[導(dǎo)讀]在2023年STM32峰會上,，看通用MCU的未來發(fā)展方向。

　　從2007年發(fā)布STM32家族首款芯片——STM32F1以來,，ST就開始了在通用MCU領(lǐng)域的傳奇之旅,。從2013年10億，2020年60億,，到現(xiàn)在的110億,，STM32的累積出貨量攀升地越來越快。而究其成功的背后原因,，正是因?yàn)槠涿恳淮漠a(chǎn)品定義都完美契合了當(dāng)時(shí)當(dāng)下的行業(yè)需求,，并且在產(chǎn)品的數(shù)次迭代過程中，延續(xù)了一致的開發(fā)環(huán)境,，并且伴隨著一路積累,，整個(gè)STM32生態(tài)越發(fā)繁盛。

　　在2023年,，通用MCU已經(jīng)不再是簡單的一通百用,，幾個(gè)大的細(xì)分賽道也有足夠大的量來支撐其通用MCU的差異化發(fā)展。而什么樣的MCU才是未來行業(yè)應(yīng)用趨勢是什么樣的,？什么樣的MCU才能滿足未來應(yīng)用發(fā)展需求,？如何打造一個(gè)具備生命力的MCU生態(tài)，使其具備多樣性和成長性,？這些問題,，我們都在2023年STM32峰會上找到了答案。

AI在邊緣端部署

　　對于未來的MCU而言,，最為重要的應(yīng)用趨勢來自AI在邊緣端的下沉部署,。如何在邊緣端的能耗要求上，在相對較小資源的MCU和MPU上實(shí)現(xiàn)AI算法部署,？這更要求在端側(cè)具有更強(qiáng)的軟硬件融合能力,，并且能夠簡化AI算法的部署，讓沒有AI算法經(jīng)驗(yàn)的MCU應(yīng)用工程師也能輕松上手,。對于ST而言,，從2017年就開始了對于AI和MCU結(jié)合的探索,，此次峰會上預(yù)發(fā)布的業(yè)界首款集成NPU的MCU——STM32N6,，將會是布局邊緣AI的一個(gè)重要的產(chǎn)品方向,。

　　【STM32N6】MPU級的AI性能，MCU級的功耗和成本

　　據(jù)悉STM32N6采用了Arm Cortex-M55內(nèi)核,，內(nèi)部集成了ISP和NPU,，可以提供卓越的機(jī)器視覺處理能力和AI算法部署。其中NPU單元并不是來自Arm發(fā)布M55時(shí)配套的U55的NPU核,，而是ST自己研發(fā)的NPU IP——Neural-Art加速器,。這既有利于其實(shí)現(xiàn)授權(quán)成本降低，提高最終客戶端的產(chǎn)品價(jià)格競爭力,；同時(shí)也能夠讓ST自主把控在這一NPU IP上進(jìn)行迭代升級的節(jié)奏,。

　　意法半導(dǎo)體微控制器和數(shù)字IC產(chǎn)品部（MDG）總裁 Remi El-Ouazzane表示，對于STM32N6來說,，之所以沒有像通常的STM32那樣發(fā)布STM32N6,，也是因?yàn)樗且环N非常新穎的MCU。事實(shí)上,，它也是第一款集成了ISP和神經(jīng)處理單元的MCU,。ST內(nèi)部已經(jīng)有了一個(gè)關(guān)于Neural-Art加速器的路線圖，這個(gè)路線圖也將基于ST的內(nèi)部處理器和不斷發(fā)展的數(shù)字處理器,，ST已經(jīng)有一個(gè)清晰的未來5年的完整路線圖,。

　　圖：意法半導(dǎo)體微控制器和數(shù)字IC產(chǎn)品部（MDG）總裁 Remi El-Ouazzane

　　據(jù)意法半導(dǎo)體執(zhí)行副總裁、通用微控制器子產(chǎn)品部總經(jīng)理 Ricardo De-Sa-Earp分享,，從去年9月份開始,，ST已經(jīng)開始向部分潛在客戶提供STM32N6樣品，今年下半年將會繼續(xù)擴(kuò)大樣品提供范圍,。而STM32N6之后,，未來在STM32MP2上也會專門配備Neural-ART加速器。邊緣人工智能在整個(gè)行業(yè)發(fā)展中將會成為一個(gè)非常重要的方向,。

　　【Cube.AI】邊緣AI,，軟件端是關(guān)鍵

　　對于MCU和AI的結(jié)合而言，相比以往的通用MCU,，軟件端的價(jià)值變得更大,。Cube.MX讓STM32的開發(fā)變得更加高效便捷，而對于邊緣AI的開發(fā)和部署,，Cube.AI對于MCU應(yīng)用工程師的意義更大,，它能夠打通AI算法和MCU應(yīng)用之間的屏障，讓實(shí)際的AI邊緣端應(yīng)用更加豐富,。

　　“人工智能永遠(yuǎn)不是只關(guān)注硬件產(chǎn)品,，人工智能更加關(guān)注的是軟件端，軟件端是關(guān)鍵,?！盧emi分享到,。

　　通過Cube.AI，開發(fā)者可以根據(jù)自己的需求來進(jìn)行模型的搭建,，將標(biāo)準(zhǔn)AI工具創(chuàng)建的深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行高度優(yōu)化,，優(yōu)化到適合MCU資源級別的C代碼，使開發(fā)者的邊緣AI算法可以最終得以執(zhí)行和落地,。此外,，開發(fā)者可以使用ST低代碼工具NanoEdge AI Studio，獲得相關(guān)的數(shù)據(jù)科學(xué)解決方案的加持,。因此無需經(jīng)過陡峭的AI技能和數(shù)據(jù)集學(xué)習(xí)曲線,，就可以直接構(gòu)建邊緣AI應(yīng)用。

　　在今年年初,，ST還發(fā)布了首個(gè)云端的MCU AI開發(fā)者平臺——STM32Cube.AI 開發(fā)者云,，幫助開發(fā)者進(jìn)一步加速邊緣AI開發(fā)流程。據(jù)Ricardo分享,，通過該平臺,，開發(fā)者可以學(xué)習(xí)了解如何在特定的應(yīng)用場合當(dāng)中進(jìn)行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)MCU相關(guān)的開發(fā)。云模版庫每年至少將會進(jìn)行4次更新,，板庫則是根據(jù)產(chǎn)品更新實(shí)時(shí)更新,；開發(fā)者可以在該平臺上對比選擇最適合自己MCU型號的AI模版。

　　經(jīng)過優(yōu)化后的算法部署在端側(cè),，精度方面是否會大打折扣,？這應(yīng)該是開發(fā)者們非常關(guān)注的一點(diǎn)。而在峰會現(xiàn)場英偉達(dá)的演示來看,，在足夠好的優(yōu)化之后,，這并不會成為一個(gè)問題。通過英偉達(dá)深度學(xué)習(xí)技術(shù)經(jīng)理吳永亮 Luis WU在峰會現(xiàn)場分享的案例來看,，通過NVDIA TAO 5.0訓(xùn)練后的人員檢測模型,，可以直接部署在STM32H747上，但內(nèi)存占用和更新率較低,。而進(jìn)一步經(jīng)過STM32 Cube.AI對于模型的剪裁和量化后,，精度僅降低了0.5%，但內(nèi)存占用率獲得了數(shù)倍降低,，而更新率則直接從1.3FPS提高到了9FPS,，優(yōu)化效果非常明顯。

安全無線連接

　　除了邊緣AI,，安全無線連接是通用MCU的另一個(gè)重要方向,，安全無線連接將成為AI之外另一個(gè)支撐通用MCU高速增長的關(guān)鍵動力。來自ABI Research的數(shù)據(jù)顯示，無線STM32的目標(biāo)市場將從2020年的51億美元增長到2027年的112億美元,。從2018年的STM32WB開始,，ST開始開發(fā)者提供了各種不同協(xié)議的無線MCU產(chǎn)品，并且提供了從端側(cè)部署到上云的完整生態(tài)支持,。

　　在今年的2023年STM32峰會上，ST又帶來了兩款無線MCU新產(chǎn)品,。分別定位于藍(lán)牙和低功耗遠(yuǎn)距離傳輸場景,。

　　【STM32WBA】更高性能、更安全的藍(lán)牙MCU

　　STM32WBA是ST全新的藍(lán)牙無線MCU產(chǎn)品,，相比之前的STM32WB,，首先最大的升級來首款采用了全新的STM32U5平臺，而STM32U5平臺是ST首款采用Cortex-M33內(nèi)核的產(chǎn)品,，基于此新內(nèi)核STM32WBA在功耗,、性能和安全性上都有了更好的基礎(chǔ)，內(nèi)核的主頻達(dá)到了100MHz,。在內(nèi)存方面,，最高提供高達(dá)1MB 閃存/128KB RAM，從而確保開發(fā)者可以實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的程序運(yùn)行,。

　　該芯片支持最新的Bluetooth低功耗5.3協(xié)議,，內(nèi)部集成了巴倫和匹配電路，幫助減少了無線設(shè)計(jì)的外圍組件,。輸出功率超過+10dBm,，相比其他競品實(shí)現(xiàn)了60%的射頻性能提升。

　　在安全性方面,，STM32WBA基于ArmTrustZone和ST自己的專利安全技術(shù),，達(dá)到了最高等級的SESIP和PSA L3認(rèn)證目標(biāo)。

　　除了上述的亮點(diǎn)之外,，“軟件協(xié)議適配的靈活性”,、“可升級性”和“可遷移性”是STM32WBA的另一大特色。像有望一統(tǒng)智能家居的不同品牌互聯(lián)的Matter協(xié)議,，STM32WBA也是能夠滿足的,。而對于目前正在使用老一代STM32L4產(chǎn)品的客戶來說，通過CubeMX可以開酥實(shí)現(xiàn)老代碼和數(shù)據(jù)的高效遷移和傳輸,，從而額外獲得無線功能支持,；并且可以借助STM32Cube.AI進(jìn)行進(jìn)一步的增強(qiáng)。

　　【STM32WL3】全新Sub-1GHz SoC

　　在LPWAN方面,，ST帶來了更新的產(chǎn)品型號STM32WL3,。該產(chǎn)品采用單芯片方案，一個(gè)芯片上集成了兩個(gè)射頻單元和一個(gè)Cortex-M0+內(nèi)核；同時(shí)還具有LCD控制器,、傳感器等豐富外設(shè),。

　　不難看出，STM32WL3其實(shí)非常適合智能表計(jì)的應(yīng)用,，傳感器外設(shè)可以連接水,、電、氣,、熱等傳感器信號,，LCD用于顯示數(shù)據(jù)，射頻單元用于傳輸表計(jì)數(shù)據(jù),。STM32WL3的多調(diào)制射頻單元可以支持Sigfox,、W-BUS、Mioty和Wi-Sun等多種協(xié)議,；專用的喚醒射頻單元在接收模式下僅消耗4.2?A,，可以保證MCU核更多時(shí)間處在低功耗狀態(tài)，僅在接收到數(shù)據(jù)包時(shí)候才喚醒,。

　　而除了上述提到的無線MCU外,，ST還將更新兩個(gè)面向工業(yè)高速連接場景的產(chǎn)品型號，分別是直接告訴非接觸式連接的ST60和支持EtherCAT的STM32MP1,。ST60內(nèi)部集成了完整的60GHz射頻收發(fā)器,，可實(shí)現(xiàn)對于板對板連接電纜的替換?；赟TM32MP1,，ST的合作伙伴Acontis為廣大的工業(yè)客戶了提供Linux-RT+EtherCAT的主棧解決方案。

　　關(guān)于未來的產(chǎn)品規(guī)劃,，Ricardo表示,，未來ST的無線MCU將會繼續(xù)進(jìn)一步提升內(nèi)存、優(yōu)化尺寸,，提高應(yīng)用端的靈活性,。

　　圖：據(jù)意法半導(dǎo)體執(zhí)行副總裁、通用微控制器子產(chǎn)品部總經(jīng)理 Ricardo De-Sa-Earp

全方位安全方案

　　當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)行業(yè),，安全已經(jīng)成為了最后趕住的話題,，從用戶到設(shè)備廠商，都越來越注重安全性,。而伴隨著更多復(fù)雜的無線連接場景,、更多類型的終端形態(tài)、更強(qiáng)大的量子攻擊,，對于安全的構(gòu)建變得更為復(fù)雜,。安全的構(gòu)建并不僅僅是軟件端的事,，更需要在底層硬件上實(shí)現(xiàn)安全的隔離。

　　針對安全解決方案,，ST提供了諸多硬件IP和相應(yīng)的加密算法,，包括信息本身的一些加密技術(shù)。像STM32WBA和STM32MP1等產(chǎn)品,，都已經(jīng)達(dá)到了自高的PSA Level3和SESIP Level3的安全目標(biāo)認(rèn)證,，從底層的硬件層面為客戶的應(yīng)用提高了很好的安全基礎(chǔ)。

　　而安全不僅僅是硬件層面,，也要從軟件層面有所保證,。ST為了方便用戶的安全功能開發(fā)，專門推出了摸開花的安全工具箱——Security Manager,。通過這個(gè)工具,，用戶可以根據(jù)自己的實(shí)際落地場景和應(yīng)用需求自主選擇必要的安全功能模塊,，用戶的嵌入式安全的方案構(gòu)建將變得更為簡單和可靠,。

　　“不僅是從單個(gè)設(shè)備層級上，ST可以有較強(qiáng)的安全性的保障,，通過像STSAFE這樣的安全單元,，我們還可以確保的每一代產(chǎn)品都有安全性的功能?！币夥ò雽?dǎo)體亞太區(qū)微控制器和數(shù)字IC產(chǎn)品部,、（MDG）物聯(lián)網(wǎng)/人工智能技術(shù)創(chuàng)新中心及數(shù)字營銷副總裁 朱利安補(bǔ)充到，“與此同時(shí),，從網(wǎng)絡(luò)層面來說,，我們也有STM32MP1，能夠從網(wǎng)絡(luò)角度確保多個(gè)設(shè)備進(jìn)入同一網(wǎng)絡(luò)時(shí)的安全性,?！?/p>

　　圖：意法半導(dǎo)體亞太區(qū)微控制器和數(shù)字IC產(chǎn)品部、（MDG）物聯(lián)網(wǎng)/人工智能技術(shù)創(chuàng)新中心及數(shù)字營銷副總裁 朱利安（Arnaud Julienne）

生態(tài)價(jià)值：More than Silicon,，不止于芯

　　可以說,，STM32十多年來的持續(xù)成功，離不開其生態(tài)的壯大和繁榮,。來自生態(tài)中各種合作伙伴的力量,，幫助生態(tài)中的參與者能夠發(fā)現(xiàn)更多的STM32用例，并且總能夠?qū)碜允袌龅男枨?，第一時(shí)間反饋到ST的產(chǎn)品研發(fā)端,，幫助其更清晰準(zhǔn)確地制定下一代產(chǎn)品路線圖。

　　“生態(tài)系統(tǒng)和生態(tài)系統(tǒng)伙伴的合作,，一直是STM32產(chǎn)品定位當(dāng)中非常重要的一環(huán),。”朱利安強(qiáng)調(diào)到，“我們相信只有融入更多具有相同價(jià)值觀的合作伙伴,，才能夠?qū)崿F(xiàn)共同創(chuàng)新,。”

　　此次峰會的主題是“More than Silicon”,，“不止于芯”,，也就是說ST在本身的MCU產(chǎn)品之外，提供了更多的軟件層面的價(jià)值,。意法半導(dǎo)體中國區(qū)微控制器和數(shù)字IC產(chǎn)品部（MDG）總監(jiān) 曹錦東（Johnson Cao）表示,，隨著MCU本身的性能越來越強(qiáng)，隨著客戶的應(yīng)用越來越復(fù)雜,， ST不僅需要提供MCU性能的支持,，也需要軟件幫客戶進(jìn)行實(shí)際上的創(chuàng)新應(yīng)用。多年來,，ST大力在兩個(gè)方向上持續(xù)投入開發(fā),，為客戶提供軟性的價(jià)值，這包括：第一,，基于PC端嵌入的開發(fā)軟件,，以方便工程師和客戶進(jìn)行更快捷地開發(fā)；第二,，嵌入式軟件,，包括一些移動化協(xié)議棧，比如USB的協(xié)議棧,、graphic（圖像顯示）,、低功耗通訊等等。通過ST軟件的迭代,，可以進(jìn)一步幫助開發(fā)者去迭代和升級自己的產(chǎn)品開發(fā)以及應(yīng)用,。

　　但僅有ST自身提供的開發(fā)層面的支持是不夠的，通過強(qiáng)大的生態(tài),，廣泛的STM32 合作伙伴還可以為生態(tài)內(nèi)的開發(fā)者一起提供板級,、模塊級、系統(tǒng)級的方案給,。

　　More than Silicon,，意味著為客戶提供全方位的服務(wù)，這包含高性能芯片和易用軟件,，也包含有保證的質(zhì)量和可靠產(chǎn)能,。意法半導(dǎo)體執(zhí)行副總裁、中國區(qū)總裁曹志平 （Henry Cao）表示,，疫情之后的不同產(chǎn)業(yè)正在按照不同的節(jié)奏依序恢復(fù),，而ST也將會提供比疫情前更大的全方位價(jià)值給到客戶,。“ST為客戶提供的價(jià)值會比疫情前更大,，因?yàn)槲覀兲峁┑挠杏布?、有軟件、有生態(tài)系統(tǒng),、有功能安全,、有信息安全，有無線的連接等等,，以及各種開發(fā)的工具,。如果我們的用戶能夠全方位地?fù)肀覀兯峁┑囊恍┕ぞ撸恍┓桨?，一些軟件和一些硬件,，以及合作伙伴的一整套系統(tǒng)，他們能感受到的價(jià)值肯定會比以前更大,?！?/p>

　　圖：意法半導(dǎo)體執(zhí)行副總裁、中國區(qū)總裁曹志平 （Henry Cao）

結(jié)語

　　展望未來,，來自新能源汽車,、工業(yè)的強(qiáng)勁需求,，將會繼續(xù)推動著通用MCU的市場規(guī)模進(jìn)一步擴(kuò)大,。這個(gè)市場足夠大，但伴隨著更多同質(zhì)化產(chǎn)品的互卷,，留給傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)通用MCU產(chǎn)品的空間可能也將會也來越小,，就像8位MCU的漸漸出局一般。現(xiàn)在的通用MCU廠商們,，或許應(yīng)該跟著ST的目光,，把產(chǎn)品定義瞄準(zhǔn)AI、無線,、安全和開發(fā)生態(tài)等更具差異化和附加價(jià)值的未來方向,。

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