芯耀
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今天，全球物聯(lián)網(wǎng)市場已經(jīng)發(fā)展至驗證關(guān)鍵期，成為數(shù)字經(jīng)濟的新型基礎(chǔ)設(shè)施。根據(jù)Strategy Analytics發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，2022年全球物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備數(shù)量為300億臺，到2027年，該數(shù)據(jù)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(lián)網(wǎng)設(shè)備開始搭載更強大AI功能。與此同時，針對物聯(lián)網(wǎng)的惡意攻擊也愈發(fā)惡化。根據(jù)SonicWall Capture Labs發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，2022年全球物聯(lián)網(wǎng)惡意攻擊共計發(fā)生1.12億件。而隨著人工智能領(lǐng)域物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的不斷融合，也為物聯(lián)網(wǎng)惡意攻擊增加了更多的路徑和手段。
為此，物聯(lián)網(wǎng)市場對當(dāng)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(shè)計出更有市場競爭力的產(chǎn)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(chǎn)品。
圖 | 英飛凌PSOC Edge微控制器（MCU）
事實上，第一代PSoC MCU產(chǎn)品還要追溯到2002年，經(jīng)過20多年持續(xù)的發(fā)展，現(xiàn)在英飛凌將眾多面向未來的MCU產(chǎn)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(lián)網(wǎng)產(chǎn)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(jù)悉，本次新推的PSOC Edge MCU是面向物聯(lián)網(wǎng)、消費和工業(yè)領(lǐng)域推出的，根據(jù)階梯式需求，涵蓋三個系列E81、E83 和 E84，均擁有優(yōu)化的ML學(xué)習(xí)能力。
圖 | 英飛凌科技物聯(lián)網(wǎng)、計算及無線事業(yè)線執(zhí)行副總裁Sam Geha
根據(jù)英飛凌科技物聯(lián)網(wǎng)、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(nèi)核開發(fā)的，支持Arm Helium DSP指令集并搭配Arm Ethos-U55神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理器，以及Cortex-M33內(nèi)核搭配英飛凌超低功耗NNLite（一種用于加速神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)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(shè)集、片上存儲器、強大的硬件安全功能和各種連接外設(shè)選項，包括內(nèi)置PHY的USB HS/FS、CAN總線、以太網(wǎng)，支持與Wi-Fi 6、BT/BLE的連接和Matter協(xié)議等。PSOC Edge E81 采用Arm Helium DSP技術(shù)和英飛凌NNLite神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（NN）加速器。PSOC Edge E83和E84內(nèi)置Arm Ethos-U55微型NPU處理器，與現(xiàn)有的Cortex-M系統(tǒng)相比，其機器學(xué)習(xí)性能提升了480倍，并且它們支持英飛凌NNlite神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)加速器，適用于低功耗計算領(lǐng)域的機器學(xué)習(xí)應(yīng)用。
圖 | 英飛凌科技大中華區(qū)消費、計算與通信業(yè)務(wù)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(wù)市場總監(jiān)彭祖年解釋道：“我們在設(shè)計PSOC產(chǎn)品的時候，目標(biāo)應(yīng)用的需求最合適的內(nèi)核是M55和M33。Helium是第八代Arm Cortex內(nèi)核所支持的擴展DSP指令集，但是它的強項是數(shù)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(jīng)網(wǎng)絡(luò)的推理，DSP的運算性能還是遠(yuǎn)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(shè)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(biāo)應(yīng)用包括家電和工業(yè)設(shè)備中的人機界面（HMI）、智能家居和安全系統(tǒng)、機器人和可穿戴設(shè)備。這三個系列均支持通過語音/音頻感應(yīng)來實現(xiàn)激活和控制，其中E83和E84 MCU為先進(jìn)HMI的實現(xiàn)提供了增強功能，包括機器學(xué)習(xí)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(chǔ)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(shù)團(tuán)隊還設(shè)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(shè)備在同一芯片和應(yīng)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(xiàn)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(xiàn)在英飛凌已經(jīng)把在邊緣人工智能應(yīng)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(xué)習(xí)的開發(fā)能力，涵蓋從用戶的數(shù)據(jù)處理、采集，模型的選擇與訓(xùn)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(jīng)訓(xùn)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(dāng)然，如果用戶也可以用Imagimob訓(xùn)練自己的模型，通過數(shù)據(jù)采集和標(biāo)簽?zāi)Ｐ陀?xùn)練，再部署到英飛凌的平臺上。
此外，關(guān)于信息安全，Sam Geha更是表示：“我們認(rèn)為‘信息安全’是必須的，也是物聯(lián)網(wǎng)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(chǎn)品中。作為‘安全芯片’全球主要的供應(yīng)商之一，英飛凌有非常豐富的安全方面的經(jīng)驗。關(guān)于PSOC Edge產(chǎn)品，我們也有為大家提供邊緣保護(hù)的很多技術(shù)。此外，在我們與arm合作定義的PSA最新安全體系認(rèn)證中，我們一起重新定義了最高等級的PSA L4認(rèn)證，我們可以通過這樣的認(rèn)證讓用戶在涉及到物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品的時候，可以確保他們用戶的數(shù)據(jù)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(biāo)市場聚焦在比MPU規(guī)模小，但又對ML、低功耗有要求的物聯(lián)網(wǎng)、消費和工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域，并在信息安全方面為終端設(shè)備保駕護(hù)航，這塊市場的需求不可小覷，因為一旦涉及MPU，操作系統(tǒng)帶來的設(shè)計復(fù)雜度就會上升很多，而能滿足應(yīng)用需求的MCU則是系統(tǒng)設(shè)計者的最佳選擇。
下載ECAD模型
