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物聯(lián)網(wǎng)是當(dāng)下最熱門的技術(shù)之一。6月12日，在英飛凌舉辦的“物聯(lián)網(wǎng)與邊緣人工智能媒體溝通會”上，英飛凌科技股份公司物聯(lián)網(wǎng)、計算及無線事業(yè)線執(zhí)行副總裁Sam Geha分享說：“當(dāng)前，每秒大約有127臺設(shè)備首次接入互聯(lián)網(wǎng)。到2027年，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備預(yù)計將達到430億臺，這一數(shù)字在2022年為300億臺。”

Sam Geha，英飛凌科技股份公司物聯(lián)網(wǎng)、計算及無線事業(yè)線執(zhí)行副總裁

不過，不斷壯大的物聯(lián)網(wǎng)，也正面臨著諸多挑戰(zhàn)。網(wǎng)絡(luò)安全和數(shù)據(jù)隱私便是繞不過的關(guān)鍵難題。據(jù)統(tǒng)計，2022年，全球物聯(lián)網(wǎng)惡意攻擊共計發(fā)生1.12億件。隨著聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的不斷增加，數(shù)據(jù)量呈爆炸式增長態(tài)勢。由于許多應(yīng)用程序都是在物聯(lián)網(wǎng)中構(gòu)建的，因此數(shù)據(jù)存儲和數(shù)據(jù)處理分析是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的關(guān)鍵之一。

創(chuàng)建智能、互聯(lián)的世界，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備需要在邊緣進行大量處理。它通過解決云計算依賴性、安全性和帶寬等關(guān)鍵問題，使物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用更加高效和可靠。Sam Geha表示：“Edge AI是物聯(lián)網(wǎng)及更廣泛領(lǐng)域的關(guān)鍵推動因素，它增強了物聯(lián)網(wǎng)的能力，能確保網(wǎng)絡(luò)、計算和能源資源的優(yōu)化使用，是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展所不可或缺的技術(shù)。”

英飛凌是物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的半導(dǎo)體領(lǐng)導(dǎo)者。據(jù)介紹，英飛凌將用PSOC^TM Edge技術(shù)，將眾多面向未來的微控制器產(chǎn)品整合到PSOC^TM品牌旗下，助力打造新一代可靠的ML Edge設(shè)備，繼續(xù)提升英飛凌在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的地位。在未來一年里，英飛凌將重磅推出的三個全新的PSOC^TM微控制器系列：PSOC^TM Edge、PSOC^TM Control和PSOC^TM Connect。其中，PSOC^TM Edge是支持機器學(xué)習(xí)增強HMI能力的MCU，PSOC^TM Control是用于電機控制盒能源轉(zhuǎn)換的PSOC^TM Control微控制器，PSOC^TM Connect則是具有先進無線連接功能的可擴展MCU。

下一代物聯(lián)網(wǎng)邊緣設(shè)備要求在不影響功耗的情況下繼續(xù)提高性能。下面，我們將通過了解PSOC^TM Edge這款產(chǎn)品，來詳細看看，英飛凌是如何利用機器學(xué)習(xí)功能來實現(xiàn)實時響應(yīng)式AI，同時還平衡了性能與功耗的要求。

PSOC^TM Edge微控制器

PSOC^TM Edge是基于高性能的Arm^? Cortex^?-M55內(nèi)核，支持Arm^? Helium^TM DSP指令集的微控制處理器。它不僅有自研的加速器，同時還采用了Arm^? Ethos^TM-U55神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理器，以及Cortex^?-M33內(nèi)核搭配英飛凌超低功耗NNLite（一種用于加速神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的專有硬件加速器）。其中U55的性能更強，而NNlite的功耗則更低，可方便用戶在不同的場景下使用。此外，該MCU具備強大的硬件安全功能和各種連接外設(shè)選項，包括內(nèi)置PHY的USB HS/FS、CAN總線、以太網(wǎng)，支持與Wi-Fi^? 6、BT/BLE的連接和Matter協(xié)議等，且支持通過語音/音頻感應(yīng)來實現(xiàn)激活和控制。此外，在存儲領(lǐng)域，PSOC^TM Edge包含了RRAM和SRAM的兩種存儲技術(shù)，可滿足不同應(yīng)用場景對存儲的資源需求。

梁家威，英飛凌科技股份公司大中華區(qū)消費、計算與通信業(yè)務(wù)首席工程師

事實上，Edge M55+U55識別的能力，其實早在十多年前就已經(jīng)存在通過電腦學(xué)習(xí)識別和分類物品的功能和探索中。不過，英飛凌科技股份公司大中華區(qū)消費、計算與通信業(yè)務(wù)首席工程師梁家威介紹說：“傳統(tǒng)CPU處理數(shù)據(jù)的模式主要是以單線的方式進行處理，做不到或者需要很大運算量才能實現(xiàn)的功能。而搭載有U55這種NPU架構(gòu)的微處理器，可以并行的把大量的數(shù)據(jù)快速地去處理，非常更適合去完成今天這種神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)運算的功能。”

據(jù)介紹，PSOC^тм Edge本身具備信息處理能力，可以通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)和機器學(xué)習(xí)進行相應(yīng)識別。基于PSOC^тм Edge架構(gòu)下的400MHz主頻，僅需要40多毫秒就能完成識別，可以滿足人們?nèi)粘?yīng)用體驗的要求。

雖然應(yīng)用處理器可以提供更強的計算能力，但是隨之帶來的就是高功耗。Sam Geha介紹說：“我們在打造PSOC^тм Edge平臺的時候，在追求性能的同時也考慮到功耗的平衡。我們在低功耗方面做了很多特殊的考量，這也是該產(chǎn)品與其它應(yīng)用處理器最大的區(qū)別之一。”

據(jù)介紹，PSOC^тм Edge特殊考量的差異化設(shè)計，在很多方面都有體現(xiàn)。如芯片中設(shè)計了“always-on”的電源域，它有低功耗場景可以使用的外設(shè)，支持系統(tǒng)在進入待機模式時仍然可以工作，包括超低功耗下的可編程模擬子系統(tǒng)等。此外，有一部分串口，也可以在低功耗模式下繼續(xù)工作。也正是基于它在待機功耗方面的突出能力，因此可以被設(shè)計在一些傳感器的節(jié)點上，也更適合工作于一些設(shè)備經(jīng)常處于待機狀態(tài)，只是當(dāng)發(fā)生一些外部的特殊事件才需要被喚醒去工作的場景下。

PSOC^тм Edge的目標(biāo)使用場景包括可穿戴設(shè)備、智能家居、安全系統(tǒng)、HMI應(yīng)用等。Sam Geha分享說：“我們預(yù)計會很快順利完成最終的可靠性驗證，并投向市場。不過，本次推出的PSOC^тм Edge MCU產(chǎn)品只是該系列的開始。以后會根據(jù)不同的使用場景需求，以及對于不同成本的接受程度，推出系列化的產(chǎn)品。后續(xù)推出的產(chǎn)品還會具有支持視頻以及更多傳感器的接口。所以這也是在系統(tǒng)級別通過集成來降低周邊器件的成本。”

結(jié)束語

英飛凌是物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的半導(dǎo)體領(lǐng)導(dǎo)者。英飛凌之所以能在物聯(lián)網(wǎng)中脫穎而出，Sam Geha認為，這離不開四大成功因素：生態(tài)系統(tǒng)開發(fā)、從產(chǎn)品到系統(tǒng)的創(chuàng)新、專注于微控制器/連接和安全的解決方案，以及更廣闊的市場。

其實早在2002年， PSOC^TM系列微控制器就已經(jīng)面世。此后，在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，英飛凌便一步步布局其物聯(lián)網(wǎng)市場。2016年，收購了博通的無線業(yè)務(wù)，為物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品組合增添了先進的功能。2020年，收購了賽普拉斯，整合XMC^TM和PSOC^TM產(chǎn)品組合，推出了工業(yè)解決方案。未來，英飛凌將眾多面向未來的微控制器產(chǎn)品整合到PSOC^TM品牌旗下，繼續(xù)提升其在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的地位。