加拿大大西洋地区的海岸工程集群正把专用部件和坚固硬件转化为可用于海底研究、安全和资源市场的可出口工具。
新斯科舍省不太可能成为下一个晶圆厂热门目的地。但其半导体与微电子机遇或许更贴合当地经济：将传感、处理、通信、功率、光子、人工智能和封装等技术恰当组合，用于解决海洋、国防、医疗和能源领域的难题。
达尔豪斯大学 MINDI Hub 项目主任 Jean-François Bousquet 在接受海外媒体采访时表示，这是一个重要区别。该省的优势未必在于发明下一个独立半导体器件，而是构建必须在偏远、供电受限和严苛环境中可靠运行的高度集成系统。
“如果只谈半导体，可能会让人望而却步；但如果谈微电子系统集成，我认为我们具备很强的能力，可将其集成到多个领域，尤其是海洋技术。”Bousquet 说。
集成，不只是芯片
半导体生态通常以晶圆厂、工艺节点、风险融资轮次，或是否有全球芯片制造商来衡量。
新斯科舍省的生态发展方式是从实际运行问题出发来定义应用：海洋观测、水下机器人、声呐、渔业、环境监测、海军系统、医疗技术和可再生能源。包括微电子在内的技术栈由此展开。
对于在北极冰层下连续运行数月的自主水下航行器而言，这一技术栈可能相当复杂。该航行器必须完成感知、通信、导航、事件分类和本地数据处理，并尽可能节约每一焦耳能量。它可能需要人工智能加速、基于 FPGA 的处理、某些应用中的 GPU、MEMS 器件、光子学、激光器、专用通信和先进传感。它还需要装入一个非常小巧、坚固且防水的封装中。
“我们必须找到创新方式来集成微电子系统，让自主航行器足够智能，能够在北极冰层下运行。”Bousquet 说，“它们必须通信、必须感知，也必须了解周围环境。”
新斯科舍省的微电子故事正越来越成为一个边缘计算故事——这个“边缘”可能位于水下、远海，也可能嵌入紧凑的国防或环境监测平台中。
Bousquet 的团队正在推进一个涉及自主水下无人机的项目，同时研究水下系统与空中系统之间的协同，以开展偏远地区监测。这些能力本质上具有军民两用属性。同一类集成电子系统既能支持国防与监视需求，也能用于科学研究、环境监测、资源勘探和气候相关观测。
“我们开发了可测量海洋水中生物、化学和地质成分的传感器。”Bousquet 说。
新斯科舍省的半导体与微电子发展受到加拿大大西洋地区产业地理条件的推动。该省首府哈利法克斯汇聚了大量国防研究、海军力量、国防主承包商和供应商、大学、海洋技术公司，以及海洋风险投资与创业中心。该地区靠近大西洋、北极航线、渔场、近海资源和造船业，这与其说是品牌塑造，不如说是一系列实际工程需求。
在地方层面，MINDI Hub（Microelectronics Innovation Design Hub，微电子创新设计中心）旨在发挥一定的连接作用。该计划由省政府支持，目标是支持产业发展、围绕海洋技术微电子开发课程、培养学生，并扩大可供当地企业使用的人才队伍。
MINDI 是加拿大更广泛创新版图的一部分。它设在达尔豪斯大学，该大学与魁北克省的专家合作，包括舍布鲁克大学和 Zero Point Cryogenics 的专家，同时探索国际合作伙伴关系。其目标不是在本地复制所有能力，而是把新斯科舍省在系统层面的优势，与加拿大其他地区及盟友国家中可用的专业设施、研究人才和供应商连接起来。
“这是一个旨在支持产业的孵化器，我们正在培养学生。”Bousquet 说，“我们正在围绕海洋技术微电子建设新课程。我们希望形成更大动能，并培养一支能够真正支持当地产业的更大规模人才队伍。”
MINDI Hub 的跨学科团队正在开发更高效的半导体，支持自主设备，构建先进通信网络，并为海洋、健康、航空航天和物联网应用打造下一代传感技术。（来源：MINDI Hub）
水面之下的低功耗创新
位于贝德福德的 Innovasea 是 Bousquet 区域发展理念在实践中落地的一个具体例子。
该公司设计并制造水生技术，包括用于在海洋、湖泊和河流中追踪鱼类的声学遥测系统。其产品被研究动物移动和行为的科学家与生物学家使用，但背后的工程能力对从事超低功耗嵌入式电子的人来说并不陌生。
Innovasea 的小型声学标签会附着在鱼身上，有些情况下会被植入鱼体内。水下接收器检测其发出的声学信号，使研究人员能够识别被标记动物，并通过多个接收器以较高精度确定其位置。标签还可携带温度或压力等传感器数据。
Innovasea 鱼类追踪研发副总裁 Jean Quirion 在接受海外媒体采访时表示，该公司的竞争优势在于将元器件集成为紧凑、低功耗的系统，并使其在严苛环境中可靠运行。
他说，效率不断提升的微控制器让设计者能够在现有功耗预算内完成更多计算，或在保持性能的同时降低能耗。
不过，Quirion 表示，元器件层面的改进并非 Innovasea 工程收益的唯一来源。“我们提出的许多真正降低功耗和缩小体积的创新，来自我们内部开发的一些技巧，让系统以更高能效方式运行。”
Innovasea 形成的专业能力部分得益于产业与大学之间的联系。Quirion 表示，达尔豪斯大学既通过实习项目和全职招聘提供工程人才，也是合作伙伴，可开展比常规产品开发不确定性更高的研究。
与达尔豪斯大学及其他区域高校的合作有助于企业探索新兴技术。加上 COVE 等组织，这些关系把研究、人才培养与商业工程连接起来，支撑加拿大大西洋地区的生态系统。该生态系统的机遇在于把半导体能力转化为有用、可出口的系统。
Innovasea 的小型声学标签会附着在鱼身上，有些情况下会被植入鱼体内。（来源：Innovasea）
构建互联生态系统
Invest Nova Scotia 首席执行官 Chris Morrissey 认为，微电子是更广泛经济战略中的使能层，而不是一个孤立垂直行业。该省已确定六个优先领域，包括能源、国防、自然资源、人工智能和数字经济。半导体与嵌入式系统能力与这些领域均有交叉。
这一点在国防领域尤为明显。新斯科舍省拥有海军和海岸警卫队活动、造船、航空航天与无人机相关能力、国防主承包商，以及不断壮大的供应商基础。Morrissey 表示，该省有四到六家主要国防主承包商和一百多家国防企业，既带来采购机会，也形成了与当地相关的研发需求。
“新斯科舍的优势在于我们这里拥有的研发专业能力，公共部门和私营部门均具备。”Morrissey 说，并将 MINDI 视为公共资金支持的一个良好例子。
他表示，机会并不限于军事合同。声呐和追踪技术可应用于海军需求和渔业；无人机可执行国防任务，也可支持野火管理；传感系统可服务于环境监测、能源作业和安全。
军民两用技术是新斯科舍省反复出现的主题，企业能够将核心能力延伸至相邻市场。
在加拿大大西洋地区内部，Morrissey 认为各省应识别互补优势，而不是追逐相同项目。例如，纽芬兰与拉布拉多省的海洋研究所在海洋模拟及相关领域具备能力。新斯科舍省可以在海洋技术、数字系统、国防、研究和人才等具有明显优势的方向发展。Morrissey 表示，可持续增长必须与可用的人才、资本和基础设施相匹配，而不是围绕复制硅谷的投机性尝试来建设。
“我们可以彼此互补。”他说，“我们都在寻找各自的发展路径和自身竞争优势，同时也会协同合作、相互依托，确保能够抓住更大机遇。”
这种合作姿态正日益扩展至全国。Bousquet 的量子传感研究依赖与魁北克的合作；加拿大大西洋地区的企业可以在全国范围内获得专业能力和市场；国防、海洋技术、光子学和人工智能系统都依赖超出省界的供应链。在国际上，新斯科舍省面向海洋的产业与欧洲、北约盟友以及全球海洋研究社群有着天然联系。
Bousquet 表示，新斯科舍省无需复制另一个地区的半导体集群也能发挥影响力。它可以构建适合眼前问题的技术，并将这些系统与加拿大大西洋地区、全国乃至全球的能力连接起来。
“我们确实拥有很多能力；问题只是如何培育壮大它。”他说。
阅读全文，请访问：https://www.eetimes.com/nova-scotia-bets-on-microelectronics-integration-not-chip-fabs/
来源: 海外媒体
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