意法半導(dǎo)體(ST)自2007年推出STM32首款Cortex-內(nèi)核MCU以來,十幾年來,在MCU市場上不斷加大創(chuàng)新力度,STM32持續(xù)出新。
日前,在“STM32 創(chuàng)新媒體溝通會”上,ST微控制器和數(shù)字 IC 產(chǎn)品部 MDG 亞太區(qū)、物聯(lián)網(wǎng)/人工智能創(chuàng)新中心及數(shù)字營銷副總裁朱利安(Arnaud JULIENNE) 表示,ST即將進入一個新時代,設(shè)備端需要更加智能的處理、更安全地連接到云端,ST 計劃未來達到200億美元的目標,微控制器和數(shù)字IC產(chǎn)品會聚焦在更安全、更互聯(lián)和更智能的方向。
STM32:工業(yè)級32位MCU領(lǐng)跑者
STM32自發(fā)布以來累計出貨量已經(jīng)超過110億片,市場份額從2017年的第三名、2018-2020年的第二名,到2021年,ST已經(jīng)成為全球通用MCU領(lǐng)域第一名。
朱利安表示,有機增長模式推動了ST的市場份額增加,數(shù)字化會帶來更大的、達到四倍的32位MCU的增長。這其中,最大的增長將來自工業(yè)控制,且未來增速會更快。在潛在市場,MCU工業(yè)市場份額將從2021年的52%增長到2026年的65%。
預(yù)計2021-2026年,工業(yè)MCU主要有五大增長點:首先是家電領(lǐng)域,來源于能源效率提升和云連接的需求;二是針對工控自動化的預(yù)測性維護需求,其中涉及工業(yè)設(shè)備部署AI的功能等;三是電動工具的無線化,例如其電池壽命、工作效率等都可以通過無線方式更好地實現(xiàn)管控;四是電氣化,特別是汽車電動化,包括汽車相關(guān)的充電管理、充電樁等需求;第五是建筑方面,可以更智能、更安全、更節(jié)能。
基于這些可預(yù)見的需求和增長點,STM32持續(xù)更新,將會在安全性、無線連接、人工智能等方面進一步進行創(chuàng)新和升級。
針對業(yè)界著重關(guān)注的供應(yīng)鏈問題,ST正在部署一個長期計劃,以提升供應(yīng)鏈的靈活度、堅韌度。產(chǎn)能方面,ST也在持續(xù)增加投資,2022年投資支出35億美金,今年將投入超過 40億美金,其中,很大一部分資金將用于支撐STM32在90納米和40納米的產(chǎn)能擴充。
除了內(nèi)部產(chǎn)能,ST也在還積極和全球多個代工廠合作,這些合作不僅支持今、明年的產(chǎn)能計劃,據(jù)透露,ST也在規(guī)劃未來4-6年甚至更久的代工合作計劃。
“你的下一個 8 位MCU是32位MCU”
為了支持入門級市場的需求,ST面向成本敏感型應(yīng)用推出了32位MCU STM32C0系列。
ST MDG中國區(qū)總監(jiān)曹錦東指出,8位MCU在整個市場中占比25%左右,這其實是非常大的市場,主要應(yīng)用包括小家電、玩具、簡單的智能家居控制等。
隨著產(chǎn)業(yè)升級和應(yīng)用升級,一方面,這些設(shè)備本身有升級的需求,比如對傳感器信號采集處理、顯示、人機交互、數(shù)據(jù)處理、AI算法等更高需求,這背后都需要強大的MCU來支撐;另一方面,從性價比角度來看,8位和32位MCU已經(jīng)非常接近,甚至8 位MCU的性價比已經(jīng)沒有32位高了,一些用戶已經(jīng)開始轉(zhuǎn)向32位MCU。
STM32C0就在這一背景下誕生,可以說它是STM32家族中最經(jīng)濟的MCU,從成本上來講,ST希望用戶能夠從8位MCU實現(xiàn)無縫切換;此外,在可靠性、設(shè)計的延續(xù)性方面,都能夠支持未來所需的優(yōu)化和兼容。
據(jù)介紹,STM32C0系列外設(shè)簡單,與同類產(chǎn)品相比,具有更強大的性能、質(zhì)量可靠性和穩(wěn)定性,擁有STM32龐大成熟的生態(tài)系統(tǒng)。
STM32C0擁有小巧緊湊的多種封裝形式,動態(tài)功耗可實現(xiàn)更高效率,通過豐富的開發(fā)工具和生態(tài)系統(tǒng),可以加快評估、原型和設(shè)計。作為8位MCU的平替,STM32C0的價格與STM8 相當(dāng),而性能更加優(yōu)秀,開發(fā)如8位MCU一樣簡單。
盡管面向的是相對簡單的應(yīng)用,但STM32C0依然具備32位MCU該有的“硬核實力”,它基于M0+內(nèi)核。和STM8比較,DMIPS性能做到了10倍提升。也就是說,過去STM8 1毫秒只能處理一個任務(wù),用STM32C0可以處理10個任務(wù)。
在一個智能窗簾的應(yīng)用案例中,以往的系統(tǒng)需要兩部分:STM8S做電機控制,STM8做搖控器,現(xiàn)在一顆STM32C0就可以取代STM8S和STM8,同時滿足性能和低功耗要求。在一些復(fù)雜應(yīng)用中,比如窗簾(需要高級定時器做電機控制),以及一些小家電、電動工具(如豆?jié){機等)等與電機相關(guān)的應(yīng)用中,STM32C0將成為主流應(yīng)用的方式。
曹錦東補充,不管有沒有 STM32C0,市場都在升級。從供應(yīng)商到新產(chǎn)品發(fā)布以及供應(yīng)鏈安全來看,8 位MCU都遠沒有32位更有保障,市場從8位到32位MCU的升級已經(jīng)在進行中。ST對STM8的產(chǎn)能將不再進行提升和擴產(chǎn),但在32位MCU 會進一步投入。
提升性能與信息安全的STM32H5
全新的STM32H5系列以Cortex-M33 32位內(nèi)核為基礎(chǔ),集高性能、安全性和經(jīng)濟性于一身。其工作頻率達250 MHz,內(nèi)嵌128 KB至 2MB的Flash存儲器和640KB的RAM。STM32H5通過12種封裝(25到176個引腳)提供眾多產(chǎn)品型號,還支持125°C的工作環(huán)境溫度。STM32H5使安全性得到擴展——從基本的安全服務(wù)到完全認證的構(gòu)建模塊,這些構(gòu)建模塊由ST在產(chǎn)品的整個生命周期內(nèi)進行維護,提供物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備所需的大部分重要安全服務(wù)。
據(jù)ST MDG 中國區(qū)通用微控制器事業(yè)部技術(shù)市場高級經(jīng)理何荻凡(Stephane RAINSARD)介紹,在信息安全方面,STM32H5致力于提供給客戶更多靈活性:
首先是外設(shè),例如安全存儲、HUK、防側(cè)信道攻擊對稱加密的加速器(AES)和非對稱加密加速器(PKA)等。
第二,應(yīng)對用戶需要安全啟動的情況,STM32H5自帶安全啟動軟件(boot ROM),用戶可以直接使用,不需要再開發(fā)安全啟動模塊。
第三,支持 Secure Manager(安全管理器),集成了安全存儲服務(wù)、加解密服務(wù)、認證服務(wù)等。Secure Manager的目標認證是SESIP L3和PSA L3,使得用戶開發(fā)應(yīng)用信息安全部分更簡單。Secure Manager 能幫助客戶減少使用TrustZone和寫信息安全代碼的的復(fù)雜度,并且在云端連接所需的雙方認證方面,Secure Manager 也會讓這個過程更簡單。針對不同需求,Secure Manager提供安全啟動服務(wù)、安全升級服務(wù)、加解密服務(wù),關(guān)鍵IP保護服務(wù)等。
新一代無線MCU STM32WBA
STM32WBA是最新推出的基于Arm Cortex-M33 內(nèi)核、首款獲得SESIP 3級認證、支持低功耗藍牙5.3應(yīng)用的32位無線SoC,為無線物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備提供的基本功能包括:高數(shù)據(jù)速率確保快速可靠的數(shù)據(jù)傳輸;遠距離能力,擴大通信距離;高輸出功率,輸出功率+10 dBm擴大了通信距離;低功耗通訊功能可延長電池壽命。STM32WBA系列采用TrustZone技術(shù),提供高級別的安全性,同時還能保護數(shù)據(jù)、IP,并防止黑客攻擊或設(shè)備克隆。
ST MDG中國區(qū)通用微控制器事業(yè)部無線產(chǎn)品市場經(jīng)理于引表示,互連互通是很重要的市場需求。在設(shè)備端處理器方面,ST的通用 MCU 已經(jīng)很全面了,不過還需要無線產(chǎn)品來實現(xiàn)設(shè)備與設(shè)備的連接、設(shè)備與云端的連接等。藍牙技術(shù)已經(jīng)在國內(nèi)市場上有非常廣泛的應(yīng)用了,特別是在便攜式設(shè)備中,而低功耗是這些設(shè)備很重視的一個參數(shù),因此ST推出了這款低功耗無線MCU產(chǎn)品。
基于第一代STM32WB的設(shè)計經(jīng)驗,STM32WBA首先在內(nèi)核方面進行了提升,基于Cortex-M33 內(nèi)核,主頻可以達到100MHz,安全方面通過了SESIP Level3。由于性能上的提升,STM32WBA可以運行更豐富的應(yīng)用,包括:預(yù)測性維護、指紋識別算法、異常檢測等。制造工藝方面,STM32WBA采用40nm工藝,基于STM32U5超低功耗平臺,可以支持更多低功耗模式。
應(yīng)用于工業(yè)和安全的高性價比MPU STM32MP13系列
STM32MP13微處理器(MPU)基于單核Arm Cortex-A7內(nèi)核,運行頻率高達1GHz,配備雙路千兆以太網(wǎng)接口,提供高性價比和高能效的處理能力,安全性已通過認證。
該產(chǎn)品線具有高級安全功能,包括:加密算法加速器,提升硬件穩(wěn)健性;內(nèi)存保護,防止非法訪問;代碼隔離機制,用于運行時保護;確保產(chǎn)品生命周期內(nèi)平臺認證的多種功能; 以及完整的安全生態(tài)系統(tǒng)。STM32MP13微處理器專為入門級Linux、裸機或RTOS系統(tǒng)設(shè)計,已預(yù)集成了Microsoft Azure RTOS。STM32MP135產(chǎn)品線有3種不同的封裝,便于實現(xiàn)有性價比的PCB設(shè)計。
ST MDG 中國區(qū)通用微控制器事業(yè)部微處理器產(chǎn)品市場經(jīng)理霍筍介紹,這是一款應(yīng)用于工業(yè)級的通用 MPU 產(chǎn)品,具有三大特點:易用、安全、低功耗。易應(yīng)用性方面,STM32 在軟件上支持 OpenSTLinux,并且擴展了實時功能,即支持 Linux-RT的XLINUX-RT擴展包,此外還支持RTOS和Bare Metal,用戶可以方便地使用STM32MP13開發(fā)基于裸機和RTOS實時操作系統(tǒng)的應(yīng)用。在硬件方面,它提供所有封裝系列PCB的參考設(shè)計。
在安全方面,STM32MP13內(nèi)置了強大的安全功能,并還通過行業(yè)相關(guān)認證。在低功耗方面,STM32MP13表現(xiàn)出色,比如待機和VBAT模式下,可以實現(xiàn)節(jié)能90%以上。
作為一款通用工業(yè)級的處理器產(chǎn)品,STM32MP13適用于工業(yè)4.0、工廠自動化、移動支付類安全終端,以及智能計量、智能家居、電力和新能源基礎(chǔ)設(shè)施等方面。 對標市場同類產(chǎn)品,STM32MP13在CPU性能、系統(tǒng)性能、功耗、PCB成本、安全性方面都做到了領(lǐng)先。
據(jù)透露,ST下一代MPU產(chǎn)品將在性能方面實現(xiàn)大幅度提升,此外在網(wǎng)絡(luò)、多媒體、AI、安全等方面都會有進一步增強,從而為用戶提供全面豐富的MPU產(chǎn)品陣容。
寫在最后
自2007年問世以來,STM32客戶數(shù)量已超過6萬個,累計出貨量逾100億顆。STM32五大產(chǎn)品系列,涵蓋20條產(chǎn)品子線,千款型號、I/O兼容,STM32大家族包含主流型、超低功耗、高性能、無線型MCU,以及MPU,全面覆蓋了廣泛的應(yīng)用需求。
面向未來數(shù)字化轉(zhuǎn)型需求,STM32還著力于軟件和算法建設(shè),從通用的STM32Cube工具家族的各個成員,到針對特定應(yīng)用領(lǐng)域的功能擴展包,從電機專用SDK到用戶界面設(shè)計工具TouchGFX,還有簡化AI設(shè)計的STM32Cube.AI等,STM32的生態(tài)圈仍在多個維度不斷發(fā)展壯大。