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[导读]数字化智能化的进程并不会因为经济或其他因素的影响而改变,未来更多的智能算法和智能化将会运行在设备端而不是云端。这对于设备端的MCU提出了更高的要求——要有更高的信息安全等级、更高的性能支持AI算法、更好的功耗表现和必不可少的无线连接能力。这种趋势给予了像ST这样的通用MCU厂商极好的业务增长前景。意法半导体数字营销副总裁朱利安表示,数字化将会继续推动32位MCU实现4倍的增长。

数字化智能化的进程并不会因为经济或其他因素的影响而改变,未来更多的智能算法和智能化将会运行在设备端而不是云端。这对于设备端的MCU提出了更高的要求——要有更高的信息安全等级、更高的性能支持AI算法、更好的功耗表现和必不可少的无线连接能力。这种趋势给予了像ST这样的通用MCU厂商极好的业务增长前景。意法半导体数字营销副总裁朱利安表示,数字化将会继续推动32位MCU实现4倍的增长。

为迎合数字化智能化的端侧应用发展方向,近日ST重磅发布了多个STM32新产品系列,完成了在通用MCU领域的新一轮布局。

STM32C0:比8位/16位MCU更具性价比的入门级32位MCU

在近年来随着市场上32位MCU的价格下降,替代8位/16位MCU的话题经常被提及,但在一些成本敏感的应用中,更低价格的8位/16位MCU仍保持着不可撼动的位置。据行业调研数据,8 位 MCU 整个市场占比在 25%左右。然而随着STM32C0的发布,这一变局已经到来。据意法半导体MDG中国区总监曹锦东分享,过去客户选择的STM8可能只有三四毛钱一颗,而新推出的STM32C0可以让客户在价格层面上实现无缝切换。也就是说同样的价格,用户现在可以选择性能、灵活性和供货保证更好的STM32C0的产品。

据官方介绍,STM32C0采用了Arm Cortex-M0+内核,主频可达到48MHz,性能方面达到了44DMIPS,CoreMark评分达到了114分;相比STM8S是达到了10倍的性能提升。在功耗表现方面,STM32C0提供了四种不同的工作模式,靠一些简单的I/O口和电路就可以实现唤醒,在Shutdown模式下的功耗仅为20nA。在资源方面,STM32C0可提供32K的Flash,RAM方面目前有6K和12K两个选择;与之对比的是,STM8的RAM仅为1~2K。此外,STM32C0内部集成了1%精度晶振,因此在系统设计角度可以帮助减少外围电路,仅需一路外部电源即可。在封装方面,STM32C011系列提供8-pin和12-pin到20-pin三种,与STM32G0的引脚封装是一致的,因此也方便了客户后续对于设计进行MCU升级。


STM32H5:最高性能CM33内核MCU,提供可拓展安全配置

通用 MCU 里工业控制的 MCU 占比达到了52%,未来这个比例将增长到 65%,所以工业需求对 STM32 来说将越来越强劲。STM32H5就是ST最新推出的符合工业应用的高性能高安全性高可靠性的全新系列。从产品家族图谱中不难看出,这个系列可以理解成是STM32F4的升级替代版,因为选择了新一代的Arm Cortex-M33内核,因此本身在信息安全性上就有了很好的基础。STM32F401和 STM32F410 的客户可以升级到 STM32H503,从而性能提升且保持高性价比;STM32F427 或STM32F407的客户需要更多的性能就可以选择STM32H563和573等。

“高性能”是STM32H5的第一个关键词,这是目前采用CM33内核的最高性能的通用MCU产品。主频达到了250MHz,CoreMark跑分达到了1023,相比 STM32F4 (Cortex-M4@180MHz)性能提升了20%左右。此外,STM32H5内部集成了更高功能的ART Accelerattor,对内外部存储都能发挥效果;还额外增加了两个数学加速器FMAC和Cordic。Cordic可以加快环路计算,FMAC做滤波算法可以释放CPU资源。在保证高性能的同时,STM32H5也保证了较低的功耗水平;在250MHz的高速运行时,能够做到66μA/MHz。

“信息安全性”是STM32H5的另一个关键词。一方面,STM32H5达到了业界认证的最高安全标准——SESIP L3 和 PSA Level3;另一方面,ST让这种高安全的配置变得非常简单,且为客户提供了更多灵活性。据意法半导体MDG中国区通用微控制器事业部技术市场高级经理何荻凡介绍,STM32H5提供了三层安全设计:第一层是安全的外设,例如安全存储、HUK和AES等;第二层是安全启动相关的软件boot ROM,客户可以直接调用无需额外开发;第三层是将安全存储、加解密服务和认证服务都集成在一起的Secure Manager(安全管理器),这是一个完整的安全解决方案,大部分安全功能都已经完成,客户可以直接使用。通过STM32H5上三层安全的设计,帮助开发者减少了使用Arm TrustZone和写信息安全代码的复杂度。在与云端的安全双向认证的过程中,Secure Manager也可以让其变得更为简单。


STM32WBA:超低功耗、高安全、BLE5.3

STM32WBA是其无线MCU产品家族的新成员,主要针对超低功耗的短距离无线传输场景,支持 802.15.4 的 Ble5.3、Zigbee、Thread 以及基于 Thread 的 matter 产品。

STM32WB是ST第一款支持2.4G的双核无线MCU,一个M0的内核运行无线协议,一个M4的内核用于运行应用程序。而新的STM32WBA首先最明显的升级就在于内核上,主核升级到了一颗Cortex-M33,运行在100MHz,支持更好的信息安全功能和性能的提升。安全上达到了SESIP Level3和 PSA Level3,性能上CoreMark跑分达到了407分。Flash 资源上可以支持最高到 1MB 闪存和 128KB SRAM。更高的性能意味着可以在STM32WBA上可以跑更丰富的程序,例如一些指纹识别、异常检测等复杂算法也可以支持。

作为一款无线MCU,STM32WBA内部集成了巴伦和天线匹配电路,因此可以帮助客户减少系统设计复杂度、减少成本和体积。STM32WBA内部集成巴伦的最大输出功率可以达到10dBm,这保证了在信号不稳定的情况下无线链路的链接可靠性。同时ST还在CubeMX中提供了一个CubeMonRF的功能,方便开发者检测无线链接质量。据意法半导体MDG中国区通用微控制器事业部无线产品市场经理于引介绍,相比STM32WB,新产品进行了增强,最多可以支持 20 个连接设备;适用于蓝牙点对点、以及Mesh组网两种应用。

功耗方面,STM32WBA与之前推出的STM32U5类似,提供了更多的低功耗模式,包括 STOP0、STOP1 和待机模式等。这种更优化细分的功耗等级设计,即降低了功耗,同时也让唤醒的时间变得更短。


STM32MP13:工业级、高性价比MPU

除了一系列的MCU产品发布外,此次ST还带来了最新的MPU产品系列——STM32MP13。MP13主打的是工业级和高性价比。首先看性能方面,STM32MP13的CPU内核采用了Cortex-A7,主频最高可达1GHz,属于业界同类产品最高;STM32MP13支持的DRAM的时钟为533M,同样也是业界最高。在待机功耗方面,相比市场同类产品,可以降低94%;成本方面可以降低25%。

作为工业级的MPU,STM32MP13的温度等级为-40~125摄氏度。对于工业上尤为关键的实时性,ST也是下足了功夫。据悉MP1全部支持统一平台化的Linux软件OpenSTLinux,而且提供了一个实时功能拓展包——X-LINUX-RT,支持像PLC、运动控制等对于实时性要求极高的场景。从下图的对比中可以看出,采用了Linux-RT功能的系统最大延迟可以减少50%。

除了X-LINUX-RT外,STM32MP13还在实时性上更进一步,支持Bare metal 裸机开发和 RTOS 的开发。这对于从MCU开发进阶到MPU的用户而言,极为友好;能够让其在获得MPU高性能体验的同时,仍获得和MCU一样的开发体验,让MCU的开发者也可以在MPU上快速实现一些有硬实时需求的项目开发。

功耗方面,在CPU全速运行(1GHz)时MP13的功耗仅为314mW;在CPU运行在650MHz时的功耗地址222mW;而在STOP模式下最低可以达到11mW。内部资源方面,STM32MP13支持168K 的 SRAM 和备用 RAM,此外还有 3kb 的 OTP。芯片上还集成了模拟功能,包括两个 12 位精度的 ADC 单元,37 个采样通道,可以达到 5Msps 的采样率。安全性方面,STM32MP13通过了 SESIP Level3 认证、支付行业的 PCI PTS 6.0 的认证, 以及 ARM 的 psacertified 的认证;可以提供完整的安全生态系统支持,包括基于 OP-TEE 的可信执行、用于 Cortex-A 的可信固件 TF-A、安全密钥设置和第三方合作伙伴安全解决方案等。

据意法半导体MDG中国区通用微控制器事业部微处理器产品市场经理霍笋介绍,此次最新发布的STM32MP13包括36个新产品型号,加上之前的MP15系列的48个型号,全部都处在量产阶段。从MP131、MP133到MP135,所有的型号都有同样的封装形式,支持开发者在不同项目中灵活地进行更换。

左起至右依次为意法半导体高层领导:曹锦东、霍笋、朱利安、于引、何荻凡


结语

ST计划在未来达到200亿美元的营收目标,其中微控制器和数字产品会重点聚焦在更加安全、互联和智能的方向,包括数字深化带来的边缘AI应用泛化,将会继续推升MCU市场上涨。而STM32此次一系列新产品系列的发布,正是踏中了这一波新的机遇。

朱利安表示,2021年STM32已经成为全球通用MCU的第一名,而且长期以来ST一直坚持内部有机增长,排名上升并非来自于大型合并案。今天不仅发布了很多的新STM32系列产品,而且也会持续增加对产能的投资,预计2023年将投入40亿美元进行产能扩充,其中很大部分将用于支撑 STM32 在 90 纳米和 40 纳米的产能扩充。


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