通用MCU：挑戰(zhàn)與機(jī)遇并存

說起嵌入式技術(shù)，STM32可以說是開發(fā)者心目中一個(gè)響當(dāng)當(dāng)?shù)?a target="_blank">品牌。經(jīng)過多年發(fā)展，意法半導(dǎo)體已成為全球通用MCU廠商。如今的STM32家族包含1,200多款MCU和MPU產(chǎn)品，分為十八條產(chǎn)品線。值此STM32嵌入式技術(shù)誕生十五周年之際， 意法半導(dǎo)體2022年STM32中國(guó)線上技術(shù)周于7月18 - 22日隆重舉辦。

首屆STM32中國(guó)線上技術(shù)周匯聚眾多生態(tài)系統(tǒng)合作伙伴、開發(fā)者和客戶，展示各種基于ST產(chǎn)品開發(fā)的最新創(chuàng)新成果。意法半導(dǎo)體管理層、行業(yè)合作伙伴及工程師帶來了35場(chǎng)高能演講，以及“最熱”的產(chǎn)品與技術(shù)解決方案演示，真可謂嵌入式技術(shù)領(lǐng)域的一場(chǎng)風(fēng)云際會(huì)。

在活動(dòng)開幕日上，意法半導(dǎo)體總裁兼首席執(zhí)行官 Jean-Marc Chery通過視頻發(fā)表了熱情洋溢的主題演講，分享了ST的公司愿景與未來的發(fā)展規(guī)劃。他指出，中國(guó)是意法半導(dǎo)體最重要的市場(chǎng)之一，不僅僅是針對(duì)MCU市場(chǎng)。ST的戰(zhàn)略源于三個(gè)長(zhǎng)期賦能社會(huì)發(fā)展的趨勢(shì)：智能出行，電源&能源，物聯(lián)網(wǎng)&互聯(lián)，而STM32嵌入式處理解決方案在促進(jìn)這些趨勢(shì)發(fā)展過程中發(fā)揮著重要作用，尤其是工業(yè)應(yīng)用。他還特別強(qiáng)調(diào)，在ST推動(dòng)STM32技術(shù)創(chuàng)新及STM32Cube生態(tài)系統(tǒng)建設(shè)過程中，始終將開發(fā)者需求放在首位。未來，ST將繼續(xù)創(chuàng)新，加大資源投入，力爭(zhēng)為用戶提供市場(chǎng)上最好的開發(fā)環(huán)境。

意法半導(dǎo)體執(zhí)行副總裁兼通用微控制器子產(chǎn)品部總經(jīng)理Ricardo.De-Sa-earp在主題演講中，向大家詮釋了MCU市場(chǎng)和供應(yīng)鏈發(fā)展趨勢(shì)和所面臨的挑戰(zhàn)，以及ST為繼續(xù)創(chuàng)新和發(fā)展通用MCU應(yīng)用的主要戰(zhàn)略舉措。

意法半導(dǎo)體執(zhí)行副總裁，中國(guó)區(qū)總裁Henry CAO闡述了STM32如何助力中國(guó)客戶創(chuàng)新。ST致力于為中國(guó)開發(fā)者提供更安全、更互聯(lián)和更智能的創(chuàng)新設(shè)計(jì)思路和解決方案，不僅通過各種線上線下技術(shù)盛會(huì)，還致力于中國(guó)嵌入式人才培養(yǎng)和本地化支持，以強(qiáng)大的全球及本地生態(tài)合作伙伴為用戶提供更全面的技術(shù)賦能。

通用MCU：挑戰(zhàn)與機(jī)遇并存

Ricardo指出，受汽車、工業(yè)應(yīng)用、家庭和建筑自動(dòng)化以及節(jié)能行業(yè)增長(zhǎng)推動(dòng)，市場(chǎng)對(duì)MCU的需求非常強(qiáng)勁。MCU以更低的價(jià)格帶來更強(qiáng)的計(jì)算能力，讓終端系統(tǒng)能夠獲得更豐富的感知、用戶和數(shù)據(jù)界面等功能。系統(tǒng)能夠處理來自傳感器越來越多的數(shù)據(jù)，驅(qū)動(dòng)更多的電力系統(tǒng)，提供更復(fù)雜的用戶界面。

從供應(yīng)鏈角度來看，行業(yè)整體交貨期還是較長(zhǎng)。ST與客戶密切合作，通過評(píng)估替代產(chǎn)品和解決方案，盡量減少對(duì)供應(yīng)鏈的影響，同時(shí)加大投資，擴(kuò)大在克羅爾和阿格雷特的300 mm晶圓產(chǎn)能，為90 nm和40 nm新產(chǎn)品提供增長(zhǎng)潛力。

工業(yè)市場(chǎng)占通用MCU市場(chǎng)（不包括汽車MCU和MPU）的52%。據(jù)Omdia預(yù)計(jì)，到2026年這一數(shù)據(jù)將提升至65%。推動(dòng)市場(chǎng)增長(zhǎng)的主要?jiǎng)恿Πǎ耗苄?、云連接、無線連接、人工智能（AI）的普及（尤其是在預(yù)測(cè)性維護(hù)領(lǐng)域）、電動(dòng)汽車基礎(chǔ)設(shè)施開發(fā)以及能源使用優(yōu)化（在專業(yè)和個(gè)人建筑環(huán)境中使用能源）。ST的戰(zhàn)略重點(diǎn)是通過開發(fā)者社區(qū)為這些領(lǐng)域的開發(fā)者提供解決方案。讓STM32開發(fā)者更輕松

ST與合作伙伴社區(qū)一起不斷豐富Cube生態(tài)系統(tǒng)中的附加擴(kuò)展板、軟件驅(qū)動(dòng)程序、中間件、應(yīng)用實(shí)例、AI擴(kuò)展工具包。使用STM32Cube生態(tài)系統(tǒng)的開發(fā)者數(shù)量在大幅增加，5年來年均復(fù)合增長(zhǎng)率（CAGR）達(dá)到27%，遠(yuǎn)高于市場(chǎng)增長(zhǎng)率。

除了提供資源，ST和合作伙伴還在專業(yè)和學(xué)術(shù)領(lǐng)域開展大量培訓(xùn)計(jì)劃，在線上提供超過150小時(shí)的慕課課程。6月初，ST在網(wǎng)站上推出STM32開發(fā)者專區(qū)，將開發(fā)STM32產(chǎn)品時(shí)所需內(nèi)容整合起來，讓開發(fā)者輕松訪問，輕松開發(fā)。不斷提升嵌入式處理性能

STM32不斷通過創(chuàng)新的功能模塊和低功耗性能來強(qiáng)化產(chǎn)品內(nèi)容，尤其注重增加更多無線連接功能，提供更高級(jí)的安全特性，提供AI功能及提高計(jì)算能力，并由生態(tài)系統(tǒng)提供支持，讓客戶在整個(gè)產(chǎn)品組合中自由挑選。

支持客戶云連接應(yīng)用

客戶群和應(yīng)用需要越來越多的云連接（我們稱之為“云化”）以及與其他設(shè)備的互連。系統(tǒng)需要各種無線技術(shù)，從Bluetooth、Zigbee、Thread、Matter、Wi-Fi、UWB等短程連接到Sub-GHz和蜂窩技術(shù)等遠(yuǎn)程連接。

據(jù)ABI預(yù)測(cè)，未來五年通用 MCU的無線市場(chǎng)將以每年24% 的速度增長(zhǎng)。ST正在開發(fā)支持所有標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品，并與STM32Cube生態(tài)系統(tǒng)完全兼容。此外，無線MCU還利用STM32Trust平臺(tái)，并內(nèi)置安全特性，借助STM32Cube擴(kuò)展包實(shí)現(xiàn)原生云連接。

賦能信息安全

STM32Trust平臺(tái)為客戶帶來實(shí)現(xiàn)安全可靠系統(tǒng)所需的工具和特性，客戶可在該平臺(tái)使用混淆和加密等技術(shù)保護(hù)其軟件（IP保護(hù)），還可使用針對(duì)單個(gè)產(chǎn)品的唯一識(shí)別密鑰來認(rèn)證連接至網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備。

ST的安全性以Global Platform全球平臺(tái)發(fā)布的針對(duì)IoT平臺(tái)的安全標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，擁有完整的SESIP 3級(jí)認(rèn)證產(chǎn)品。ST將為需要SESIP 4級(jí)認(rèn)證的應(yīng)用定義具有Secure Enclave安全飛地和原生安全服務(wù)的平臺(tái)。對(duì)于更關(guān)鍵的應(yīng)用，ST憑借附加安全芯片STSafe，已具備提供Common Criteria通用標(biāo)準(zhǔn)5級(jí)保護(hù)的能力。

讓邊緣端AI成為現(xiàn)實(shí)

ST在最近的資本市場(chǎng)日預(yù)先發(fā)布了STM32N6，這是首款嵌入意法半導(dǎo)體開發(fā)的Neural-ART NPU加速器的MCU。ST提出一種相當(dāng)于采用AI硬件加速的四核MPU推理性能，能效提高12倍，推理能力成本提高11倍。智能城市領(lǐng)域的一些領(lǐng)先客戶已在其新系統(tǒng)中圍繞STM32N6與我們進(jìn)行了合作。

因?yàn)橛辛薙TM32Cube.AI和NanoEdge.AI studio，客戶也可在其現(xiàn)有平臺(tái)上實(shí)施AI解決方案，無需等待STM32N6，無需內(nèi)部AI專家團(tuán)隊(duì)即可構(gòu)建AI解決方案，并快速推向市場(chǎng)。

STM32 MPU：提升面向工業(yè)應(yīng)用的處理性能

根據(jù)IC Insights和ST內(nèi)部估計(jì)，嵌入式MPU市場(chǎng)預(yù)計(jì)在未來五年內(nèi)將以每年7%的速度增長(zhǎng)。MPU是ST下一個(gè)增長(zhǎng)產(chǎn)品，為STM32帶來更完整的產(chǎn)品組合。

ST的目標(biāo)是利用cube生態(tài)系統(tǒng)，為龐大的客戶群提供嵌入式MPU解決方案。客戶可以像使用STM32 MCU一樣選擇、配置和使用STM32MP產(chǎn)品。ST還在開源軟件中提出差異化解決方案，例如OpenSTLinux平臺(tái)，它是OSS社區(qū)中的參考32位平臺(tái)。

MPU產(chǎn)品組合由24條產(chǎn)品組成，提供單雙A7 ARM內(nèi)核解決方案，并集成適合實(shí)時(shí)應(yīng)用處理的Cortex M4內(nèi)核。產(chǎn)品中豐富的以太網(wǎng)和CAN接口，非常適合工業(yè)應(yīng)用；其GPU和顯示接口，也非常適合圖形系統(tǒng)和網(wǎng)關(guān)。

自ST在2020年首次推出該產(chǎn)品系列以來，已經(jīng)有超過150家客戶實(shí)現(xiàn)3倍年增長(zhǎng)率，主要涵蓋智能家居和智能建筑、POS系統(tǒng)、工廠自動(dòng)化解決方案、數(shù)字電源和能源管理系統(tǒng)以及系統(tǒng)級(jí)模塊（SOM）制造領(lǐng)域。ST通用MCU未來規(guī)劃

未來5年內(nèi)，全球通用MCU市場(chǎng)將以每年9%的速度增長(zhǎng)。ST將在以下三個(gè)領(lǐng)域超越市場(chǎng)：

通用 MCU：這源于ST高度創(chuàng)新的解決方案和生態(tài)系統(tǒng)

無線MCU：這源于ST可覆蓋所有連接標(biāo)準(zhǔn)，并具有STM32Cube生態(tài)系統(tǒng)和安全認(rèn)證解決方案支持

嵌入式MPU：這源于ST的新產(chǎn)品和軟件解決方案

面對(duì)飽和的供應(yīng)鏈，ST將與客戶密切合作，處理緊急情況并尋找解決方案，利用強(qiáng)大的產(chǎn)品組合提高靈活性，如新推出的STM32C0和STM32G0產(chǎn)品系列，并投資擴(kuò)大產(chǎn)能，為新產(chǎn)品系列服務(wù)。

ST正在通過強(qiáng)大的新產(chǎn)品開發(fā)路線圖，解決圍繞無線連接、AI解決方案、安全性、超低功耗和高性能MCU和MPU的重大市場(chǎng)演變，讓STM32繼續(xù)為行業(yè)帶來創(chuàng)新的產(chǎn)品和生態(tài)。STM32以平臺(tái)化戰(zhàn)略塑造工業(yè)市場(chǎng)

“如何在不確定性中尋找確定性，這是關(guān)鍵所在。對(duì)于STM32來說，只有不斷深化產(chǎn)品，根據(jù)邊際效用遞增原則，打造符合市場(chǎng)需求的一站式產(chǎn)品平臺(tái)。”意法半導(dǎo)體中國(guó)區(qū)市場(chǎng)部盧永海強(qiáng)調(diào)。

據(jù)OMDIA數(shù)據(jù)，2020年工業(yè)市場(chǎng)規(guī)模為410億美金， 預(yù)計(jì)2023年可達(dá)480億美金。ST 擁有廣泛的產(chǎn)品線， 包括STM32 MCU、強(qiáng)大的功率和模擬產(chǎn)品線（IGBT，SIC ，GAN，功率驅(qū)動(dòng)）等，關(guān)鍵就是覆蓋工業(yè)應(yīng)用對(duì)芯片的全方面需求。

一方面，風(fēng)光水儲(chǔ)新能源、5G、數(shù)字經(jīng)濟(jì)、云、服務(wù)器、數(shù)字電源等領(lǐng)域?qū)Π雽?dǎo)體產(chǎn)生強(qiáng)勁需求。另一方面，工業(yè)4.0時(shí)代用工荒和勞動(dòng)力之間的矛盾，機(jī)器自動(dòng)化代替人的趨勢(shì)驅(qū)動(dòng)下，未來工業(yè)發(fā)展的熱點(diǎn)和需求包括：無線連接能力、全方位的安全保護(hù)、邊緣AI，及電機(jī)控制及電源智能化。

針對(duì)市場(chǎng)需求，ST確定了以電源和能源，電機(jī)控制及自動(dòng)化為STM32的主力市場(chǎng)和發(fā)展重心，打造STM32全方位產(chǎn)品平臺(tái)陣營(yíng)，覆蓋從低端到高端，從低成本到高性能，從簡(jiǎn)單性應(yīng)用到復(fù)雜性應(yīng)用，從支持藍(lán)牙、Lora無線應(yīng)用的STM32WB、STM32WL，到可以運(yùn)行LINUX 的STM32MPU系列。

工業(yè)自動(dòng)化，一個(gè)典型的工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)核心組成包括HMI , PLC 和IO 擴(kuò)展模塊，伺服控制，編碼器，變頻器，步進(jìn)電機(jī)控制器，及通訊板卡。近年來，工業(yè)自動(dòng)化客戶由小變大， 由弱變強(qiáng)， 從單一產(chǎn)品到涵蓋工業(yè)自動(dòng)化全方面產(chǎn)品系統(tǒng)組合，平臺(tái)化的自動(dòng)化產(chǎn)品需要平臺(tái)化的MCU 和功率電源驅(qū)動(dòng)芯片為之服務(wù)，而且可以覆蓋從低成本到高性能，從低端到高端的產(chǎn)品應(yīng)用需求。

電機(jī)控制，是工業(yè)控制的核心領(lǐng)域。典型的電機(jī)控制主要組成包括：電流環(huán)，速度環(huán)，位置環(huán)，功率單元，位置和速度檢測(cè)控制單元，主控和通訊部分。

在MCU主控部分，ST推薦STM32G0（64MHz )/G4(170MHz )/H7(550MHz )/F4(180MHz)。在編碼器部分，ST推薦主頻170MHz的AD 4M, 帶硬件過采樣模塊的STM32G4。中國(guó)市場(chǎng)上的頭部企業(yè)已經(jīng)把G4 作為變頻器和編碼器將來的主要平臺(tái)。

在伺服PLC控制方面，F(xiàn)4已經(jīng)被廣泛應(yīng)用。如果用戶有性能和資源升級(jí)化需求，ST推薦STM32F7/H7，主頻550MHz ，F(xiàn)LASH 為2M , RAM 為1M 。STM32已占據(jù)目前伺服市場(chǎng)主要份額， 并成為頭部供應(yīng)商。目前市場(chǎng)通訊協(xié)議主要有CAN OPEN、ETHERCAT、RS485 , Ethercat 正在成為主流， 已有兩家頭部工業(yè)自動(dòng)化客戶通過FPGA 實(shí)現(xiàn)EtherCAT IP Core ,并且成為STM32+FPGA( 內(nèi)嵌的Ethercat IP CORE )主流平臺(tái)和架構(gòu)。

ST的平臺(tái)化戰(zhàn)略不僅體現(xiàn)于在整體上打造針對(duì)工業(yè)自動(dòng)化的STM32, 還體現(xiàn)于針對(duì)重要的細(xì)分領(lǐng)域如電機(jī)控制打造其專屬平臺(tái)化解決方案。比如STM32G0 入門級(jí)32位 MCU, 滿足低成本應(yīng)用相對(duì)簡(jiǎn)單的電機(jī)控制，例如風(fēng)機(jī)、水泵、電動(dòng)工具、電動(dòng)自行車等簡(jiǎn)單應(yīng)用；STM32G4 主流型MCU, 主頻170MHz ，集成了眾多模擬外設(shè)，滿足變頻器、編碼器、步進(jìn)伺服等中端應(yīng)用；高性能MCU STM32F4(180MHz ) /F7( 216MHz) /H7 (550MHz)滿足PLC 、Servo 從低端到高端的應(yīng)用。所有單核F4/F7/H7 在144 PIN 及以上甚至可做到PIN TO PIN 兼容。

在數(shù)字電源市場(chǎng)，目前主流架構(gòu)是用STM32G4 + STM32H7 作為主控。G4 具有達(dá)到184ps高精度TIMER ，H7的 TIMER精度達(dá)NS 級(jí)，非常適合數(shù)字電源應(yīng)用。目前幾家頭部企業(yè)已經(jīng)進(jìn)入量產(chǎn)階段。

光伏逆變器和儲(chǔ)能新能源是個(gè)強(qiáng)勁增長(zhǎng)的領(lǐng)域， 也是ST的發(fā)展重點(diǎn)。典型光伏逆變器系統(tǒng)主要包括通訊監(jiān)控， HMI 和逆變，拉弧檢測(cè)快速關(guān)斷。針對(duì)單三相逆變器核心主控，ST推薦單核STM32H743/H753/雙核H745/G491，可輕松實(shí)現(xiàn)處理PFC、MPPT，以及逆變的功能算法。目前市場(chǎng)上幾家頭部企業(yè)正在使用STM32H7 單雙核做逆變器和儲(chǔ)能的主控器， 已經(jīng)進(jìn)入量產(chǎn)，正在取代傳統(tǒng)DSP進(jìn)入平臺(tái)性使用階段。對(duì)于HMI 和通訊監(jiān)控部分 ，STM32占據(jù)了絕對(duì)市場(chǎng)份額。對(duì)于新的設(shè)計(jì)或者性能提升的用戶需求，ST推薦單核和雙核STM32H7以及G4 /F4。

在人機(jī)交互方面，STM32系列同樣表現(xiàn)出色。對(duì)于低階顯示應(yīng)用，ST推薦STM32G0，僅一顆入門型MCU便能實(shí)現(xiàn)320x240彩屏顯示。對(duì)于分辨率在800x600，只需要單緩存的情況，推薦STM32H7A3，直接使用內(nèi)置1MB SRAM作為圖像緩存，無需外擴(kuò)SDRAM。如需進(jìn)一步的圖像處理，推薦STM32H723或者H725系列，主頻高達(dá)550MHz，可以更好地對(duì)圖像進(jìn)行編輯，實(shí)現(xiàn)更好的動(dòng)態(tài)效果。對(duì)于習(xí)慣使用開源系統(tǒng)Linux的用戶，可以選用STM32MP1，分辨率最大支持1366x768，并且支持MIPI接口。ST還提供免費(fèi)的TouchGFX圖像開發(fā)工具，讓顯示效果更加炫酷。STM32軟硬件生態(tài)是平臺(tái)化的有機(jī)組成

在打造平臺(tái)化MCU的同時(shí)，ST也在加強(qiáng)生態(tài)建設(shè)。優(yōu)秀的平臺(tái)化產(chǎn)品和穩(wěn)健的客戶是基礎(chǔ)，生態(tài)作為有機(jī)組成，兩者相輔相成。

在硬件方面，ST為STM32系列配置了一系列開發(fā)板和評(píng)估板，方便用戶快速評(píng)估加快產(chǎn)品上市。在軟件方面，ST已推出最新的針對(duì)電機(jī)控制的軟件包SDK5.Y，源碼全部開放，把對(duì)電機(jī)控制的想法，算法和積累分享給所有用戶。

在功能安全方面，客戶出口工業(yè)產(chǎn)品往往需要各種產(chǎn)品認(rèn)證，如SIL2、SIL3、CLASS B等。STM32能夠給用戶提供完整的已通過TUV 認(rèn)證的 SIL2/SIL3 軟件包和資料，適用于IEC61508 ，以及在此基礎(chǔ)上延申的更多行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)如 61800等。許多客戶已使用ST的軟件庫(kù)，產(chǎn)品涉及BMS 、電機(jī)控制器、電梯控制器、伺服控制器等。ST的目標(biāo)是將功能安全性能涵蓋所有的STM32產(chǎn)品，將其打造成為針對(duì)功能安全的百寶箱。

以優(yōu)秀的平臺(tái)化STM32產(chǎn)品戰(zhàn)略為依托, 以穩(wěn)健的工業(yè)客戶群為基礎(chǔ)，以豐富強(qiáng)大的生態(tài)為有機(jī)組成，與客戶同目標(biāo)，共成長(zhǎng)，篤行致遠(yuǎn)，這就是STM32最終的確定性！期待來年的STM32峰會(huì)上與你分享STM32平臺(tái)與生態(tài)的更多突破與創(chuàng)新！

THE END

審核編輯 ：李倩