STM32发展三大关键词:战略平台化,客户稳健化,生态有机化

STM32单片机 2022-07-28 08:30
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2022 STM32 线上技术周

说起嵌入式技术,STM32可以说是开发者心目中一个响当当的品牌。经过多年发展,意法半导体已成为全球通用MCU厂商。如今的STM32家族包含1,200多款MCU和MPU产品,分为十八条产品线。值此STM32嵌入式技术诞生十五周年之际, 意法半导体2022年STM32中国线上技术周于7月18 - 22日隆重举办。

首届STM32中国线上技术周汇聚众多生态系统合作伙伴、开发者和客户,展示各种基于ST产品开发的最新创新成果。意法半导体管理层、行业合作伙伴及工程师带来了35场高能演讲,以及“最热”的产品与技术解决方案演示,真可谓嵌入式技术领域的一场风云际会。

在活动开幕日上,意法半导体总裁兼首席执行官 Jean-Marc Chery通过视频发表了热情洋溢的主题演讲,分享了ST的公司愿景与未来的发展规划。他指出,中国是意法半导体最重要的市场之一,不仅仅是针对MCU市场。ST的战略源于三个长期赋能社会发展的趋势:智能出行,电源&能源,物联网&互联,而STM32嵌入式处理解决方案在促进这些趋势发展过程中发挥着重要作用,尤其是工业应用。他还特别强调,在ST推动STM32技术创新及STM32Cube生态系统建设过程中,始终将开发者需求放在首位。未来,ST将继续创新,加大资源投入,力争为用户提供市场上最好的开发环境。


意法半导体执行副总裁兼通用微控制器子产品部总经理Ricardo.De-Sa-earp在主题演讲中,向大家诠释了MCU市场和供应链发展趋势和所面临的挑战,以及ST为继续创新和发展通用MCU应用的主要战略举措。

意法半导体执行副总裁,中国区总裁Henry CAO阐述了STM32如何助力中国客户创新。ST致力于为中国开发者提供更安全、更互联和更智能的创新设计思路和解决方案,不仅通过各种线上线下技术盛会,还致力于中国嵌入式人才培养和本地化支持,以强大的全球及本地生态合作伙伴为用户提供更全面的技术赋能。

通用MCU:挑战与机遇并存


Ricardo指出,受汽车、工业应用、家庭和建筑自动化以及节能行业增长推动,市场对MCU的需求非常强劲。MCU以更低的价格带来更强的计算能力,让终端系统能够获得更丰富的感知、用户和数据界面等功能。系统能够处理来自传感器越来越多的数据,驱动更多的电力系统,提供更复杂的用户界面。

从供应链角度来看,行业整体交货期还是较长。ST与客户密切合作,通过评估替代产品和解决方案,尽量减少对供应链的影响,同时加大投资,扩大在克罗尔和阿格雷特的300 mm晶圆产能,为90 nm和40 nm新产品提供增长潜力。


工业市场占通用MCU市场(不包括汽车MCU和MPU)的52%。据Omdia预计,到2026年这一数据将提升至65%。推动市场增长的主要动力包括:能效、云连接、无线连接、人工智能(AI)的普及(尤其是在预测性维护领域)、电动汽车基础设施开发以及能源使用优化(在专业和个人建筑环境中使用能源)。ST的战略重点是通过开发者社区为这些领域的开发者提供解决方案。
让STM32开发者更轻松


ST与合作伙伴社区一起不断丰富Cube生态系统中的附加扩展板、软件驱动程序、中间件、应用实例、AI扩展工具包。使用STM32Cube生态系统的开发者数量在大幅增加,5年来年均复合增长率(CAGR)达到27%,远高于市场增长率。


除了提供资源,ST和合作伙伴还在专业和学术领域开展大量培训计划,在线上提供超过150小时的慕课课程。6月初,ST在网站上推出STM32开发者专区,将开发STM32产品时所需内容整合起来,让开发者轻松访问,轻松开发。
不断提升嵌入式处理性能


STM32不断通过创新的功能模块和低功耗性能来强化产品内容,尤其注重增加更多无线连接功能,提供更高级的安全特性,提供AI功能及提高计算能力,并由生态系统提供支持,让客户在整个产品组合中自由挑选。

  • 支持客户云连接应用

客户群和应用需要越来越多的云连接(我们称之为“云化”)以及与其他设备的互连。系统需要各种无线技术,从Bluetooth、Zigbee、Thread、Matter、Wi-Fi、UWB等短程连接到Sub-GHz和蜂窝技术等远程连接。


据ABI预测,未来五年通用 MCU的无线市场将以每年24% 的速度增长。ST正在开发支持所有标准的产品,并与STM32Cube生态系统完全兼容。此外,无线MCU还利用STM32Trust平台,并内置安全特性,借助STM32Cube扩展包实现原生云连接。

  • 赋能信息安全

STM32Trust平台为客户带来实现安全可靠系统所需的工具和特性,客户可在该平台使用混淆和加密等技术保护其软件(IP保护),还可使用针对单个产品的唯一识别密钥来认证连接至网络的设备。


ST的安全性以Global Platform全球平台发布的针对IoT平台的安全标准为基础,拥有完整的SESIP 3级认证产品。ST将为需要SESIP 4级认证的应用定义具有Secure Enclave安全飞地和原生安全服务的平台。对于更关键的应用,ST凭借附加安全芯片STSafe,已具备提供Common Criteria通用标准5级保护的能力。

  • 让边缘端AI成为现实

ST在最近的资本市场日预先发布了STM32N6,这是首款嵌入意法半导体开发的Neural-ART NPU加速器的MCU。ST提出一种相当于采用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。智能城市领域的一些领先客户已在其新系统中围绕STM32N6与我们进行了合作。


因为有了STM32Cube.AI和NanoEdge.AI studio,客户也可在其现有平台上实施AI解决方案,无需等待STM32N6,无需内部AI专家团队即可构建AI解决方案,并快速推向市场。

  • STM32 MPU:提升面向工业应用的处理性能

根据IC Insights和ST内部估计,嵌入式MPU市场预计在未来五年内将以每年7%的速度增长。MPU是ST下一个增长产品,为STM32带来更完整的产品组合。

ST的目标是利用cube生态系统,为庞大的客户群提供嵌入式MPU解决方案。客户可以像使用STM32 MCU一样选择、配置和使用STM32MP产品。ST还在开源软件中提出差异化解决方案,例如OpenSTLinux平台,它是OSS社区中的参考32位平台。


MPU产品组合由24条产品组成,提供单双A7 ARM内核解决方案,并集成适合实时应用处理的Cortex M4内核。产品中丰富的以太网和CAN接口,非常适合工业应用;其GPU和显示接口,也非常适合图形系统和网关。

自ST在2020年首次推出该产品系列以来,已经有超过150家客户实现3倍年增长率,主要涵盖智能家居和智能建筑、POS系统、工厂自动化解决方案、数字电源和能源管理系统以及系统级模块(SOM)制造领域。
ST通用MCU未来规划


未来5年内,全球通用MCU市场将以每年9%的速度增长。ST将在以下三个领域超越市场:

  • 通用 MCU:这源于ST高度创新的解决方案和生态系统
  • 无线MCU:这源于ST可覆盖所有连接标准,并具有STM32Cube生态系统和安全认证解决方案支持
  • 嵌入式MPU:这源于ST的新产品和软件解决方案


面对饱和的供应链,ST将与客户密切合作,处理紧急情况并寻找解决方案,利用强大的产品组合提高灵活性,如新推出的STM32C0和STM32G0产品系列,并投资扩大产能,为新产品系列服务。

ST正在通过强大的新产品开发路线图,解决围绕无线连接、AI解决方案、安全性、超低功耗和高性能MCU和MPU的重大市场演变,让STM32继续为行业带来创新的产品和生态。
STM32以平台化战略塑造工业市场


“如何在不确定性中寻找确定性,这是关键所在。对于STM32来说,只有不断深化产品,根据边际效用递增原则,打造符合市场需求的一站式产品平台。”意法半导体中国区市场部卢永海强调。

据OMDIA数据,2020年工业市场规模为410亿美金, 预计2023年可达480亿美金。ST 拥有广泛的产品线, 包括STM32 MCU、强大的功率和模拟产品线(IGBT,SIC ,GAN,功率驱动)等,关键就是覆盖工业应用对芯片的全方面需求。

一方面,风光水储新能源、5G、数字经济、云、服务器、数字电源等领域对半导体产生强劲需求。另一方面,工业4.0时代用工荒和劳动力之间的矛盾,机器自动化代替人的趋势驱动下,未来工业发展的热点和需求包括:无线连接能力、全方位的安全保护、边缘AI,及电机控制及电源智能化。

针对市场需求,ST确定了以电源和能源,电机控制及自动化为STM32的主力市场和发展重心,打造STM32全方位产品平台阵营,覆盖从低端到高端,从低成本到高性能,从简单性应用到复杂性应用,从支持蓝牙、Lora无线应用的STM32WB、STM32WL,到可以运行LINUX 的STM32MPU系列。 

工业自动化,一个典型的工业自动化系统核心组成包括HMI , PLC 和IO 扩展模块,伺服控制,编码器,变频器,步进电机控制器,及通讯板卡。近年来,工业自动化客户由小变大, 由弱变强, 从单一产品到涵盖工业自动化全方面产品系统组合,平台化的自动化产品需要平台化的MCU 和功率电源驱动芯片为之服务,而且可以覆盖从低成本到高性能,从低端到高端的产品应用需求。

电机控制,是工业控制的核心领域。典型的电机控制主要组成包括:电流环,速度环,位置环,功率单元,位置和速度检测控制单元,主控和通讯部分。

在MCU主控部分,ST推荐STM32G0(64MHz )/G4(170MHz )/H7(550MHz )/F4(180MHz)。在编码器部分,ST推荐主频170MHz的AD 4M, 带硬件过采样模块的STM32G4。中国市场上的头部企业已经把G4 作为变频器和编码器将来的主要平台。


在伺服PLC控制方面,F4已经被广泛应用。如果用户有性能和资源升级化需求,ST推荐STM32F7/H7,主频550MHz ,FLASH 为2M , RAM 为1M 。STM32已占据目前伺服市场主要份额, 并成为头部供应商。目前市场通讯协议主要有CAN OPEN、ETHERCAT、RS485 , Ethercat 正在成为主流, 已有两家头部工业自动化客户通过FPGA 实现EtherCAT IP Core ,并且成为STM32+FPGA( 内嵌的Ethercat IP CORE )主流平台和架构。

ST的平台化战略不仅体现于在整体上打造针对工业自动化的STM32, 还体现于针对重要的细分领域如电机控制打造其专属平台化解决方案。比如STM32G0 入门级32位 MCU, 满足低成本应用相对简单的电机控制,例如风机、水泵、电动工具、电动自行车等简单应用;STM32G4 主流型MCU, 主频170MHz ,集成了众多模拟外设,满足变频器、编码器、步进伺服等中端应用;高性能MCU STM32F4(180MHz ) /F7( 216MHz) /H7 (550MHz)满足PLC 、Servo 从低端到高端的应用。所有单核F4/F7/H7 在144 PIN 及以上甚至可做到PIN TO PIN 兼容。

在数字电源市场,目前主流架构是用STM32G4 + STM32H7 作为主控。G4 具有达到184ps高精度TIMER ,H7的 TIMER精度达NS 级,非常适合数字电源应用。目前几家头部企业已经进入量产阶段。

光伏逆变器和储能新能源是个强劲增长的领域, 也是ST的发展重点。典型光伏逆变器系统主要包括通讯监控, HMI 和逆变,拉弧检测快速关断。针对单三相逆变器核心主控,ST推荐单核STM32H743/H753/双核H745/G491,可轻松实现处理PFC、MPPT,以及逆变的功能算法。目前市场上几家头部企业正在使用STM32H7 单双核做逆变器和储能的主控器, 已经进入量产,正在取代传统DSP进入平台性使用阶段。对于HMI 和通讯监控部分 ,STM32占据了绝对市场份额。对于新的设计或者性能提升的用户需求,ST推荐单核和双核STM32H7以及G4 /F4。


人机交互方面,STM32系列同样表现出色。对于低阶显示应用,ST推荐STM32G0,仅一颗入门型MCU便能实现320x240彩屏显示。对于分辨率在800x600,只需要单缓存的情况,推荐STM32H7A3,直接使用内置1MB SRAM作为图像缓存,无需外扩SDRAM。如需进一步的图像处理,推荐STM32H723或者H725系列,主频高达550MHz,可以更好地对图像进行编辑,实现更好的动态效果。对于习惯使用开源系统Linux的用户,可以选用STM32MP1,分辨率最大支持1366x768,并且支持MIPI接口。ST还提供免费的TouchGFX图像开发工具,让显示效果更加炫酷。
STM32软硬件生态是平台化的有机组成


在打造平台化MCU的同时,ST也在加强生态建设。优秀的平台化产品和稳健的客户是基础,生态作为有机组成,两者相辅相成。

在硬件方面,ST为STM32系列配置了一系列开发板和评估板,方便用户快速评估加快产品上市。在软件方面,ST已推出最新的针对电机控制的软件包SDK5.Y,源码全部开放,把对电机控制的想法,算法和积累分享给所有用户。


在功能安全方面,客户出口工业产品往往需要各种产品认证,如SIL2、SIL3、CLASS B等。STM32能够给用户提供完整的已通过TUV 认证的 SIL2/SIL3 软件包和资料,适用于IEC61508 ,以及在此基础上延申的更多行业标准如 61800等。许多客户已使用ST的软件库,产品涉及BMS 、电机控制器、电梯控制器、伺服控制器等。ST的目标是将功能安全性能涵盖所有的STM32产品,将其打造成为针对功能安全的百宝箱。

以优秀的平台化STM32产品战略为依托, 以稳健的工业客户群为基础,以丰富强大的生态为有机组成,与客户同目标,共成长,笃行致远,这就是STM32最终的确定性!期待来年的STM32峰会上与你分享STM32平台与生态的更多突破与创新!



© THE END

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