英飛凌發(fā)布全新PSOC Edge MCU，實(shí)時(shí)響應(yīng)AI賦能物聯(lián)網(wǎng)、消費(fèi)和工業(yè)應(yīng)用

今天，全球物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)已經(jīng)發(fā)展至驗(yàn)證關(guān)鍵期，成為數(shù)字經(jīng)濟(jì)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(tái)，到2027年，該數(shù)據(jù)將增長(zhǎng)至430億臺(tái)。

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(shì)明顯，越來越多的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備開始搭載更強(qiáng)大AI功能。與此同時(shí)，針對(duì)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(jì)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(chǎng)對(duì)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(jì)出更有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)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(shí)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(diǎn)？

據(jù)悉，本次新推的PSOC Edge MCU是面向物聯(lián)網(wǎng)、消費(fèi)和工業(yè)領(lǐng)域推出的，根據(jù)階梯式需求，涵蓋三個(gè)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(jì)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(jì)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(gè)系列均支持豐富的外設(shè)集、片上存儲(chǔ)器、強(qiáng)大的硬件安全功能和各種連接外設(shè)選項(xiàng)，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(jī)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(jì)算領(lǐng)域的機(jī)器學(xué)習(xí)應(yīng)用。

圖 | 英飛凌科技大中華區(qū)消費(fèi)、計(jì)算與通信業(yè)務(wù)市場(chǎng)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(fèi)、計(jì)算與通信業(yè)務(wù)市場(chǎng)總監(jiān)彭祖年解釋道：“我們?cè)谠O(shè)計(jì)PSOC產(chǎn)品的時(shí)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(kuò)展DSP指令集，但是它的強(qiáng)項(xiàng)是數(shù)字信號(hào)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(yùn)算的場(chǎng)景時(shí)，例如基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的推理，DSP的運(yùn)算性能還是遠(yuǎn)不如一個(gè)專業(yè)的支持并行計(jì)算的NPU。另外就是我們?cè)诖蛟霵SOC Edge平臺(tái)的時(shí)候，在追求性能的同時(shí)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(jì)上做了很好的平衡，用于覆蓋更多的場(chǎng)景?！?/p>

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(jī)界面（HMI）、智能家居和安全系統(tǒng)、機(jī)器人和可穿戴設(shè)備。這三個(gè)系列均支持通過語音/音頻感應(yīng)來實(shí)現(xiàn)激活和控制，其中E83和E84 MCU為先進(jìn)HMI的實(shí)現(xiàn)提供了增強(qiáng)功能，包括機(jī)器學(xué)習(xí)喚醒、視覺位置檢測(cè)和人臉/物體識(shí)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(jí)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。”

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(duì)還設(shè)計(jì)制作了一個(gè)有趣的Demo——PSOC Edge火箭飛船著陸器互動(dòng)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(jì)算、高級(jí)圖形處理和顯示、聲音活動(dòng)監(jiān)測(cè)和自動(dòng)語音檢測(cè)、使用ML的傳感和手勢(shì)檢測(cè)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(qiáng)大的ML和安全防御能力，英飛凌是如何實(shí)現(xiàn)的呢？

對(duì)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(tái)Imagimob整合到了MCU開發(fā)環(huán)境ModusToolbox^TM中。它可以為用戶提供一個(gè)端到端的機(jī)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(gè)整套過程。”

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(qiáng)大的ML能力，用戶可以在某些項(xiàng)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(cè)等成熟的音頻識(shí)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(tái)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(chǎng)能夠繼續(xù)發(fā)展的根基，我們將這個(gè)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(yàn)。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(jí)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(shí)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。”

寫在最后

英飛凌PSOC Edge MCU的目標(biāo)市場(chǎng)聚焦在比MPU規(guī)模小，但又對(duì)ML、低功耗有要求的物聯(lián)網(wǎng)、消費(fèi)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(chǎng)的需求不可小覷，因?yàn)橐坏┥婕癕PU，操作系統(tǒng)帶來的設(shè)計(jì)復(fù)雜度就會(huì)上升很多，而能滿足應(yīng)用需求的MCU則是系統(tǒng)設(shè)計(jì)者的最佳選擇。