德州仪器发布2款边缘AI MCU新品:技术突破与生态构建双轮驱动边缘智能化普及

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近日,德州仪器(TI)举办边缘AI微控制器系列新品发布会,正式推出集成TinyEngine™ NPU的MSPM0G5187通用型MCU与AM13Ex实时控制MCU,同时发布配套的CCStudio生态系统方案。此次发布不仅实现了边缘AI硬件的技术突破,更通过软硬件协同的生态构建,打破了边缘AI在成本、功耗、开发门槛上的多重限制,推动边缘智能化从高端应用向消费、工业、机器人等全场景普及,也勾勒出AI时代MCU产业的发展新趋势。

核心技术突破:TinyEngine™ NPU重构边缘AI算力基础

发布会核心推出的TinyEngine™ NPU是TI专为MCU打造的专用硬件加速器,也是本次新品的技术核心。该加速器已完成与TI Arm架构及C2000实时MCU产品组合的集成,从性能、功耗、兼容性三大维度解决了传统边缘AI部署的痛点。

在性能层面,TinyEngine™ NPU可提供2.56GOPS计算性能,支持八位、四位、二位及混合精度配置,能完成量化和就地计算,有效解决存储器占用限制问题;同时兼容卷积层、全连接层、池化层等各类神经网络层,且无内核大小限制,可适配多场景深度学习推理需求。与未配置加速器的同类MCU相比,其能将单次AI推理延迟降低90倍以上、能耗降低120倍以上,大幅提升边缘端AI处理的效率。

在架构设计上,TinyEngine™ NPU采用与主CPU并行运算的模式,确保AI工作负载运行时实时控制环路可持续工作,既释放了CPU的计算资源,又实现了AI推理与系统基础功能的协同运行,为实时控制场景的AI落地奠定了硬件基础。这一设计让边缘设备在本地完成AI推理成为可能,也让TI的MCU产品具备了从“基础控制器”向“智能赋能器”转型的核心能力。

双新品落地:覆盖低功耗通用与高性能实时控制全场景

基于TinyEngine™ NPU,TI此次推出两款差异化MCU产品,分别覆盖低功耗、成本敏感的通用场景与高性能、多电机控制的实时场景,实现了边缘AI应用的全维度覆盖。

低成本低功耗,MSPM0G5187让边缘AI走进大众电子

作为TI首款集成TinyEngine™ NPU的Arm Cortex-M0+架构MCU,MSPM0G5187聚焦超小型、成本敏感型应用,成为边缘AI普及的核心载体。该产品搭载80MHz Arm Cortex-M0+内核,集成128KB闪存与32KB SRAM,待机模式下电流消耗低于2µA,在实现AI加速的同时保持了极致低功耗特性。同时,其首次在MSPM0系列中加入人机交互外设,包含I2S音频接口、USB2.0全速接口,搭配12位ADC、高速比较器等高性能模拟外设,可实现各类传感器数据的高效采集与处理。

在安全层面,MSPM0G5187支持后量子密码学(PQC)安全启动,配套符合FIPS 204标准的ML-DSA数字签名方案密码库,能有效保护用户数据与AI模型安全。更具市场意义的是,该产品1000件起订单价低于1美元,打破了边缘AI对高成本的依赖,让电池供电的智能家居、医疗可穿戴、工业低功耗检测等场景的AI部署成为现实。

在实际应用中,MSPM0G5187已展现出显著优势:智能家居唤醒词检测场景中,其运行的1D卷积神经网络可将延迟降低92%,功耗从传统语音处理器的数瓦级降至几十毫瓦级,实现设备全天候续航;可穿戴健康设备场景中,其能在几平方毫米的封装内完成手势识别、生物特征数据监测等功能,兼顾设备小巧性与智能化需求。此外,该产品还可应用于工业系统故障检测、电网基础设备监测等场景,实现实时传感器数据的AI处理。

高性能集成,AM13Ex打造实时控制与AI加速一体化方案

面向电机控制等实时控制场景,TI推出基于Arm Cortex-M33架构的AM13Ex MCU,这是业界首款将高性能Arm Cortex-M33内核、TinyEngine™ NPU与C2000先进实时控制架构集成于单芯片的产品,延续了TI在实时控制领域20余年的技术积累。

该产品性能表现突出:CPU运行频率可达200-250+MHz,CoreMark评分达4.35/MHz;集成的三角函数数学加速器让实时控制运算速度较传统CORDIC数字计算提升10倍以上,且可同时实现四路电机的精确实时控制。在成本与设计层面,其高度集成的模拟外设可将物料清单成本降低30%,同时支持用户无缝迁移和复用现有代码,大幅缩短开发周期。

AM13Ex的核心价值在于实现了“实时控制+AI加速”的一体化:运行时CPU专注执行电机控制等实时任务,NPU同步采集工况数据并运行神经网络模型,完成智能判断与优化。在光伏电弧检测场景中,其可将检测准确率从传统方法的85%提升至99%;洗衣机控制系统中,单芯片可实现PFC电机控制与主、滚筒电机的协同操控,并通过AI完成负载检测与平衡调节;人形机器人场景中,其能对关节、灵巧手的电机进行精细化管控,通过本地AI推理提升电机控制的反应速度、灵敏度与准确度,解决了机器人“大脑”集中运算带来的延迟问题。

生态体系升级:降低开发门槛,让边缘AI开发触手可及

硬件的突破需要软件生态的支撑,TI此次同步完成了CCStudio开发生态的全面升级,通过生成式AI集成、全流程工具链打造、多框架兼容,将边缘AI的开发门槛降至新低,让不同背景的工程师都能快速实现AI模型的部署与落地。

生成式赋能,CCStudio IDE实现代码自动生成

升级后的CCStudio集成开发环境内置TI专属编译器,并新增生成式AI功能。通过Cloud Code接口,工程师只需输入自然语言描述的需求,即可实现从底层代码到应用场景代码的全自动生成,且代码已针对TI MCU完成优化。在实际演示中,工程师可在5至10分钟内通过自然语言生成马达控制、二维显示屏游戏等代码,并自动部署到MCU,全程无需人工编写代码,大幅缩短研发周期。

全流程免费,CCStudio Edge AI Studio覆盖AI开发全环节

面向边缘AI开发的全流程需求,TI推出免费的CCStudio Edge AI Studio工具,覆盖数据采集、神经网络选型与优化、模型训练、跨MCU部署等全环节。该工具支持超过50种器件,提供60余种模型与1000余种预处理组合,内置PyTorch、TensorFlow、ONNX等行业标准框架,同时支持专有AI框架的模型快速移植;针对无深厚AI知识的开发团队,其还提供无代码解决方案,搭配电弧故障检测、电机故障诊断等成熟参考设计,让工程师可直接调用模型完成开发。

全架构AI能力互通,保护用户现有投入

TI实现了TinyEngine™ NPU在Arm Cortex-M0+、Arm Cortex-M33、TI C28x DSP三大架构MCU中的集成,且不同架构平台的AI能力完全互通,用户在一个平台开发的AI模型可无缝切换到另一平台,无需重新开发。这一设计既满足了不同场景的性能需求,也有效保护了用户在现有开发体系中的投入,尤其是让深耕Arm生态的用户能在不改动代码的前提下,复用C2000系列的实时控制外设能力。

行业趋势:MCU迎来质变,软硬协同成核心竞争力

发布会的媒体问答环节,TI相关负责人针对行业趋势、产品竞争力等问题作出解答,清晰勾勒出AI时代MCU产业的发展方向,也明确了TI在边缘AI领域的核心优势。

MCU产业三大质变趋势

在AI终端快速增长的背景下,MCU的角色正发生根本性变化,呈现出三大技术趋势:一是硬件加速的阵列化,单纯依靠CPU运行算法已无法满足边缘AI需求,MCU+NPU的组合将成为主流,效率较传统方案提升数十倍;二是安全性与隐私性升级,边缘AI让设备接触更多敏感数据,本地推理成为刚需,对芯片的加密、安全隔离能力提出更高要求;三是内存结构优化,通过提升片上存储能力,减少数据在系统间的搬运,实现“计算靠近存储”,适配AI算法的内存需求。

TI的核心竞争优势

相较于其他企业的芯片设计方案,TI的优势体现在两大维度:其一,需求导向的综合效能设计,摒弃单纯的“算力跑分竞赛”,聚焦客户真实需求,在极低功耗下提供本地边缘AI能力,避免数据上云带来的续航损耗与隐私问题,实现算力与能耗比的最优平衡;其二,完善的开发生态,将工具链的易用性作为核心软实力,让传统嵌入式工程师能在几天内跑通AI模型而非数周,大幅降低边缘AI的落地成本。

硬件与生态双重支撑

对于将NPU集成进M0+低成本MCU这一创新设计,TI认为其成为行业趋势的核心原因在于边缘AI的普及需求,而产品成功的关键不仅在于硬件技术突破,更在于生态链的构建。TI通过打造从数据采集到模型部署的全流程易用工具,让软件工程师、硬件工程师、机械工程师乃至数据工程师都能轻松实现边缘AI部署,真正让技术从“实验室”走向“实际应用”。同时,TI通过对MSPM0平台的低功耗架构优化,在集成NPU的同时控制成本与片上资源占用,让低成本边缘AI MCU具备了市场竞争力。

总结

此次德州仪器边缘AI微控制器系列新品的发布,是边缘AI从高端应用向全场景普及的关键一步。通过TinyEngine™ NPU的技术突破,TI解决了边缘AI在功耗、延迟、成本上的核心痛点;通过MSPM0G5187与AM13Ex的双产品布局,实现了低功耗通用与高性能实时控制场景的全覆盖;通过CCStudio生态的全面升级,打破了边缘AI的开发门槛,让智能化成为嵌入式设备的标配。

从行业层面来看,TI的此次发布不仅展现了半导体企业在边缘AI领域的技术深耕,更定义了AI时代MCU的发展方向——硬件加速为基,生态协同为翼。未来,随着更多MCU产品集成TinyEngine™ NPU以及开发生态的持续完善,边缘AI将全面融入消费电子、工业自动化、机器人、医疗健康等各个领域,真正实现“让智能无处不在”,开启嵌入式系统的智能化新时代。而TI凭借在硬件技术、实时控制、生态构建上的多重优势,也将持续引领边缘AI的发展浪潮,推动更多创新应用的落地。

责编: 邓文标
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