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全球的 MCU 市場已經形成了幾家獨大的格局，原有大廠在突破傳統(tǒng)老路的過程中不斷探尋，“新人”在差異化競爭之路上拼命掙扎。從通用 MCU 2018 年全球排名來看，ST 從 2017 年的第三名提升到 2018 年的第二名。
“今年所有廠商的市場表現(xiàn)都非常強勁，如果想在整個市場份額上有進一步提升很困難。然而，歸功于過去 STM32 強勁的產品線以及更廣泛的群眾客戶基礎，我們在不停地提升市場份額?！?意法半導體中國區(qū)微控制器事業(yè)部市場及應用總監(jiān)曹錦東表示，“對比 2017 年到 2018 年的數(shù)據(jù)，STM32 MCU 從 2017 的 1.4 個百分點，上漲到 2018 年的 1.6 個百分點，在 MCU 供應量上，ST 增長最大，超過 16%的增長，這是有機的增長。從 STM32 發(fā)布以來，ST MCU 的所有增長都是有機增長，所謂有機增長不是通過收購、合并、兼并的方式增長，而是來自于對自己市場的開發(fā)，因此我們的生意非常健康的，未來我們還是以這樣的方式發(fā)展?！?/p>
在 MCU 市場，價格大戰(zhàn)從未停止，但是除了高性價比，用戶一定希望 MCU 廠商做出更多改變。就在前不久，與非網做了一期專題，探討《除了價格，MCU 還拼什么》，業(yè)界的廠商紛紛提到了“創(chuàng)新”一詞，然而，創(chuàng)新不僅包括性能的堆疊、價格的下降，還需要更高層次的創(chuàng)新，比如架構的改變，以便適應更高層次的需求，比如 AI 處理。
意法半導體中國區(qū)微控制器事業(yè)部市場及應用總監(jiān)曹錦東
STM32 走向雙核之路
意法半導體微控制器事業(yè) STM32 高性能產品線高級市場經理 Renaud BOUZEREAU 將 STM32H7 雙核 MCU 稱為全球最高性能產品，在媒體會上，他表示，“兩年前，我們發(fā)布了 STM32H7 單核產品，到今天 ST 終于有了一款雙核產品?！?/p>
STM32H7 雙核產品包含兩款 ARM 內核，分別是 Cortex-M7 和 Cortex-M4，其中 M7 的主頻是 480MHz，M4 的主頻是 240NHz。Renaud BOUZEREAU 介紹，“從 SMT32F2 到 STM32H7，單核 STM32H7 基于 Cortex-M7，跑分是 2400 CoreMark，而今天推出的雙核產品是 Cortex-M7 的 2424 CoreMark 跑分與 Cortex-M4 的 800 CoreMark 跑分之和，整體運算能力達到 3200 分以上，比市面上的同類型競品的 3000 CoreMark 還要高。”
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意法半導體微控制器事業(yè) STM32 高性能產品線高級市場經理 Renaud BOUZEREAU
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強大的內核是由強大的架構所支撐的，從功能上來看，在顯示部分，ST 內置了 Chrom-ART 加速器和 MJPEG 編碼器，可以使整個 CPU Loading 在圖象顯示時減少 90%的工作負荷，因此讓出更多 CPU 資源來做其它事情。
高性能產品最怕在數(shù)據(jù)傳輸方面出問題或者增加 CPU 的工作負荷，STM32H7 雙核系列內置主 DMA，可以觸發(fā)事件鏈接，比如，用戶將多塊不連續(xù)的數(shù)據(jù)搬到另外一塊內存的時候，可以用主 DMA 創(chuàng)造一個事件鏈，讓它從內存里自動搬取，這樣可以制作出一個比較復雜的傳輸資料的任務給到 CPU 之間內存的交換，在這種情況下，無需 CPU 進行干預，CPU 工作負荷減輕。
STM32H7 還嵌入了一個高精度的定時器模塊，可以產生比較復雜的 PWM 的輸出，比如 Timer 觸發(fā) ADC，ADC 觸發(fā) DAC，DAC 再回到 TIM 的 PWM 輸出過程，這個高精度過程主要是面對于數(shù)字電源或者是更復雜的事件觸發(fā)，而且在設定了觸發(fā)的模式下，CPU 不需要參與太多的事件觸發(fā)的過程。
在數(shù)據(jù)加解密部分內置了硬件的加解密算法，包括哈希的硬件加速器，客戶原來用軟件形式做加密工作，現(xiàn)在變成用內部的硬件資源來做加解密動作，可以使 CPU 工作負荷減少 90%。
在安全方面，STM32H7 MCU 配備預安裝密鑰和原生安全服務，包括安全固件安裝（SFI）。SFI 允許客戶在世界任何地方訂購標準產品，并將加密固件交付給外部編程公司，避免未加密的代碼泄密。此外，內置安全啟動和安全固件更新（SB-SFU）支持功能，保護空中下載（OTA）升級和補丁的安全。
與無閃存處理器相比，STM32H7 MCU 不僅性能出色，還在片上額外提供高達 2MB 閃存和 1MB SRAM，更好地解決了存儲空間限制問題，并簡化了具有實時性能或 AI 處理要求的工業(yè)、消費和醫(yī)療智能產品設計。此外，Cortex-M7 的 1 級高速緩存以及并行和串行存儲器接口可以無限制地快速訪問外部存儲器。
什么時候使用雙核 MCU 最好？Renaud BOUZEREAU 舉了兩個例子。第一，工業(yè)控制的人機交互界面，采用雙核 MCU，客戶可以分配不同的任務給兩個內核，Cortex-M7 可以完成人機界面顯示控制，作為實時處理內核，Cortex-M4 可以做網關通訊、馬達驅動以及傳感器數(shù)據(jù)采集；第二，在家庭自動化以及安全模塊上，Cortex-M7 可以處理人工智能的神經網絡，例如：圖象顯示、語音的識別、圖象識別等。M4 可以控制 WiFi 通訊、以太網等實時通訊模塊等。
雙核 MCU 的優(yōu)勢在哪里？
對于用戶來講，在選擇 MCU 時，首先考慮的是就是雙核的優(yōu)勢在哪里？Renaud BOUZEREAU 做了三點解釋：
第一， 兩個核可以獨立運行，使用 STM32H7 雙核產品可以執(zhí)行兩套不同的任務，或者一個核執(zhí)行任務，另外一個核監(jiān)控其應用運行情況，保證其安全性。
第二， 在電源架構上分為三個供電域，D1 是高性能域，由 Cortex-M7 進行 GUI、DSP 和安全控制；D2 是 Cortex-M4 主要處理實時性的連接和控制，例如：對外的連接，實時操作系統(tǒng)，馬達驅動以及更多的控制任務；D3 是大數(shù)據(jù)量采集域，在另外兩個域休眠時，這個域自動從傳感器，包括外部的電壓電流進行數(shù)據(jù)采集，當達到一定數(shù)量或者達到一定閾值后可以喚醒另外兩個域進行處理。這三個域可以自由分配工作時序，自由決定開啟和關閉，從而達到整體動態(tài)功耗的平衡。
第三， 兩個核獨立工作，用戶是可以安排兩個或者多個任務進行處理。當一個團隊出現(xiàn)兩個任務時，只要分配好，兩個團隊就可以基于自己的核或者自己分配的資源進行開發(fā)，不會影響另一個團隊的工作。由于雙核可以將以前多個 MCU 才能完成的任務變成一個 MCU 來控制，從而可以縮短電路板設計和項目評估時間。
第四， 雙核的產品可以降低整體的系統(tǒng)的成本，因為 STM32H7 雙核產品內置了很多外設資源，因此不需要再外掛 ADC、比較器、放大器，從而減少外部器件的需求。對于開關電源，可以非常完美地解決動芯片態(tài)功耗的平衡。
AI 工具讓 MCU 也能跑 AI 算法
隨著 AI 在各個領域的廣泛應用，越來越多產品開始具有 AI 功能，比如智能家居系列產品已經開始走入千家萬戶，如果這些產品全部都采用 CPU、GPU 來做控制顯然價格非常昂貴，因此，MCU 廠商也在探索 MCU 完成 AI 處理的可能性。就在前不久，恩智浦發(fā)布了雙核 MCU 可以實現(xiàn) AI 處理，無獨有偶，SMT32H7 雙核產品也具有了 AI 處理能力。
Renaud 介紹，“從工具角度，ST 有一款叫做 STM32Cube.AI 的工具，能夠幫客戶把現(xiàn)有的 AI 算法、AI 的模型轉化成能在 STM32 系列上運行的代碼，不管是 M4、M7，都能夠執(zhí)行代碼的工具。傳統(tǒng)的 AI 更多在云端或者更多在 AI 交流器上運行，ST 能做到在 MCU 上運行 AI。另外，運行 AI 需要具有高計算能力的處理器，所以 STM32H7 更適合處理和運行 AI 的算法。目前，有客戶已經基于 L1、L4，F(xiàn)4 在 100MHz，200MHz，300MHz 主頻實現(xiàn) AI 的功能。在今年的深圳峰會上，一個日本客戶用 STM32 展示了 AI 舞鞋，可以通過 AI 識別出當前跳舞的姿態(tài)，他們的設備就是基于 STM32L1 MCU 來做的，內部是 Cortex-M3 的內核，主頻只有 32MHz。”
Renaud 還強調，“我們的工具可以把任何 AI 算法轉化成 MCU 可以支持的 AI 算法?！?/p>
雙核 MCU 如果選擇一個高性能的內核和一個比較低性能的內核搭配，我們可以理解，一個內核做高性能計算，一個內核做實時處理，但是 ST 為什么選擇了 Cortex-M7 內核，而不是 Cortex-A 系列內核呢？曹錦東的解釋是，“主頻高，功率就會高，CPU 發(fā)燙，會影響模擬外設的性能，即便在特定的工業(yè)環(huán)境里，也會出問題。我們會找到平衡點，保證性能比較高，但同時確保在這樣的主頻上面，整體的性能和溫度滿足客戶在工業(yè)場景里的應用?！?/p>
關于產品的供貨期和產品規(guī)劃，曹錦東表示，“所有的 STM32 至少承諾十年的供貨周期，今天客戶用的 STM32，未來 5 到 10 年甚至更長時間都能繼續(xù)供應。STM32 第一款產品 STM32F1 是 12 年前開發(fā)發(fā)布的，今天依然有很大的出貨量，也沒有計劃要停產，還是明星產品。因此，STM32 H7 雙核產品依然會有超過十年的供貨期保證。STM32 雙核 H7 是目前最新一代 STM32 產品，但是未來還會有更多的產品，客戶的項目越多，我們產品越多，我們希望客戶能從中找到合適的產品?！?/p>
“目前 Cortex-M7 核是 ARM 公司所發(fā)布的最強內核，因此我們基于該內核設計出各種高性能芯片來滿足市場需求，未來我們也會針對 Cortex-A 系列進行產品研發(fā)，我相信 Cortex-A 內核的強大運算能力，以及 STM32 的 DNA，會給大家?guī)聿灰粯拥氖褂皿w驗。”曹錦東補充。
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