Elektroniktidningen oktober 2019

NR 10 OKTOBER 2019

ELEKTRONIK TIDNINGEN AI-HÅRDVARA ALLT STÖRRE

När drömmen om ett chip per kiselskiva blev verklighet, valde amerikanska Cerebras att bygga ett gigantiskt neuronnät. Investeringarna i hårdvara för AI slår nya rekord. /12–13

QRTECH:

FINSKA MINIMA:

Doldiskonsult bakom ADAS, AI och elflyg

Snart lyder snålprocessor dina order

/20–21

/14–15

PRENUMERERA KOSTNADSFRIT T! ETN.SE/PREN

SVERIGES ENDA ELEKTRONIKMAGASIN FÖR PROFFS

Infraröd termostapel Triboelektricitet Magnetisk position Geststyrning Mellankoppling Rektifierande antenn Uppkopplat moln Frikopplat nätverk Hybrid Envelope-spårsignal Re-Entrant Leveraged-design Inbäddad logik TEG:er Passiva komponenter Logik-ekosystem Third-Order-sensor Klocka/tidtagning Minne Filter SoC Värmehantering Klass-G-förstärkare Decimerad effekt/effektivitet Mikrovågor Bluetooth Fjärrstyrning FPGA DDS Batterier Enheter med betastrålning MiWi-sändtagare Nanogeneratorer AMR Återvinna radiovågor Ask-mottagare Transformatorer Sol Sensor 2-vägsfjärr Simplex-överföring ADC Potentiometrar Gränssnitt NFC Frekvenssyntetisatorer Oscillatorer Lågspänning PMIC Reläer WPC-certifierad Smarta enheter Kondensatorer Elektromekaniska Optoisolatorer ZigBee Halvledare EMI Verktyg Maskinvara Kabel

Halvledare Passiva komponenter Elektromekaniska Ström Kretsskydd Automatisering Kontakter Mellankoppling Hypersnabb IoT Strömställare RFID TMR-magnetsensorer RF riktade kopplare Bipolär digital låssensor Logik Digitala flerpoliga Kristaller AR Jordvänlig skärm Inbäddad mobilt IO-länk Solenoider Närhetssensor Kapacitiv beröring Inbäddade datorer Gränssnitt för termokopplare PIR-sensor SPI-gränssnitt Linjär Ultralåg effekt Smalband Mesh-nätverk VR Keyfob Isolatorer MCU:er RF-utvärdering Utvecklarkort RF-antenner Axellutning Zettabyte-eran I2C Processautomatisering med robotar Arkitektur för mikroservice Rezence-kompatibel XCVR Uppslukande upplevelse AI Sakernas internet Na-TECC 3D-ombyggnad Kvantdator Shunt Sense Tryckfri Teknik för smarta hem 5G-mobilt Energiupptagning Motorer Datainsamling

Tidningshuvud

05-12-12

14.29

INNEHÅLL ETN 10/19

Sida 1

16

Utges av Elektroniktidningen Sverige AB adress: Folkungagatan 122, 4 tr, 116 30 Stockholm. telefon: 08-644 51 20 | www.etn.se bankgiro: 5456-3127 redaktion: Anna Wennberg (ansv. utg.), Per Henricsson, Jan Tångring. grafisk formgivning och layout: Joakim Flink, TYPA jocke.flink@typa.se annonser: Anne-Charlotte Sparrvik, 0734-17 10 99 | e-post: ac@etn.se prenumeration: webb: etn.se/pren | e-post: pren@etn.se telefon: 08-644 51 20

4 4 6 10

Svensk skog kan bli till batterier Genom att blanda i olika naturliga polymerer i pappersmassan går det att tillverka batterier med en vanlig pappersmaskin.

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

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

Branschmässan laddar om Bra Mässor ska vända den nedåtgående ­trenden för branschmässan SEE.

KONFERENS: Grenoble värd för sensormöte Den årliga konferensen Mems & Imaging Sensor Summit bjöd på ett stor variation i franska Grenoble. Här vann även amerikanska Alertgy besökarnas gillande med en metod som smärtfritt kan mäta blodsockernivån hos en individ.

16

Wallenberg sponsrar etisk robotdesign Två svenska forskningsprojekt ska lära robotar att umgås etiskt med människans kropp och själ.

22

EXPERT: Effektiva inferenser i moln, nät och noder AI-tillämpningar inom deep learning är nyckeln till en ny era med högre produktivitet där den mänskliga kreativiteten kompletterats och förstärkts av maskiner, skriver Daniel Eaton på Xilinx.

24 27

EXPERT: Snart finnns standard­ modul för prestandaberäkningar Congatecs Dan Demers berättar ­historien om modulformaten ETX och Com Express – och deras blivande efterträdare Com HPC. EXPERT: Konfigurerbara kärnor ger realtids-Linux I PolarFire SoC går det att stänga av prediktor och cachemekanism i de hårda Risc-Vkärnorna. Tim Morin på Microchip berättar hur detta gör systemet deterministiskt.

LEDARE

Vad tillför distributörerna?

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

Anne-Charlotte Sparrvik Ansvarar för sälj- och ­marknadsföring. ac@etn.se | 0734-17 10 99 © Elektroniktidningen 2019 upplaga: 13 500 ex (exkl. emagasin) Allt material lagras elektroniskt. issn 1102-7495 Organ för SER, Svenska Elektrooch Dataingen­jörers Riksförening, www.ser.se Tidningen trycks på miljövänligt papper hos Sörmlands Printing Solutions AB. omslagsbilden: Waferskivan blir ett enda chip. foto: Cerebras

ELEKTRONIKTIDNINGEN 10/19

Nyheten om att Texas Instruments avslutar samar­ betet med Avnet om ett drygt år sätter fingret på en intressant fråga: Vad är distributörernas roll?

Texas Instruments har i tysthet byggt upp en egen försäljningskanal via hemsidan. Det ger mer interaktion med kunderna och därmed bättre återkoppling kring produkterna. Hur mycket satsningen kostat är inte känt, eller hur många som jobbar med den. Även om TI släpper Avnet finns bland annat Arrow, Digi-Key och Mouser kvar som distributörer. I varje fall om man ska tro TI:s hemsida. Analytikerna på Stifel Financial hävdar dock att halvledarjätten sagt upp ytterligare fem distributörer runt om i världen, oklart vilka.

Analog Devices gjorde motsvarande drag för ett år sedan efter köpet av Linear. ADI nyttjade både Arrow och Avnet medan Linear använde Arrow. Efter sammanslagningen tappade Avnet affärerna med undantag för dotterbolaget Farnell.

Enligt uppgifter i media har Avnet dessutom för­ lorat Silicon Labs på senare tid.

För Avnet blir skilsmässan med TI smärtsam. TI står för ungefär 10 procent av omsättningen eller två miljarder dollar. Avnet tappade 12 procent av börskursen på nyheten och aviserade också en anpassning

av kostymen. Det är svårt att hitta en ersättare till världens sjunde största halvledartillverkare med en omsättning på närmare 15 miljarder dollar.

Frågan är om vi ser början på en våg av liknande åtgärder från andra större halvledartillverkare. Och hur Avnet kommer att agera.

Ett argument som distributörer brukar r­ ättfärdiga sig med är att de sköter logistiken. Det handlar framförallt om att se till att flödet till fabrikerna löper smidigt. En uppgift de såklart tar betalt för.

De kan också fånga upp nya kunder och nya projekt. Det finns lite olika ekonomiska incitament för verksamheten men normalt får distributörerna betalt när produktionen drar igång. Antingen genom att de själva får leverera komponenterna eller i form av royalty. Intressant att notera är att TI avslutade sitt så kallade demand-creation-program med distributörerna redan 2016.

Vissa distributörer har istället specialiserat sig på att snabbt hantera provexemplar och mindre serier. Även det något som halvledartillverkarna mycket väl skulle kunna göra lika bra själva från ett enda lager någonstans i världen. Mouser och Digi-Key är två exempel på att det fungerar utmärkt.

PER HENRICSSON per@etn.se



START BLOCKET

Svensk skog kan bli till batterier Råvara från skogen skulle kunna användas till mycket mer än papper och förpackningar. Genom att blanda i olika naturliga polymerer i pappersmassan går det att tillverka batterier med en vanlig pappersmaskin.

Billerud Korsnäs är på god väg att kommersialisera tekniken.

P

appersbatterier är ingen ny idé, men tekniken håller efter många år i labben på att mogna.

– Vi ser det på patenten där man går från att patentera teknik till applikationer, men också på mängden startups, säger Lars Sandberg på Billerud Korsnäs.

Under sommaren har företaget tillverkat sitt första pappersbatteri i lite större volym. Det skedde hos forskningsinstitutet Rise som har en forskningsmaskin med smalare pappersbana än kommersiella pappersmaskiner.

– Det kommer aldrig att bli ett batteri för flygplan och bilar. Vi behöver mer material för en viss energimängd. Däremot har vi hög laddningstäthet, vi kan spara många laddningar på liten plats.

Och så kan vi göra hög effekttäthet så vi kan få ut laddningarna under kort tid.

Att snabbt kunna avge höga strömmar gör att pappersbatteriet kan ses som en kombination av en superkondensator och ett batteri.

Ett antal företag och institutioner testar nu batteriet i



Dels för att de kommer i vissa storlekar och det är billigast att köpa dem så, och dels för att man behöver få ut tillräckligt hög effekt, säger Lars Sandberg.

olika tillämpningar. Två Dessutom kan man på F Ö R AT T D E T S K A B L I aktuellt att tidiga områden är smarta sikt addera sensorer för byta knappcellen mot ett papmedicinförpackning och exempelvis temperatur persbatteri måste priset bli lägre. storskalig energilagring. och stötar för att se om Men pappersbatteriet kan också När det gäller medicigodset hanterats på rätt bidra till att spara pengar genom nering finns det många sätt under transporten. att det kan utgöra bärare – mönsstudier som visar att vi har Idag används knappterkort – för övrig elektronik Lars Sandberg celler i de smarta svårt att komma ihåg att som behövs i förpackningen. ta medicinerna vid rätt tidpunkt. förpackningar som tillverkas.

– Vi har inte visat det än men För försöksverksamhet, där man Knappcellen vilar största delen vi tror att det kan bidra till att provar ut nya mediciner, finns av tiden men måste samtidigt kapa kostnaden. speciella förpackningar som rekunna lämna ifrån sig hög effekt Den andra tidiga tillämpninggistrerar när man tar medicinen under kort tid när det är dags att en är storskalig energilagring. men dessa är dyra och tillverkas skicka iväg information.

– Det passar oss bra eftersom normalt bara i mindre serier. Det – Ett batteri i en förpackning vi tillverkar väldigt stora ytor i en finns visserligen elektroniska do- är ofta grymt överdimensionerat. pappersmaskin. setter men då måste medicinerna Elektroderna i pappersbatteriet består av pappersfibrer som blandas med flytta över manuellt. en naturlig polymer. Resultatet blir ett homogent och svart ”papper”.

E N A N N A N T I L L Ä M P N I N G som baseras på samma princip som medicinförpackningarna, att man registrerar när förpackningen bryts, handlar om distribution av varor.

– Det är inte ovanligt att saker försvinner i distributionsledet, det kommer fram en tom förpackning. Kan man tala om när den öppnades vet man också var den försvann.

ELEKTRONIKTIDNINGEN 10/19

START BLOCKET

Det kan handla om lokal lagring i bostäder med egen elproduktion från solpaneler, för utjämning av effekttoppar i delar av ett elnät eller för att lagra överskottet från en vindkraftpark.

– Vi tror att det finns utrymme för olika tekniker. Vi är bra på några saker, andra är bra på annat, säger Lars Sandberg.

Precis som ett litiumjonbatteri går även pappersbatterierna att ladda upp och ladda ur. Hur många cykler de tål beror bland annat på hur elektroderna är utformade och hur barriärerna som hindrar främmande ämnen att läcka in designas.

Dessutom påverkas livslängden av hur hårt man laddar.

Var priset kan tänkas hamna vill Lars Sandberg inte kommentera.

– Jag nöjer mig med att säga att materialet finns tillgängligt att testa för kommersiella applikationer. Vi har kört det på en smal pappersmaskin. Under det kommande året ska vi köra på någon av våra produktionsmaskiner.

Batterier på rulle Tillverkningen av pappersbat­ terier sker på samma sätt som avancerade förpackningar, olika homogena lager bakas ihop till en färdig kartong som rullas upp på en rulle. Proces­ sen skiljer sig därmed från tryckt elektronik där man har ledarmönster i olika lager.

Elektroderna till ett pappersbatteri tillverkas av pappersfibrer som blandas med en polymer som även den kan framställas av skogsråvara. Resultatet blir ett homogent och svart ”papper”.

– Det behövs inga tillsatser av jordartsmetaller, säger Lars Sandberg på Billerud Korsnäs.

Elektroderna kan användas för att bygga batterier på många olika sätt. I den enklaste formen är batteriet symmetriskt med samma typ av elektrod på framoch baksida. Lagret mellan elektroderna utgörs av en separator som kan vara ett vanligt papper.

– Sen kan man stoppa in elektroden i olika typer av batterikemier vilket har sina för- och nackdelar.

ELEKTRONIKTIDNINGEN 10/19

Hur länge batteriet kan lagras innan det börjar användas är inte klart. Det hänger bland annat samman med hur väl man kapslar in det och hur man väljer att konfigurera det.

– Vi vet inte idag hur långt vi kommer att komma, säger Lars Sandberg.

Detsamma gäller för hur många upp- och urladdningar batteriet tål.

– Det är ingen tvekan om att det går att ladda upp och ladda ur hundratals gånger.

Men även här beror livslängden på hur man behandlar batteriet, framförallt hur hårt man laddar det.

Ofta pratar man om att ett batteri behöver en kollektor för att leda bort strömmen över hela elektrodytan.

– Vi behöver inte göra det.

Vi har så bra ledningsförmåga i elektrodstrukturen, men där­ emot behöver vi en tilledare till elektroden.

E N M Ö J L I G H E T är att använda tilledare av grafit, som även den går att trycka. Mer troligt är att använda aluminium.

– När man pratar metallfritt idag avser man litium och jordartsmetaller.

Värt att komma ihåg är att många förpackningar innehåller en barriärfilm av aluminium, trots det kan de återvinnas.

Målet är att även pappers­ batteriet ska kunna ­återvinnas på samma sätt som andra förpackningar. Den polymer som tillsätts kommer från skogsråvara och är giftfri. Redan idag används den i kroppsnära tillämpningar.

En hake är dock att elektroderna är svarta, men rimligt att tänka sig är att batteriet går att återvinna på samma sätt som svart kartong.

Utvecklingen av pappersbatteriet startade på Uppsala universitet för över tio år sedan.

Professor Maria Strömme arbetade ursprungligen med algcellulosa. För två år sedan ändrades fokus till skogsråvara i samband med att Billerud Korsnäs kom in som partner.

– Det är fantastiskt kul att jobba med dem, de har stor förståelse för oss, säger Lars Sandberg.

PER HENRICSSON

Vi söker

mjukvaruutvecklare med intresse för embedded systems!

Syntronic fortsätter att växa och söker just nu mjukvaruutvecklare till våra kontor i Göteborg, Stockholm och Gävle. Som mjukvaruutvecklare hos oss får du jobba med unika och utmanande projekt!

I rollen som mjukvaruutvecklare kommer du att vara delaktig i alla delar av mjukvaruuteckling och problemlösning, så som: • Kravanalys • Systemdesign • Simulering • Mjukvarudesign • Programmering • Integration Du kommer även att använda dina erfarenheter för att utveckla mjukvaruarkitekturer och robusta applikationer/plattformar.

Du kommer att arbeta främst on-site hos kund men även i många in-houseprojekt.

Låter detta intressant? Läs då mer på:

www.syntronic.com/vacancies-europe

per@etn.se

 One step ahead

START BLOCKET

Branschmässan laddar om För ett år sedan tog Bra Mässor över stafettpinnen som ar­ rangör av branschmässan SEE. Uppdraget är att vända den nedåtgående trenden.

– Vi måste göra en massa olika saker för att utveckla mässan, vi kan inte bara köra på i gamla hjulspår, vi kommer att skruva på olika grejor samtidigt, säger Björn Lindforss som är projektledare för SEE som arrangeras på Kista­ mässan den 5–7 maj nästa år.

Ett exempel är konferensen där ambitionsnivån skruvats upp med intressanta nordiska och internationella talare. Programgruppen har börjat sitt arbete men ännu finns inga talare klara.

Det är inte heller bestämt om det blir en eller två scener.

– Vi kommer att släppa mer information vartefter samarbeten och talare blir klara.

En sak som är spikad är att

mässkalaset blir första kvällen, den femte maj. Coverbandet Haaks ska underhålla.

– Många planerar sina aktiviteter på mässan tidigt. Därför går vi ut med det redan nu, så att man håller den kvällen fri.

Precis som tidigare år kommer mässkalaset att vara i foajén utanför mässhallen.

– Vi har kört det här coverbandet i andra sammanhang och det blir ett himla ös.

Parallellt med att sätta ihop konferensprogrammet pågår arbetet med att få utställarna att boka upp sig.

– Vi har kickat igång det arbetet och det är fullt ös med bokningar.

Rent konkret innebär det att drygt halva golvytan är fylld när vi talas vid i början av oktober.

– Det är läge för dem som inte bokat att börja tänka på det när det fortfarande finns lite att välja på, säger Björn Lindforss.

Svensk bränslecell i EU-test

SER-KRÖNIKA

SER överträffar Svenska Akademien:

Delar ut två priser varje år!

S E R - P R I S E R N A S K A T YD L I G G Ö R A de svenska elektro/data/ IT-ingenjörernas viktiga arbete med att främja den tekniska utvecklingen i Sverige. Det ”stora” priset, SER Prize, tilldelas en individ eller en grupp av individer för en förtjänstfull ­ingenjörsgärning som fått sitt genombrott de senaste åren.

Det andra priset, SER Junior Prize, tilldelas den teknolog/ doktorand som bedöms ha gjort årets bästa exjobb/ avhandling.

I S K R I VA N D E S T U N D jobbar vi i juryn med att utse årets vinnare av SER Prize och SER Junior Prize. Det har varit spännande att utvärdera de tre företag som var nominerade med en spännvidd av olika tillämpningsområden.

Det var nio examensarbeten är nominerade av olika ­tekniska högskolor. På SER:s höstmöte den 13:e november kommer priset att delas ut och pristagarna att presenteras närmare med korta tekniska föredrag. ÄV E N I Å R D E LTA R S E R på Embedded Conference Scandinavia (ECS) på Kistamässan den 5–6 november. Vi har bokat monter 74 nära scenen, mer info finns på embeddedconference.se Välkomna dit och träffa några av oss i styrelsen!

S E R H A R ÄV E N M E D ett medlemsmöte i ­anslutningen till ECS, ett kvällsföredrag den 6 november med fördjupningar kring testning av komplexa inbyggda system, mer info finns på ser.se

STAFFAN SKOGBY Ordförande SER, Svenska Elektro- och Dataingenjörers Riksförening



”Carrier corner”.

Efter årsskiftet är det – Syftet med Start up dags att dra igång markcorner är att vi ska kunna nadsföringen av mässan lyfta startupbolagen, ge till potentiella besökare. dem möjlighet att synas – Vi kommer att lägga och knyta nya kontakter. kanske dubbelt så mycket Carrier corner handlar pengar som senast på beBjörn Lindforss om kompetensförsörjsökarmarknadsföringen. ning för branschen.

Jag tror det är nödvändigt.

– Vi kommer att återkomma Förutom den sedvanliga kring formerna men både annonseringen i olika medier studenter och de som redan är i handlar det om samarbeten, att branschen är välkomna. nyttja databaser, utskick och Bra Mässor har under ett antal nyhetsbrev. år arrangerat en annan av Svensk Dessutom ska mässan marknadsföras i de nordiska grannlän- Elektroniks mässor, ECS, Embedded Conference Scandinavia. derna och i Baltikum.

– Det finns ett bra kontaktnät – Det är ett lite större ­åtagande. där med många intressanta talare Vi måste göra det genom sam­ arbeten med media och bransch- som skulle kunna platsa på SEE och ett antal utställare som är på organisationer, säger Björn bägge. Men det är inte bara att Lindforss. planka av den. SEE är mycket Förutom utställarna och konferensdelen finns fler komponen- bredare och ska vara branschens stora mötesplats. PER HENRICSSON ter som ska attrahera besökare, per@etn.se det är ”Start up corner” och

Göteborgsföretaget Powercell Sweden – som utvecklar och tillverkar bränslecellsstackar – har fått in foten i det femåriga EU-projektet H2Haul.

Här ska 16 tunga lastbilar, elektrifierade med bränsle­ celler och vätgas, användas för fälttester vid dagliga trans­ porter av stora logistik- och detaljhandels­företag.

I projektet ingår bland andra två europeiska fordonstillverkare, Iveco (stöttat av systerföretaget Fiat Powertrain Industrial) och VDL. Totalt ska 16 fordon byggas om. Det är tre olika typer av tunga lastbilar, med en vikt upp till 44 ton, som ska elektrifieras med hjälp av bränsleceller och vätgas.

Alla fordon ska testas vid dagliga transporter av stora logistik- och detaljhandelsföretag i Belgien, Frankrike, Tyskland och Schweiz. För att det ska bli möjligt kommer man inom projektet även att bygga ett nät av tankstationer för vätgas.

– Att PowerCell valts ut som deltagare i ett projekt kring tunga lastbilar som elektrifieras med

hjälp av bränsleceller är ännu en bekräftelse på vår ledande position inom bränslecellsteknologin, säger Per Wassén, vd för Powercell i ett pressmeddelande.

Projektet H2Haul – koordinerat av energikonsulten Element Energy – har fått totalt 12 miljoner euro från Fuel Cells and Hydrogen Joint Undertaking (FCH JU), som är ett samarbete mellan EU-kommissionen, branschorganisationen Hydrogen Europe och forskningsgruppen Hydrogen Europe Research.

ANNA WENNBERG anna@etn.se

ELEKTRONIKTIDNINGEN 10/19

Smarta lösningar för snabbare design Byggblock som optimerar konstruktionens intelligens

Teknikutvecklingen gör att allt fler utrustningar behöver intelligenta system.

Microchip befinner sig i frontlinjen av den utvecklingen med en bred portfölj av lösningar som hjälper dig att: •

Lätt hitta rätt nivå av intelligens för din konstruktion med vår breda portfölj av 8-, 16- och 32-bitars styr- och signalkretsar

•

Effektivt skapa differentierade konstruktioner med flexibla kringutrustningar och funktioner

•

Snabba på konstruktionstiden med våra intuitiva utvecklingsmiljöer, fullständiga referenskonstruktioner, kostnadsfria programvarubibliotek och verktyg för automatisk kodgenerering.

Se hur Microchip kan leda dig till produktion snabbare genom att tillhandahålla lösningar som inte bara är smarta utan även anslutna och säkra.

Bli smart på www.microchip.com/Smart

Microchips namn och logotyp samt Microchip-logotypen är registrerade varumärken tillhörande Microchip Technology Incorporated i USA och andra länder.

Alla andra varumärken är respektive ägares egendom. © 2019 Microchip Technology Inc. Eftertryck förbjudes. DS00002769A. MEC2237A-Swe-06-19

START BLOCKET

Senaste nytt om kemin som fick Nobelpriset i kemi delas mellan tre personer för deras insatser i utvecklingen av litiumjonbatterier: M. Stanley Whittingham, John B. Good­ enough och Akira Yoshino.

S TA N L E Y W H I T T I N G H A M skapade på 70-talet en nydanande katod till ett litiumbatteri. Den bestod av titandisulfid som på molekylnivå formar hålrum som kan härbärgera – interkalera – litiumjoner.

J O H N G O O D E N O U G H föreslog år 1980 en katod av koboltoxid med interkalerade litiumjoner, vilket banade vägen för mer kraftfulla batterier.

A K I R A YO S H I N O skapade den första kommersiellt gångbara litiumjonbatteriet år 1985. Istället för reaktivt litium i anoden använde han petroleumkoks, ett kolmaterial som i likhet med katodens koboltoxid kan interkalera litiumjoner.

De tre pristagarna är aktiva på State University of New York i USA, University of Texas i USA respektive Meijo University i Japan.

Prissumman är nio miljoner svenska kronor och delas lika mellan pristagarna.

FAKTA Litiumjonbatterier är vad som idag ger energi åt smarttelefonerna. Men den riktiga storhetstiden blir under det kommande decenniets elektrifiering. De tros inte komma att ersättas av annan batteriteknik, utan fortsätta att öka i prestanda och sjunka i pris.

Batteribilarnas behov kommer att helt överskugga dagens.

Näst största tillämpning blir energilager som effektiviserar förnybar energi genom att frikoppla energiproduktion från konsumtion. År 2020 kommer produktionen att ligga nära 200 GWh, att jämföra med 35 GWh år 2016. År 2025 kan den ligga kring 1500 GWh och år 2030 kring 3000 GWh. Med Northvolt som måttstock kostar en batteri­fabrik i storleksordningen en miljard kronor per GWh års­kapacitet.



Enighet om elbilar: Säkra batterimetallerna och fixa laddarplatser Europeiska politiker och före­ tag sammanstrålade i Bryssel 25 september för att prata elbilar. De var eniga: tillgång­ en till batterimaterial måste säkras för europeisk battertill­ verkning. Och infrastrukturen för laddning måste ses över.

Evenemanget hade titeln ”Electric vehicles are here! What now?” och i en av paneldebatterna diskuterades laddinfrastrukturen för elbilar. ”Parking time is charging time”, var slagordet. Bilar som står parkerade ska laddas, med till buds stående energi.

En lågt hängande frukt är att utrusta exempelvis infartsparkeringar och järnvägsstationer med lågeffektsladdning. Det har fördelen att kräva lite investeringar jämfört med snabbladdare där effekterna kan provocera gränserna för matningsnätet. Och låg effekt är oftast en tillräcklig lösning för bilens behov.

Precis som när det gäller mobiltelefoner är roaming en het fråga när det gäller laddning.

Och lösningen är densamma – riv gränserna med hjälp av

roaming. Länder och operatörer måste förenkla för användarna genom att sy ihop näten ur användarens perspektiv. Inget mer strul med olika laddkort och olika taxor beräknade på olika kombinationer av tid, energi och effekt.

Roamingfrågorna finns lyckligtvis redan på dagordningen och panelen trodde att de kommer att lösas.

N Ä S TA A M B I T I O N S N I VÅ är lastbalansering – att styra laddtiderna för att jämna ut belastningen på elnätet. Alain De Cat från Powerdale, som säljer just effektmonitorering, trodde att pris kommer att användas som styrsignal.

Det som kostar vid ladd­ ningen, påpekade Frank Pawlitschek på billaddarföretaget Ubitricity, är inte elen i sig utan amorteringar för investeringen i laddarplatsen. Därför är urbana laddstationer typiskt dyrare att ladda på.

För perfekt lastbalansering, där elbilen till och med kan stötta elnätet, behöver laddaren och bilen kunna kommunicera stateof-charge. Här finns ett hinder i

att det är omtvistat vem som äger den informationen.

– Det pågår för tillfället en intensiv dialog mellan laddoperatörer och biltillverkare kring vilken data som ska delas sinsemellan, skriver Jens Hagman på nyhetsbrevet OmEV. Panelmajoritetens uppfattning var att bilägaren skulle ha kontrollen över bilens data.

En annan paneldebatt tog upp europeiska batterier – det som med Northvolts mångmiljardinvestering i produktion i Skellefteå plötsligt har blivit en svensk paradgren.

Den viktigaste frågan var hur tillgången till batterimetaller säkras upp – och på ett miljövänligt sätt – när produktionen av batterier under de kommande decenniet ökar dramatiskt.

Det forskas mycket kring alternativ batteriteknik, men litiumjonbatterier kommer att vara den dominerande batteritekniken de närmaste 20 åren. I alla fall om man får tro panelmedlemmen Vincent Ledoux-Pedailles – som i och för sig representerade gruvbolaget Infinity Lithium – ”litium”.

ELEKTRONIKTIDNINGEN 10/19

nobelpriset Panelen konstaterade att återvinning är en möjlig del av lösningen, men först om ett par decennier, eftersom batterierna som sjösätts nu kommer att användas så länge.

En europeisk batteriindustri har bara två möjligheter: att köpa batterimetaller på världsmarknaden eller att öka den inhemska gruvdriften.

D AG E N S B AT T E R I M E TA L L E R kommer huvudsakligen från Kina.

Det blev Sverige påmint om i ett färskt radioreportage när redaktionen Ekot reste till Kina för att

belägga uppgifter om miljöproblem kring landets batterimetallutvinning.

Kina utvinner inte bara i Kina utan har även säkrat upp tillgångar i bland annat Afrika och Sydamerika. Också USA har tagit steg för att säkra upp tillgångar, medan Europa ligger efter.

JAN TÅNGRING jan@etn.se

Källa: Nyhetsbrevet OmEV, som fanns på plats. Redaktionen OmEV gör omvärldsbevakning för Energimyndighetens räkning.

Energikick för Al-batteriet Aluminiumbatterier med dubbelt så hög energitäthet som sina föregångare – det har forskare på Chalmers tagit fram recept på tillsammans med kollegor vid National Institute of Chemistry i ­Slovenien.

Idag finns inga aluminiumbatterier på marknaden. De är även relativt nya inom forskarvärlden, som däremot anser att aluminium är en metall som rent teoretiskt kan ge batterier mycket hög energitäthet.

I de aluminiumbatterier som hittills tagits fram har man använt aluminium i anodmaterial och grafit som katodmaterial.

Grafit har dock visat sig ge för lågt energiinnehåll för att skapa användbara battericeller.

Istället har den svenskslovenska forskargruppen ersatt grafiten med ett nanostrukture-

rat organiskt katodmaterial. Det är uppbyggt av den kolbaserade molekylen antrakinon som effektivt tar emot positiva laddningsbärare från elektrolyten.

– Tack vare att det nya katodmaterialet gör det möjligt att använda lämpligare laddningsbärare, kan batteriet dra bättre nytta av aluminiumets potential, förklarar Niklas Lindahl, medforskare, i ett pressmeddelande Närmast ska de involverade forskarna försöka att hitta en bättre elektrolyt, eftersom den nuvarande innehåller klor.

Det som gör aluminium så attraktivt är, enligt forskarna, att det redan finns en etablerad industri för både tillverkning och återvinning. Konceptet skulle dessutom ge markant lägre råvarukostnader, jämfört med dagens litiumjonbatterier.

ANNA WENNBERG anna@etn.se

Electronics

High-Tech Components for Your Innovations

Worldwide

As a leading distributor of electronic components we are able to offer you a wide portfolio of products, expert technical support for product development and design-in, individual logistics and supply chain management solutions as well as comprehensive services.

Semiconductors Passive Components Electromechanical Components Displays & Monitors

Boards & Systems Storage Technologies Wireless Technologies

For more information about RUTRONIK: Tel. +46 (8) 5055 4900 Committed to excellence

ELEKTRONIKTIDNINGEN 10/19

www.rutronik.com



KONFERENS MEMS & IMAGING SENSOR SUMMIT

Konferensen Mems & Imaging Sensor Summit gick av stapeln den 25–27 september i franska Grenoble. Eventet organiseras av den internationella branschföreningen Semi. Konferensen med tillhörande miniutställning återkommer nästa år, på samma plats, den 23–25 september.

Grenoble värd för stort sensormöte En nygammal konferens kan man kalla Mems & Imaging Sensor Summit. I år var första gången eventet arrangerades med två tydliga huvudspår – ett kring memssensorer och ett med fokus på bildsensorer.

Detta kryddades med fyra intressanta keynotes och en tävling där besökarna själva valde vinnare.

Likt förra året var Grenoble värd för konferensen som då hette Mems and Sensor Summit. I år har ordet Imaging lagts till, vilket bäddat för två parallella teknikspår med vardera över 20 föredrag. Här blandades allt från nya tekniker och tillverkningstrender med avancerad testning och nya tillämpningar. Över 400 experter från industrin slöt upp.

Inom bildspåret var djupavkänning med hjälp av timeof-­flight-sensorer ett frekvent återkommande tema. Tekniken används för att på olika sätt känna av omgivningen i tre dimensioner. Memsspåret färgades snarare av det låga priset på komponenter, vilket banar väg för helt nya tillämpningar – ofta inom navigation.

AT T J U S T G R E N O B L E fått i uppdrag att organisera detta event har flera förklaringar. En är att Grenoble och stadens universitet genom åren har byggt upp ett starkt kluster kring avbildning – det påstås likna det kluster som finns kring det välkända forskningsinstitutet Imec i Belgien.

En annan förklaring är memsgiganten ST Microelectronics.

Företaget har ett starkt fäste med betydande forskning och utveckling i Grenoble, och är en av två huvudsponsorer.

– Främst tre områden driver på sensormarknaden. Det är IoT, smart mobility och kraft- och energihantering, menade Claudia Levo på ST Microelectronics i sitt välkomsttal, och hon adderade.



– Förra året levererade vi över 20 miljarder mems- och bildsensorer och cirka 5 miljarder aktuatorer. Det ger en känsla av omfattningen av denna marknad.

Tillsammans påstås de tre ovan nämnda områdena – aktuatorer, mems- och bildsensorer – utgöra omkring tio procent av den globala halvledarmarknaden. Det motsvarade förra året cirka 46 miljarder dollar – då ingår allt från radar och lidar som är inbyggda i bilar till accelerometrarna som räknar steg i dagens smarta armbandsur.

– En stor del av industrin som driver utvecklingen av uppkopplade enheter finns här i Europa.

Så det är goda tider för Europa just nu, inflikade Latith Altimime, huvudansvarig för branschorganisationen Semi Europe, i sitt öppningstal.

E F T E R E N KO R T öppnings- och välkomstceremoni tog fyra keynotetalare plats på scenen.

I tur och ordning kom de från Alibaba Cloud, Tower Jazz, Microsoft samt finska VTT. Alibabas Yanchao Wang talade om framtiden – två decennier från idag – då allt har en ip-adress. Han slog även ett slag för den plattformen som

Alibaba Cloud utvecklat, som tillsammans med operativsystemet AliOS är tänkt att skapa en bro mellan fysiska och digitala världar.

Avi Strum, ansvarig för sensorer på Tower Jazz – som är världens största foundry för analogt – satte istället fokus på säkerhet i mobiltelefoner.

– Tre områden driver utvecklingen inom säker hantering av data i mobiler, det är bankaffärer, mail och personuppgifter, till exempel medicinsk data, konstaterade Avi Strum.

H U R M O B I LT I L LV E R K A R E som Apple, Samsung och Huawei löser utmaningen framöver är inte klart. Han vägde för- och nackdelar med olika sensorlösningar såsom optiska fingeravtryckssensorer och 3D-sensorer för ansiktsigenkänning.

– Just nu ryktas det i Kina att Apple åter planerar att börja att använda fingeravtrycksavläsning, men då integrerad med ansiktsigenkänning, och rykten i Kina blir ofta sanningar, konstaterade han.

Avi Strum blev också konferensens första – men långt från enda – att ägna tid åt olika typer av time-of-flight-sensorer (ToF).

Även Microsofts Sunil Acharya hakade på samma tema.

Han hävdade exempelvis att Microsoft använder industrins mest avancerade ToFsensor i kommande Hololens2 – som han själv liknar vid en dator på huvudet som visar en blandning av den verkliga världen och ett hologram.

– Vi säger mixed reality. VR tar dig från fysisk till virtuell verklighet. Inom AR är de virtuella i princip framför dig och rör sig med dig. Vi visar hologram och det simmar inte i rymden eller i tid, förklarade Sunil Acharya.

I konferensens fjärde och sista key-note fick Antti Vasara, vd på VTT, chans att visa upp det finska forskningsinstitutets kompetens istället för Imec och Fraunhofer, som tidigare alltid fått äran.

I S I T T TA L lyfte Antti Vasara fram ett flertal projekt från sin arbetsplats. Han gläntade exempelvis på dörren till den första mems-baserade hyperspektrala kameran som bland annat har testats i nanosatelliter och för att upptäcka hudcancer. Likaså berättade Antti Vasara om avbildning med hjälp av terahertz-teknik – hur tekniken kan användas i säkerhetssystem på flygplatser – samt om forskningsinstitutets arbete med solid-state-lidar, som gör att det går att styra strålen utan rörliga delar.

Y T T E R L I G A R E E N K U L ingrediens under eventet var en tävling (se artikel intill) där besökarna själva via en app fick rösta fram två vinnare bland tio nya innovationer från både etablerade och uppstartsföretag – fem hade fokus på memssensorer och fem på avbildning. Vinnare blev amerikanska Alertgy och finska Okmetic.

ANNA WENNBERG anna@etn.se

ELEKTRONIKTIDNINGEN 10/19

KONFERENS MEMS & IMAGING SENSOR SUMMIT

De utvecklar ett band som kan rädda liv

Glukosmätare och kiselsubstrat populärast Tio finalister kom till konfe­ rensen – alla sugna på att ta hem högsta vinsten i täv­ lingen om den mest innova­ tiva produkt eller plattform som drar nytta av bild- eller memssensorer. Amerikanska Alertgy och finska Okmetic blev besökarnas favoriter.

Inför Grenoblekonferensen hade en grupp industriexperter vaskat fram tio tävlande – fem företag med teknik inom memssensorer och lika många inom avbildning.

Alla tio arbetar med att utveckla en produkt eller plattform där en eller flera sensorer har en väsentlig roll. Här ställdes bland annat testning av gassensorer mot akustiska ytvågorsensorer (saw, surface acoustic wave) inom mems-spåret, medan olika typer av detektorer tävlade inom avbildning.

U P P G I F T E N AT T VÄ L J A ut två värdiga vinnare lämnades till besökarna, som röstade på sina två favoriter via en app.

När alla tio finalister fått pitcha sitt bidrag på scen i 10 minuter, samt visat upp sig på utställningsgolvet, föll flest röst på plattformen från finska Okmetic som gör det möjligt att skräddarsy kiselsubstrat samt amerikanska Alertgys blodsockermätare – som du kan läsa mer om här intill.

De övriga finalisterna var: Insightness, Eyeware Tech, Emsys/ VisionGeek, Sand Microsystems, OnScale, Marvin Test Solutions, Frec|n|sys SAS, Sensry och Siconnex customized solutions. AW

ELEKTRONIKTIDNINGEN 10/19

Ett armband som mäter glukosnivån i blodet är vad amerikanska Alertgy arbetar intensivt med att ta fram.

Förhoppningen är att inom ett år kunna släppa en produkt som hjälper diabetiker att leva utan ständig risk för sitt liv, samtidigt som personer i risk­ zonen inte utvecklar diabetes.

– Anledningen till att jag började utveckla detta var att min fru nästan hamnade i koma på natten. Jag vaknade, men hade jag inte gjort det hade hon varit död idag, berättar Mark Rippen, grundare av och vd på Alertgy.

Företaget använder dielektrisk spektroskopi för att titta på glukossignaturer i blodet. Det ger ett mått på blodsockernivån. En frisk person håller sig inom en viss region, medan en diabetiker riskerar att gå utanför när hen äter eller glömmer bort att äta.

– Om värdet blir för högt kan du få en stroke och blir det för lågt kan du hamna i koma, säger John Hubert, produktansvarig på företaget.

A L E R TG Y V I L L Ä N N U inte avslöja allt för många detaljer kring sin mätmetod. Men med hjälp av ett magnetfält med väldigt låg energi och låg frekvens går det att avgöra glukosnivån i blodet hos en individ.

– Du kan likna det vid en magnetkamera. Skillnaden är att MRI använder ett väldigt starkt magnetiskt fält som interagerar med kroppen. Vi gör detsamma,

men vi har ett väldigt svagt fält, säger Mark Rippen.

Hittills har en första produktgeneration konstruerats, kallad AlertgyCGM. Den är relativt stor och går i skrivande stund igenom kliniska tester. Förhoppningen är att den ska vara FDA-godkänd inom det närmaste halvåret.

Därefter tar fas två fart – då ska AlertgyCGM krympa till ett cirka 25 mm brett band, med en liten display, som kan bäras runt handleden.

– Med vårt armband kommer du att kunna kontrollera att du hela tiden håller dig inom rätt värde på blodsocker. Det hjälper diabetiker, men kan också göra att personer som har så kal�lade prediabetes aldrig utvecklar sjukdomen eller att den skjuts på framtiden, säger John Hubert.

Idag använder cirka 90 procent av alla diabetiker en teknik som funnits närmare 30 år för att hålla koll på sin sjukdom. Ett stick i fingret ger lite blod som placeras i en mätare, som ger ett mätvärde. En diabetiker kan bli ordinerat att göra tio fingerstick per dag.

FAKTA

Diabetes – en folksjukdom Det finns tre typer av diabetes typ 1, typ 2 och så kallad prediabetes.

Det sistnämnda är personer som ligger något utanför normal­ värden, men som inte har förstått varför de till exempel är trötta.

De har ökad risk för att utveckla typ 2-diabetes. Ofta upptäcks prediabetes först när en individ drabbas av hjärtinfarkt eller annat livshotande tillstånd.

Alertgy riktar in sig mot typ 2-diabetes och prediabetes.

Idag finns det, enligt Alertgy, 422 miljoner diabetiker i världen.

Om 20 år väntas den siffran vara uppe i 640 miljoner. Samtidigt är diabetes en gömd sjukdom.

En tredjedel av den amerikanska befolkningen anses ha förstadiet till diabetes.

I Sverige har 1 av 25 enligt statistik typ 2-diabetes. Det gör diabetes till en av våra vanligaste sjukdomar.

– Det ger bara ett mätvärde.

Du ser ingen trenden, om värdet är på väg upp eller ner, så du kan inte avgöra om du bör äta mer eller inte alls. Dessutom blir fingrarna förstörda.

S O M KO M P L E M E N T till armbandet hållet Alertgy på att utveckla en mobilapp som kommunicerar med bandet via Bluetooth. Då kan du programmera den att exempelvis skicka ett meddelande när användarens glukosnivå i blodet blir för högt eller lågt.

– Om du till exempel ger bandet till dina gamla föräldrar kan du låta appen ringa dig, men också någon inom sjukvården eller någon annan.

Produktgenerationen beskriven ovan väntas nå marknaden om cirka ett och ett halvt år. Den ska konstrueras kring kretsar som finns tillgängliga som standard.

– Därefter vill vi ta ett steg till och utveckla en asic som ger en väldigt billig och energisnål lösning, säger John Hubert.

I N N A N V I S K I L J S ÅT berättar Mark Rippen om hur han i början av utvecklingsarbetet upptäckt att han själv är diabetiker.

– Min pappa var diabetiker så jag tänkte att det kanske var bra att testa. Jag drack en stor söt läsk och åt två munkar, och mitt blodsockervärde sköt i höjden, säger han, och adderar: – Jag ringde min läkare och berättade hur det var. Han sa bara att det inte är sant – att jag inte är läkare och att jag inte kan testa mig själv. Då bad jag honom om ursäkt, men påpekade att han har fel. Och det hade han, skrattar Mark Rippen.

AW



TEMA: INBYGGDA SYSTEM, KONSULTER & UTBILDNING

Shan Tang, kretskonstruktör på ett av de stora EDA-företagen, håller sedan ett par år koll på aktuell AI-hårdvara. Han noterar kretsar, verktyg, kärnor och tjänster. Ibland adderar han en analys – tyvärr på kinesiska.

AI-hårdvara fort­ sätter att växa Här är ­Elektroniktidningens fjärde årsrapport över utvecklingen av AI-hårdvara, närmare bestämt över kärnor eller kretsar med kärnor som accelererar beräkningar i neuronnät, företrädesvis djupa sådana, för träning och inferens och i alla storlekar från mikro- till kilowatt.

AI-chipinvesteringarna har satt rekord. Investeringar i halvledarproduktion på kiselsmedjor har aldrig varit så höga som i fjol och det var AI-kretsarna som drog upp statistiken.

Fjolårets 3,4 miljarder dollar var 30 procent över det gamla rekordet från år 2000. AI-hajpen har faktiskt brutit en 20-årig minskande trend. Under de två åren mellan 2016 och 2018 växte sig investeringarna sju gånger större. Siffrorna kommer från Mentor Graphics.

Cirka 75 företag utvecklar just nu kretsar för artificiella neuronnät, enligt Mentor Graphics. Analysföretaget Ark invest räknar till 60. I tabellen intill hittar du betydligt fler, men där finns även andra företag i samma ekosystem.

Bland chiptillverkarna finns etablerade elektronikjättar som Apple, IBM och LG, molnjättar som Amazon, Facebook och Baidu, och komponenttillverkare som Qualcomm, Renesas och Nvidia. Därutöver tillkommer myriader av uppstickare.

Till namnen kan du dessutom lägga företag som utvecklar IP-kärnor och verktyg för AIhalvledare, som Arm, Ceva och Si Five.

Sedan 2012 har det investerats 1,9 miljarder dollar i uppstartsföretag med halvledarambitioner inom området ”AI och maskininlärning”, enligt Mentor Graphics. Kategorin på andra plats, kryptovaluta, har fått en halv miljard dollar.

Ark Invest presenterade siffror i augusti som sade att 40 nystartade AI-chipföretag fått investeringar på sammanlagt 2,6 miljarder dollar inom den AI-våg som startade i mitten av 2010-talet.

Kina är störst – fler dollar investerades i kinesiska AI-chipstartupper än amerikanska. Det beror på landets initiativ att bli självhushållande på halvledare – men också på dess storebrorsprojekt att övervaka med video och AI-bildanalys.



Hög tröskel för andra vågens uppstartsföretag

H

an gör det för sitt eget höga nöjes skull så vi nämner inte arbetsgivaren för att ingen ska tro att det är den han talar för.

Det är Shan Tang som skapat den snygga kartan härintill och låter oss publicera den fritt – det tackar vi för!

– Jag tror att i princip alla chip i framtiden kommer att ha en AI-accelerator. Det som kommer att variera är hur mycket area den får, säger Shan Tang.

Aldrig tidigare i historien har en ny tillämpning gett upphov till så många uppstartsföretag inom halvledare.

– Det har i och för sig börjat lugna ner sig lite, men det kommer fortfarande då och då nyheter om nya investeringar.

Den andra vågen uppstartsföretag har svårare att profilera sig, när den första redan är ute och slåss med sina provchips och verktyg.

De som har en chans till uppmärksamhet kan möjligen vara de som lanserar fundamentalt ny teknik – som optiska, analoga eller minnesbaserade kretsar.

Eller neuromorfa kretsar vars arkitekturer tar ytterligare steg i riktning mot biologiska hjärnor.

– Men de har alla långt kvar till produktifiering av sina koncept.

Som vanligt gäller att hårdvaran är inget utan understöd i mjukvara – en stor huvudvärk.

Shan Tang noterar att optimeringsarbetet tycks har flyttat över till kodbibliotek och kompilator.

– AI-chiptillverkarna spenderar mer och mer tid i sina presentationer på att prata om sina mjukvarulösningar.

När kompilatorerna klarar att generar kod för en ensam neuronkärna väntar ännu mer jobb.

Kunderna vill ha stöd inte bara för flerkärniga arkitekturer utan även för system på flera chips och flera kort.

Dessutom är smekmånaden över då det enda man behövde sälja in var neuronnäten i sig. Nu kommer kraven på att verktygen ska generera bra kod även för helt andra algoritmer som kan använda beräkningsblocken när inferenserna vilar, för bättre kretsutnyttjande.

E L L E R K A N S K E Ä R D E T en ännu bättre kompromiss att skära ner nätet lite grand och använda yta till annat? Det ingår i neuronnätsleveratörens uppgift att göra den avvägningen, särskilt om det handlar om konfigurerbar IP. – Jag gör den optimistiska bedömningen att kompilatorer för själva neuronnäten kommer att vara mogna och klara år 2020, men att de andra uppgifterna kommer att kräva en kontinuerlig insats under lång tid framöver.

Forskningsresultat har aldrig tidigare så snabbt plockats upp av halvledarindustrin. Men mellan patent och produkt ligger pölar av perspiration.

– Den goda nyheten är att ny teknik snabbt blir produkt och forskarna får en snabb belöning – det kan gynna innovationstakten.

Men ingenjörsarbetet som går ner i en implementation är gigantiskt.

– Folk gillar att prata innovationer men de glömmer – kanske medvetet – att nämna slitet efteråt. Det är en fara för både innovatörer och investerare.

Shan Tang bidrar med ytterligare en spaning – att AIchipboomen driver halvledartekniken framåt.

– Inom EDA/IP, konstruktionstjänster, kiselfabriker och på andra ställen pågår en utvecklingen accelererad av nya typer av minne, kapsling (chiplets), onchip- och offchipnätverk, och mycket annat. Den utvecklingen kan mycket väl leda till nästa generation av spännande innovationer inom AI-chips.

Han har också en liten varning. Många arkitekturer för att bygga neuronnät fanns på plats redan när startskottet gick för deep learning-vågen.

Så alla med behov och djupa fickor kunde genast sätta igång att utveckla egna chip. Google använder till exempel systoliska arrayer, som användes redan på 80-talet för att konstruera neuronnät.

Shan Tangs varning: – Misslyckade arkitekturer från 20–30 år sedan lever upp igen. Det gäller att vara försiktig och fråga sig som det som fick dem att misslyckas förra gången det begav sig – verkligen inte längre gäller?

JAN TÅNGRING

jan@etn.se

FAKTA

ELEKTRONIKTIDNINGEN 10/19

KÄLLA: SHAN TANG, HT TPS://BASICMI.GITHUB.IO:AI-CHIP

TEMA: INBYGGDA SYSTEM, KONSULTER & UTBILDNING

Utöver 101 företag i ekosystemet för neuronkärnor hittar du här sex benchmarks och nio kompilatorer.

Följ Shan Tangs AI-chipnyheter på Github: https://basicmi.github.io/AI-Chip/

Kromosomchip och självkörande chip Den största AI-chipnyheten i år, i dubbel bemärkelse, är Cerebras jättechip som är 57 (!) gånger större än närmaste medtävlare. Cerebras lyckades med den gamla drömmen att bygga ett chip av en komplett kiselskiva.

Prestandaskillnaden är betydligt högre än 57. Snarare 10 000 antyder Cerebras. 18 Gigabyte (!) minne på detta 15 kW-chip betyder att det kan göra en komplett träning utan extern minnesåtkomst.

Företaget tror sig ha ett försprång på minst tre år innan någon annan kan ta fram ett chip som är snäppet för stort för att rymmas på Elektroniktidningens omslag. Årets näst största AI-chipnyhet är Teslas egenutvecklade krets till sin självkörningsdator, med motiveringen att det är den första AI-krets som är skapad för en specifik tillämpning – om du inte räknar ”pimpa Iphone med realtidsanimering och andra leksaker” som en specifik tillämpning.

Mönsterigenkänning är troligen en flaskhals för för självkörning – ju fler neuronnät du kan trycka in

ELEKTRONIKTIDNINGEN 10/19

desto bättre, för redundans om inte annat. Med egen AI-hårdvara kan Tesla skräddarsy och slipper beroendet av konkurrenternas leverantör Nvidia.

Kretsen offrar halva sin dyrköpta kapacitet på göra exakt samma beräkning parallellt i två identiska block. Bilars AI behöver kunna detektera transienta fel från bland annat strålning från rymden. Ingen dör om ett molnchip räknar fel.

Här är ytterligare spännande nyheter från i år: MARS • Google släpper ett utvecklingskort med en AI-egen AI-modul kallad TPU Edge och en Cortex-A53processor.

APRIL • Fujitsu vill göra AI i sina serverplattformar och lanserar kretsfamiljen DLU, deep learning unit, med en egen nätarkitektur kallad Zinrai.

• Kinesiska Black Sesame får hundra miljoner dollar i finansiering för en självkörningsplattform som

inkluderar egna AI-kretsar som ger 5 Tflops/W. MAJ • LG Electronics lanserar ett chipprogram i maj. ”Neural Engine” ska sitta i robotdammsugare, tvättmaskiner och kylskåp för att de ska kunna känna igen sina användares utseenden och tolka deras röstkommandon.

• Israeliska Hailo släpper Hailo-8 i provexemplar. Den gör bildanalys i IoT-noder.

JUNI • Ytterligare ett optiskt AI-företag ser dagens ljus – Luminous Computing – och drar in nio miljoner dollar från bland annat Bill Gates.

• Renesas presenterar ett testchip för bildigenkänning på processingin-memory-teknik som använder trinär logik (false, true, whatever) och har en prestanda på 8,8 Tops/W. JULI • Google släpper ett öppet prestandatest för träning kallat MLPerf.

• Israeliska Neuroblade dyker upp från stealth, får 23 miljoner dollar och lovar provchip till år 2020.

• Kaliforniska Areanna lovar 100 Tops/W i en SRAM-baserad ­inferenskrets.

• Israeliska Habanas lovar PCIeutvecklingskort i höst av sin träningsprocessor Gauidi.

AUGUSTI • Intel lyckas till slut släppa sina första AI-molnkretsar, kallade NNP-T för träning och NNP-I för inferenser.

SEPTEMBER • Kinesiska Alibaba släpper sitt första chip någonsin i dotter­ bolaget Pingtouge. AI-serverchipet ­Hanguang 800.

SEPTEMBER • Arm avslöjar att det adopterat Googles AI-flyttalsformat Bfloat16, Brain float. Det flyttar bitar från mantissa till exponent jämfört med ett flyttal av standardtyp eftersom magnitud är viktigare än precision.



TEMA: INBYGGDA SYSTEM, KONSULTER & UTBILDNING

Upp till bevis för finska snål En systemkrets till ett röststyrt headset som lanseras nästa höst blir den första ­kommersiella produkten där det finska snålprocessorbolaget Minimas teknik sänker energiförbrukningen.

Företaget satsar nu hårt på att ta fler affärer och omvandla dem till kommersiella produkter.

A

merikanska Ambiq har visat att det går att tillverka kommersiella kretsar där matningsspänningen sänkts till en nivå nära tröskelspänningen. Resultatet blir rejält sänkt energiförbrukning men samtidigt sjunker maximala klockhastigheten drastiskt. Rent praktiskt stannar man därför normalt en bit ovanför tröskelnivån.

– Vi arbetar med några tidiga kunder som är på väg att komma i produktion.

Det berättar Tuomas Hollman som gick in som vd i maj. Han har varit rådgivare sedan starten 2016 men tog en aktiv roll för

ett och ett halvt år sedan. Innan dess har han bland annat arbetat 15 år på Texas Instruments med ansvar för olika ­produktfamiljer, och bott många år i Silicon ­Valley.

Kretsen till det röststyrda headsetet håller på att kvalifice-

ras, ett arbete som ska vara klart i mitten av nästa år. Volymproduktionen är planerad till slutet av 2020.

– Vi har ett starkt case i applikationer med trådlöst ljud.

Systemet måste ständigt ligga och lyssna för att kunna starta

när det hör rätt fras.

Andra tillämpningar där Minimas lösning passar är sen­ sornoder där ingångarna övervakas för att se om det händer något. En annan är IoT-noder som i många fall måste vara extremt strömsnåla för att batteriet

STYR SPÄNNINGEN I REALTID Minima kan applicera sin energibesparande teknik på all typ av digital logik bortsett från minnen. Exempelvis har man tagit sig an Risc-V, Arm Cortex-M3 och Tensilica från Cadence.

– Vi har bra samarbete med alla processorleverantörer. Vi tar deras produkter till en domän där de normalt inte fungerar, säger Tuomas Hollman.

Företagets metod kräver relativt lite handpåläggning. På ungefär två månader går den att implementera i en ny halvledarprocess. Idag har företaget IP-block och tillhörande mjukvara för styrningen till processer mellan 65 nm och 22 nm.

Genom att sänka matningsspänningen till en nivå som i



MINIMUM PER OPERATION

MINIMUM FÖR ETT SYSTEM

Minimum för energi per operation finns vid Vth: E~1/2C*V2

Möjligheten att skala matningsspänningen över ett stort område ger en energieffektiv lösning oberoende av om systemkretsen lyssnar eller jobbar för fullt.

extremfallet ligger i närheten av tröskelnivån kan man i teorin få uppåt tio gångers energibesparing.

Problemet är bara att kretsens

maximala klockhastighet minskar i ungefär samma grad.

– Det är viktigt att komma ihåg att vi pratar om energi per operation,

det har liten koppling till klockhastigheten som också påverkar energiförbrukningen, säger Tuomas Hollman.

ELEKTRONIKTIDNINGEN 10/19

processorn ska räcka länge.

En lite mer udda tillämpning är säkerhet. Det går att göra så kallade sidokanalsattacker om man har fysisk tillgång till en krets och därmed kan mäta spänningsvariationerna för att på så sätt knäcka exempelvis en kryptonyckel.

striveteraner i teamet och fokuserar nu hårt på att förhandla med kunder och få ut kommersiella produkter.

TOTA LT H A R F Ö R E TAG E T 19 anställda som bortsett från de två som bor i USA och Tyskland är jämnt fördelade på kontoren i Espoo och Oulu.

Företaget har tagit in ungefär FA K T I S K T F I N N S D E T kretsar där åtta miljoner euro sedan starten. man dubblerar funktionerna Just nu pågår en ny finansiemen låter den andra delen ha ringsrunda som är tänkt att bli motsatt fas så att signalerna klar före årsskiftet. släcker ut varandra.

– Det kommer att ta en tid – Det kräver dubbla ­kretsytan ­innan vi går på plus men det och drar dubbelt så mycket starka kundintresset vi ser hjälenergi. Vi kan minska risken för per oss att ta oss dit. den här typen av attacker Affärsmodellen är den genom att sänka energi­ vanliga för den här typen nivåerna. av verksamhet. KunderFörutom Tuomas na betalar en licensavgift Hollman har bland annat vid start liksom för tiden hans tidigare kollega som Minima lägger ned från TI, George ­Konnail – som sitter i Dallas Tuomas Hollman på att optimera konstruktionen. Royalty och är designansvarig – börjar rulla in först när produknyligen börjat på företaget. Ny tionen startar. är även Tomi Jalonen med bas i – Framöver ska vi göra vissa München. Han är ansvarig för av våra verktyg och vårt flöde försäljningen och har även han tillgängligt för kunderna så att en gedigen halvledarbakgrund de själva kan experimentera med på bland annat Siemens, Hantro vår teknik. och Allegro.

PER HENRICSSON per@etn.se – Vi har fått in ett antal indu-

DISCOVER OUR DIVERSITY Connectors

Active components

Assembled power cords and components in accordance with IEC 60320

Cable Management

eProcurement

Hand tools

High-performance Industrial products for auto- Automation motive & industrial applications

Measurement technology

MRO Maintenance, repair & operations

Passive components

Power Supplies & Batteries

Our services: n 1.5+ million articles from

500+ renowned manufacturers n 75,000+ articles in stock in Munich, Germany n 500,000+ additional articles readily available

Sedan länge har det gått att använda uppslagstabeller för att styra matningsspänningen och därmed sänka energiförbrukningen. Tekniken bygger på att halvledartillverkarna karakteriserar sina processer med avseende på variationer i temperatur och processparametrar för en enda spänning. Med hjälp av informationen går det att skapa uppslagstabeller som kan användas för att justera spänningen och därmed sänka energiförbrukningen. Tekniken kräver dedicerade sensorer som övervakar olika process- och temperaturparametrar (PVT) på kretsen.

En svaghet med metoden är att man måste addera en viss marginal eftersom p ­ arametrar­na baseras på historiska data. Därmed går man miste om en del av den potentiella energibesparingen.

Det hänger samman med att halvledarprocesserna aldrig är ideala vilket till exempel betyder att den maximala klockhastig­heten kan

ELEKTRONIKTIDNINGEN 10/19

variera mellan olika kretsar, även om de tillhör samma produktionsbatch. Dessutom ökar variationerna då man sänker arbetsspänningen. Om applikationen är prestandakritisk leder det till att man måste kassera en stor del av kretsarna eftersom de inte möter specifikationerna.

– Vår lösning är ”in situ”, den sitter i konstruktionen och justerar i realtid. Vi kan hela tiden hitta optimum för den prestanda som behövs.

Tekniken söker alltid den optimala arbetspunkten för varje enskild krets liksom för varje uppgift. Därmed minskar variansen och man får man i genomsnitt en bättre prestanda för hela kretspopulation.

– Detta är svårt, för att inte säga omöjligt att göra via till exempel en PVT-router utan att man addera så mycket marginal att fördelarna går förlorade.

n Delivery promise:

Same day shipping for all orders received by 6pm n Online Shop: buerklin.com n Industry-focus line cards of well-known and reliable

manufacturers n eProcurement solutions: OCI, API, electronic catalogs, EDI n Large teams of multilingual inside sales and field sales

in Germany n Sales representatives in Italy, France, United Kingdom, Ireland,

Scandinavia, Eastern Europe, Brazil and the Middle East

www.buerklin.com YEARS



TEMA: INBYGGDA SYSTEM, KONSULTER & UTBILDNING

Robotar ska drillas i social Det gigantiska svenska AI-forskningsprogrammet Wasp har insett att robotar är mer än kugghjul och kopplar nu in samhällsvetare och humanister. Underprogrammet heter Wasp-HS, humaniora och samhälle, och får en rejäl summa pengar för att vara humsam – 660 miljoner kronor.

HÅKAN LINDGREN

Hon dansar med drönare

Kristina Höök sammanför den professionella dansaren Åsa Unander-Scharin med flygan­ de drönare och låter dem styra varandra – dansa. Syftet är att utforska den kroppslighet och rörlighet som robotar adderar till inbyggda system.

När datorerna fick mus och grafiskt gränssnitt på 80-talet öppnades en ny värld av möj-



ligheter att designa suggestiva, pedagogiska och intuitiva användargränssnitt. Men datorer har fortfarande huvudsakligen varit hänvisade till att kommunicera genom att visa oss bilder.

Med robotarnas intåg får datorerna en kropp och människadatorinteraktion blir plötsligt fysisk – ett umgänge mellan kroppar.

Kristina Höök har forskat

i människa-datorinteraktion sedan början av 90-talet. Med robotarnas rörlighet ser hon ett helt nytt fält av interaktionsdesign växa fram som hon kallar ”Soma design” och tar hänsyn till den kroppsliga interaktionen och inte bara den mentala.

Soma design involverar fysiska dimensioner som rytm, muskelsinne och beröring men även i förlängningen värderingar,

känslor, förståelse och till och med etik.

Etik har en djupare mening än du kanske är van vid och är faktiskt vad hela projektet bottnar i – det heter ”Ethics as enacted through movement”.

I bakgrunden finns filosofiska teorier som Kristina Höök själv ger egna bidrag till. Etik är inte, till exempel, en samling paragrafer i en lagbok utan något ELEKTRONIKTIDNINGEN 10/19

TEMA: INBYGGDA SYSTEM, KONSULTER & UTBILDNING

och fysisk kompetens

De sexton första Wasp-HS-projekten fick i september sex miljoner kronor vardera.

Här är två av dem. Den gemensamma nämnaren är robotar. Ett projekt om deras kropp och ett om deras själ. Båda ytterst om deras etik.

Med robotarnas intåg blir människa-datorinterkation ett möte mellan kroppar.

ELEKTRONIKTIDNINGEN 10/19

aktion som gav henne stor frihet att uttrycka sig.

Den designprocessen kanske kan fungera som en mall för hur en interaktion kan utformas med allt från humanoider och industrirobotar till drönare och självkörande bilar? Eller om inte annat åtminstone demonstrera hur komplex designuppgiften faktiskt är.

Kristina Höök hoppas få chansen att utforma drönare med uppdrag bortom scenkonsten.

Två kandidater är brandmän och fältarbetare som bekämpar bränder respektive granskar 5Gmaster med hjälp av drönare.

JAN TÅNGRING jan@etn.se

En robot som kan inge förtroende Robothuvudet Furhat, vård­ roboten Pepper och en grupp lärarrobotar i Uppsala ska under de kommande fem åren få en mänsklig handledare i sociala och etiska frågor – Ericka Johnson, professor på institutionen Tema på Linköpings universitet.

Går det att på ett etiskt sätt att skapa tillit och empati i mötet mellan en människa och robot?

Det tänker Ericka Johnson undersöka.

På hennes tvärvetenskapliga institution Tema finns kompetens inom såväl teknik och naturvetenskap som humaniora och samhällsvetenskap. Ericka Johnson har tidigare undersökt möten mellan människor, som mötet mellan läkare och patient, med förstoringsglaset på frågor kring etik, värderingar, förtroende, empati och ansvar.



▲ ▲

som växer fram och etableras i vardagliga praktiska handlingar.

Robotarnas motorik gör dem till en del av den praktiken och därmed får deras utformning och användning etiska konsekvenser.

Komplexiteten i interaktionen med autonoma artificiellt intelligenta robotar kommer att göra det svårt för både konstruktörer och användare att se de etiska konsekvenserna. Man kanske

även deras potentiella farlighet kan säga att det är exakt därför – du vill inte krocka med dem.

Wasp nu kopplar in sociologer Drönarens styrprogram är och humanister i AI-projektet något som dansaren får vara med – för att inte robotarna ska påverka vår etik utan att vi ens är och utforma. Den är en förlängning av dansarens kropp, skriver medvetna om vad som sker.

Kristina Höök i sin ansökan. Den Teknologer kan få interakkan flyga högre, röra sig längre, tionen att fungera rent tekniskt och ta sig till ställen dit männi­ medan forskare som Kristina skan inte når. ”Genom drönarna Höök har verktyg för att hantera får människan, på sätt och vis, etiken. övermänskliga förmågor”.

Kristina Höök har fått WaspTill praktisk hjälp har hon HS-anslag till ett projekt om skickliga drönarforskare på KTH kroppslig interaktion mellan som bland annat bjuder på nya människa och flygande ­drönare. möjligheter till fysisk interakHon kommer att fortsätta utveckla ett redan pågående pro- tion, som styrning med gester och blickar, och återkoppling via jekt kallar Aerial Robotic Choir, känseln. mellan drönare och professio­ En forskningsmetod som pronella dansare. Dessa dansare jektet använder kallas Research – experter på att uttrycka sig med hjälp av sina kroppar – är en through design. Forskarna spännande partner till de datorer programmerar nya reflexer i drönarna och ger dansaren nya som just fått sina drönarkroppar förutsättningar – sedan tar de ett och ska ge sig ut på sina första steg tillbaka och observerar vad vingliga irrfärder. som händer.

Kristina Hööks drönare har Tidigare delar av drönarpromycket intressantare styrning än jektet – som du kanske redan gisde drönare du köper på Tekniksat – knoppats av till rena konstmagasinet med en joystick som föreställningar inför publik. låter dig svänga och gasa. De Projektet rör sig i ett gränsland kan programmeras med reflexer mellan teknik, sociologi, konst, kopplade till objekt i omgivestetik och etik. ningen, som att undvika vissa Projektet använder forskpunkter och söka sig till andra ningsverktyg hämtade från bland punkter. annat etnografi, där forskare När de här punkterna sitter kan bli en del av det de studerar på en dansares kropp uppstår inte bara ljuv musik mellan dem, istället för att bara observera det utifrån. En av Kristinas dokutan dessutom generella insikter torander kommer att skaffa om drönar-människainter­ sig material till sin avhandling aktion, hoppas forskarna. genom att själv att ge sig upp på Dansaren har inte en rak konscenen och ta över de färdigträtroll över drönarnas beteende. nade drönarna för att ser hur de De två anpassar sig kontinuerligt samarbetar med en ny kropp, till varandra. Dansaren och och dansa sig fram till en drönaren formar tillsamdjupare förståelse. mans ett system där de En del av etiken i är partners. Hur deras processen som formade kroppar interagerar med drönarna, ligger i att varandra är något som dansaren/användaren dansaren gradvis lär sig, själv fick delta, liksom att till exempel att anpassa sig resultatet blev en intertill drönarnas tröghet och Kristina Höök

TEMA: INBYGGDA SYSTEM, KONSULTER & UTBILDNING

▲ ▲

Teknik är redan central i hennes forskning. Det sitter ofta maskiner eller annan teknik mellan läkare och patient och utformningen av den tekniken har sociala konsekvenser.

Hon tror till och med att teknikens närvaro kan göra att kulturella värderingar och andra ej uttalade idéer kommer till ytan – som ”ett prisma som gör att ljus får färg och blir synligt”.

Hon har bland annat studerat användandet av medicinska simulatorer för att lära ut praktiska färdigheter till läkarstudenter. den. Men hur blir det i framti– Där har jag tänkt mycket kring hur man uppfattar vad den den? Vad blir roboten för oss och vad blir vi för den när vi anförpatientkropp är, som man sedan tror den våra liv från vaggan till bygger in i en simulator. graven – från att fostra våra barn Detaljerna i simulatorns kontill att vårda våra gamla? struktion – den kan exempelvis Kommer det ansvar vi ålägger vara en talande helkroppssimulator med hjärtslag och blodtryck dem att påverka vår uppfattning om vad omsorg är, och kanske – låser fast idéer om synen på även vår egen självbild? patientens kropp. Hon har bland annat undersökt vad det får för konsekvenser för hur läkarstuI N O M WA S P - H S -projektet ska denterna förhåller sig den simuEricka Johnson kasta sig in i tre lerade kroppen – teknik levereras existerande robotprojekt. med en dold inbyggd etik.

Ett av dem gäller det kända – Min teoretiska utgångsrobothuvudet Furhat – ett punkt är att vi blir till i samspel animerat ansikte på ett dockmed teknologi. Den bär med sig huvud. Rekryteringsbolaget olika uppfattningar om hur vi är, TNG vill använda Furhat som redan innan vi träffas. anställningsintervjuare. Furhat Anslaget från Wasp-HS ger förväntas vara kapabel att Ericka Johnson medel för att behandla alla sökande likadant – flytta sina angreppssätt till mötet utan fördomar kring exempelvis mellan robot och människa. En kön, ålder eller etnicitet. naiv approach till robotinterakEtt av Ericka Johnsons forsktion kan bli diskriminerande, ningsintressen är hur möten reproducera fördomar mellan människor kan eller kanske bli exkludebli konstruktiva i merande mot vissa kroppar, ningen att det uppstår ett liv och identiteter. samförstånd och ett förEn robotgräsklippare troende mellan parterna. är ännu ingen familjeI Furhats anställningsmedlem även om många intervju kan det vara en faktiskt sätter ett namn på Ericka Johnson förutsättning för att den

Ericka Johnsons forskningsprojekt kan i bästa fall resultera i kriterier för hur människarobot-interaktion ska designas för att människan ska uppleva förtroende och empati och få kontakt i möten med robotar.

Vilka etiska problem som det medför är också en central forskningsfråga.

Kan han fostra dina barn?

intervjuade öppnar upp sig och inte bara ger ytliga svar.

Men när behövs ett samförstånd av detta slag? Och hur ska en själlös robot ens kunna uppfattas som trovärdig?

Ericka Johnson kommer att filma och fingranska vad som sker i Furhats intervjuer och sedan hjälpa till med utformningen av intervjusituationen och med programmeringen av Furhat.

Robotens sätt att konversera och ansiktsuttryck kan påverkas. Furhats kapacitet att forma ansiktsuttryck och följa partnern med blicken är det som gör roboten unik. Den projicerar ett ansikte inifrån huvudet där andra forskare försöker skapa levande ansikten genom att ”knåda” huden – med mindre övertygande resultat.

För att studera interaktionen mellan människa och robot kommer forskarna att använda interaktionsanalytiska metoder, det vill säga att inte bara lyssna på vad som sägs utan även analysera ansiktsuttryck och kroppsspråk och leta efter ledtrådar i gester, blickar och andra kroppsliga handlingar.

H E N N E S A N D R A tillämpning handlar om lärarrobotar. Elever på Katarinaskolan i Uppsala kommer i en studie att få sociala robotar som lärare i tre ämnen: räkning, datorkunskap och – social kompetens, faktiskt.

Också här är uppdraget att programmera roboten för att upprätta kontakt, skapa empati och etablera förtroende. Och också här kommer hon att intervjua elever och konstruktörer och videofilma lektionerna.

Det tredje studieobjektet är en vårdrobot i Örebro. Den finns på Machine Perception and Inter­ action Lab, och är en Pepper från amerikanska Aldebaran – en liten robot som funnits på marknaden sedan 2014 och redan är i kommersiellt bruk, bland annat som ansiktsigenkännande receptionist.

Ericka Johnson ansluter sig till det team som designar och utvecklar Pepper för vård av äldre – en extra sårbar grupp. En vårdsituation är ofta intim med fysisk kontakt och assistans med kroppsfunktioner. Känslor och förtroenden finns i mötet.

Hon ska undersöka hur teamet förhåller sig till etik och ansvar, och vad som krävs av robotar och människor för att sådana krav ska kunna uppfyllas.

JAN TÅNGRING jan@etn.se

DU HÅLLER ELEKTRONIKTIDNINGEN I HANDEN!

Ses vi igen?

Prenumerera gratis.

Du får månads­magasinet på etn.se/pren

NR 6 JUN I 2019

KTRONIK ETLE IDNINGEN

SVERIG ES ENDA ELEKTRONIK MAGAS IN FÖR PROFFS

NR 9 SEPTEM BER 2019

ELEKTRONIK

TIDNINGEN

SVERIGES ENDA ELEKTRONIK MAGASIN FÖR PROFFS

OSYNLIGA

INCELL:

Hon tar SiC från labbet till kunderna /16–19

PREN UMER ERA KOST

Bygger säker reservkraft av cylinderceller /20–21

E/PR EN NADS FRIT T! ETN.S

SOLCELLE

Senaste Det hop modet för ene pas Upp rgis salaföre kördande IoTtaget Pea nod fowl, vars er är solcelle TACZ r som smä teknik bygger på nya lter in i miljön. forsknin ROTAKORN gsresult : at.

den Det är inte bara som gör svenska elmixen de batteriNorthvolts komman å miljövänlig. fabrik i Skellefte gigafabrik Europas första att noggrant för dokumenteras i fler exemplar. kunna kopieras /12–13

RLDENS HÄR SKAPAS VÄER RENASTE BATT IER

ER TEMA: POW

FANNY BJÖRK:



NR 78 AUGUSTI 2019

ELEKTRONIK

TIDN INGE N

LEIF WAR

Dansken: brinner som distributiför on /14–15

Stark tillv med öv äxt erskott i Åtvidabe PR EN UM rg /16–17 ER ER A KO STN AD SFR ITT ! ETN .SE /PR EN

TEMA: TEST & MÄT

R

/4–5

PROVBROMSAR BILEN INNAN DEN FINNS

Långt innan en ny Volvomodell rullar ut från fabriken har den provkörts virtuellt på labbet. /10–11

LUFTKVALITET:

COMEBACK:

Svensk sensor blir byggsten i smarta städer

Pendulum att räkna med igen

/14–15

/16

PRENUMERERA KOSTNADSFRIT T! ETN.SE/PREN

ELEKTRONIKTIDNINGEN 10/19

SVE RIGE S ENDA ELEK TRO MAG ASINNIK FÖR PRO FFS

Kort-till-kort åt alla håll Robusta kontakter i FINEPITCH serien Med FINEPITCH, kort-till-kort kontakter, erbjuder Phoenix Contact för första gången skärmade och oskärmade kontakter för signal och dataöverföring mellan två kort.

Detta ger er möjlighet att koppla ihop två kretskort enligt ert behov, med olika riktningar, höjder och antal poler, i kompakt format med 0,8 mm eller 1,27 mm delning.

För mer information ring 08-608 64 00 eller besök www.phoenixcontact.com/finepitch

DC 05-18.000.L1 © PHOENIX CONTACT 2018

Kompetent konsult vill ta större plats Teknikkonsulten Qrtech är lite av en doldis. Företagets tekniska kompetens är extremt hög både inom hård- och mjukvara, menar Patrik Sahlsten, som just tagit plats som vd på företaget. Den delen ska förbli, men framåt vill han att Qrtech ska synas mer, bli starkare inom funktionsutveckling samt ännu mer aktivt försöka dra nytta av sin djupa fordonskompetens inom andra industri­grenar.

Q

rtech har två leveransmodeller – som anställd sitter du ibland hos kunden, ibland i de egna lokalerna i Mölndal. Oberoende vilket är det nästan alltid kunden som äger lösningen.

– Vi har en och annan egen produkt, men närmare 95 procent av det vi gör är på uppdrag av en kund där den äger resultatet, förtydligar Patrik Sahlsten, som efter 16 år på IT-konsulten HiQ gått till Qrtech.

Den första september i år satte han sig i vd-stolen på företaget.

– Men jag har bevakat Qrtech i många år, så det finns en anledning till varför jag tycker att det är ett spännande bolag.

På frågan om vad som främst lockat honom att ta klivet hamnar hårdvaran i fokus.



– Tidigare har jag Här finns också resurser jobbat mycket med den för att EMC-testa. digitala utvecklingen och – Sedan några veckor tjänster. Då handlar det tillbaka har vi även ett bara om mjukvara, men kontor på Lindholmen. jag har insett hur viktig Där planerar vi att sätta hårdvaran är, säger han ett antal utvecklingsteam. och förtydligar: Tanken med LindPatrik Sahlsten – Det blir litet av holmen är att forma så en paradox. Alla snackar om kallade agila team – att i egna louppkopplade tjänster, men till kaler komma lite närmare en del syvende och sist så bygger det av kunderna. Det är ett arbetssätt på att det finns någon hårdvaru­ som är hämtat från mjukvarukomponent, en plattform eller industrin, men som på senare år teknisk innovation, för att det spritt sig genom hela industrin. hela ska fungera. Qrtechs djupa – I stora industriprojekt vet kompetens inom både hård- och du vart du vill, men också att alla mjukvara har lockat mig. krav kanske inte är satta två, tre år innan det slutgiltiga resultatet ska utformas. Då behöver du I M Ö L N D A L H A R F Ö R E TAG E T ett gediget elektroniklabb med utrust- jobba ihop med kompetenta partners, och då passar agila ning för att testa den hårdvara team ganska bra. som det åtagit sig att leverera.

FAKTA

Kort om Qrtech För två år sedan köpte norska Embron Group svenska Qrtech.

Embron Group finns över hela världen, men främst i Norden.

Koncernen har tre delar: Qrtech ansvarar för tjänstedelen, kallad R&D and Engineering Services, till detta kommer en del som är inriktad på produktion och en som äger tekniska lösningar, alltså produkter.

Qrtech sysselsätter drygt 100 personer i Göteborg, varav cirka 80 är fast anställda. Övriga arbetar som underkonsulter. AW

– Det kallas ”team-as-aservice” i branschen. Du köper välfungerande team till utvecklingsavdelningen. Det vill vi tillhandahålla genom vårt nya kontor på Lindholmen.

Att Qrtech satsar på Lindholmen ligger i linje med att företaget har ett långt förflutet inom fordonsindustrin.

Förarassistans eller ADASfunktionalitet är exempel på ett område som företaget behärskar ELEKTRONIKTIDNINGEN 10/19

TEMA: INBYGGDA SYSTEM, KONSULTER & UTBILDNING

ner på sensornivå och hårdvarunära mjukvara.

– Vi jobbar ganska mycket med lågnivåprogrammering nere på plattformarna. Där ska vi fortsätta, men jag tycker att vi borde kunna bli starkare inom funktionsutveckling och de faktiska tjänsterna som vi använder i våra bilar, bussar och allt vad det kan vara.

H A N TA R B I L D I G E N K Ä N N I N G som exempel på hur han tänker.

Qrtech har flera doktorer som bland annat jobbar med bildigenkänning, och inom det området finns det en uppsjö tänkbara tillämpningar. Det gäller inte minst inom fordonsindustrin som använder olika sensorer såsom radar, kameror och värmekameror.

– Där kan vi i större utsträckning vara med och utveckla tjänster som våra kunder sedan hanterar och äger. Det betyder att vi ska ta oss från att vara en väldigt kompetent leverantör till att bli mer av en samarbets- och affärsutvecklingspartner.

– Det är ett område som vi kan bli duktigare på att marknadsföra.

PÅ S A M M A G Å N G vill han att företaget lägger mer energi på att försöka sprida den kunskap det idag besitter inom fordon till andra branscher.

– Vårt hjärta är inom fordonsindustrin, och det ger oss ett försprång mot andra industrier eftersom fordonsindustrin lett teknikutvecklingen i världen under de senaste tio åren, säger han och förtydligar: – Vi är väldigt tungt inom fordon och där ska vi växa, men vår kunskap kan även appliceras på andra områden. Min vilja är att vi breddar oss mot industri, telekom och medtech där jag ser synergier som gör att vi kan växa. Återigen kommer han in på behovet av att medvetet synas och höras bättre.

Genom åren har Qrtech varit inriktat på teknisk kompetens, kvalitet och leverans. Försäljningsdelen har däremot inte varit i centrum på samma sätt.

– Kanske är det en myt, men ingenjörer är ofta problem­ lösare. Jag är själv ingenjör, så jag kan väl säga så. Vi vill lösa ­problemen, men den kommersiella sidan kanske inte får samma

ELEKTRONIKTIDNINGEN 10/19

FAKTA

En titt i Qrtechs forskningsportfölj Mölndalsföretaget Qrtech har sina rötter i ­realtidskritiska system vid Chalmers. Sedan ­starten för 22 år sedan har ­företaget attraherat hög teknisk kompetens, med många anställda på PhD-nivå.

Qrtech utvecklar avancerad hårdoch mjukvara till industrin, främst fordonsindustrin. Forskning är en viktig ingrediens i verksamheten.

Nedan kan du se exempel på några F&U-projekt som Qrtech varit eller fortfarande är engagerat i.

1

Safe and Explainable AI: AI är en förutsättning för att kunna uppnå vissa funktioner i ett självkörande fordon. Två aktuella utmaningar med AI är att det är svårt att förstå hur besluten tas och att besluten inte är tillräckligt pålitliga. Qrtech har utvecklat teknik som varnar när AI:n försöker ta ett beslut som ligger utanför det den är tränad för. Den visualiserar också de områden i en bild som AI:n fokuserar på för att ta beslut, för att öka transparensen kring besluten. ­Utvecklingsarbetet har skett i samarbete med två västsvenska fordonsföretag, även Rise har ingått i projektet.

2

Electric Aircraft Concept: I projektet ELISE (Elektrisk Luftfart i Sverige) har Qrtech tillsammans med Chalmers och

uppmärksamhet.

– Framåt vill jag att vi blir lite bättre på affärsutveckling. Det är en erfarenhet som jag har med mig från mitt förra företag, som jag tycker är väldigt duktigt på det.

D E T B E T YD E R I N T E att Qrtech tänker börja tumma på teknikglädjen. Eller planerar att dra ner på samarbetet med universitet, som är en stark företagstradition.

Rise undersökte möjligheterna till eldrivna flygplan tillverkade och verksamma i Sverige. Projektet har resulterat i ett konceptförslag. Idag driver intresse­organisation ELISE elektrifiering av svensk luftfart.

jektklassificering och sensor­fusion, för att gifta samman alla olika data. Kommunikationen mellan sensorerna sköts med fordonsprotokoll. Lösningen är implementerad tillsammans med en västsvensk fordonstillverkare.

3

6

4

7

Light Weight High Performance DC/DC: Här handlar det om utveckling av en 5kW DC/DC-omvandlare för bilindustrin. Baserad på SiC-transistorer kan den minska vikt och storlek hos hela lösningen med 75 procent, jämfört med dagens kisellösningar. Qrtech har drivit projektet, en industripartner har tillverkat transistorerna, medan Rise testat komponenterna.

Automated Diabetes D ­ iagnosis: 425 miljoner människor lider av diabetes. En tredjedel av dessa får problem med ögonen och behöver screenas. Idag är screeningen väldigt ojämn, och det finns inte resurser för alla. Qrtech utvecklar tillsammans med Västra Götalandsregionen en lösning för att automatiskt analysera de bilder som tas vid screeningen.

5

Vehicle Perception System: ­Qrtech har drivit arbetet med att ta fram lösning för att identifiera och bestämma avstånd till objekt, för att möjliggöra självkörande ­fordon. Lösningen bygger på sensorer – radar, lidar och kamera – vars data processas av en AI för ob-

Även fortsättningsvis kommer intressanta examensarbeten vara en väsentlig ingrediens i portföljen. Vanligen erbjuder Qrtech en handfull examensarbeten, och den initiativrika studenten är välkommen att skicka in egna förslag på uppgifter att lösa.

– Det är en viktig del i vår kultur att försöka få in nya medarbetare och jobba med mentorskap när en ung person kommer in. Det ger en bra start i

Light Weight Vienna Bridge for Aviation: En kraftförsörjning – baserad på SiC-komponenter – har utvecklats tillsammans med en kund. Lösningen väger 25 procent av den gamla lösningen. Den bygger på en Viennabrygga i serie med en LLC. Två parallella spår körs för att säkra kraftförsörjningen med redundans från generatorn till radarn i ett militärt flygplan.

Fault Tolerant ADAS Systems: ­Qrtech har utvecklat m ­ etodik och verktyg för att simulera ADAS-funktionalitet. En simulator från ESI ingår som en komponent i verktygskedjan. Genom att koppla upp simulatorn till riktig fordonshårdvara kan metodiken verifiera säkerhetskrav i flera steg i utvecklingsprocessen. Tusentals simuleringar kan köras i batcher och data kan analyseras statistiskt för att hitta svaga punkter i ADASsystemet. Metodiken har testats i olika användarfall tillsammans med ett antal partners, KTH, det belgiska forskningscentret Flanders Make samt det österrikiska forskningsAW centret Virtual Vehicle (VIF).

karriären.

En kväll i månad öppnar Qrtech dessutom dörrarna till sitt labb i Mölndal. Då kan de anställda som vill använda utrustningen där till sina egna hobbyprojekt.

– Det finns en passion för teknik här i företaget som jag tycker är härlig. Det gäller att bygga den kulturen. Det är jätteviktigt.

ANNA WENNBERG anna@etn.se





Av Daniel Eaton, Xilinx

IKEL

AI

-tillämpningar inom deep learning ärnyckeln till en ny era med högre produktivitet där den mänskliga kreativiteten kompletterats och förstärkts av maskiner. Det behövs många terabyte data för träningen liksom miljarder och åter miljarder matematiska operationer.

Träningen kan göras offline i en process som tar många dagar. När väl det tränade nätverket ska implementeras är ramarna betydligt snävare.

Serverkorten i datacentren kan uppgraderas för att klara AI-beräkningar men det fysiska utrymmet är begränsat samtidigt som man måste ta hänsyn till energiförbrukningen. Dessutom förväntar sig kunderna snabba svar vilket kräver korta fördröjningar.

PE R

R TA T

Effektiva inferenser i moln, nät och noder

EX

TEMA: INBYGGDA SYSTEM, KONSULTER & UTBILDNING

Dan Eaton arbetar med strategisk marknadsföring och är globalt ansvarig för att få fler kunder att använda FPGA:er för att accelerera sina uppgifter. Han är också ansvarig för partnerskapet med Amazon Web Services liksom Xilinx växande ekosystem med mjukvaruföretag som gör acceleratorer. Innan han började på Xilinx år 2017 hade han grundat två företag inom maskininlärning, signalbehandling och dataanalys.

I förarstödssystem eller självkörande fordon där säkerhet och liv står på spel är korta svarstider och ett förutsägbart realtidsbeteende kritiskt. Samtidigt är den fysiska storleken och effektförbrukningen än mer begränsade än i datacenter plus att man

måste ta hänsyn till vikten och värmeutvecklingen. Vid ett event som Tesla nyligen ordnade k­ allat Autonomy Day förklarades varför företaget valt att konstruera ett eget chip. ­Primärt handlar det om en kombination av låg effekt, under 100 W, och kortare svars­

ELEKTRONIKTIDNINGEN 10/19

TEMA: INBYGGDA SYSTEM, KONSULTER & UTBILDNING

tider jämfört med grafikprocessorer.

I takt med att AI börjar användas i allt fler tillämpningar för att ge snabba svar på komplicerade frågor, kommer prestandakraven som ställs på de neurala nätverken att bli allt hårdare.

Oberoende om vi pratar om AI i molnet eller för inbyggnadstillämpningar i fordon måste inferensmotorn som kör tillämpningarna ha kort svarstid, låg effektförbrukning och ha ett litet fotavtryck.

AT T PÅ E T T B R A S ÄT T förbereda ett tränat neuralt nätverk på att göra inferenser i den verkliga världen kräver inte bara beskärning och optimering utan också ett väl övervägt val av beräkningsplattform för att vara säker på att önskvärd prestanda (typiskt svarstiden) hamnar inom uppställda ramar. Det gäller effektförbrukning, storlek och termiskt fotavtryck. I takt med att de kommersiella installationerna av AI blir allt fler och slutanvändarnas krav intensifieras lanserar processortillverkarna allt mer sofistikerade arkitekturer för att möta dessa krav.

En del av de kretsar som siktar på tillämpningar som självkörande fordon har en hybridarkitektur med CPU:er och applikationsprocessorer med ett stort antal GPU:er för matematiska operationer. Trots alla resurser som finns på kretsarna är dessa arkitekturer låsta och kräver att användarna arbetar med fasta minnesbredder och antal bitar för data. Normalt är åttabitars heltal det minsta som finns även om algoritmer för deep learning kan fungera tillfredställande med data som har mycket lägre upplösning, i vissa fall ner till två eller en enda bit. De oflexibla CPU- och GPU-arkitekturerna har svårt att klara kraven från de neurala nätverken. Mer flexibla arkitekturer som kan anpassa upplösning och antal kärnor krävs för optimal beräkningsprestanda och effektförbrukning.

B E S K Ä R N I N G O C H O P T I M E R I N G av det upplärda neurala nätverket och effektiv implementation i målprocessorn – det är svårt nog i sig. Men dessutom kommer ständigt nya och effektivare neurala nätverk – i högre takt än hårdvaran som den körs på. Ett projekt som vid starten väljer den senaste hårdvaran kommer garanterat att kännas gammalt när det är dags för den kommersiella fasen.

För att möta dessa utmaningar vad gäller prestanda, effektförbrukning och flexibilitet kan utvecklarna dra nytta av flexibiliteten i FPGA:er när de bygger sina AI-acceleratorer.

FPGA:er kan konfigureras med många hundra eller till och med tusentals parallella beräkningsenheter vars upplösning är ned till en bit. Minnesgränssnitten kan skräddarsys för att eliminera flaskhalsar. Dessutom går det att programmera om FPGA:er vilket ger utvecklarna en extra möjlighet att uppdatera sina neurala nätverksstrukturer mellan olika generationer av kisel och därmed hålla jämna steg med utvecklingen.

ELEKTRONIKTIDNINGEN 10/19

Efter köpet av AI-specialisten DeePhi Tech år 2017 har Xilinx fått större muskler att utveckla verktyg för att beskära och optimera neurala nätverk men också IP för att implementera dessa i FPGA:er. Beskärningen förenklar det neurala nätverket genom att ta bort icke-påverkande vikter som är nära noll och organisera om nätverket där det är möjligt för att minimera antalet beräkningsoperationer och energin som går åt för att göra dem. DeePhi Techs metod för att beskära neurala nätverk är optimerad för FPGA:er och kan ta bort upp till 90 procent av vikterna samtidigt som resultatet från en bildigenkänningsuppgift är acceptabelt. Prestanda är upp till tio gånger snabbare och dessutom ökar energieffektiviteten.

S J Ä LV KÖ R A N D E F O R D O N är ett lättbegripligt exempel på behovet av korta beräkningstider och minimal storlek, vikt och effekt. Objekt som upptäcks av radarn eller kameran, exempelvis andra fordon, cyklister eller fotgängare, måste identifieras inom bråkdelar av en sekund. Det är välkänt att människor kan reagera på synintryck inom en fjärdedels sekund så system för självkörning behöver vara minst lika snabba, helst lite bättre. För att kunna matcha en människa måste systemet kunna bestämma sig för att nödbromsa på 1,5 sekunder från det att något upptäcks till ett beslut är fattat och systemet bromsar.

Xilinx annonserade nyligen ett samarbete med Mercedes Benz om att använda avancerade FPGA:er och deep learning för analys av data från kamera, radar och lidar för att övervaka föraren, styra bilen och undvika kollisioner. Experter från de båda företagen implementerar AI-algoritmer på en mycket adaptiv fordonsplattform och ska optimera beräkningstekniken för deep learning till Mercedes neurala nätverk. Tekniken ger mycket korta svarstider samtidigt som den är energieffektiv vilket gör att systemet kan arbeta tillförlitligt inom de givna termiska ramarna för fordonsmiljön. Även i datacenter används FPGA:er för att köra acceleratorer för deep-learning. De är betydligt bättre räknat i prestanda-per-watt än typiska GPU-lösningar. Operatören SK ­Telekom har på ett lyckat sätt förbättrat sin röstaktiverade assistent kallad Nugu med hjälp av Kintex Ultrascale som AI-accelerator i sina datacenter. Det här är den första implementationen av AI i den koreanska telekomindustrin och har förbättrat SK Telekoms automatiska röstigenkänningstillämpning med så mycket som 500 procent jämfört med konventionella grafikprocessorer.

Dessutom har den totala kostnaden sjunkit genom att företaget kunnat addera AI-acceleratorerna till de existerande servrarna som saknar grafikprocessorer.

E T T A N N AT E X E M P E L är AI-baserade hemlarm, som en del av en molnlösning utvecklad tillsammans med Tend Insights, där

snabb inferens ger smartare övervakning och innovativa tjänster. Kameror som placerats ut i hemmet har en grundläggande förmåga att identifiera bildrutor som innehåller händelser som kan vara intressanta. Dessa laddas upp till FPGA-bestyckade acceleratorer i molnet som nås via en uppsättning API:er (som finns I Xilinx maskininlärningssvit, ML Suite). Acceleratorerna kan larma genom att se skillnad mellan familjemedlemmar, husdjur, främlingar och främmande djur.

Om ägaren ger sitt samtycke kan bilderna också användas för att identifiera familjemedlemmar som har problem, exempelvis en äldre person som ramlat och inte kan ta sig upp själv. Systemet kan då meddela ­andra familjemedlemmar eller hemtjänsten.

Det finns många andra scenarios där AI används för att göra komplex mönsterigenkänning och bildanalys med korta svarstider. Det gäller exempelvis genanalys för att snabba upp diagnosticering av sjukdomar.

Här använder man FPGA:er för att accelerera AI-inferenserna vilket redan kortat tiden från 24 timmar till 30 minuter för att sekvensera patientens gener och identifiera avvikelser.

Arbete pågår med att korta tiden ytterligare.

Sen finns det atomforskning. Experiment med kärnfysik genererar extremt högupplösta bilder som lätt kan ha över hundra miljoner bildpunkter och måste analyseras på 25 ms. Det är en utmaning som kräver snabba neurala nätverk men vanlig processorbaserad inferens har inte en chans. De är en storleksordning för långsamma. Det är FPGA:er som hjälper vetenskapsmännen att få de svar de behöver.

Slutsats AI har relativt nyligen blivit en användbar teknik men används trots det redan i tjänster som människor interagerar med regelbundet. Möjligheten att sänka driftskostnaderna, korta väntetiderna för kunderna och att hitta nya möjligheter att tjäna pengar är spännande för kommersiella företag vilket ökar kravet på att förbättra prestanda genom att korta svarstiderna, effektförbrukningen och kostnaden.

Det finns två aspekter när man använder AI. Det första är att träna ett neuralt nätverk av en typ som bäst passar uppgiften. Den andra är att beskära och optimera det tränade nätverket så att det kan implementeras som en inferensmotor på en lämplig processor.

Flexibiliteten och prestanda i FPGA-arkitekturer kombinerat med effektiva verktyg för att implementera och optimera, som kompilatorn i ML-sviten och DeePhi:s optimerare, med rekonfigurerbarheten som ger möjlighet att implementera det senaste neurala nätveksarkitekturen utan att behöva vänta på en ny krets, är de tre grundläggande ingredienserna för att realisera accelererad AI-inferens i molnet, i nätverket och i ändnoderna. n



TEMA: INBYGGDA SYSTEM, KONSULTER & UTBILDNING

Efter ETX och Com Express:

Com-HPC höjer prestandan

Men alla tre generationerna kommer att leva länge till

Picmg – alla sluter upp PCI Industrial Computer Manufacturer Group (Picmg) är ett konsortium av 140 företag som utvecklar patentfria specifikationer för prestandatillämpningar inom telekom och industri. Com-HPC blir en öppen ­arkitektur för nästa generation datormoduler. Adlink, Congatec och Kontron är sponsorer i arbetsgruppen. Där finns även Advantech, Amphenol, Bielefeld University, Elma Electronic, Emerson Machine Automation Solutions, EPT, Fastwell Group, Heitec, Intel Corporation, MEN Mikro Elektronik, MSC Technologies, NAT, Samtec, SECO, TE Connectivity, Trenz Electronic och VersaLogic. Ordförande är Christian Eder från Congatec.



Zeljko Loncaric är marknadsföringsingenjör på Congatec. Tidigare har

han innehaft olika positioner, flera i internationella företag i Tyskland och Australien i roller som produktledning, marknadsföring och försäljningsmarknadsföring. Zeljko Loncaric, som har en MBA i affärsledning och en examen i mediateknik från University of Deggendorf, är dessutom Bosch-utbildad elektroniktekniker.

EX

farande aktiv inom Congatec AG PE – introducerade modulformatet Modul AT, baserat på AT/ISA96bussen. De första AT-modulerna byggdes kring Intel 80C88-cpuer på 9,54 MHz och hade 640 kbyte DRAM. Idén var att anpassa skrivbords-PC-hårdvara till industriell användning – något inbyggnadsvärlden inte sett tidigare. På den tiden existerade industriella datorer mest i form av 19-tums racksystem. En industriellt anpassad dator på ett kort som mätte 100 × 160 mm var ett helt okänt i koncept.

R

slöt sig merparten av de viktigaste ETX-företagen, allteftersom de insåg den stora fördelen med en öppen standard.

När PCI Express-bussen bredde ut sig och nya processorer och krets­ paket övergav ISA, krävdes ett nytt koncept. Det presenterades år 2004 och ­ ­spikades i juli året därefter: Com Express.

R TA T

FAKTA

Av Zeljko Loncaric, Congatec

IKEL

B

ranschen lägger just nu sista handen vid en ny standard för datormodulmarknaden med högre prestanda än ETX/XTX och Com Express. Com-HPC heter denna formfaktor vars livscykel nu snart startar. Congatec och dess konkurrenter arbetar för att få Picmg att certifiera den. HPC står för ”high performance computing” och den adresserar ett tillämpningsområde som kommer att bli mycket stort efter 5G-utbyggnaden: bredbandig datakommunikation i realtid. Den som gillar de tidigare Com-standarderna behöver dock inte oroa sig – övergångar tar alltid tid, så ETX/XTX och Com Express kommer att finnas på marknaden under många år framöver.

Att använda datormoduler (Computeron-Modules, Com) har etablerat sig som en av de viktigaste konstruktionsprinciperna för inbyggda datorsystem. IHS Markit spår att Com-moduler år 2020 kommer att stå för cirka 38 procent av den totala försäljningen av inbyggnadskort, -moduler och -system.

De första modulerna dök upp i början av 1990-talet, då Hans Mühlbauer – på den tiden ägare av tyska Jumptec och idag fort-

M O D U L E R N A VA R E T T S ÄT T att komma undan att ha alla funktioner på samma kort.

Det fungerade som en sorts buffert mot den snabba processorutvecklingen där nya cpu:er från Intel och AMD avlöste varandra en gång i halvåret. Eftersom det inte gick att veta hur länge gamla cpu:er skulle finnas kvar användes datormoduler som ett sätt att säkerställa långsiktig tillgänglighet.

Ett annat motiv var att minska I/O-kortens komplexitet. I/O kräver som regel betydligt färre lager, vilket sänker kostnaden för mönsterkortskonstruktion. I slutänden önskar kunden alltid den senaste processorn – lika sant då som nu – vilket enkelt kan uppfyllas med hjälp av moduler.

I november 2001 möttes Jumptec och Advantech för att grunda ETX Industrial ­ ­Group (ETX-IG) som blev den som introducerade den första öppna, tillverkaroberoende modulstandarden. Inom några månader an-

D E N H Ä R G Å N G E N gick introduktionen jämförelsevis lättare, om än ej helt smärtfritt – det fanns några fronter med skyttegravar och utvecklingen bromsades en del av fördröjningstaktik inom Picmg. Från den första presentationen av konceptet i samarbete

De första AT-modulerna från Jumptec var baserade på den då vanliga AT/ISA96-bussen.

Processorn var en Intel 80C88 på 9,54 MHz med 640 kbyte DRAM-minne.

ELEKTRONIKTIDNINGEN 10/19

Datormodulstandarderna ETX och senare Com Express kommer att följas av Com-HPC – high performance computing – som ska klara prestandakrav för komponenter, maskiner och system uppkopplade via bredband och 5G.

Idag är Com Express ensam standard för bärarkort i prestandaklasser mellan mid- och high-end. Ingen konkurrent syns till. Standarden har förresten genomgått ett antal anspråkslösa revisioner fram till den aktuella version 3.0, som publicerades i maj 2017.

Den ganska färska specifikationen Typ 7 ger Com Express en framtida roll i edge-servrar, och den används till och med som grund för Vita-specifikationer, för extrema tillämpningar.

Alternativa modulstandarder som Qseven och SMARC 2.0 – som båda stödjer Arm-baserade processorer – har bara etablerat sig inom segmenten låg effekt och liten formfaktor.

Den nya Com-HPC-modulstandarden, för högprestandasystem, lärde sig från det förflutna och överlät sig till Picmg från allra första början för att så långt som möjligt undvika modulkrig. Det finns inget bättre ekosystem för denna tredje generationens modulstandard än ett tillverkaroberoende konsortium.

S E D A N O K TO B E R 2 0 1 8 har en Picmg-arbets­ grupp under Congatecs Christian Eders ordförandeskap arbetat med att specificera Com-HPC. Behovet av en ny datormodul är akut eftersom Com Express kortkontakter inte klarar frekvenser och datatakter i kommande IoT/5G-enheter. Den stora driv-

Bli medlem i SER nu!

SER är föreningen för Sveriges Elektro-, Data- och IT-ingenjörer.

Vi arrangerar studiebesök, föredrag och seminarier för våra medlemmar där du får möjlighet att höra det senaste inom olika teknikområden. Genom oss kan du utöka ditt kontaktnät och möta nya intressanta företag. I medlemskapet ingår även Elektroniktidningen samt vår egen medlemstidning Elteknik.

Läs mer om oss på www.ser.se Du kan även mejla oss på ser@ser.se

ELEKTRONIKTIDNINGEN 10/19



▲ ▲

med Intel hösten 2003 tog standardiseringen bara 18 månader.

I dag, 14 år efter att Picmg lanserade Com Express, är Com-marknaden den dominerande undermarknaden för inbyggnadsdatorer och alla större aktörer har ett brett utbud av Com Express-moduler. Samtidigt finns fortfarande Com-moduler i de äldre ETX- och XTX-formfaktorerna, vilket betyder att deras cykel ännu inte avslutats. Det dröjde många år, fram till 2012 närmare bestämt, innan Com Express gick förbi ETX/XTX i volym.

Mottot ”ändra aldrig ett vinnande koncept” är populärt även på inbyggnadsdatormarknaden.

TEMA: INBYGGDA SYSTEM, KONSULTER & UTBILDNING

ingår stöd för USB 3.2 i 20 Gbit/s, USB 4.0 i 40 Gbit/s, PCIe Gen4/5 x2/x4 med re-timer, 100 och 200 Gbit/s Ethernet och NVMe. Kontaktdonet är en väsentlig del av specifikationen. Com Express stödde PCIe Gen 3.0 upp till 5,0 GHz och 8 Gbit/s. Det nya kontaktdonet stöder över 32 Gbit/s – tillräckligt för PCIe Gen 5.0. Dessutom finns upp till 64 PCIe-banor till bärarkortet – på dem kan man ansluta en hel del GPGPU:er, för maskininlärning till exempel. Com Express stöder som jämförelse högst 32 banor.

De första Com Express-modulerna som serieproducerades år 2005 hade Intel Pentium M-processorer – en milstolpe inom inbyggnadsprocessorer.

EX

PE R

koppla isär I/O och processormodul genom att använda tillämpningsspecifika bärarkort.

Den nya Com-HPC-standarden handlar inte bara om nya kontaktdon; det finns gamla Com Expressfunktioner som inte längre behövs och måste kastas överbord. Det beror på att den nya standarden riktar in sig på tillämpningar med krav långt över Com Express topprestanda. Det övergripande målet är dock att kunna erbjuda OEM:er Picmgs stora ekosystem och goda rykte och fördelarna med det, varför en tyngdpunkt har lagts vid att göra migrationen enkel.

R TA T

IKEL

▲ ▲

motorn är just nu Congatec AG, ett företag som grundades 2005 som ett rent modulföretag för att undvika att konkurrera mot sina egna kunder med systemlösningar.

Congatec är också idégeneratorn bakom Qseven och SMARC 2.0.

P R E C I S S O M V I D Ö V E R G Å N G E N från ETX till Com Express är det nya bussar som visat vägen till en ny standard. Com-HPC blir en datormodulsstandard för bredbandsberäkningar över bredbandsinternet. Den klarar den nya högfrekvenssignaleringen i PCI Express Gen 3 till 5.

Com-HPC bör dock inte ses som en ersättare för Com Express, lika lite som Com Express ersatte ETX. Som tidigare nämnts finns även ETX/XTX-moduler fortfarande tillgängliga och kunder kan fortsätta arbeta efter samma designprinciper de använt i 20 år. Com-HPC är ett bevis på att de grund­ läggande koncept som var giltiga på den tiden fortfarande är aktuella. Att konstruera in nya processorer blir bara mer och mer komplext, varför det blir alltmer meningsfullt att

AV D E S S A S K Ä L kommer det att finnas två mer eller mindre helt nya prestandaklasser ovanför Com Express-specifikationerna Typ 7 och Typ 6. Den ena har en inriktning mot edge-servrar med krav på en mångfald av kommunikationsgränssnitt snarare än integrerad kraftfull grafik. Den andra klassen representerar en utvidgning i prestanda med optioner som Com Express inte kan möta, inklusive grafik. Bland mycket annat

CO M E X P R E S S Ä R B E G R Ä N S A D till 10 Gb Ethernet per signalpar, vilket nu ökar till minst 25 Gb Ethernet per signalpar, och därmed möjliggör stöd för 100 Gb Ethernet. Nya processorgenerationer för edge computing kommer att kräva mer utrymme för DIMMplatser. Planen är att upp till 8 DIMM-platser och 800 stift till bärarkortet, där Com Express bara har 440 stift.

Det är inte så lätt att utveckla en standard som en del kanske tror. Bara det att signalfrekvensen ökas innebär enorma komplikationer. För att ge lite perspektiv så har Congatec och Samtec samarbetat i drygt två år kring krav och test på kontaktdon för 300 wattsmoduler, något som Picmg upprättade en arbetsgrupp så sent som i oktober 2018.

Mycket markarbete har alltså redan gjorts, vilket senare kunnat påskynda beslutsprocessen i själva arbetsgruppen.

F Ö R M O D L I G E N H Å L L E R H E L A branschen just nu i hemlighet andan för att Com-HPC inte ska drabbas av samma öde som Com Express gjorde och blockeras i Picmg. Det är avgörande att inget företag går i förväg, så alla avstår diskret från annonseringar.

Bakom kulisserna jobbar samtidigt utvecklingsavdelningarna med att utvärdera sina första konstruktioner på kommande processorer, som halvledartillverkare som Intel gett dem förhandsaccess till. De första Com-HPC modulerna från Congatec kommer antagligen att dyka upp tidigt 2020 tillsammans med nästa generation inbyggnadsprocessorer. Det ger tillverkarna ungefär lika mycket tid som de hade för Com Express, så det kommer nog att gå bra. n

Com-HPC-moduler från Congatec kommer att finnas i två prestandaklasser: för klient respektive server, precis som Com Express Type 6/7 idag.

Båda specificeras i två olika fotavtryck, vilket betyder att de större high-end Com-HPC-modulerna antagligen kommer att kunna ha upp till 8 DIMM-platser. Notera den identiska placeringen av kortkontakter i olika storlekar.



ELEKTRONIKTIDNINGEN 10/19

Så konfigureras en systemkrets för Realtidslinux

PE R

R TA T

EX

TEMA: INBYGGDA SYSTEM, KONSULTER & UTBILDNING

IKEL

Låt inte cachemissar och virriga prediktorer rubba determinismen

L

inux och realtid – låter som ett omaka par. Men Microchip har en resolut lösning som utnyttjar att minnessystem och Risc-V-kärnorna är konfigurerbara i FPGA-systemkretsen PolarFire. Vi kommer att berätta mer om lösningen senare, men först några grundläggande ord om ­”realtid” och vad det egentligen innebär.

Definitionen av ett realtidssystem, i sin enklaste form, är ett inbyggt system som periodvis exekverar deterministiskt. Determinism är ett grundläggande krav på realtidssystem eftersom de typiskt styr maskiner.

Ingen vill ha en numeriskt styrd borrmaskin som tar sig från punkt A till punkt B på 10 millisekunder på tisdag men behöver 20 millisekunder på onsdag. Likaledes bör en pilots styrsystem kontrollera flygplanets vingyta på exakt samma sätt, varje gång och under alla förhållanden.

Figur 1 visar ett deterministiskt system där det sker periodiska avbrott och avbrottsrutinen hanterar tidskritisk kod. Exekveringstiden för den koden är och måste vara deterministisk, annars får man ett system som uppför sig som figur 2, som störs av oregelbundna uppdateringar av maskinvaran.

ELEKTRONIKTIDNINGEN 10/19

Tim Morin är chef för produktmarknadsföring på affärsenheten för

FPGA:er. Han har drygt 30 års erfarenhet av teknik och marknadsföring inom halvledar- och försvarsindustrin. På Texas Instruments jobbade han med bildbehandlingssystem och på Atmel var han bland annat produktplanerare för SoC FPGA-familjerna SmartFusion- och SmartFusion2. Tim Morin har en examen i elektroteknik från Purdue University.

Figur 1. Exempel på deterministisk exekvering.

Figur 2. Avbrottsrutin (Interrupt Service Routine, ISR) med exekveringstider som varierar.

Figur 3. Missar i L1- och L2-cache påverkar determinismen.

▲ ▲

I N BYG G N A D S S YS T E M B E H Ö V E R O F TA den funktionsrikedom som finns i Linux och tillhörande mellanvara. Men Linux kräver en minneshanteringsenhet (Memory Management Unit, MMU) för virtualisering av fysiskt minne. Processorer med inbyggd MMU har även cache, åtminstone L1-cache och i många fall även L2-cache. Tyvärr är cache och determinism ömsesidigt uteslutande, vilket demonstreras i figur 3 – cachemissar i L1- och L2-cache introducerar tidsjitter.

Orsaken är att processorns pipeline måste pausa medan cache-linorna fylls på. Ett större cache skulle kunna minska frekvensen av cachemissar, men aldrig ta bort dem helt och hållet.

I processorer som kan köra Linux är prediktorn (branch predictor) ytterligare en källa till exekveringsjitter. En prediktor gissar vilken väg exekveringen kommer att ta ge-

Av Tim Morin, Microchip



PE R

R TA T

EX

TEMA: INBYGGDA SYSTEM, KONSULTER & UTBILDNING

’’

Figur 4. PolarFire-systemkretsens arkitektur.

IKEL

” Vissa processorer kan köra Linux men inte ­exekvera kod deterministiskt och andra kan exekvera kod deterministiskt men inte köra Linux.”

▲ ▲

nom koden, för att kunna fylla rörledningen i förväg och på så vis öka genomströmningen. Oavsett implementering gissar prediktorn fel ibland. Vid sådana misstag töms rörledningen vilket rubbar determinismen.

N Ä R E N AV B R OT T S R U T I N startar baseras prediktorns exekveringshistorik på programhoppen i huvudrutinen, inte i avbrottsrutinen. Det leder till tömningar av rörledningen, vilket gör att exekveringstiden varierar från en avbrottsrutin till en annan.

Genom att använda en processor som tillåter programmet att stänga av prediktorn kan du ta kontrollen över denna indeterminism, om än till priset av att du offrar en del prestanda.

Vissa processorer kan köra Linux men inte exekvera kod deterministiskt och andra kan exekvera kod deterministiskt men inte köra

Linux. Visst vore det trevligt med en arkitektur i verktygslådan som kunde bådadera?

Och det finns faktiskt, i Microchips Risc-Vbaserade FPGA-arkitektur för PolarFire.

Figur 4 visar fyra stycken Risc-V-cpu:er (av arkitekturen RV64GC) som kan köra Linux eftersom de har MMU, och en femte (RV64IMAC) som saknar MMU och därmed inte kan göra det. I övrigt är skillnaden mellan RV64IMAC och RV64GC att RV64GC arbetar med flyttal i dubbel precision.

För att öka arkitekturens determinism kan kärnornas prediktorer stängas av, enligt tidigare resonemang. Det kan antingen göras direkt vid uppstart eller under det att avbrottsrutiner körs.

För att ytterligare trimma determinismen saknar alla fem kärnorna out-of-order-rörledningar. Detta stoppar som bonus cyber­

Figur 5. Deterministisk exekvering med LIM och TIM.

Figur 6. Prediktorns misstag rubbar determinismen. Figur 7. Deterministiskt beteende.



attacker av typerna Spectre och Meltdown.

Hittills har vi endast diskuterat determinism i cpu-kärnor. Men kod exekveras från minnet, så låt oss ta en titt även på minnessystemet i PolarFire. För det första hålls minnet koherent (samstämmigt) vilket betyder att alla kärnor ser samma innehåll i sina lokala kopior av minnesceller. Minnesceller som bara existerar i en enda kopia är uppenbarligen redan koherenta, medan minnesceller som finns i flera kopior i olika delar av minneshierarkin hanteras i en så kallad koherens-manager.

M I N N E S H I E R A R K I N I P O L A R F I R E har tre cachenivåer: L1, L2 och L3 där det sistnämnda utnyttjar en härdad 36-bitars styrkrets för LPDDR3/LPDDR4 och DDR3/DDR4. De fyra extrabitarna är felrättande koder för SECDED det vill säga korrigerar enkla bitfel och detekterar dubbla (single error correct, double error detect).

RV64GC-kärnorna, som används för att köra tillämpningsprogram, har ett 32 kbyte åttavägars mängdassociativt I$TIM (instruktionscache av typen TIM, Tightly Integrated Memory) och ett dito D$TIM för data. De kan båda konfigureras ner till ett envägscache.

RV64IMAC används som övervakningskärna (Monitor) och har 16 kbyte tvåvägars instruktionscache och 8 kbyte datacache.

D$TIM är en scratchpad, ett kladdpapper för data som kod kan exekveras från. L1-TIM är deterministiskt med kort åtkomsttid och stöder SECDED. L 2 - M I N N E S S YS T E M E T består av 2 MB SECDED-minne som kan konfigureras på tre sätt: som ett 16-vägars mängdassocierat cache, ett LIM (Loosely Integrated Memory) eller ett scratchpad. LIM-minne kan fästas vid en processor och storleksbestämmas med cachevägar. LIM-minnen kan med andra ord kon-

ELEKTRONIKTIDNINGEN 10/19

TEMA: INBYGGDA SYSTEM, KONSULTER & UTBILDNING

strueras i 128 kyte-block (vägar) och tilldelas exklusivt tillträde till en processor.

Konfigurerat som LIM får L2 deterministisk åtkomst till sin kärna och blir automatiskt koherent eftersom inga kopior av innehållet delas med L1 eller L3. LIM är idealiskt för deterministisk exekvering av kod i både huvudtillämpning och avbrottsrutiner. ­Figur 5 visar ett deterministiskt system där L2 är konfigurerat som ett LIM och L1 som ett TIM. E F T E R S O M P R E D I K TO R N S förutsägelser om programhopp ibland slår fel, kan det tyvärr fortfarande uppstå variation i exekverings­ tiden för avbrottsrutiner, även när L2 konfigurerats som LIM. Figur 6 visar exekveringen av en tillämpning när L1 är konfigurerat som ett TIM och L2 konfigurerat som ett LIM. Den horisontella axeln visar avbrott och den vertikala visar cykeltiden för avbrottsrutiner.

Som synes varierar exekveringen för avbrottsrutiner över tiden.

I figur 7 stänger vi av prediktorerna – och erhåller som belöning vår önskade deter­ minism.

Precis som LIM, kan scratchpad-minnet konfigureras i block om 128 Kbyte och tilldelas till cpu-kärnor. En scratchpad passar utmärkt som en delad minnesresurs mellan en processor som exekverar kod från LIM

Figur 8. En konfigurering av PolarFire SoC Microprocessor Subsystem. Meddelanden överförs via delning av det automatiskt koherenta minnet.

och processorer som exekverar kod – vanligen Linux– från delsystemen L1/L2 och L3.

Om RV64IMAC-programmet skriver data i sin scratchpad och en kopia av den minnesplatsen samtidigt existerar någon annanstans i L1/L2/L3 ser koherens-managern till att koherensen garanteras. På så vis kan ett ­realtidsprogram på ett koherent sätt dela data med en användarprogram i Linux.

Figur 8 visar ett av flera sätt att konfigurera det som kallas PolarFire SoC Microprocessor Subsystem. RV64IMAC-kärnan hanterar realtidsfunktioner och RV64GC-kärnorna kör Linux. Om en realtidsfunktion kräver flyttalsprestanda kan du använda RV64GC till

detta eftersom dess prediktorer kan stängas av och minnessystemet L1 kan konfigureras som ett TIM. Sammanfattning Determinism är fundamentalt för realtidssystem. Det finns många processorer på marknaden som kan köra Linux men inte kan exekvera kod deterministiskt och det finns andra som kan exekvera kod deterministiskt men inte kan köra Linux. PolarFire SoC har ett unikt, flexibelt minnes-delsystem som gör att hårda realtidsapplikationer och Linux-applikationer kan samexistera på ett flexibelt, koherent sätt. n

Co-Creation skapar framtidens städer Advantech och dess Co-Creation partners samarbetar för att utveckla och lansera en rad olika IIoT-lösningar som förändrar framtidens städer och värdeadderande SRP’s (Solution Ready Packages) för att accelerera tillväxt. Den tredje vågen av den digitala revolutionen har officiellt börjat.

Advantech Nordic, Sweden, Stockholm office Toll Free: 00800 2426 8081/80 | Phone: +46 (0)8 64 60 500 eMail: customercare@advantech.eu | Österögatan 1, 164 40 Kista, Sweden ELEKTRONIKTIDNINGEN 10/19



NYA PRODUKTER

Vitis gör det enklare att programmera Xilinx FPGA:er n UTVECKLINGSVERKTYG Utvecklingsplattformen Vitis ska ge mjuk­ varuutvecklare och AI-specialister tillgång till den heterogena hårdvara som finns i dagens mest avancerade FPGA:er utan att de behöver förstå de underliggande detaljerna.

– Det har gått tio år sedan vi lanserade Vivado, vårt utvecklingsverktyg för hårdvaruutvecklare.

Med Vitis öppnar vi dörren för en mycket större grupp programmerare och AI-specialister, säger Ramine Roane som är ansvarig för mjukvara och AI på Xilinx.

I den senaste generationens FPGA:er från Xlinx är den programmerbara logiken bara en del av kretsen. Beroende på modell av Versal Acap finns det också Armkärnor, DSP-block, grafikprocessor, en AI-processor och diverse annat som kan användas för att accelerera arbetsuppgifterna.

För att få ut maximal prestanda ur en så heterogen arkitektur som Acap krävs det extremt mycket hårdvarukunskaper. Det är här som Vitis kommer in.

Verktyget baseras på ­Vivado men är tänkt för klassiska mjukvaruutvecklare och AIspecialister som inte vill grotta

ner sig i detaljerna. Ytterligare en skillnad är att Vitis inte är tänkt för enstaka FPGA:er utan för acceleratorkorten i Alveofamiljen.

– Vi har hållit på i fem år och lagt ner tusen manår på att ta fram Vitis.

T R OT S D E N E N O R M A ­investeringen är Vitis inte en proprietär utveck­lingsmiljö utan open source. Den går att koppla till andra utvecklingsmiljöer plus att biblioteken, som visserligen är optimerade för Xilinx kretsar, även de är open source.

– Vi har använt open source sedan 2001 och bidragit sedan 2007. Nu satsar vi helhjärtat, vårt Runtime bibliotek (XRT) är open source liksom våra bibliotek och AI-modeller, säger Ramine Roane.

I praktiken skulle man därmed kunna ta ett visst neuronnät och implementera det på någon annan hårdvara än Xilinx men

som Ramine Roane påpekar, den beskärning som gjorts för att optimera dem gör att det inte alls blir lika effektiv på en annan hårdvaruplattform.

Vitis är ett hierarkiskt verktyg med fyra lager. Underst hittar man korten i Alveofamiljen med sina fördefinierade in- och utgångar.

Andra lagret är Vitis core development kit som bland annat innehåller Xilinx runtimebibliotek för förflyttningar av data mellan olika domäner men också AI-motorn. I det här lagret finns också utvecklingsverktyg som kompilatorer, analysatorer och debuggers.

I det tredje lagret finns åtta bibliotek med mer än 400 applikationer som alla är open source. Det finns bibliotek för bland annat linjär algebra, en matris­lösare, för säkerhet, för video och för datakomprimering. Vidare finns bibliotek för finansiella algorit-

mer, databasoperationer och AI. Det fjärde lagret erbjuder en ingång till Xilinx hårdvara för den som använder exempelvis Tensorflow eller Caffe. Med Vitis AI får användarna tillgång till verktyg för att optimera, komprimera och kompilera färdiga AI-modeller som ska köras på Versal. Det finns också speciella API:er som gör det möjligt att implementera neuronnäten på olika plattformar, från molnet hela vägen till ändnoden.

enheter men också IoT-tillämpningar i hemmet.

Omvandlaren kommer i en WLP som är 2,04 × 1,64 mm.

Den kostar 0,84 dollar styck vid köp av 1 000 enheter.

Det finns även ett utvärderingspaket, MAX77827EVKIT#, som kan köpas för 50 dollar.

I N O M KO R T KO M M E R också en ingång till hårdvaran för videobearbetning kallad Vitis Video för alla som använder FFmpeg.

Dessutom kommer moduler från samarbetspartners för bland annat genanalys och analys av stora datamängder.

Vitis släpps i början av november och är kostnadsfritt.

PER HENRICSSON per@etn.se

Maxim förlänger batteritiden n STRÖMFÖRSÖRJNING En liten buck-boost-omvandlare som påstås ha industrins lägsta strömförbrukning i vila och vara effektivare än alternativen är vad Maxim just släppte. Den är enligt företaget som klippt och skuren för batteridrivet.

Nykomlingen har ett inspänningsområde som sträcker sig från 1,8 till 5,5 V. Den kan leverera 2,3 till 5,3 V, och 5 watt.

När Maxim presenterar omvandlaren, kallad MAX77827, är det batteritillämpningar som står i fokus. Och med tanken på att den påstås ha en verkningsgrad på 96 procent samt bara dra 6 µA i vila är det lätt att förstå.



Det är en 1,5 A buck-boostenhet som passar att användas både med litiumjon och alkaliska batteriet (AA och AAA). Oberoende av batteriets spänningsvariationer kan den automatiskt gå mellan buck och boost för att hela tiden leverera en jämn drivning på utgången.

Med MAX77827 adresserar Maxim exempelvis spårnings-

ANNA WENNBERG anna@etn.se

ELEKTRONIKTIDNINGEN 10/19

VX Works i ny version n REALTIDSOPERATIVSYSTEM Stöd för version 17 av ­programspråket C++ 17 är en av nyheterna i den senaste versionen av realtidsoperativ­ systemet VX Works från ­amerikanska Wind River.

Historien för Wind Rivers realtidsoperativsystem VX Works sträcker sig hela vägen tillbaka till 1980-talet när realtidssystem började använda operativsystem. VX Works finns numera i två miljarder produkter, och nu kommer en uppdatering.

E N L I G T W I N D R I V E R är VX Works först bland realtidsoperativsystem att stödja C++ 17. Andra programspråksnyheter är stöd för de senaste versioner­na av

språken Rust (3.8) och Python.

VX Works har gjort en rejäl teknisk renovering och använder numera öppenkod som bas för sina kompilatorer. LLVM heter biblioteket – känt bland annat för sitt stöd från Apple. Att på detta vis lifta med LLVM kan komma att underlätta för Wind River att hålla sina programspråksstöd uppdaterade – och sitt stöd för cpu-arkitekturer.

LLVM stöder bland annat Arm, Mips, x86 och PowerPC. I fjol kom också stöd för den öppna processorarkitekturen RISC-V. Wind River har även ­adderat stöd för kodbibliteken i det kollaborativa projektet Boost.

De används bland annat för att skrivbordstesta VX Works-pro-

gram, där utvecklarna tidigare var hänvisade till den egna emulatorn VX Sim. V I L L D U KÖ R A VX Works på Raspberry Pi går det härmed utmärkt. Också TI Sitara AM65x stöds. En liten uppdatering i VX Works är stöd för version 1.1.1 av kryptobiblioteket OpenSSL. På Wind Rivers projektplats Wind River Labs finns korta presentationer av sex projekt med länkar till öppenkodarsällskapet Github – tre för IoT-moln (Amazon, Google och Microsoft) och tre för utvecklingsverktyg – neuronnätsprojektet Tensorflow robotoperativsystemet ROS och bildanalysbiblio­ teket OpenCV. JAN TÅNGRING

jan@etn.se

Säkerhetscertifierad Risc-V-processor n SYSTEMKRETS Taiwanesiska Andes tillsam­ mans med franska Tiempo uppgraderar Andes Risc-Vsystemkretskonstruktion N22 till att stödja användning i säkerhetskritiska system med sikte på certifiering till nivån CC EAL 5+.

Kärnan i lösningen är ett så kallat secure element (säkrad enhet, betrodd krets) i form av ett ipmakro som Tiempo utvecklat, vid namn Tesic. Den ska giftas samman med Risc-V-kärnan i N22-systemkretsen.

De två tror på en ökande efterfrågan på säkerhetscertifierade IoT-lösningar.

Risc-V är en processorarkitektur som är öppen källkod, en sorts cpu-världens motsvarighet till Linux. Den började uppmärksammas år 2014 och intresset fortsätter att växa.

Kinesiska Andes Technology har en ledarroll när det gäller användningen av Risc-V inom inbyggda system.

F R A N S K A T I E M P O S E C U R E har kompetensen att konstruera ip-kärnor för systemkretsar som klarar certifiering för säkerhetskritiska system – där exempelvis kostsamma verksamheter, personsäkerhet eller nationens säkerhet är beroende av att systemkretsens logik är robust och säkrad mot angrepp.

ELEKTRONIKTIDNINGEN 10/19

Ökad tillförlitlighet och minskade mått Kabelmonteringar färdiga att använda Finns med Reverse Fixing Screw-Lok för ökad flexibilitet - Sparar in tid och pengar på verktyg, utbildning och testning - Bakkåpor i metall för maximal dragavlastning och RF-skärmning

Tiempo har tidigare levererat säkrade styrkretsar för användning i id-lösningar för bank­ säkerhet och nationell säkerhet.

Företaget har sitt huvudkontor i Montbonnot, nära Grenoble i Frankrike.

Säkrade enheter är logiskt och fysiskt skyddade mot intrång och manipulering. All hantering av kryptonycklar och andra hemligheter hänvisas hit, och släpps aldrig utanför kärnans gränser.

På det viset kan kretsen bland annat förses med pålitligt digitalt id-kort vilket ger andra noder i IoT-systemet goda garantier för att noden verkligen är den som den utger sig för att vara, vilket stoppar många typer av cyberangrepp.

Tiempo Secures säkrade element Tesic finns i form av ett ip-makro som redan tidigare konstruerats in i system som

k­ larar CC EAL5+-certifiering.

Det är Tesic som du nu kan integrera i din egen Risc-V-systemkrets. Närmare bestämt om du bygger din systemkrets kring Andes kärna Andes Core N22.

E N L I G T D E T VÅ är lösningen strömsnål – en inte oviktig parameter i ett IoT-system, som kanske strömförsörjs via batteri och vill ha en lång drifttid.

Några attraktiva tillämpningar är säkrad bootprocess, autentisering av firmwareuppdateringar och integrerad UICC – det vill säga ett systemchip med integrerad SIM-kortsfunktion.

De två företagen hävdar att kombinationen av N22 och TESIC ska klara följande certifieringar: CC EAL4+, EAL5+, PP0084 och FIPS 140-2.

- Upp till 45% mindre och 75% lättare än Micro-D - Motstår extrema stötar, vibrationer och temperaturer - Excellenta utgasningsegenskaper

www.harwin.com/ gecko-sl

JAN TÅNGRING jan@etn.se

Harwin Gecko-SL Sweden Apr 19.indd 1



01/04/2019 11:41

NYA PRODUKTER

Hårdvarusäkerhet för alla – ner till tio enheter n AUTENTISERING Microchips gamla lösning för betrodda enheter (trusted platforms) krävde en minsta beställning på 100 000 ­kretsar. Nu har företaget ett nytt erbjudande som bara kräver fyratusen enheter. Eller till och med så få som tio, om du nöjer dig med en standard­ lösning och basfunktionen autentisering.

En ny cybersäkerhetsplattform från Microchip riktar sig till den långa svansen av elektronikkonstruktörer som tillverkar småskaliga serier.

S Å D A N A K A N N U addera autentisering, krypterad datalagring, säkrad bootkedja och andra cyber-säkerhetsfunktioner till sina inbyggda system – alltsam-

mans rotat i Microchips krets ATECC608A. De känsliga koderna och logiken för dessa funktioner existerar endast internt i kretsen, som är både logiskt och fysiskt skyddad mot insyn och intrång.

Kretsens skydd uppfyller nivån High i Common Criteria JIL (Joint Interpretation Library).

Microchip har erbjudit motsvarande tjänst kring samma kretsfamilj tidigare, men då med minimi-beställningar på 100 000 enheter. Nu räcker några tusen, eller tio om du använder en förprogrammerad standardlösning.

Erbjudandet gäller inte bara kretsen i sig utan också nyckel­ programmering, verktyg och molntjänster.

När Microchip demonstrerar ser konfigureringen onekligen enkel ut: kryssa för de funktioner

du behöver och alla konfigureringsfiler genereras automatiskt.

En av filerna specificerar unika hemliga koder som Microchip programmerar in i de fysiska kretsar som tillhör just din beställning. till en värdprocessor, men den behöver inte vara från Microchip.

Bastjänsten Trust & Go kräver bara en beställning på tio enheter. Den ger autentisering över TLS-krypterad kommunikation.

Tjänsten Trust Flex kräver en beställning på minst 2 000 enheter. Här kan du kryssa för extratjänster som säker boot, OTA-uppdateringar, IP-skydd, nyckelrotation och skydd av användardata. Du kan också välja en egen certifikatleverantör, Trust Custom kräver en beK R E T S E N M Å S T E A N S LU TA S

ställning på 4 000 enheter. Här tar du fram en helt egen skräddarsydd mjukvara till kretsen.

I D E N U T S T R ÄC K N I N G du behöver utveckla mjukvara finns stöd för att arbeta i C och Python. För att ytterligare sockra erbjudandet har Microchip tagit fram informationsmaterial kring cyber­ säkerhet och inbyggda system.

Trust & Go kostar 1,20 dollar per enhet om du beställer tio och 0,77 dollar om du beställer 2 000.

Trust Flex kostar från 0,845 dollar och du måste betala för 2 000 enheter. Trust Custom kostar 0,883 dollar och kräver att du beställer 4000 enheter.

JAN TÅNGRING jan@etn.se

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

Produktion

SMD Hålmontering Slutmontering

EMC

Ackrediterat lab Filter design Filterproduktion

Test

Klimat Mekanisk

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



ELEKTRONIKTIDNINGEN 10/19

NYA PRODUKTER

Mångkanaligt oscilloskop för de fina detaljerna

Dubbla bandbredden i Rohdes toppmodell n TEST & MÄT Det har gått ett år sedan Rohde & Schwarz lanserade den högpresterande oscilloskopfamiljen RTP. Nu kommer två modeller med större bandbredd, 13 GHz respektive 16 GHz.

RTP fanns sedan tidigare i tre stycken fyrkanaliga modeller med 4, 6 och 8 GHz bandbredd.

Nu adderas två modeller med 13 GHz respektive 16 GHz. Den högre bandbredden gäller dock bara när två kanaler används, nyttjar man alla fyra sjunker den till 8 GHz. A D - O M VA N D L I N G E N kan göras med traditionella 8 bitar för maximal samplingshastighet på 40 GSa/s med två kanaler.

Används alla fyra kanalerna halveras den till 20 GSa/s.

Det finns också ett läge med digital filtrering som ger 16 bitar i amplituden. Baksidan av myn-

tet är att samplingshastigheten sjunker till 10 GSa/s eller lägre.

Varje kanal har ett minne på 50 MSampel som standard men kan byggas ut till 1 GSampel per kanal vilket ger 2 GSampel när bara två kanaler används.

F Ö R U TO M AT T U TÖ K A bandbredden lanserar Rohde också nya analysfunktioner. Det gäller bland annat för snabba seriella signaler upp till 16 Gbit/s liksom för test av kommunikationen med DDR4-minnen.

Instrumenten klarar också att mäta reflektion och transmission i tidsdomänen, TDR respektive TDT, på en signalväg.

Som tillägg går det bland annat att få 16 digitala kanaler och en tvåkanalig vågformsgenerator.

Instrumenten går alltid att uppgradera. Det görs via mjukvarunycklar eller ny hårdvara beroende på önskad funktion.

n TEST & MÄT Åtta kanaler med 12 bitars upp­ lösning och 2 GHz frekvensom­ råde. Waverunner 8000 siktar på tillämpningar inom kraft, fordon och inbyggda system.

LeCroy bygger vidare på sin 12-bitarsteknik kallad HD4096 som kommer från svenska SP Devices. Bägge bolagen ägs sedan ett antal år av amerikanska Teledyne men samarbetet är äldre än så.

Waverunner 8000 är företagets oscilloskopfamilj i mellanklassen som nu får ett lyft från åtta till 12 bitar i amplituden. Dessutom dubbleras antalet kanaler till åtta, enligt LeCroy är det det enda oscillo­skopet med så många kanaler och 12 bitar.

Därmed går det att analysera bland annat trefassystem, kraft­ omvandlare, power sequencing och inbyggda system.

För den som behöver ännu fler kanaler går det att koppla ihop två instrument och få 16 synkroniserade kanaler med 12 bitar.

Oscilloskopfamiljen finns med en bandbredd på 350 MHz, 500 MHz, 1 GHz och 2 GHz. Samplingshastigheten är upp till 10 GS/s och minnet på 1,25 Gigasampel per kanal. Kör man interleaving över fyra kanaler kan det ökas till 5 Gigasampel.

Priset börjar på 28 625 dollar.

PER HENRICSSON per@etn.se

PER HENRICSSON per@etn.se

It takes 30 years of experience to make a battery that lasts 20. www.saftbatteries.com infosweden@saftbatteries.com +46-491 68 104

ELEKTRONIKTIDNINGEN 10/19



NYA PRODUKTER

Flex adderar aktiv strömdelning

Minimodul med fokus på målet n SENSORER Österrikiska Ams har släppt vad företaget hävdar är världens minsta modul för avståndsmätning med direkt time-of-flight. Den mäter noggrant på avstånd från två centimeter till två och en halv meter.

Nykomlingen – TMF8801 – har måtten 2,2 × 3,6 × 1,0 mm, vilket enligt Ams gör den mer än 30 procent mindre än alla alternativa ToF-sensorer. Därmed är den enligt företaget som klippt och skuren där utrymmet är knappt.

I den lilla skapelsen ryms en ytemitterande laser (VCSEL), flera fotodetektorer (singel photon avalanche photo diodes), en omvandlare som digitaliserar tid, och en styrkrets.

Trots det lilla formatet är sen­ sorn noggrann, samtidigt som den fungerar bra i solljus. Ams hävdar dessutom att TMF8801

kan mäta noggrant även om glaset är smutsig – vilket är en utmaning i många sammanhang.

Knepet företaget anger är att det utnyttjar histogram, som beräknas i styrkretsen.

– Den nya ToT-modulen är idealisk att använda för att förbättra prestanda hos mobilkameror med laserdetekterat autofokus, som gör det möjligt att ta knivskarpa foton och selfies, säger Dave Moon, produktmarknadsansvarig på Ams. Laserdetekterat autofokus – Laser Detection Auto Focus (LDAF) – kallas också aktivt fokus.

Modulen är energisnål, vilket gör att den passar väl i mobiler men också i exempelvis självgående dammsugare och industrirobotar.

Den går att köpa i volym och kostar 2,89 dollar styck vid köp av 5 000 enheter.

ANNA WENNBERG anna@etn.se

n STRÖMFÖRSÖRJNING För ett halvår sedan släppte Flex Power Modules – med konstruktion i Kalmar – en kraftfull DC/DC-omvandlare i kvartsbricksformat.

Nu adderar företaget aktiv strömdelning som gör att upp till sex moduler kan användas parallellt. Företaget hävdar att det är industrins första i sitt slag.

BMR490 släpptes i mars och är en oisolerad så kallad Inter­ mediate Bus Converter (IBC) som levererar 1 300 W. Modulen har en verkningsgrad på typiskt 97,3 procent vid en inspänning på 53 V och halv last. Den höga verkningsgraden beror delvis på topologin, kallad HRR, kort för Hybrid Ratio Regulation.

När den släpptes angav Flex den som lämpad att användas i en mängd tillämpningar med krav på hög effekt – däribland datacenter, snabba ­molntjänster, avancerad databehandling, stora lagringssystem och snabba optiska nät.

N U A D D E R A R F Ö R E TAG E T även aktiv strömdelning. Det betyder att flera moduler kan parallell­ kopplas för att leverera ännu högre effekt – en önskvärd funktion i exempelvis effektslukande datacenter.

Parallellkopplad kan en modul leverera 1 260 W över hela sitt inspänningsområde. Som mest kan sex moduler kopplas parallellt. Det kan ske med eller utan OR-ing.

Om OR-ing används fortsätter lösningen att leverera effekt även om en eller flera moduler fallerar. Det ger en mycket säker lösning. Om redundans inte är nödvändig kan modulerna istället parallellkopplas utan OR-ing.

Det ger en högre verkningsgrad – upp till 97,3 procent.

Jämfört med då traditionell så kallad DLS-delning (droop load sharing) används får BMR490 med aktiv strömdelning bättre termisk balans mellan last och delningsenheter. Det kommer av den högre noggrannheten i metoden.

– BMR490 ligger ett steg före konkurrenternas produkter – det är den enda modulen i sin klass som kan erbjuda aktiv strömdelning, med den högre noggrannhet som denna teknik ger, säger Olle Hellgren, ansvarig på Flex Power Modules.

BMR490 kommer i ett standardiserat kvartsbricksformat med låg profil, storleken är 58,4 × 36,8 × 14,5 mm. Modulen täcker ett inspänningsområde från 40 V till 60 V och ger 12 V ut.

ANNA WENNBERG anna@etn.se

Gateway som talar M2M och har kryptochip n BRYGGA Advantechs gateway WISE710 bjuder in gamla M2Menheter i de nya IoT-systemen – den talar deras språk.

Dessutom har den en autenti­ seringskrets från Microchip.

Det som förr kallades M2M integreras numera i IoT-världen.

Problemet är att den gamla och nya världen ofta använder olika kommunikationsprotokoll. Advantechs gateway WISE-710 har inte det problemet – den talar 200 protokoll, inklusive Modbus,



OPC-UA, MQTT och IEC-60870-5-104.

Språken finns i Advantechs kodpaket WISEPaaS/EdgeLink. I paketet finns även programvara för schemalagd datainsamling och LWM2M och MQTT för molnkommunikation.

G AT E WAYE N är byggd kring Cortex A9-processorm NXP IMX6 Dual Light klockad till 1 GHz. WISE-710 är certifierad för Microsofts datormoln Azure

och uppfyller Amazons säkerhetskrav.

En viktig komponent är en separat säkerhetskrets från Microchip, ATECC508A, som stöder autentisering och kryptering vilket bland annat hindrar obehöriga från att manipulera mjukvaran.

Utöver två Gbit Ethernetanslutningar finns mikro-USB 2.0, RS232/485 och RS485/CAN. Här finns också fyra digitala inoch fyra digitala utgångar (DIO).

Via mini-PCIe kan du ansluta

WiFi, 3G, 4G, NB-IoT. SIMkortplats och antenn är tillval.

PÅ KO R T E T F I N N S 1 gigabyte DDR3, 8 gigabyte eMMC och microSD-kortplats.

Lådan mäter 100 × 70 × 36 mm och du kan välja mellan vägg-, DIN- och pol-montering.

Energiförbrukningen är 5 watt och arbetstemperaturen –20 °C till 55 °C. Operativsystemet är Ubuntu 16.04 eller Yocto 2.1

JAN TÅNGRING jan@etn.se

ELEKTRONIKTIDNINGEN 10/19

Svensk Elektronik – först in i framtiden.

Se till att bli medlem och ta del av våra förmåner!

På gång i Svensk Elektronik.

KALENDARIUM

Boka in Svensk Elektroniks Höstmöte på Scania den 28 november i din kalender!

Release av Smartare Elektronikhandboken 2.0.

Fylld med kunskap från flera av våra medlemsföretag.

Handboken är nu på tryckeriet och kommer att finnas färdig och lanseras på Embedded Conference Scandinavia den 5 november.

Tidigt i vår, den 15 januari 2020, kommer vi hålla ett kurspaket baserat på Handboken 2.

Håll utkik för mer info på vår hemsida, svenskelektronik.se

Ny tid för vår Direktivsdag – den 21 januari 2020.

Håll koll på regelverken!

Embedded Conference Scandinavia 5–6 november.

Boka plats på Skandinaviens största embedded-konferens Embedded Conference Scandinavia 5–6 november 2019, Kistamässan. Om du vill vara med som utställare eller medverka i programmet är det hög tid att anmäla sig nu. www.embeddedconference.se Du som är medlem har självklart förmånlig rabatt, som vanligt.

Tillsammans skapar vi branschens framtid.

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

28 november Höstmöte.

15 januari 2020 Kurspaket Handboken.

21 januari 2020 Direktivsdagen.

SCANIA

Passa på att träffa dina medlemsvänner på Svensk Elektronik och ta del av vad som händer i branschen.

Passa även på att lära känna höstmötets värd – Scania: deras produkter och verksamhet och kanske testköra en toppmodern lastbil (obs begränsat antal platser).

Anmälan öppnar inom kort på vår hemsida!

5–6 november Embedded Conference Scandinavia.

5–7 maj 2020 S.E.E. Scandinavian Electronics Event. svenskelektronik.se/ kalendarium

Scandinavian Electronics Event – S.E.E. 2020 Följ med in i framtiden – produktion, utveckling och digitalisering möts på S.E.E. den 5–7 maj 2020, Kistamässan.

Du som är medlem har självklart förmånlig rabatt, Boka din plats redan nu!

Tycker du att det vi gör är bra och värdefullt, hoppas jag att ditt företag ser till att vara medlem i Svensk Elektronik så vi tillsammans kan göra än mer för ditt företag och branschens konkurrenskra !

Peter Björkholm Svensk Elektronik

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

HIGH PERFORMANCE, BENCHTOP VERSATILITY. Discover the new R&S®RTP oscilloscope (4 GHz to 16 GHz): Realtime de-embedding ► Multiple instruments in one ► Smallest footprint ►

Oscilloscope innovation. Measurement confidence. www.rohde-schwarz.com/RTP

Now with up to 16 GHz bandwidth.