意法半導體與華虹合作細節大揭秘！ 全新戰略，重點布局關注汽車和邊緣AI市場
2025-01-16 19:55:11 周菊香，EETOP2024年11月，意法半導體和華虹集團達成40納米MCU等產品生產合作。意法半導體中國區微控制器、數字 IC 與射頻產品部 (MDRF)、物聯網/人工智能技術創新中心及數字營銷副總裁朱利安在近期召開的STM32 媒體溝通會上介紹：“意法半導體跟華虹的合作非常重要，是為ST提供的產品線。這個產線合作是要嘗試長期合作，在這個過程中，會做更多的長期的規劃。目前，意法半導體是唯一采用這種合作方式的公司。”
意法半導體與華虹宏力合作的首批產品預計將于2025年底推出。據介紹，意法半導體委托華虹代工 40 納米 eNVM 的 MCU 產品，從而實現 STM32 產品的本地化。ST 在嵌入式非易失性存儲（eNVM）40nm制程技術方面具有顯著優勢，通過這項合作，ST 計劃在中國建造一條與歐洲工廠完全相同的eNVM 40nm制程STM32產品的晶圓制造生產線，確保產品質量的統一。ST 歐洲工廠用的是12英寸產線，在華虹工廠也沿用12英寸平臺，并且設備與 ST 歐洲工廠的一摸一樣。眾所周知，ST 工藝中的存儲單元是現在業內最小，也是最好的工藝。雖然華虹是中國第二大晶圓代工廠，也是一個非常成功的晶圓代工廠，但他們之前在 12 英寸的 40 納米上并沒有經驗。因此雙方工程師花了很長時間去調整，為的就是保證 ST 想要的參數在華虹的產線上能夠完全的被復制，得到高質量的產品。
值得注意的是，在晶圓制造方面，中國以外，意法半導體采取的是“ST +合作伙伴”的模式，在中國則選擇華虹作為代工廠合作伙伴。“在中國，為中國”是 ST 為中國承諾的本土化的戰略，它包含“ 中國設計，中國創新以及中國制造 ”，ST 和華虹的合作是“在中國區制造”的重要體現。
目前，意法半導體在中國有一個后端制造工廠，兩個在建的前端晶圓制造廠，旨在實現供應鏈本地化，做到端到端的完全本地化，能夠給中國客戶提供極大的供應鏈安全保證。朱利安介紹說：“供應鏈安全保證既包括對中國的 OEM 客戶，我們有相對應的產品料號可以支持開展國際出海服務，同時也包括對想要在中國開展業務的海外客戶。”
汽車和工業的融合發展
當前，汽車整車電子電氣架構正在發生著根本性的變化。得益于汽車電動化、智能化和網聯化的快速發展，車用MCU市場需求持續增長。預計到2025年，汽車電子將成為MCU市場的主要驅動力。到 2030年左右，汽車 MCU的總體市場規模將會達到165億美元。
在電子電氣架構演變的過程中，功能集成是關鍵。一方面是三電的集成，即電機、電池和充電；另一方面是車聯網，需要更多的數據聚合或者分發，同時也給MCU 或數字器件帶來越來越多的功能要求。在內置更多 CPU 內核去滿足功能要求的同時，如何保證各個CPU 內核安全可靠的運行也是關鍵。
意法半導體中國區微控制器、數字 IC 與射頻產品部 (MDRF) 汽車微控制器產品營銷高級經理黃延球分享說：“意法半導體現在決定了一個全新的策略，就是百分之百關注和注重汽車 MCU。并且，意法半導體制定了一個宏偉的目標，到 2030 年，我們的汽車 MCU 銷售要比 2024 年實現翻倍。”
軟件定義汽車，安全、通信以及軟件集成，這是整個汽車電子電器架構帶來的全新挑戰。按照現在車載應用數字器件的功能和性能劃分來看，自動駕駛和行車電腦這兩個功能都要求 HPC（High performance computing）需要高算力的處理器來做，也就是常說的 SoC 。SoC 之外，都是 ST 汽車 MCU 的的專注領域。如多合一電氣化、功能域或位置域融合，還有各種各樣的傳感器控制和執行器控制等。
那如何去推動這一戰略轉型？黃延球介紹：“我們將沿著兩大支柱制定汽車MCU開發戰略，涵蓋從低端到高端解決方案的全部應用。一個是Stellar 產品線；另一個是STM32產品家族中的全新系列STM32A。這兩個產品系列是互補的關系，Stellar面向中高端市場，而STM32A的目標市場則是中低端。同時，針對整車電子電氣架構的演變，還將利用ST 的獨創技術和產品，在汽車MCU 里集成一些創新性的車聯網的通信接口，比如ST 獨有的PCM 存儲技術。“
STM32A是以STM32為基礎，采用ST的eNVM制造技術，并將支持ASIL B級汽車安全標準。意法半導體將充分利用ST自身IDM模式的優勢，以及eNVM制造技術，預計未來三年將推出70多款產品，到2030年，在汽車MCU領域，可服務市場規模將達到165億美元。
熱度越來越高的Stellar MCU
Stellar是意法半導體最重要的一個汽車 MCU產品線，主要定位于面向于集成式應用。它采用實時控制和性能都比較出色的 ARM R52內核，是一個多核的 MCU。Stellar 集成式 MCU 支持多個實時應用的相互無干擾運行，快速交換數據，同時也提供大量的數據 IO 端口給數據和設備服務。
據介紹，Stellar MCU目前主要有兩個系列，Stellar P 和 Stellar G 。 Stellar P 系列是給電氣化優化的，主要特點是高性能和實時控制，多用于電機控制、BMS 算法、 VCU 控制策略等；Stellar G是為整車架構創新服務的，主打整車架構的優化，需要處理大量的數據 IO，各種通信和管理，將迎合軟件定義汽車趨勢，支持應用整合趨勢，助力新一代車輛架構的發展變化。
據介紹，Stellar G 這個產品線已經有兩款產品面世，首批50萬顆芯片已經發貨給主要客戶，其中國內已經與非常有名的新能源汽車企業欣旺達建立合作。應用方向主要體現在動力總成控制、電機控制，以及三電系統優化，尤其是能源管理等，除此之外，還有采用Stellar來提高體驗相關的應用。Stellar MCU 的熱度越來越高，不管是汽車 OEM，還是一級供應商，都青睞有加。目前，Stellar銷量處于逐步爬升期，未來兩三年這個系列還將陸續推出新品。
ST專有的汽車級PCM（相變存儲器）技術
PCM是 ST 在汽車領域的一個獨有技術，具有高速讀寫能力、非易失性、低功耗、高密度存儲、長壽命和耐用性、抗輻照特性好、多位存儲能力、存算一體潛力以及技術成熟度高等多項優勢。但 PCM 并不是新技術。
黃延球分享說：”早在 20 多年前，這個技術就出現在工業領域，但是一直發展到最近才變成嵌入式的。ST要把這種存儲器技術嵌入到 MCU 里面，而且要做成汽車級的。“
據介紹，對比其它實現方案，如RRAM、MRAM，或者其它現在特別主流的閃存工藝，如果用 28 納米工藝或18 納米工藝做一個單元儲存數據， 汽車級的嵌入式PCM 的存儲單元是最小的。用ST自己的 PCM 28 納米工藝，它的面積可以小到0.019 平方微米。此外，對于一些比較苛刻的工況，如高溫、抗干擾等，PCM都可以做到同類里性能最好。
黃延球表示：”意法半導體將開發汽車級的嵌入式 PCM 存儲單元，并集成到Stellar MCU當中。”除了以上提及的基礎功能之外，對于現在常用到的OTA 功能，用 PCM 去實現，其更新速度也比同類的更快。眾所周知，OTA是決定終端用戶的汽車體驗好壞的關鍵。隨著軟件更新功能到來，市場對存儲空間和讀寫性能的需求不斷提高，只有充足的存儲空間和優異的讀寫性能才能保證在整個汽車生命周期內不停機地擴展功能。
STM32A：汽車版STM32
除了Stellar之外，ST還有一個重要的產品線，即2024年發布的汽車版 STM32。 目前統計，從整車電子電氣架構來看，在一輛車里仍然需要數量不少的執行器或傳感器系統，最少還有 15~20 個這種節點的小 MCU。為了補全這個中小型 MCU 的產品線，意法半導體決定在比較成功的 STM32 產品線的基礎上開發汽車版產品。
據介紹，STM32A 產品將會從 Cortex M33 內核做起，后續產品也會包括 M55內核的產品以及 M85內核的產品線。因此 ，STM32A 產品線本身會與 STM32 主流系列做最大兼容性的匹配。不過，STM32A 和 STM32 還是有區別的，尤其在可靠性和質量等級方面，STM32A 是完完全全是汽車級。不過，STM32A只做功能安全等級為 B級的目標應用，如LED 大燈控制、座椅控制、車窗控制、門鑰匙控制等。這些應用的 MCU 的特點是對功能性能要求不高，但對實時性要求比較高，同時要求產品的價格很便宜。這些都將是 STM32A 主打的目標應用。
STM32A旨在將 STM32 的生態圈擴展并覆蓋到汽車產品應用，最大程度的方便 STM32 的客戶以最快的速度上手到ST汽車級產品。黃延球表示：“STM32A就是面向中低端市場。對于中低端 MCU，我們要給市場提供的是規格最佳匹配的產品，大而全不是重點。所以在中國市場，STM32A 有明確的應用目標，即高性價比，易用并且好用的產品?！?/span>
STM32A 的第一個產品很快就要去流片做樣。未來，STM32A 產品也會有雙工廠甚至多工廠產銷策略。意法半導體的初衷是，希望像其它產品領域一樣，把汽車和工業平臺做一個融合，有STM32，也有 STM32A，這樣可以整合意法半導體的汽車安全技術方案和工業物聯網、互聯網、 人工智能解決方案等，把這些方案都融合成一個平臺。
為什么意法半導體會有這樣一個新的戰略轉型呢？除了汽車市場蓬勃的發展趨勢之外，意法半導體還有哪些考量？對此，朱利安表示：“一個原因就是，我們判斷汽車和工業兩個平臺將會融合。為此，最好有一個平臺的產品去支持兩個方面的應用。雖然在本質上還是有一點區別，但是生態和用法，以及核心或 IP 都可以共通、共享，這可以很好的幫助客戶開發應用。”
意法半導體除了汽車策略的戰略性調整之外，在邊緣AI領域，也是在積極發力。如何讓物聯網設備和汽車同時具備智能、安全和互聯這三大支柱？如何把 AI 從云端下沉到邊緣端，使邊緣端具有 AI能力是當前全球關注的熱點趨勢之一。根據 ABI 市調機構的數據，到 2030 年，邊緣端Tiny ML MCU 市場復合年增長率達到 113%。不管在電源管理，還是電弧檢測、人臉目標識別，以及異常檢測等應用領域，越來越多的案例將被逐漸采用。
意法半導體中國區微控制器、數字IC與射頻產品部 (MDRF) 微控制器產品市場經理丁曉磊詳細介紹了意法半導體面向云端和邊緣計算的高性能MCU STM32N6。它是ST首款具有 AI 加速能力的高性能的 STM32 MCU，搭載8b00MHz 主頻的 ARM Cortex-M55內核，內置Neural-Art Accelerator硬件加速單元，是迄今為止所有 STM32 芯片中性能最強的。
據介紹，Neural-Art Accelerator是 ST自研的專有神經網絡單元，是專門的硬件加速器，可以提高人工智能的處理能力。在Neural-Art Accelerator加持下，N6 具備3360Coremark性能。與 MCU STM32H7 相比，其處理性能有 600 倍的提高。在算力處理得當的情況下，可以與ARM Cortex-M55 內核完全獨立并行工作。
那么，ST 為什么要自研 NPU，而沒有選用 ARM 的 NPU？丁曉磊表示：“ST 是從6年前就開始設計自己的NPU。經過多年的努力，ST自己的NPU，在性能、功耗和面積上都占有優勢。并且，ST還在為下一步計劃做準備，我們將會有一個顛覆性的技術創新，我們叫 IMC（ In Memory Computing） 技術，這個技術也可以建立在Neural-Art Accelerator這個 NPU 架構基礎上。”
丁曉磊分享說：“當前，已經有越來越多的傳統嵌入式開發者入局人工智能，并利用 MCU去做邊緣人工智能的開發。在邊緣 AI 領域，ST 已經深耕有10 多年，我們希望邊緣 AI 隨處可見，且證明未來 AI 將會隨處可見。AI 應用不是簡簡單單一個硬件產品就可以搞定，一定要相關的生態配套，包括相關的案例。截至 2024年上個季度， 全球 ST edge AI開發工具活躍客戶數量達到五萬多人。完善整個生態系統，是我們不遺余力在做的重要事情！
