1985
在過去的幾十年里，互聯(lián)網(wǎng)引領了人類生活的巨大變革，而物聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)將推動這種變革達到一個新的高度。據(jù)IoT Analytics數(shù)據(jù)顯示，2022年活躍連接的物聯(lián)網(wǎng)設備已經(jīng)達到了144億，2025年將增長至270億。我們已經(jīng)加速進入物聯(lián)網(wǎng)時代。而AI技術的加入，也給物聯(lián)網(wǎng)端側設備的發(fā)展帶來了不斷的技術創(chuàng)新和挑戰(zhàn)，而作為物聯(lián)網(wǎng)設備中必不可少的控制與計算大腦，MCU的應用也將迎來變革。
那應用于物聯(lián)網(wǎng)端側設備的MCU產(chǎn)品與通用的MCU產(chǎn)品有何不同呢？兆易創(chuàng)新MCU事業(yè)部產(chǎn)品市場資深經(jīng)理張衛(wèi)華認為主要有以下四個方面：
一是低功耗方面。傳統(tǒng)的低功耗MCU主要關注低靜態(tài)待機功耗（可降低至10uA及其以下）。而物聯(lián)網(wǎng)技術的發(fā)展和應用場景的多元化，對物聯(lián)網(wǎng)端側設備的MCU提出了新的需求，其中非常重要的一點便是動態(tài)運行功耗和平均運行功耗的優(yōu)化。
二是封裝尺寸方面。在工業(yè)及傳統(tǒng)應用領域，客戶端普遍采用的通用MCU多采用LQFP等大尺寸封裝。然而，物聯(lián)網(wǎng)端側設備的緊湊結構設計，要求主控MCU必須采用較小尺寸的封裝方案。
三是安全性方面。相較于通用領域，物聯(lián)網(wǎng)端側設備的安全問題受到了更多重視。除了加強網(wǎng)絡層面的安全措施，端側設備自身的安全設計同樣不可或缺，這便要求MCU需要具備硬件加解密能力。
四是無線連接能力方面。網(wǎng)絡連接能力對物聯(lián)網(wǎng)端側設備而言是實現(xiàn)智能化、自動化以及與用戶及其他設備和服務進行互動的基礎，這一關鍵功能可通過外接無線網(wǎng)卡模塊或者采用內置Wi-Fi功能的MCU來實現(xiàn)。
未來，隨著邊緣AI技術的加入，應用于物聯(lián)網(wǎng)端側的MCU也會有著與往常不同的發(fā)展趨勢。張衛(wèi)華認為：“在主流市場，TinyML on MCU趨勢方興未艾?，F(xiàn)階段，Edge AI技術已從以ARM Cortex-A核為主的SoC芯片延伸至以ARM Cortex-M核為主的MCU芯片。
與此同時，以TensorFlowLite為代表TinyML(微機器學習)框架已經(jīng)成熟商用，這項技術使得神經(jīng)網(wǎng)絡算法能夠輕松運行在常見的主流MCU中，該技術賦能主流MCU，使得數(shù)百億的存量MCU具備了Edge AI處理能力，形成“普惠式”Edge AI解決方案。
利用TinyML技術，MCU產(chǎn)品僅需消耗數(shù)KB SRAM/數(shù)十KB Flash便可輕松處理傳感器融合數(shù)據(jù)，為工業(yè)設備異常檢測、可預測性維護等應用場景賦能。即便是應用最廣泛的智能語音/機器視覺等邊緣人工智能應用，TinyML based神經(jīng)網(wǎng)絡算法也可以在中高端MCU（100MHz工作主頻，數(shù)十KB SRAM，數(shù)百KB Flash）上流暢運行?！?/p>
而對于更為高端的市場，張衛(wèi)華認為，內置算力硬件的Edge AI MCU與應用處理器/SoC將逐漸形成跨界(CrossOver)競爭。這些算力硬件通常包括矢量指令集擴展CPU核（如支持ARM Helium 技術的Cortex-M55/M85,符合RVE規(guī)范的RISC-V核）和輕量級低功耗NPU。對Edge AI MCU而言，INT8 0.5TOPS已成為算力臨界值，而輕量級算力與低功耗相結合則是Edge AI MCU獲得市場的重要策略。
但張衛(wèi)華同時也表示：“雖然頭部MCU廠商紛紛推出了Edge AI MCU，但在除TWS耳機和智能語音助手之外的傳統(tǒng)MCU應用場景尚未出現(xiàn)突破性的殺手級應用。這主要是因為兩方面的原因：一方面，傳統(tǒng)MCU碎片化的應用場景不能為Edge AI技術提供必需的大數(shù)據(jù)支持；另一方面，傳統(tǒng)MCU開發(fā)人員通常只擅長開發(fā)面向應用的解決方案，而要求他們快速掌握神經(jīng)網(wǎng)絡算法的裁剪優(yōu)化、訓練與部署等新技術，則存在一定的難度和挑戰(zhàn)。”
對于低端的MCU市場，ARM 32bits MCU正迅速取代8bit/16bit MCU是一個主要趨勢，許多頭部MCU廠商也紛紛推出了高性價比M0+產(chǎn)品。
物聯(lián)網(wǎng)端側市場的應用具有多樣化且越來越智能化的特點，他們對于MCU的需求也在不斷變化，想要在這樣多變且龐大的市場中占領一席之地，也需要MCU廠商進行提前布局。作為國內領先的MCU廠商之一，兆易創(chuàng)新也已經(jīng)在這一領域積極部署。據(jù)張衛(wèi)華介紹，兆易創(chuàng)新主要從三個方向上對物聯(lián)網(wǎng)端側設備的MCU產(chǎn)品進行規(guī)劃布局：
首先，在低功耗MCU產(chǎn)品線領域，兆易創(chuàng)新正不斷加大研發(fā)投入，以此構建更為豐富的產(chǎn)品組合，覆蓋不同的性能和多樣性；
同時，連接是物聯(lián)網(wǎng)領域重要的底層技術。在無線連接MCU產(chǎn)品線領域，兆易創(chuàng)新聚焦Wi-Fi、BLE等短距離連接技術，已成功量產(chǎn)Wi-Fi 4、Wi-Fi 6+BLE等芯片，未來還計劃開發(fā)Wireless NIC芯片，使得每一顆GD32 MCU都具備無線接入能力；
并且，在Edge AI技術與軟硬件方案方面，兆易創(chuàng)新目前也正致力于探索并發(fā)掘具有潛力的Edge AI應用需求，采用現(xiàn)有的主流MCU開發(fā)TinyML based Edge AI Solution，解決細分行業(yè)應用及客戶的普遍痛點。現(xiàn)階段，兆易創(chuàng)新已投入多個創(chuàng)新Edge AI軟硬件解決方案的研發(fā)。
可以說，AI技術的引入，為物聯(lián)網(wǎng)注入了智慧的‘靈魂’，但想要充分發(fā)揮這種智慧，還需底部硬件的支持，如MCU等，這對于這些廠商來說既是一次機遇也是一次挑戰(zhàn)。
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