MCU專題 | 邊緣智能發(fā)展趨勢(shì)既是機(jī)會(huì)也是挑戰(zhàn)

隨著物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的快速發(fā)展，MCU芯片也需要不斷進(jìn)行升級(jí)和發(fā)展，以適應(yīng)更為廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景和復(fù)雜的功能需求。應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)端側(cè)設(shè)備中的MCU產(chǎn)品需要具備低成本、低功耗、高集成度以及安全性等特點(diǎn)。

而AI技術(shù)的賦能，又讓物聯(lián)網(wǎng)端側(cè)設(shè)備具備更加智能化的特點(diǎn)。瑞薩電子嵌入式處理器事業(yè)部市場(chǎng)總監(jiān)沈清（Melisa）表示：“邊緣智能會(huì)是未來物聯(lián)網(wǎng)端側(cè)設(shè)備的一大發(fā)展趨勢(shì)?！倍粝雽?shí)現(xiàn)這一趨勢(shì)，則需要MCU產(chǎn)品不斷對(duì)能效比和成本進(jìn)行優(yōu)化，并集成更多的AI加速功能以及軟硬件協(xié)同優(yōu)化等。

沈清表示：“物聯(lián)網(wǎng)端側(cè)設(shè)備是一個(gè)追求成本和能效比的領(lǐng)域，單純依靠CPU主頻和工藝提升已經(jīng)無法滿足所有客戶的需求，因此需要在不斷提升能效比的同時(shí)降低系統(tǒng)的成本，同時(shí)確保各種AI加速功能得到長足的發(fā)展。”

而相較于通用型MCU產(chǎn)品，應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)端側(cè)設(shè)備中的MCU對(duì)低成本、低功耗、高集成度以及安全性等方面有著更高的要求。首先，由于物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備往往需要長時(shí)間運(yùn)行，甚至在某些應(yīng)用場(chǎng)景下需要依賴電池供電，因此功耗控制至關(guān)重要。并且未來隨著物聯(lián)網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)持續(xù)增多，對(duì)于成本的敏感度也會(huì)越來越高，不單是MCU的成本，而是整個(gè)BOM的成本都需要降低。

其次，物聯(lián)網(wǎng)端側(cè)MCU通常需要集成更多的外圍設(shè)備和接口，如傳感器接口、通信模塊（如Wi-Fi、藍(lán)牙、Zigbee等），以及模擬信號(hào)處理功能，以便于連接和處理來自各種傳感器的數(shù)據(jù)。與此同時(shí)，部分物聯(lián)網(wǎng)端側(cè)的MCU可能會(huì)集成專用的處理核心，用于執(zhí)行特定的AI/ML（人工智能/機(jī)器學(xué)習(xí)）工作，以實(shí)現(xiàn)更高效的數(shù)據(jù)處理和智能決策。

最后，物聯(lián)網(wǎng)端側(cè)設(shè)備需要具備更強(qiáng)的安全性和可靠性，以保護(hù)設(shè)備免受網(wǎng)絡(luò)攻擊，同時(shí)避免數(shù)據(jù)泄露。

為了滿足未來物聯(lián)網(wǎng)端側(cè)設(shè)備中MCU產(chǎn)品的需求特點(diǎn)，瑞薩針對(duì)不同的物聯(lián)網(wǎng)端側(cè)設(shè)備的需求，進(jìn)行了不同級(jí)別產(chǎn)品的布局和開發(fā)。據(jù)沈清介紹，如針對(duì)可實(shí)現(xiàn)超低功耗待機(jī)的中低端產(chǎn)品，這些產(chǎn)品采用110nm Flash技術(shù)，在需要時(shí)提供一定的運(yùn)算能力，適合電池供電的傳感器類智能產(chǎn)品。

在對(duì)于性能有更高追求的領(lǐng)域，瑞薩高端的MCU著重在提高整體性能，在MCU架構(gòu)下提供可以媲美部分SoC的AI運(yùn)算能力，例如瑞薩推出的RA8系列MCU，集成ARM Cortex-M85內(nèi)核，支持Helium向量運(yùn)算加速，可以實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的視覺AI應(yīng)用。瑞薩基于RA8 MCU還設(shè)計(jì)了一款麥輪小車Demo，實(shí)現(xiàn)了語音控制、無線圖傳、運(yùn)動(dòng)控制等多功能于一體的全套解決方案。

另外，在MPU層面，使用更先進(jìn)的工藝可以提高產(chǎn)品性能，但瑞薩在此基礎(chǔ)上更進(jìn)一步，開發(fā)了可動(dòng)態(tài)重構(gòu)單元DRP，在瑞薩RZ/V2H新品上，DRP-AI可以在較低的工作電流下實(shí)現(xiàn)8TOPS的稠密AI算力。瑞薩也基于RZ/V2L MPU設(shè)計(jì)了一款高性能的AI解決方案，支持人臉識(shí)別、凝視檢測(cè)、DMS等多種應(yīng)用場(chǎng)景。

眾所周知，瑞薩深耕嵌入式系統(tǒng)，考慮到目前云端計(jì)算的資源越發(fā)緊張，越來越多的負(fù)荷會(huì)放到邊緣端來實(shí)現(xiàn)，這為邊緣端的產(chǎn)品提供了一個(gè)良好的發(fā)展機(jī)遇，但同時(shí)這也是一個(gè)挑戰(zhàn)，因?yàn)檫@會(huì)對(duì)具有高性能、高能效比產(chǎn)品的需求越來越多，瑞薩正在這一塊積極布局，如之前發(fā)布的22nm的嵌入式非易失性存儲(chǔ)技術(shù)，就是為后續(xù)的高性能邊緣計(jì)算產(chǎn)品進(jìn)行布局。同時(shí)，瑞薩也會(huì)在各個(gè)產(chǎn)品線上推出適合不同AI需求的對(duì)應(yīng)產(chǎn)品。

與此同時(shí)，隨著邊緣智能技術(shù)在這一領(lǐng)域快速發(fā)展，瑞薩將持續(xù)在軟硬件方面深度投入。并且，瑞薩認(rèn)為，未來視覺類和語言類應(yīng)用將逐漸實(shí)用化和日常化，更注重效能。因此瑞薩也正在積極探索這個(gè)領(lǐng)域，不斷推出符合市場(chǎng)需求的產(chǎn)品。此外，瑞薩也會(huì)基于這些MCU推出更多的成功產(chǎn)品組合來加快大家對(duì)物聯(lián)網(wǎng)端側(cè)設(shè)備的設(shè)計(jì)。

未來，物聯(lián)網(wǎng)端側(cè)設(shè)備對(duì)于MCU產(chǎn)品的需求必將越來越嚴(yán)苛，不僅是對(duì)成本、性能以及功耗等方面的需求，還對(duì)算力、效能已經(jīng)安全也有更多的要求。MCU廠商在開發(fā)相關(guān)MCU產(chǎn)品的過程中，需要綜合考量所有的因素，才能推出符合市場(chǎng)和客戶需求的產(chǎn)品，這是一個(gè)挑戰(zhàn)但或許也是一次發(fā)展的機(jī)會(huì)。