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    ST MCU進軍無線、安全、AI

    作者:王瑩時間:2021-01-14來源:電子產品世界收藏

    2020年,突如其來的新冠肺炎疫情改變了世界。對于(微控制器),哪些機會和技術將是未來的趨勢?目前的緊缺問題何時能得到解決?

    本文引用地址:http://www.gzwnncpps.cn/article/202101/422100.htm

    近日,意法半導體(ST)在京發布了面向的WL系列雙核。值此機會,電子產品世界等媒體訪問了ST的相關領導,請他們介紹了ST對市場熱點的看法,以及技術市場布局。

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    ST受訪者:中國區微控制器市場及應用總監曹錦東,亞太區STM32WL微控制器策略總監陳德勇,ST高級應用工程師徐向東

    1   新興市場有哪些

    2020年是特殊的年份,從ST角度看,兩大類需求始料未及,一是與醫療設備相關,二是居家智能化設備需求。此外,IoT仍蓬勃發展,更多的設備需要聯網,而聯網就需要。為此,ST會集中產品以及軟件服務去滿足特定行業和客戶的需求。

    2   MCU家族增加了無線分類

    過去ST主要按照不同內核來劃分產品線。例如下圖,紅框內的是新產品線和新分支。例如這兩年出現了高性能的H7產品線,在MPU上去做更高性能的處理的MP1系列,主頻達(650~800)MHz。在超低功耗產品線方面,推出了從傳統的L4內核的MCU,到2020年年初發布了L5的產品線。L4→L5也是從M4內核變成M33,帶來了更多的內核及外設,使該產品在等級方面做了更多的升級。

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     但是這兩年,出現了無線產品線。2018年發布了STM32WB系列,這是首個集成Bluetooth LE的RF產品線。2020年底,ST又祭出面向大眾市場的 WL 無線系統芯片系列產品。  

    為了方便無線MCU的開發,ST還會發布相關模塊。因為有些用戶在射頻開發方面會遇到一些困難,模塊可以讓客戶拿來即用。為此,2021年1月,ST出爐了首款無線MCU模塊,是基于WB系列的 STM32WB5MMG模塊 ,集成了直到天線的整個射頻子系統,可加快基于Bluetooth LE和802.15.4新物聯網設備的開發周期。

    3   ST MCU的三個方向

    從整個MCU來看,更大的memory(內存)、更新的工藝、更低的功耗是永恒的主題。此外,以下三個方向是ST重點部署和研發的。

    1)無線。ST希望MCU有更多無線連接功能,無線產品線會覆蓋到從點對點到網絡的應用。

    2)安全。未來新的產品線里會有從內核到IP,到軟件,到系統的全方位的安全考慮。安全不僅僅是設計的范疇,還會延續到生產、運行,乃至整個生命周期的結束。

    3)人工智能(AI)。今天的AI更多是在云端、服務器端來執行,用GPU、CPU及特定的高性能芯片來做AI。可以想象,未來很多設備的聯網能力并不是太強,而且算力并不是太高,要去執行的AI算法也不太復雜,例如通過噪聲去判斷電機本身的運行狀況,這樣的應用無需上云。可見未來將有更多的AI會在設備端部署、完成,即分布式AI。ST會關注這方面的需求,利用MCU/嵌入式系統幫助用戶從軟件到芯片、系統、乃至整個方案來部署AI。   

    4   無線:新添產品線

    在無線方面,ST希望打造一個全方位覆蓋的無線產品線(如下圖)。為此,ST在2020年有三個無線相關的收購,分別是收購UWB供應商BeSpoon,蜂窩物聯網供應商Riot Micro,以及專注于RF前端模塊(FEM)產品的SOMOS。

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    1)ST為何看好低功耗廣域網(LPWAN),支持LoRa?

    據LoRa Alliance的數據,到2020年已有將近162個國家、148個運營商在全球范圍內去推行超低功耗廣域網產品。從IHS Markit的產品或路線圖有關數據看(如下圖),LoRa在2017—2021年增長速度非常快。

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    其中,LoRaWAN和Sigfox這兩個區域里面的增長力度較高。當然在未來5年里,這幾種技術會互補、兼容地存在于市場。中國也是這些技術蓬勃發展的國家,尤其是長距離通信。

    2020年1月,ST已經發布了第一代LoRa STM32WL,是基于ST暢銷的超低功耗系列L4/M4核,上面加入了LoRa等調制解調器,再加上安全性,推出了全球第一顆STM32WL系統級的集成芯片(SoC)。11個月后,LoRa雙核產品線發布,在M4核基礎上,又增加了M0+核。

    關于銷量,僅僅11個月,即到2020年底,已有100多個客戶移植到基于LoRa的WL單核芯片上,已實現了百萬級的訂單,市場反響比ST預想的熱烈。展望2021年,隨著雙核產品的發布,預計將迎來更大的爆發點。因為在過去一年中,客戶更多的是在調試、測試和做小批量的驗證,經過3~6月的驗證,預計2021年會開始上量。

    2)中國廠商到底應該選擇NB,還是LoRa協議?

    實際上,這兩種技術是互補的。ST計劃提供客戶所需要的各種無線平臺,最終客戶選擇什么,完全在于客戶自己的選擇。為此,ST未來也會推出基于NB和Cat-M的產品。

    現在中國很多地方的NB和LoRa都是共存的。過去在中國,LoRa或私有協議(包括LoRaWAN等)可能在表計里會用,但同時用NB的也會很多。所以這里有多重因素,也是看運營商和政府會更傾向于哪一點,從既有層面來講,用戶更在意用原有的產品。歸納一下,主要取決于以下因素。

    ●是否容易部署。對于NB,優勢是有運營商幫助把整個網絡基站都部署好,但缺點是不是所有的地方都有網絡覆蓋。LoRa不管是水表、氣表,或者自己來建一個網絡都可以,所以如果自己搭網絡,意味著想建在哪里都可以。

    ●數據掌握在誰手上。

    ●從維護來看。如果用NB,勢必會用到運營商的網絡,會有資費的問題,例如會跟客戶簽5年、10年的合同,或運營商要定期升級。但LoRa部署了以后,是長期能用的。

    5   安全:雙核等技術來保駕護航

    今天物聯網設備面臨的安全問題和以往有很多不同,因此,ST加強了安全方面的投資,在2015前后,ST的安全芯片和MCU平臺就歸屬于同一個大部門,因為當時發現黑客已經不止在高安全性的應用上,像銀行卡、身份證等方面進行攻擊,已經逐漸擴展到大眾層面上。例如四五年前已有智能家居里的智能音箱、智能視頻被攻破的現象,很多客戶逐步發現安全隱患的威脅性,可能使整個網絡癱瘓,甚至一年來,已有一些廠商被黑客挾持要求索賠。

    傳統MCU里已經有了一定的安全能力,可惜的是有很多嵌入式開發者不太注重安全問題,或者沒有相關的知識和能力去提升安全性。所以在過去四五年中,ST逐步去培育這塊市場、教育客戶。

    由于物聯網碎片設備的應用越來越廣泛,人們并不知道黑客會攻擊哪個最弱的環節,所以MCU要在安全方面格外提升。此次推出的WL雙核形態,在安全方面提升了很多(下圖藍色字)。   

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    1)ST MCU怎么考慮生命周期的安全?

    整個芯片研發過程中,其實安全生命周期包含在芯片的設計、流片、測試,以及芯片給到開發者的測試工具上,如果一旦受到攻擊,會進行復位,或到某一程度,可能會把閃存上的代碼全部擦除掉,這是目前ST MCU能處理、涉及得到的。

    但后面的生命周期最重的環節是自我毀滅。在安全芯片里可以有這個功能,但是在傳統的MCU里還沒有類似的功能,這取決于開發者是否要把這一點植入到他們的研發或生命周期管理里。

    2)為何WL雙核里沒用TrustZone?

    TrustZone概念一開始是Arm提出來的,是實現安全功能最基本的代碼隔離或安全性隔離的思路。在過去十幾年里,TrustZone已經在不同的安全芯片里得到了認可,很多廠商把TrustZone用在了安全芯片上。

    在STM32通用MCU上,過去用的是傳統的M核,是不帶TrustZone的,所以在傳統Cortex-M的基礎上,如果要實現類似TrustZone——硬件上的物理隔離的話,要采取另外手段,就是基于雙核的設計理念,把TrustZone的理念,而并不是TrustZone本身,植入到傳統的通用MCU里。

    當然,要做安全,方法有很多,TrustZone只是其中的一種。此外,還有防火墻、專有代碼讀保護(PCROP),以及唯一啟動入口,BootLock等,還有用戶安全存儲區等。STM32有一系列安全相關的硬件,結合雙核,其他不是雙核的也有這樣的功能,能夠實現或滿足客戶要求的安全級別。

    6 AI的規劃

    ST未來會推出一些產品線系列,里面有特定的IP或加速器,去滿足或幫助客戶快速實現AI的算法。因為今天的MCU設計初衷還是針對控制與算法,因此有的產品叫MCU,有的叫數字信號控制器,未來可能會有“數字信號處理+控制+AI”的算法。

    7   與合作伙伴的關系

    1)同樣是做芯片,與Semtech的關系

    ST是在三四年前與Semtech在LoRa方面合作的。當時Semtech的工藝是(110~130) nm。因為全球只有該公司一家有這個IP。但在LoRa聯盟成立之初,聯盟要求要多幾個芯片廠家能提供LoRa芯片。ST在那時就取得了Semtech的LoRa IP許可,集成到ST的90nm的工藝里,因此ST跟Semtech現有的產品工藝是不一樣的。ST只有工藝節點上IP的許可,并沒有網關方面的IP許可。基于此,ST與Semtech當時有一個戰略的認同,會把市場規模做得更大,把場景做得更加豐富化。

    2)WL系列下一步要推出模塊,與做模塊的合作伙伴競爭嗎

    雙方并不存在競爭的關系,因為ST主要是給客戶提供芯片的,模塊只是一種輔助的手段,讓客戶能夠快速去評估ST MCU的性能,不是為了讓客戶做量產,當然,如果客戶愿意做量產,ST也不反對。

    ST的合作伙伴也在做模塊,這是STM32的生態之一,他們的交付時間、制造成本,包括對模塊的支持會很有優勢,因為這是他們的核心業務。

    8   如何解決供貨緊張

    最近,市面上MCU供貨緊張。實際上,整個市場或全球供應鏈都很緊張,ST只是其中一家供應商,處于這個浪潮里。因為整個芯片制造會涉及諸多環節,包括前端制造、后端封測等,任何一個環節出現了緊缺,都會波及整個產業鏈緊張。

    另外,從2020年第二到第四季度來看,都比第一季度對于全球的預期會更樂觀。從ST角度看到有很多需求出現,主要來自于兩方面:一是與醫療設備相關,二是居家智能化設備需求,這些需求會導致整個供應鏈的需求上升。但是在年初設定供應鏈計劃時,并沒有設定這么多,所以導致需求跟供給不匹配,引起缺貨現象。

    9   中國市場戰略

    據IHS Markit 2019年數據,ST是中國數一數二的MCU廠商。談及經驗,ST始終堅持兩個方向、三個支撐點(如下圖)。

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    具體地,ST會兩手抓,一是大客戶戰略,二是會培養中小客戶。

    首先,會關心重點應用。不過,重點應用是動態的,可能過去更多的是傳統的工業控制,現在則偏向消費類電子、無人機、自動平衡車等,未來可能更多關注的是與AI、安全相關的應用。2020年是特殊的年份,醫療、居家等新應用在加速地推向市場。另外,更多的設備需要聯網。ST會集中產品以及軟件服務去滿足特定行業和客戶的需求。

    第二,針對更廣泛的大眾用戶。中國有超過1萬家客戶,為此,ST每年舉行線上活動、線下研討會、培訓等,與客戶溝通、圈粉。

    第三,發展生態系統。因為系統設計越來越復雜,不僅僅是ST提供芯片和軟件,更需要合作伙伴一起來參與。

    ST在中國的愿景是通過本地化的策略,成為中國用戶(大客戶和小客戶)首選的合作伙伴,而不僅僅是一家供應商。因為供應商可能和客戶的關系僅僅是買賣的關系,但合作伙伴能更多地從客戶角度出發,了解客戶的需求。



    關鍵詞: MCU LoRa 無線 安全

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