IoT加速落地，AI、MCU、UWB、操作系統(tǒng)迎來(lái)新增長(zhǎng)機(jī)會(huì)

2022年12月8日，由電子發(fā)燒友網(wǎng)主辦的2022第九屆中國(guó)IoT大會(huì)順利召開(kāi)，大會(huì)主題為“智物聯(lián)，新風(fēng)向”。會(huì)議邀請(qǐng)到來(lái)自安謀科技、亞馬遜云科技、泰凌微電子、廣和通、是德科技、ADI、意法半導(dǎo)體、Qorvo和睿賽德等全球知名企業(yè)和行業(yè)專家進(jìn)行精彩分享。

ADI作為國(guó)際半導(dǎo)體大廠，在IoT領(lǐng)域布局已久，同時(shí)在邊緣人工智能上有豐富的產(chǎn)品組合。本次大會(huì)上ADI中國(guó)技術(shù)支持中心高級(jí)應(yīng)用工程師辛毅為大家分享了ADI的超低功耗邊緣人工智能解決方案如何助力AI技術(shù)理論走入IoT應(yīng)用實(shí)踐。

辛工認(rèn)為，AI是一種強(qiáng)大的模式識(shí)別技術(shù)，它旨在了解智能的本質(zhì)，并設(shè)計(jì)具備類似人類智能的智能機(jī)器。要達(dá)到類似于人類的智能設(shè)備，必然需要進(jìn)行大量的矩陣運(yùn)算，這就意味著大量的存儲(chǔ)空間以及強(qiáng)大的計(jì)算能力，并且高速的數(shù)據(jù)交互成本是很高的。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是物與物之間的互聯(lián)，那么它的多數(shù)設(shè)備是需要電池進(jìn)行供電的，并且數(shù)據(jù)在物與物之間的流通并不是完全依賴于云端介入，因此通常意味著低成本和低功耗，這就使得 AI 技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的融合產(chǎn)生了一定的矛盾和困難。

因此說(shuō)雖然AI和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)得到了快速的發(fā)展，然而要將這兩種技術(shù)完美地結(jié)合，還需要克服許多障礙。那么針對(duì)這些痛點(diǎn)，ADI的邊緣AI技術(shù)將兩者的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合，從而實(shí)現(xiàn)在物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的邊緣端去執(zhí)行AI推理，比云計(jì)算的速度更快。ADI的邊緣AI解決方案max 7800x系列應(yīng)運(yùn)而生，該系列產(chǎn)品具備特殊的架構(gòu)，由Arm Cortex M4f或RISC-V內(nèi)核加上CNN加速器構(gòu)成，針對(duì)卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了高度的優(yōu)化，旨在最大限度地減少數(shù)據(jù)遷移，提高并行性。整個(gè)過(guò)程除了加載與啟動(dòng)，無(wú)需MCU的介入。相比MCU＋DSP的方案，ADI定制的硬件加速器可以將功耗降低99%以上，同時(shí)硬件加速器有更高的數(shù)據(jù)吞吐量，可將速度提升百倍以上。

目前ADI的邊緣AI解決方案主要有兩款，MAX78000和MAX78002，兩者都是超低功耗的微處理器，搭載專用的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)加速器去執(zhí)行AI推理?？偟膩?lái)看，ADI的邊緣AI解決方案具備速度快、無(wú)需外部存儲(chǔ)、時(shí)鐘控制靈活和超低功耗等四大特色，因此對(duì)于需要使用電池供電、需要及時(shí)決策的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備來(lái)說(shuō)特別合適。

意法半導(dǎo)體市場(chǎng)部經(jīng)理Eric Huang帶來(lái)了《ST新一代MCU如何在超低功耗與高性能兼顧下助力IoT》的主題分享。當(dāng)前STM32推出了超低功耗系列旗艦產(chǎn)品STM32U5，是一款基于40nm低功耗工藝的旗艦級(jí)產(chǎn)品，該產(chǎn)品擁有豐富的片上資源及性能，也是目前低功耗產(chǎn)品的新標(biāo)桿，并擁有更強(qiáng)的信息安全及功能安全特性與良好的產(chǎn)能分配。

由于更高的主頻、更低的功耗、更強(qiáng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能力以及更好的功能安全特性等特點(diǎn)，STM32U5系列可以應(yīng)用在便攜式運(yùn)動(dòng)、健康檢測(cè)、便攜式儀器儀表、數(shù)據(jù)采集，以及其他云鏈接、功耗及安全性能有要求的工業(yè)應(yīng)用等場(chǎng)景中。

同時(shí)，STM32U5也是首款通過(guò)Level 3認(rèn)證的STM32 MCU。未來(lái)STMU5系列還將繼續(xù)向上迭代推出STM32U59x/5Ax，向下兼容推出STM32545/535，豐富整個(gè)產(chǎn)品線。

Qorvo超寬帶事業(yè)部高級(jí)經(jīng)理Jessica Zhou為大家分享了《物聯(lián)網(wǎng)和超寬帶如何攜手并進(jìn)》。UWB作為一個(gè)精確定位和安全通信技術(shù)，并且UWB在定位上也要優(yōu)于其他技術(shù)，不僅抗干擾性強(qiáng)，同時(shí)定位精度可以達(dá)到10nm級(jí)。

當(dāng)前，UWB正在被越來(lái)越多的設(shè)備采用，包括手機(jī)、汽車(chē)、消費(fèi)電子、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等，預(yù)計(jì)市場(chǎng)規(guī)模在2025年達(dá)到20億美元，2022-2025年年復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)到45%。以汽車(chē)為例，未來(lái)一輛整車(chē)中將會(huì)應(yīng)用5-8個(gè)UWB芯片，可以實(shí)現(xiàn)汽車(chē)鑰匙、無(wú)線充電、呼吸監(jiān)測(cè)、非接觸后備箱開(kāi)啟等功能。

Qorvo在硬件上擁有安全固件與防篡改元TRE安全機(jī)制與固件升級(jí)能力，同時(shí)推出端到端的信任解決方案，并通過(guò)SESIP 3的認(rèn)證，為智慧車(chē)聯(lián)提供軟、硬兼施的完整安全解決方案。除了汽車(chē)，在消費(fèi)類、工業(yè)上，UWB已被40個(gè)垂直行業(yè)應(yīng)用，而Qorvo是UWB的整體解決方案供應(yīng)商，在UWB市場(chǎng)具有領(lǐng)先地位。

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，終端設(shè)備也在呈現(xiàn)智能化發(fā)展，例如智能家居終端設(shè)備從單品智能產(chǎn)品、智能互聯(lián)場(chǎng)景，再到主動(dòng)互聯(lián)用戶，在這個(gè)過(guò)程中，MCU芯片的性能也越來(lái)越強(qiáng)大。本次大會(huì)上，睿賽德社區(qū)技術(shù)負(fù)責(zé)人郭占鑫帶來(lái)了《AIoT時(shí)代，操作系統(tǒng)與RT-Thread與MCU芯片共創(chuàng)繁榮》主題演講。

郭占鑫提到，嵌入式開(kāi)發(fā)有著四大技術(shù)趨勢(shì)，一是在處理器方面，需要更高計(jì)算、更低功耗、更強(qiáng)拓展、更安全，以及需要用到RISC-V架構(gòu)。二是在軟件和工具方面，軟件復(fù)雜度增加、RTOS發(fā)展為IoT OS，并且多芯OS跨向統(tǒng)一OS平臺(tái)，出現(xiàn)云端一體化。三是在技術(shù)方面，注重交互、安全性，還需要用到邊緣計(jì)算等等。

對(duì)于RISC-V架構(gòu)，當(dāng)下國(guó)內(nèi)已有不少廠商推出基于RISC-V的芯片，但是工具鏈還沒(méi)有達(dá)到ARM的成熟度，使用門(mén)檻較高。相較ARM，RISC-V指令集的底層是更加碎片化，并且封閉、碎片化的趨勢(shì)會(huì)更加明顯。

針對(duì)上述存在的挑戰(zhàn)，郭占鑫提出了兩點(diǎn)解決方面，上承各類應(yīng)用和下接不同規(guī)格的硬件，通過(guò)在同一的技術(shù)平臺(tái)上針對(duì)不同場(chǎng)景的應(yīng)用軟件，分別應(yīng)對(duì)業(yè)務(wù)復(fù)雜性和技術(shù)復(fù)雜性。

當(dāng)下，物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)呈現(xiàn)一致平臺(tái)、中立開(kāi)源、生態(tài)服務(wù)完整、本土化不可逆的趨勢(shì)發(fā)展。從 AIoT 時(shí)代的智能設(shè)備以實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)為核心的，主要看重操作系統(tǒng)的強(qiáng)實(shí)時(shí)性、低功耗、快速啟動(dòng)以及低成本。郭占鑫表示，低成本、低功耗是重要因素，例如智能穿戴設(shè)備。

針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備存在問(wèn)題，睿賽德推出了小而美的物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)：RT-Thread。這是一個(gè)應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)以及AI 發(fā)展趨勢(shì)的AIoT操作系統(tǒng)，從2018年至今有三個(gè)版本，分別是RT-Thread Nano 極簡(jiǎn)版、RT-Thread 標(biāo)準(zhǔn)版和RT-Thread Smart 混合版，裝機(jī)量已經(jīng)超過(guò)10億。其中RT-Thread Smart 混合版是在2020年升級(jí)的版本，具備內(nèi)核輕型化的特點(diǎn)，有著低至500kB內(nèi)核尺寸，包含基本功能，同時(shí)還有用戶態(tài)系統(tǒng)服務(wù)，以及相同的API風(fēng)格。

郭占鑫表示，如果客戶有不同的產(chǎn)品線，其實(shí)RT-Thread是一個(gè)比較好的選擇，因?yàn)镽T-Thread的API是完全兼容的，也就意味著從低資源、中資源再到高性能的產(chǎn)品都可以使用RT-Thread，也能夠?qū)崿F(xiàn)資源的代碼復(fù)用。

今年，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的市場(chǎng)規(guī)模和連接數(shù)正處于快速擴(kuò)張階段。在全球物聯(lián)網(wǎng)連接數(shù)方面，IoT Analytics預(yù)測(cè)，2022年，物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)預(yù)計(jì)將增長(zhǎng)18%，達(dá)到 144 億活躍連接。預(yù)計(jì)到 2025 年，隨著供應(yīng)限制的緩解和增長(zhǎng)的進(jìn)一步加速，將有大約 270 億臺(tái)聯(lián)網(wǎng)的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。

2022年，中國(guó)物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)一枝獨(dú)秀，截至2022年8月末，中國(guó)三家基礎(chǔ)電信企業(yè)發(fā)展移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)終端用戶16.89億，移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)連接數(shù)超過(guò)移動(dòng)電話用戶數(shù)（16.78億），實(shí)現(xiàn)物超人。IDC預(yù)測(cè)，中國(guó)物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)規(guī)模將在2025年突破超過(guò)3000億美元，全球占比約26.1%，位居全球最大物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)體量。

電子發(fā)燒友執(zhí)行副主編章鷹在今天的分享中表示，今年，智能手機(jī)市場(chǎng)出現(xiàn)下滑后，以智能門(mén)鎖、智能音箱、可穿戴設(shè)備、智能家電、智能汽車(chē)為代表的物聯(lián)網(wǎng)終端成為未來(lái)智能硬件的主要增長(zhǎng)點(diǎn)。AIoT 作為人工智能技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)在實(shí)際應(yīng)用中的落地融合，伴隨著人工智能技術(shù)不斷提升在 IoT 設(shè)備端的滲透率，正逐漸成為傳統(tǒng)行業(yè)智能化升級(jí)的重要通道和物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)未來(lái)發(fā)展的大趨勢(shì)。

尤為值得關(guān)注的是，智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)今年加速發(fā)展，全球新能源汽車(chē)的滲透率已經(jīng)達(dá)到了12.2%，中國(guó)新能源汽車(chē)滲透率更是突破了23.6%，車(chē)載物聯(lián)網(wǎng)終端實(shí)時(shí)性要求，對(duì)連接技術(shù)更高要求也是開(kāi)發(fā)工程師遇到的挑戰(zhàn)。電子發(fā)燒友調(diào)研發(fā)現(xiàn)，智能汽車(chē)、智能監(jiān)控設(shè)備和智能表計(jì)是中國(guó)最受歡迎的物聯(lián)網(wǎng)終端前三甲，工業(yè)路由器/CPE和可穿戴設(shè)備位列第四和第五。

在物聯(lián)網(wǎng)無(wú)線技術(shù)領(lǐng)域，今年，以NB-IoT、4G Cat1為代表物聯(lián)網(wǎng)模組快速增長(zhǎng)，中國(guó)廠商位居全球前三。海外市場(chǎng)需求成為他們新的增長(zhǎng)動(dòng)力。今年，WiFi6終端全球出貨量超過(guò)20億，藍(lán)牙設(shè)備出貨量也突破51億。

針對(duì)５G物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用熱點(diǎn)，智慧工業(yè)、智能家居和智能汽車(chē)都有大量項(xiàng)目落地，在標(biāo)準(zhǔn)演進(jìn)上，５G R17標(biāo)準(zhǔn)凍結(jié)，R17針對(duì)5G應(yīng)用場(chǎng)景引入了“新終端”“新網(wǎng)絡(luò)”和“新功能”，比如RedCap（Reduced Capability）終端、衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)、高精度定位功能等，進(jìn)一步拓展了5G應(yīng)用場(chǎng)景的范圍，降低了5G應(yīng)用的門(mén)檻和可行性。

10月份Matter1.0正式發(fā)布，意味著智能家居領(lǐng)域的Matter認(rèn)證程序正式開(kāi)放申請(qǐng)，此標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布標(biāo)志著跨品牌和平臺(tái)工作的互操作協(xié)議Matter將助力智能家居產(chǎn)品以更具性價(jià)比的優(yōu)勢(shì)進(jìn)入市場(chǎng)，現(xiàn)在已經(jīng)進(jìn)入認(rèn)證的有190多款產(chǎn)品，萬(wàn)物智能時(shí)代在工業(yè)、家居、汽車(chē)、醫(yī)療和城市等眾多領(lǐng)域加速到來(lái)。

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