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IoT时代新型应用给MCU技术和生态带来的机遇与挑战

2022-06-20 07:03:26 赵明灿 阅读:
在AspenCore举办的“全球MCU生态发展大会”上,英飞凌科技大中华区安全互联系统事业部技术市场总监翁伟钿发表了“IoT时代新型应用给MCU技术和生态带来的机遇与挑战”主题演讲。并重点介绍了三种面向细分市场的MCU解决方案。

6月17日,在AspenCore举办的“全球MCU生态发展大会”上,英飞凌科技(Infineon)大中华区安全互联系统事业部技术市场总监翁伟钿发表了“IoT时代新型应用给MCU技术和生态带来的机遇与挑战”主题演讲。24Nednc

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据介绍,英飞凌作为一个全球半导体解决方案的领导者,其愿景是现实与数字世界的连接;使命是让生活更加便利、安全和环保;企业价值是承诺、合作、创新、行动。24Nednc

英飞凌认为,以下四大领域是推动半导体行业快速增长的主要方向:能源效率、移动出行、安全,以及物联网与大数据。24Nednc

首先,能源效率。随着能源的需求以及气候的变化,我们需要去探索一些更高效的方式处理我们的新能源,减少二氧化碳的排放,翁伟钿表示。英飞凌在新能源的转换、传输和存储方面有自己领先的技术,比如碳化硅、氮化镓等,以及MCU。24Nednc

其次,移动出行。“随着人口结构的变化,在社会和城市化发展的进程中,我们明显感觉到它对交通格局的影响是相当剧烈的。这就使我们对低碳出行以及数字化进行了重点加强。其实这也是对环境保护很关键的一个节点。”翁伟钿指出。英飞凌在电动汽车的动力总成和充电、自动驾驶、舱内控制以及娱乐系统等方面也都有自己比较领先的半导体技术。24Nednc

再次,安全。安全也是很重要的一块。随着数字化的发展,市场上出现越来越多的IT产品,电子数据和通路的安全就成为我们重点保护的任务和对象。英飞凌面对未来,提供了高性能嵌入式的安全解决方案。24Nednc

最后,物联网与大数据。“这也是我们今天最重点的话题。物联网产业在过去10年获得了很好的发展。在早期的时候,国内市场中的物联网产品更多体现在智能家居上面,那个时间点其实我们很多时候看到的智能家电就是物联网的一个载体。最后一些关键技术慢慢地发展,可以看到,物联网的发展也将迎来一个新的突破点。这个突破点能够更好地把现实和数字直接相连接,会做得更好,更系统化,能更好地帮我们应对人口的增长,气侯的变化等挑战。在这个链条中,我们认为MCU是很重要的节点,或者是中间很重要的器件。对此,英飞凌有自己的MCU系列,包括在家电、汽车、工控等领域,主要专注在人机交互、消费类和工业、物联网等产品形态,还有数据、通信设施,以及边缘计算等领域。”翁伟钿谈道。24Nednc

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在连接现实与数字世界方面,我们从下图就能很好地了解整个生态环境的闭环状态。最左边是感知,感知的对象也就是低功耗电池设备、工业物联网、智慧家庭、智慧城市、健康医疗、汽车电子等现实世界应用。我们通过传感器把外界的情况送到MCU一侧,MCU通过计算、存储,再通过Wi-Fi、蓝牙等无线网络传输,然后通过本地的功率器件进行执行,这样就形成了一个闭环的生态。24Nednc

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因此,物联网有几个比较关键的元素:感知、计算、安全、连接、执行。其中,计算是个很重要的节点,微控制器可以实现数据的收集、协调、处理、分析和传输,从而使物联网设备实现更智能化的场景。24Nednc

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翁伟钿表示,英飞凌的MCU可以为物联网设计提供比较强的计算能力,同时具备低功耗的行为特征。英飞凌的MCU也有自己友好的开发环境,可以方便用户和合作伙伴实现自己产品的功能。24Nednc

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英飞凌MCU的roadmap如下图所示。英飞凌在收购了Cypress之后,丰富了整个MCU的产品系列和一些功能。从8位到32位,从M0、M3、M4到M33、M55,都有很好的产品可以给市场和客户选择,同时对不同的领域也有不同的特点。24Nednc

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例如,PsoC 6就专为物联网而设计。该MCU采用双核架构,左边的Cortex-M4内核可以处理高性能的计算,右边的Cortex-M0+则可以对算力要求不是很高的行为做融合。左边的M4核可以置入RTOS操作系统,同时支持多媒体的接口以及数据的处理,右边的M0上则可以置入BLE协议栈以及sensor hub,这样的系统就可以达到高性能、低功耗的行为特点。24Nednc

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“到这里我们已经看到我们今天所面对的一个挑战,也就是从经济的发展、技术的发展来讲,低碳、节能和环保是我们当前时代所提出的一个新的要求,需要去转变之前使用的高能耗、高排放这样的以煤炭转换成电的能源转换方式,换来的是一种更高效、更绿色的能源使用。比如,可以用风能、水能、太阳能等可再生能源产生电能,然后用到接下来的智慧城市里面去。智慧城市里面也会包含一些比较关键的元素,像电动汽车的充电,全屋的智能家居,这也很好地体现了低碳、节能和环保,也可以回馈到前面所提到的四个重要方向,能源、移动出行、安全,以及物联网和大数据。”翁伟钿指出。24Nednc

“面对新的挑战,我们当前所讨论的MCU生态的发展也就提出了新的要求,或者MCU的应用会有一个新的形态,这个形态除了之前大家都要求的智能,现在会加入低碳要求,所以智能和低碳是我们认为当前应对挑战的一些MCU新的形态的变化。智能部分体现在之前传统MCU的一些人机接口,同时高性能的处理能力,也能让机器学习、AI的功能需求得到满足。在低碳部分则会要求在整个系统里面加入更多的传感器,通过在系统里面增设更多空闲的时档,让整个系统或整个MCU更多地进入低功耗的省电模式,把节能的行为或者频率和效率进行优化,从而使得整个系统都能做到除了智能之外低碳和节能的效果。”24Nednc

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对于这样的需求,英飞凌的ModusToolbox开发平台可提供丰富的嵌入式、蓝牙以及云连接方案。其中集成了一些模型和机器学习的形态,以及高性能的云端网络,并能提供数据传输安全的保护等。24Nednc

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“这个页面其实就把前面SDK的部分做了更多的说明。其中,内置的无线软件的集成,除了蓝牙还可以支持Wi-Fi,同时还可以放进Arm的系统。右边则是常用的云平台。在我们的开发环境里面,其实是开放了一个设计架构,可以去允许更多的第三方MCU内嵌到这个系统里来,这种独特的解决方案能满足某些客户的特殊需求。”翁伟钿表示。24Nednc

不管是MCU的能力也好,还是软件SDK的能力也好,最终都是希望能打造出一些有针对性的面向细分市场的MCU解决方案。24Nednc

首先是面向海外客户做的太阳能控制系统。里面用到了英飞凌的MCU以及功率器件,可以实现高性能的MBP算法,把太阳能面板上的电能很好地存储到电池里去,同时这个系统里面又内嵌了逆变功能,可以把电池里的电转换成交流供家庭使用。同时,剩余的电量也可以并入到电网里面去,直到达到电能的高效利用。24Nednc

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第二是智能门锁。当前的智能门锁产品已经不仅仅需要有指纹、按键这样的解锁能力,还有联网,对于当前比较领先的产品形态来讲,联网需要实时在线,除了上行的数据可以通,下行也可以通。对于这种功耗要求比较高的门锁应用,英飞凌也针对性做了一些定制优化,比如某些锁是带一个锂电池,有些则是带几节干电池,基本上都可以达到一年以上的使用时长。24Nednc

第三个是智能手表。新的智能手表一直在演变,它可能不仅仅除了有以前传统的对心率等人的体征的侦测需求,还增加了音乐播放,需要可以在上面做MP3的解码,可以把音乐以及类似于跑步的场景传到耳机上面。这个方案里面除了提供了比较丰富的连接能力之外——像蓝牙、Wi-Fi还有高功率的蓝牙,可以做到抗干扰的功率增强——还在MCU的曲面屏sensor hub上有一定的技术。以当前的手表形态来看,里面接近几百mAh的电池,续航可以到7天、10天,甚至更长的时间。24Nednc

整体来看,上述的几个方案都很好地面对了当前的一些低碳、节能、环保的挑战,同时能够满足当前MCU新的应用形态的需求,做到智能。24Nednc

“我们针对MCU的细分领域去拓展这样的解决方案,就是为了让我们的客户、我们的合作伙伴更快的把产品落地,更快地加速上市的时间,这就是我们一些主要的目的跟方向。”翁伟钿总结道。24Nednc

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责编:Franklin
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赵明灿
赵明灿是EDN China的产业分析师/技术编辑。他在电子行业拥有10多年的从业经验。在加入ASPENCORE之前,他曾在电源和智能电表等领域担任过4年的工程师。
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