MCU进入18nm时代 ST四大战略支柱构筑护城河

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作为兵家必争之地,MCU受益于AIoT、工业控制、汽车电子等应用的蓬勃发展,需求仍在持续增长。据相关机构预测,2026年全球MCU市场将达272亿美元。

在这一市场中,ST数十年来深耕细作,通过对STM32新产品的不断创新和产品矩阵的完善,已形成五大产品系列“护法”,包括无线型、超低功耗、主流型、高性能以及MPU系列,在MCU市场稳坐头把交椅。

伴随着数字化时代的来临,MCU迎来更广阔的市场空间。ST中国区微控制器、数字IC与射频产品部、物联网/人工智能技术创新中心及数字营销副总裁朱利安(Arnaud Julienne)认为,在万物互联时代,MCU可谓是重要的助推器和核心组成部分。相应的,挑战也随之而来,ST应时而动,接连祭出了多款MCU新品,为其MCU王国再添生力军。

四大战略支柱构筑强护城河

立足于前沿,朱利安表示,随着数十亿个物联网设备的智能化程度和连接紧密度在不断提高,同时它们也需要在本地安全地处理更多的数据,可称之为云连接的智能终端,STM32仍将成为释放开发人员创造力、实现这一愿景的关键驱动因子。

之所以对STM32如此寄予厚望,离不开STM32出货超110万片的战绩与构筑的强护城河。朱利安将其成功总结为ST提供的四大战略支柱,即产品的广度和深度、生态系统、产能以及开发资源。

围绕广度和深度,ST全面开花。在广度方面,目前STM32拥有超过3000款MCU产品,涵盖超低功耗、主流型、无线、高性能和MPU五大系列,为开发者提供了广泛的选择。仅在2023年,就推出了600余款产品。另外,STM32也十分注重产品的深度,采用一流的模拟和数字IP技术持续创新,确保在技术上保持领先。而在五大系统产品领域的不断出新也成为这一战略的明证。

MCU之争也是生态系统之争。朱利安介绍,ST从2007年开始打造生态系统,并不断投入和拓展。以STM32Cube为中心构建的STM32生态系统,汇集了多元化的硬件、软件以及合作伙伴,为开发者提供了丰富的资源和支持。目前STM32Cube中包含近一万个软件库,去年就已吸引了100万开发人员的积极参与。

在产能层面,为确保产品的及时交付,ST近年来十分注重产能建设,并致力于为客户提供10~15年的产能保障。通过投资建设自有产能并加强与外部晶圆代工厂的合作伙伴关系,ST着力确保MCU的稳定供应和打造本地化的供应链。目前,ST每分钟可以生产4000个MCU,折合每天达600万个。

此外,开发资源直通工程师对于客户的开发至关重要。对此朱利安提到,有10万家公司正在使用STM32,100万名开发人员正在使用ST的生态系统,为使开发人员轻松获取和访问所需的产品和系统,ST通过STM32社区和全球活动提供全面的支持。2023年,STM32社区单独访问量达到了130万次。同时,ST还积极与代理商建立牢固的合作关系,可在上千个地区触达和服务更多的客户。

开启18nm MCU新征程

在AIoT的指引和推动下,MCU在架构、集成和工艺层出也不断进阶。

ST更是先声夺人,宣布与三星合作采用18nm FD-SOI工艺并整合了嵌入式相变存储器(ePCM),突破了20nm嵌入式内存/闪存的门槛,使得18nm的MCU成为可能,要知道现有市场上的MCU大都采用55nm/40nm,这可以说是巨大的飞跃。

相应的,这一跃迁也带来了诸多优势。据介绍,性能功耗比提高50%以上;非易失性存储器(NVM)密度是现有技术的2.5倍,可以在片上集成容量更大的存储器;数字电路密度是现有技术的三倍,可以集成人工智能、图形加速器等数字外设,以及最先进的安全保护功能;噪声系数改善3dB,增强了无线MCU的射频性能。此外,这一工艺还极大提高了可靠性,因为PCM存储单元极为稳定,进一步满足工业和汽车应用所需。

朱利安介绍,采用新工艺的产品将在今年下半年提供样品,明年下半年量产。不得不说,这种创新也正是STM32不断提升产品广度和深度的重要手段。

面向未来的工艺,朱利安指出,从40nm转向18nm,表明ST已完成向下一代技术和工艺的迭代。18nm工艺的优势在于高功率密度和超低功耗,但并不是所有的MCU都需要采用这一工艺,ST在基于18nm工艺开发高性能新品的同时,仍将持续量产40nm MCU,40nm工艺也将长期存在。

要在MCU市场驰骋,中国市场可谓是重中之重。

朱利安也重申了ST对中国市场的承诺。他表示,ST在中国拥有4500多名员工、17个办事处、1个后端制造工厂、7个技术创新中心。朱利安特别强调,在中国,我们在设计产品的时候充分考虑到本地市场的需求。通过7大技术创新中心,ST可充分了解客户需求,以广泛的产品组合包括MCU、模拟以及传感器等组合开发一站式解决方案,以及一体化集成开发工具和STM32软件包,为中国客户创造更大价值。开发工具和STM32软件包

值得一提的是,目前ST的本地设计团队拥有核心专业知识,熟悉ST BCD工艺,可进一步缩短开发周期并快速迭代,满足市场多元化的需求。

四大产品线重磅革新

在STM32的五大产品线中,除了主流MCU之外,其余四大类产品都推出了新品。为了推介这些产品,上述产品线的产品经理都出席了此次发布会并给予了详细解读。

从无线MCU来看,新品STM32 WBA54/55系列不仅支持最新的BLE 5.4及Matter,此外还支持Thread、ZigBee等2.4GHz协议。同时,产品还支持最近发布的Bluetooth LE Audio低功耗蓝牙音频规范,包括Auracast等新功能。此外,STM32WBA55/54集成了最新的2.4GHz射频收发器,允许应用控制射频输出功率的解决方案,输出功率调节范围达到+10dB,即使在恶劣的工作条件下也能确保无线连接可靠稳定。

ST中国区微控制器、数字IC与射频产品部市场经理于引表示,通过创新和外设整合,STM32WBA55/54最低待机功耗仅为140nA,而且系列中有双核也有单核,有支持多协议和单协议,客户可根据应用和产品需求来选择。通过采用TrustZone技术提供了高级别的安全性,并且是业界首款获得网络安全标准SESIP 3级安全认证的MCU,可广泛应用于照明、工控、信标、运输、追踪器、健康和医疗设备以及家庭自动化网关等场景。

作为性价比最高的STM32H7 MCU——R/S系列,包括STM32H7R3/S3通用性MCU以及STM32H7R7/S7带有图形加速器的MCU,打破了传统规则,拥有高性能、灵活存储、高安全性以及优异的图形显示能力,为智能家电、智能楼宇控制器、工业自动化和医疗设备等开发者带来更多创新机会。

作为集MPU和MCU两者之长的高性能产品系列,这一系列既为MCU嵌入式硬件带来高安全性,实现MPU级别的处理性能,同时保证了出色的成本效益。“ST的策略是在芯片上嵌入Bootflash闪存和SRAM存储器,而应用代码和数据存放在片外存储器芯片上,确保系统启动更容易更安全。STM32H7R/S还集成了强大的新一代2.5D NeoChrom硬件加速器,是Chrom-ART的升级版本,在原有的性能上实现了更多的动画效果以及性能优化,可极大降低80%的MCU负载。”ST中国区微控制器、数字IC与射频产品部市场经理黄熘强调。

在低功耗产品系列中,ST也在不断祭出新的绝活。新一代超低功耗入门级MCU—STM32U0采用了ST最新的超低漏电流技术,设置了多个超低功耗的模式,且集成了多个外设包括段码驱动器、触摸驱动、MSI内部震荡器以及ART加速器等。ST中国区微控制器、数字IC与射频产品部市场经理张明总结,新品较上一代产品静态功耗表现优化了15倍,动态功耗优化了36%,且可为工程师提供更大的设计灵活性,在工业、医疗、智能表计和消费电子等领域实现了功耗、性能以及成本的平衡。

随着边缘AI应用不断深入,ST也推出了第二代MPU STM32MP2系列持续赋能。作为集成1.35TOPS NPU的64位MPU,STM32MP2系列系列采用1/2内核1.5GHz Cortex-A35,以及一个Cortex-M33实时内核。由于集成了芯原微电子的GC8000UL NPU/GPU,可以灵活的在CPU、GPU或NPU上运行AI。

对于这一架构设计,ST中国区微控制器、数字IC与射频产品部市场经理杜铭分析,为了提高更好的处理性能,MPU从第一代的32位演进到64位。通过异构架构,可让MPU在实时处理的同时还可支持高算力运算。而集成NPU的好处在于:成本更低、速度更快且应用更灵活地落地边缘AI,这也将是是MPU的发展趋势。

杜铭进一步表示,除性能更加强大之外,为加快AI开发ST还提供两大支持。杜铭分享说,一是开发工程师可自行开发AI模型,编译至MPU即可运行,二是对于需要AI模型的开发者,ST也提供了类似姿势估算、图像分类、语义分割以及物体检测等模型库,从而降低边缘AI的开发门槛。

可以看到,ST MCU的创新不止集中于架构设计,在外设、安全性、加速器、存储器等层面也多角度、全方位地着力差异化创新,在不断为其MCU的广度和深度加码的同时,也为其未来的大发展注入澎湃“芯”动能。

责编: 陈兴华
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