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通用MCU:挑戰與機遇并存

STM32單片機 ? 來源:STM32單片機 ? 作者:STM32單片機 ? 2022-07-28 09:42 ? 次閱讀
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說起嵌入式技術,STM32可以說是開發者心目中一個響當當的品牌。經過多年發展,意法半導體已成為全球通用MCU廠商。如今的STM32家族包含1,200多款MCU和MPU產品,分為十八條產品線。值此STM32嵌入式技術誕生十五周年之際, 意法半導體2022年STM32中國線上技術周于7月18 - 22日隆重舉辦。

首屆STM32中國線上技術周匯聚眾多生態系統合作伙伴、開發者和客戶,展示各種基于ST產品開發的最新創新成果。意法半導體管理層、行業合作伙伴及工程師帶來了35場高能演講,以及“最熱”的產品與技術解決方案演示,真可謂嵌入式技術領域的一場風云際會。

在活動開幕日上,意法半導體總裁兼首席執行官 Jean-Marc Chery通過視頻發表了熱情洋溢的主題演講,分享了ST的公司愿景與未來的發展規劃。他指出,中國是意法半導體最重要的市場之一,不僅僅是針對MCU市場。ST的戰略源于三個長期賦能社會發展的趨勢:智能出行,電源&能源,物聯網&互聯,而STM32嵌入式處理解決方案在促進這些趨勢發展過程中發揮著重要作用,尤其是工業應用。他還特別強調,在ST推動STM32技術創新及STM32Cube生態系統建設過程中,始終將開發者需求放在首位。未來,ST將繼續創新,加大資源投入,力爭為用戶提供市場上最好的開發環境。

意法半導體執行副總裁兼通用微控制器子產品部總經理Ricardo.De-Sa-earp在主題演講中,向大家詮釋了MCU市場和供應鏈發展趨勢和所面臨的挑戰,以及ST為繼續創新和發展通用MCU應用的主要戰略舉措。

意法半導體執行副總裁,中國區總裁Henry CAO闡述了STM32如何助力中國客戶創新。ST致力于為中國開發者提供更安全、更互聯和更智能的創新設計思路和解決方案,不僅通過各種線上線下技術盛會,還致力于中國嵌入式人才培養和本地化支持,以強大的全球及本地生態合作伙伴為用戶提供更全面的技術賦能。

通用MCU:挑戰與機遇并存

Ricardo指出,受汽車、工業應用、家庭和建筑自動化以及節能行業增長推動,市場對MCU的需求非常強勁。MCU以更低的價格帶來更強的計算能力,讓終端系統能夠獲得更豐富的感知、用戶和數據界面等功能。系統能夠處理來自傳感器越來越多的數據,驅動更多的電力系統,提供更復雜的用戶界面。

從供應鏈角度來看,行業整體交貨期還是較長。ST與客戶密切合作,通過評估替代產品和解決方案,盡量減少對供應鏈的影響,同時加大投資,擴大在克羅爾和阿格雷特的300 mm晶圓產能,為90 nm和40 nm新產品提供增長潛力。

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工業市場占通用MCU市場(不包括汽車MCU和MPU)的52%。據Omdia預計,到2026年這一數據將提升至65%。推動市場增長的主要動力包括:能效、云連接、無線連接、人工智能AI)的普及(尤其是在預測性維護領域)、電動汽車基礎設施開發以及能源使用優化(在專業和個人建筑環境中使用能源)。ST的戰略重點是通過開發者社區為這些領域的開發者提供解決方案。讓STM32開發者更輕松

ST與合作伙伴社區一起不斷豐富Cube生態系統中的附加擴展板、軟件驅動程序、中間件、應用實例、AI擴展工具包。使用STM32Cube生態系統的開發者數量在大幅增加,5年來年均復合增長率(CAGR)達到27%,遠高于市場增長率。

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除了提供資源,ST和合作伙伴還在專業和學術領域開展大量培訓計劃,在線上提供超過150小時的慕課課程。6月初,ST在網站上推出STM32開發者專區,將開發STM32產品時所需內容整合起來,讓開發者輕松訪問,輕松開發。不斷提升嵌入式處理性能

STM32不斷通過創新的功能模塊和低功耗性能來強化產品內容,尤其注重增加更多無線連接功能,提供更高級的安全特性,提供AI功能及提高計算能力,并由生態系統提供支持,讓客戶在整個產品組合中自由挑選。

支持客戶云連接應用

客戶群和應用需要越來越多的云連接(我們稱之為“云化”)以及與其他設備的互連。系統需要各種無線技術,從Bluetooth、Zigbee、Thread、Matter、Wi-Fi、UWB等短程連接到Sub-GHz和蜂窩技術等遠程連接。

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據ABI預測,未來五年通用 MCU的無線市場將以每年24% 的速度增長。ST正在開發支持所有標準的產品,并與STM32Cube生態系統完全兼容。此外,無線MCU還利用STM32Trust平臺,并內置安全特性,借助STM32Cube擴展包實現原生云連接。

賦能信息安全

STM32Trust平臺為客戶帶來實現安全可靠系統所需的工具和特性,客戶可在該平臺使用混淆和加密等技術保護其軟件(IP保護),還可使用針對單個產品的唯一識別密鑰來認證連接至網絡的設備。

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ST的安全性以Global Platform全球平臺發布的針對IoT平臺的安全標準為基礎,擁有完整的SESIP 3級認證產品。ST將為需要SESIP 4級認證的應用定義具有Secure Enclave安全飛地和原生安全服務的平臺。對于更關鍵的應用,ST憑借附加安全芯片STSafe,已具備提供Common Criteria通用標準5級保護的能力。

讓邊緣端AI成為現實

ST在最近的資本市場日預先發布了STM32N6,這是首款嵌入意法半導體開發的Neural-ART NPU加速器的MCU。ST提出一種相當于采用AI硬件加速的四核MPU推理性能,能效提高12倍,推理能力成本提高11倍。智能城市領域的一些領先客戶已在其新系統中圍繞STM32N6與我們進行了合作。

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因為有了STM32Cube.AI和NanoEdge.AI studio,客戶也可在其現有平臺上實施AI解決方案,無需等待STM32N6,無需內部AI專家團隊即可構建AI解決方案,并快速推向市場。

STM32 MPU:提升面向工業應用的處理性能

根據IC Insights和ST內部估計,嵌入式MPU市場預計在未來五年內將以每年7%的速度增長。MPU是ST下一個增長產品,為STM32帶來更完整的產品組合。

ST的目標是利用cube生態系統,為龐大的客戶群提供嵌入式MPU解決方案。客戶可以像使用STM32 MCU一樣選擇、配置和使用STM32MP產品。ST還在開源軟件中提出差異化解決方案,例如OpenSTLinux平臺,它是OSS社區中的參考32位平臺。

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MPU產品組合由24條產品組成,提供單雙A7 ARM內核解決方案,并集成適合實時應用處理的Cortex M4內核。產品中豐富的以太網CAN接口,非常適合工業應用;其GPU和顯示接口,也非常適合圖形系統和網關。

自ST在2020年首次推出該產品系列以來,已經有超過150家客戶實現3倍年增長率,主要涵蓋智能家居和智能建筑、POS系統、工廠自動化解決方案、數字電源和能源管理系統以及系統級模塊(SOM)制造領域。ST通用MCU未來規劃

未來5年內,全球通用MCU市場將以每年9%的速度增長。ST將在以下三個領域超越市場:

通用 MCU:這源于ST高度創新的解決方案和生態系統

無線MCU:這源于ST可覆蓋所有連接標準,并具有STM32Cube生態系統和安全認證解決方案支持

嵌入式MPU:這源于ST的新產品和軟件解決方案

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面對飽和的供應鏈,ST將與客戶密切合作,處理緊急情況并尋找解決方案,利用強大的產品組合提高靈活性,如新推出的STM32C0和STM32G0產品系列,并投資擴大產能,為新產品系列服務。

ST正在通過強大的新產品開發路線圖,解決圍繞無線連接、AI解決方案、安全性、超低功耗和高性能MCU和MPU的重大市場演變,讓STM32繼續為行業帶來創新的產品和生態。STM32以平臺化戰略塑造工業市場

“如何在不確定性中尋找確定性,這是關鍵所在。對于STM32來說,只有不斷深化產品,根據邊際效用遞增原則,打造符合市場需求的一站式產品平臺。”意法半導體中國區市場部盧永海強調。

據OMDIA數據,2020年工業市場規模為410億美金, 預計2023年可達480億美金。ST 擁有廣泛的產品線, 包括STM32 MCU、強大的功率和模擬產品線(IGBT,SIC ,GAN,功率驅動)等,關鍵就是覆蓋工業應用對芯片的全方面需求。

一方面,風光水儲新能源5G、數字經濟、云、服務器、數字電源等領域對半導體產生強勁需求。另一方面,工業4.0時代用工荒和勞動力之間的矛盾,機器自動化代替人的趨勢驅動下,未來工業發展的熱點和需求包括:無線連接能力、全方位的安全保護、邊緣AI,及電機控制及電源智能化。

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針對市場需求,ST確定了以電源和能源,電機控制及自動化為STM32的主力市場和發展重心,打造STM32全方位產品平臺陣營,覆蓋從低端到高端,從低成本到高性能,從簡單性應用到復雜性應用,從支持藍牙Lora無線應用的STM32WB、STM32WL,到可以運行LINUX 的STM32MPU系列。

工業自動化,一個典型的工業自動化系統核心組成包括HMI , PLC 和IO 擴展模塊,伺服控制,編碼器變頻器步進電機控制器,及通訊板卡。近年來,工業自動化客戶由小變大, 由弱變強, 從單一產品到涵蓋工業自動化全方面產品系統組合,平臺化的自動化產品需要平臺化的MCU 和功率電源驅動芯片為之服務,而且可以覆蓋從低成本到高性能,從低端到高端的產品應用需求。

電機控制,是工業控制的核心領域。典型的電機控制主要組成包括:電流環,速度環,位置環,功率單元,位置和速度檢測控制單元,主控和通訊部分。

在MCU主控部分,ST推薦STM32G0(64MHz )/G4(170MHz )/H7(550MHz )/F4(180MHz)。在編碼器部分,ST推薦主頻170MHz的AD 4M, 帶硬件過采樣模塊的STM32G4。中國市場上的頭部企業已經把G4 作為變頻器和編碼器將來的主要平臺。

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在伺服PLC控制方面,F4已經被廣泛應用。如果用戶有性能和資源升級化需求,ST推薦STM32F7/H7,主頻550MHz ,FLASH 為2M , RAM 為1M 。STM32已占據目前伺服市場主要份額, 并成為頭部供應商。目前市場通訊協議主要有CAN OPEN、ETHERCAT、RS485 , Ethercat 正在成為主流, 已有兩家頭部工業自動化客戶通過FPGA 實現EtherCAT IP Core ,并且成為STM32+FPGA( 內嵌的Ethercat IP CORE )主流平臺和架構。

ST的平臺化戰略不僅體現于在整體上打造針對工業自動化的STM32, 還體現于針對重要的細分領域如電機控制打造其專屬平臺化解決方案。比如STM32G0 入門級32位 MCU, 滿足低成本應用相對簡單的電機控制,例如風機、水泵、電動工具、電動自行車等簡單應用;STM32G4 主流型MCU, 主頻170MHz ,集成了眾多模擬外設,滿足變頻器、編碼器、步進伺服等中端應用;高性能MCU STM32F4(180MHz ) /F7( 216MHz) /H7 (550MHz)滿足PLC 、Servo 從低端到高端的應用。所有單核F4/F7/H7 在144 PIN 及以上甚至可做到PIN TO PIN 兼容。

在數字電源市場,目前主流架構是用STM32G4 + STM32H7 作為主控。G4 具有達到184ps高精度TIMER ,H7的 TIMER精度達NS 級,非常適合數字電源應用。目前幾家頭部企業已經進入量產階段。

光伏逆變器和儲能新能源是個強勁增長的領域, 也是ST的發展重點。典型光伏逆變器系統主要包括通訊監控, HMI 和逆變,拉弧檢測快速關斷。針對單三相逆變器核心主控,ST推薦單核STM32H743/H753/雙核H745/G491,可輕松實現處理PFC、MPPT,以及逆變的功能算法。目前市場上幾家頭部企業正在使用STM32H7 單雙核做逆變器和儲能的主控器, 已經進入量產,正在取代傳統DSP進入平臺性使用階段。對于HMI 和通訊監控部分 ,STM32占據了絕對市場份額。對于新的設計或者性能提升的用戶需求,ST推薦單核和雙核STM32H7以及G4 /F4。

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在人機交互方面,STM32系列同樣表現出色。對于低階顯示應用,ST推薦STM32G0,僅一顆入門型MCU便能實現320x240彩屏顯示。對于分辨率在800x600,只需要單緩存的情況,推薦STM32H7A3,直接使用內置1MB SRAM作為圖像緩存,無需外擴SDRAM。如需進一步的圖像處理,推薦STM32H723或者H725系列,主頻高達550MHz,可以更好地對圖像進行編輯,實現更好的動態效果。對于習慣使用開源系統Linux的用戶,可以選用STM32MP1,分辨率最大支持1366x768,并且支持MIPI接口。ST還提供免費的TouchGFX圖像開發工具,讓顯示效果更加炫酷。STM32軟硬件生態是平臺化的有機組成

在打造平臺化MCU的同時,ST也在加強生態建設。優秀的平臺化產品和穩健的客戶是基礎,生態作為有機組成,兩者相輔相成。

在硬件方面,ST為STM32系列配置了一系列開發板和評估板,方便用戶快速評估加快產品上市。在軟件方面,ST已推出最新的針對電機控制的軟件包SDK5.Y,源碼全部開放,把對電機控制的想法,算法和積累分享給所有用戶。

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在功能安全方面,客戶出口工業產品往往需要各種產品認證,如SIL2、SIL3、CLASS B等。STM32能夠給用戶提供完整的已通過TUV 認證的 SIL2/SIL3 軟件包和資料,適用于IEC61508 ,以及在此基礎上延申的更多行業標準如 61800等。許多客戶已使用ST的軟件庫,產品涉及BMS 、電機控制器、電梯控制器、伺服控制器等。ST的目標是將功能安全性能涵蓋所有的STM32產品,將其打造成為針對功能安全的百寶箱。

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以優秀的平臺化STM32產品戰略為依托, 以穩健的工業客戶群為基礎,以豐富強大的生態為有機組成,與客戶同目標,共成長,篤行致遠,這就是STM32最終的確定性!期待來年的STM32峰會上與你分享STM32平臺與生態的更多突破與創新!

THE END

審核編輯 :李倩

聲明:本文內容及配圖由入駐作者撰寫或者入駐合作網站授權轉載。文章觀點僅代表作者本人,不代表電子發燒友網立場。文章及其配圖僅供工程師學習之用,如有內容侵權或者其他違規問題,請聯系本站處理。 舉報投訴
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原文標題:STM32發展三大關鍵詞:戰略平臺化,客戶穩健化,生態有機化

文章出處:【微信號:STM32_STM8_MCU,微信公眾號:STM32單片機】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。

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