芯耀
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今天，全球物聯網市場已經發(fā)展至驗證關鍵期，成為數字經濟的新型基礎設施。根據Strategy Analytics發(fā)布的數據顯示，2022年全球物聯網設備數量為300億臺，到2027年，該數據將增長至430億臺。
邊緣智能興起，MCU如何變革？
2024年，人工智能從云端走入邊緣和嵌入式終端的趨勢明顯，越來越多的物聯網設備開始搭載更強大AI功能。與此同時，針對物聯網的惡意攻擊也愈發(fā)惡化。根據SonicWall Capture Labs發(fā)布的數據顯示，2022年全球物聯網惡意攻擊共計發(fā)生1.12億件。而隨著人工智能領域物聯網設備的不斷融合，也為物聯網惡意攻擊增加了更多的路徑和手段。
為此，物聯網市場對當前MCU的要求也越來越高，不僅需要有較高的處理性能、較低的功耗，更需要其擁有足夠的安全防御能力，來幫助終端客戶設計出更有市場競爭力的產品。
在這樣的背景下，英飛凌推出了全新PSOC Edge微控制器（MCU）系列產品。
圖 | 英飛凌PSOC Edge微控制器（MCU）
事實上，第一代PSoC MCU產品還要追溯到2002年，經過20多年持續(xù)的發(fā)展，現在英飛凌將眾多面向未來的MCU產品都整合到了PSOC品牌旗下，所以今天的PSOC Edge MCU新品是英飛凌物聯網產品戰(zhàn)略下的重要布局。
搭載優(yōu)化的ML，全新PSOC Edge MCU有哪些看點？
據悉，本次新推的PSOC Edge MCU是面向物聯網、消費和工業(yè)領域推出的，根據階梯式需求，涵蓋三個系列E81、E83 和 E84，均擁有優(yōu)化的ML學習能力。
圖 | 英飛凌科技物聯網、計算及無線事業(yè)線執(zhí)行副總裁Sam Geha
根據英飛凌科技物聯網、計算及無線事業(yè)線執(zhí)行副總裁Sam Geha的介紹，英飛凌全新的PSOC Edge E81、E83和E84 MCU都是基于高性能的Arm Cortex-M55內核開發(fā)的，支持Arm Helium DSP指令集并搭配Arm Ethos-U55神經網絡處理器，以及Cortex-M33內核搭配英飛凌超低功耗NNLite（一種用于加速神經網絡的專有硬件加速器）。
此外，PSOC Edge E81、E83和E84三個系列均支持豐富的外設集、片上存儲器、強大的硬件安全功能和各種連接外設選項，包括內置PHY的USB HS/FS、CAN總線、以太網，支持與Wi-Fi 6、BT/BLE的連接和Matter協議等。PSOC Edge E81 采用Arm Helium DSP技術和英飛凌NNLite神經網絡（NN）加速器。PSOC Edge E83和E84內置Arm Ethos-U55微型NPU處理器，與現有的Cortex-M系統相比，其機器學習性能提升了480倍，并且它們支持英飛凌NNlite神經網絡加速器，適用于低功耗計算領域的機器學習應用。
圖 | 英飛凌科技大中華區(qū)消費、計算與通信業(yè)務市場總監(jiān)彭祖年
那么為什么英飛凌要選擇這樣的配置呢？英飛凌科技大中華區(qū)消費、計算與通信業(yè)務市場總監(jiān)彭祖年解釋道：“我們在設計PSOC產品的時候，目標應用的需求最合適的內核是M55和M33。Helium是第八代Arm Cortex內核所支持的擴展DSP指令集，但是它的強項是數字信號的處理，我們的PSOC Edge也同樣支持Helium DSP。但是在需要用到大量矩陣運算的場景時，例如基于神經網絡的推理，DSP的運算性能還是遠不如一個專業(yè)的支持并行計算的NPU。另外就是我們在打造PSOC Edge平臺的時候，在追求性能的同時也考慮到功耗的平衡，所以我們將性能跟功耗在芯片設計上做了很好的平衡，用于覆蓋更多的場景。”
如前所述，PSOC Edge E8x系列的目標應用包括家電和工業(yè)設備中的人機界面（HMI）、智能家居和安全系統、機器人和可穿戴設備。這三個系列均支持通過語音/音頻感應來實現激活和控制，其中E83和E84 MCU為先進HMI的實現提供了增強功能，包括機器學習喚醒、視覺位置檢測和人臉/物體識別。
那么，E83和E84 MCU又有什么區(qū)別呢？彭祖年表示：“E84 MCU是E83 MCU的升級版，在豐富的功能集基礎上增加了低功耗圖形加速器和顯示功能，最高可支持像素為1024x768?！?/p>
為了更好地讓客戶了解PSOC Edge MCU的圖形顯示功能，英飛凌技術團隊還設計制作了一個有趣的Demo——PSOC Edge火箭飛船著陸器互動游戲，展示了PSOC Edge設備在同一芯片和應用中集成高性能計算、高級圖形處理和顯示、聲音活動監(jiān)測和自動語音檢測、使用ML的傳感和手勢檢測等多種功能的能力。
ML能力和信息安全，英飛凌MCU如何保障？
前面多次提到，PSOC Edge MCU擁有強大的ML和安全防御能力，英飛凌是如何實現的呢？
對此，Sam Geha提到：“2023年，英飛凌收購了一家人工智能算法方向的公司Imagimob，現在英飛凌已經把在邊緣人工智能應用的開發(fā)平臺Imagimob整合到了MCU開發(fā)環(huán)境ModusToolboxTM中。它可以為用戶提供一個端到端的機器學習的開發(fā)能力，涵蓋從用戶的數據處理、采集，模型的選擇與訓練，以及最終把它部署在MCU上的一個整套過程?！?/p>
言外之意，英飛凌通過收購整合，在PSOC Edge MCU中提供了比以往更強大的ML能力，用戶可以在某些項目中直接使用Imagimob已經訓練好的模型，比如嬰兒啼哭聲、咳嗽聲檢測等成熟的音頻識別模型等。當然，如果用戶也可以用Imagimob訓練自己的模型，通過數據采集和標簽模型訓練，再部署到英飛凌的平臺上。
此外，關于信息安全，Sam Geha更是表示：“我們認為‘信息安全’是必須的，也是物聯網市場能夠繼續(xù)發(fā)展的根基，我們將這個理念植入到了我們很多的產品中。作為‘安全芯片’全球主要的供應商之一，英飛凌有非常豐富的安全方面的經驗。關于PSOC Edge產品，我們也有為大家提供邊緣保護的很多技術。此外，在我們與arm合作定義的PSA最新安全體系認證中，我們一起重新定義了最高等級的PSA L4認證，我們可以通過這樣的認證讓用戶在涉及到物聯網產品的時候，可以確保他們用戶的數據安全，所以這也是我們跟目前其他安全類MCU相比較大的差異?！?/p>
寫在最后
英飛凌PSOC Edge MCU的目標市場聚焦在比MPU規(guī)模小，但又對ML、低功耗有要求的物聯網、消費和工業(yè)應用領域，并在信息安全方面為終端設備保駕護航，這塊市場的需求不可小覷，因為一旦涉及MPU，操作系統帶來的設計復雜度就會上升很多，而能滿足應用需求的MCU則是系統設計者的最佳選擇。
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