组织损失。”这一漏洞凸显了开放系统的战略优势，这是其他行业吸取的经验教训，这些行业已经实施了面向未来的硬件重新设计以增强弹性。
Mane 证实，“开放的硬件标准帮助我们克服这些供应链危机问题。
协作在实施开放标准中的关键作用
成功实施开放标准不是一项孤立的努力，而是一项依靠强大的协作而蓬勃发展的努力。与外部合作伙伴、制造商和标准机构合作对于创建一个功能齐全且广泛采用的生态系统至关重要。
在半导体机器人领域尤其如此，新技术需要各个利益相关者的持续互动和验证，以确保无缝集成和性能。
马内强调，这种协作方法是成功的基础。“与外部合作伙伴和制造商的开放合作在成功实施半导体机器人开放标准方面发挥着极其重要的作用，”他说。
他指出，下一代技术的需求是这种互动的关键驱动力。“5G、毫米波等新兴技术需要天线开发人员的持续互动和批准。”
这种协作精神体现在电信基础设施项目的 OpenWiFi 等举措中，该项目利用开放架构来培育竞争激烈的市场。最终目标是确保数据的完整性和速度，Mane 指出，“它在机器人作中发挥着重要作用，这是通过使用开放的硬件标准来实现的。
通过 Brooks Automation 的开放式界面提高弹性
当应用于特定的高风险项目时，开放硬件的理论优势会变得切实可见。在 Brooks Automation 这家拥有强劲市场表现的公司，开放接口的采用直接转化为供应链弹性的提高和运营风险的降低。Brooks Automation 是 EtherCAT 技术集团 （ETG） 的活跃成员，并考虑所有合作伙伴在 EtherCAT 开发方面的要求。
通过利用公开可用的设计和组件，该公司可以减轻短缺的影响并加速开发，而不会被锁定在单一供应商的生态系统中。
Mane 提供了这一策略的具体例子。“在 Brooks Automation，我们使用了许多关键的 IC 和电源稳压器，”他解释道。“通过使用分销商和制造商公开提供的框图、推荐原理图和电路设计等开放硬件接口，可以帮助我们通过返工节省时间和成本。”
这种方法在最近的一个高级项目中特别有价值。“最近，对于采用毫米波技术的非常关键的机器人设计，我们在制造商的帮助下使用了 SoM（系统模块）概念。”
这一实际应用符合该公司开发先进半导体制造解决方案的更广泛战略，例如其用于 10 纳米及以下节点的智能真空机器人平台。
平衡专有创新与开放的好处
虽然开放标准具有明显的优势，但成功的战略还必须考虑到保护知识产权 （IP） 和保持竞争优势的需要。在机器人技术等复杂系统中，某些创新是公司价值主张的核心，需要保护。关键是要取得战略平衡，利用开放性实现标准化和效率，同时保护推动独特性能的专有技术。
马内将此描述为一种经过深思熟虑的混合方法。“知识产权和对这些知识产权的保护是机器人系统设计中的重要参数。它有助于击败竞争对手并保护我们的商业秘密安全，“他断言。
这种保护不是包罗万象的，而是针对最关键的领域。“同时，这些都是复杂的系统，因此我们确实拥有移动和传输基板系统等关键部分的专利，而对于产品的其他部分，我们遵循开放的硬件标准。”
这种模式允许差异化和互作性，这种策略也出现在开放计算项目 （OCP） 等生态系统中，其中成员贡献设计以提高整个行业的效率，同时仍然在市场上竞争。
半导体行业开放标准的未来趋势
随着供应链中断继续挑战全球各行各业，采用开放式硬件标准有望成为半导体行业更加关键的趋势。供应链集中在少数几个地理区域的固有脆弱性，加上芯片设计的复杂性日益增加，因此需要转向更加灵活和协作的模式。这种转变不仅是为了降低风险，也是为了促进创新。
马内预计这一战略将在整个行业得到更广泛的接受。他简单地说，“是的，半导体行业的主要部分可能会寻求开放的硬件标准来应对供应链中断的挑战。
随着模块化设计和小芯片的兴起，这一趋势已经形成，它们依赖于标准化接口来运行。然而，这种向异构集成的转变也带来了必须管理的新硬件安全风险。针对各种应用开发 RISC-V 等开放标准表明，该行业通过共享、开放的基础创建更具弹性和创新性的生态系统的势头。
为工程领导者提供构建弹性供应链的指南
对于希望应对现代供应链复杂性的工程领导者来说，实施开放硬件战略需要的不仅仅是技术转变;它需要战略思维。它涉及对产品架构的深入了解，以确定专有技术在哪些方面可以提供真正的竞争优势，以及开放标准在哪些方面可以提供更高的弹性和效率。这种平衡的方法是确保设计面向未来免受不可预见的中断的关键。
马内对同行的建议直接而务实，重点关注基本工程原理。“我们需要了解我们的产品并了解构建下一代的要求，”他建议道。
这种深厚的产品知识是就技术采用做出明智决策的基础。他的结论是，这种理解最终促成了正确的战略选择：“这将有助于我们在 IP 和开放硬件标准之间取得平衡。
该指南强调了当今市场上的一个关键现实：构建适应性强的系统不仅仅是采用新标准，而是深思熟虑地将其整合到创新和弹性的长期愿景中，这一原则对于确保新兴技术的功能稳健性至关重要。
开放硬件标准的战略性采用代表了半导体行业的范式转变，从对封闭的专有系统的依赖转向更具协作性和弹性的生态系统。全球供应链波动的挑战和不断的创新步伐使这一转变成为必要。
成功驾驭这一环境的领导者不仅可以降低风险，还可以将其组织定位在技术进步的最前沿，确保数字世界的关键基础设施建立在稳定和共同进步的基础上。
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