意法半導(dǎo)體與華虹合作細節(jié)大揭秘！ 全新戰(zhàn)略，重點布局關(guān)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(dǎo)體和華虹集團達成40納米MCU等產(chǎn)品生產(chǎn)合作。意法半導(dǎo)體中國區(qū)微控制器、數(shù)字 IC 與射頻產(chǎn)品部 (MDRF)、物聯(lián)網(wǎng)/人工智能技術(shù)創(chuàng)新中心及數(shù)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(dǎo)體跟華虹的合作非常重要，是為ST提供的產(chǎn)品線。這個產(chǎn)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(guī)劃。目前，意法半導(dǎo)體是唯一采用這種合作方式的公司。”
意法半導(dǎo)體與華虹宏力合作的首批產(chǎn)品預(yù)計將于2025年底推出。據(jù)介紹，意法半導(dǎo)體委托華虹代工 40 納米 eNVM 的 MCU 產(chǎn)品，從而實現(xiàn) STM32 產(chǎn)品的本地化。ST 在嵌入式非易失性存儲（eNVM）40nm制程技術(shù)方面具有顯著優(yōu)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(chǎn)品的晶圓制造生產(chǎn)線，確保產(chǎn)品質(zhì)量的統(tǒng)一。ST 歐洲工廠用的是12英寸產(chǎn)線，在華虹工廠也沿用12英寸平臺，并且設(shè)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(xiàn)在業(yè)內(nèi)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(jīng)驗。因此雙方工程師花了很長時間去調(diào)整，為的就是保證 ST 想要的參數(shù)在華虹的產(chǎn)線上能夠完全的被復(fù)制，得到高質(zhì)量的產(chǎn)品。
值得注意的是，在晶圓制造方面，中國以外，意法半導(dǎo)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(zhàn)略，它包含“ 中國設(shè)計，中國創(chuàng)新以及中國制造 ”，ST 和華虹的合作是“在中國區(qū)制造”的重要體現(xiàn)。
目前，意法半導(dǎo)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(xiàn)供應(yīng)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(yīng)鏈安全保證。朱利安介紹說：“供應(yīng)鏈安全保證既包括對中國的 OEM 客戶，我們有相對應(yīng)的產(chǎn)品料號可以支持開展國際出海服務(wù)，同時也包括對想要在中國開展業(yè)務(wù)的海外客戶。”
汽車和工業(yè)的融合發(fā)展
當(dāng)前，汽車整車電子電氣架構(gòu)正在發(fā)生著根本性的變化。得益于汽車電動化、智能化和網(wǎng)聯(lián)化的快速發(fā)展，車用MCU市場需求持續(xù)增長。預(yù)計到2025年，汽車電子將成為MCU市場的主要驅(qū)動力。到 2030年左右，汽車 MCU的總體市場規(guī)模將會達到165億美元。
在電子電氣架構(gòu)演變的過程中，功能集成是關(guān)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(lián)網(wǎng)，需要更多的數(shù)據(jù)聚合或者分發(fā)，同時也給MCU 或數(shù)字器件帶來越來越多的功能要求。在內(nèi)置更多 CPU 內(nèi)核去滿足功能要求的同時，如何保證各個CPU 內(nèi)核安全可靠的運行也是關(guān)鍵。
意法半導(dǎo)體中國區(qū)微控制器、數(shù)字 IC 與射頻產(chǎn)品部 (MDRF) 汽車微控制器產(chǎn)品營銷高級經(jīng)理黃延球分享說：“意法半導(dǎo)體現(xiàn)在決定了一個全新的策略，就是百分之百關(guān)注和注重汽車 MCU。并且，意法半導(dǎo)體制定了一個宏偉的目標(biāo)，到 2030 年，我們的汽車 MCU 銷售要比 2024 年實現(xiàn)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(gòu)帶來的全新挑戰(zhàn)。按照現(xiàn)在車載應(yīng)用數(shù)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(lǐng)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(zhí)行器控制等。
那如何去推動這一戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型？黃延球介紹：“我們將沿著兩大支柱制定汽車MCU開發(fā)戰(zhàn)略，涵蓋從低端到高端解決方案的全部應(yīng)用。一個是Stellar 產(chǎn)品線；另一個是STM32產(chǎn)品家族中的全新系列STM32A。這兩個產(chǎn)品系列是互補的關(guān)系，Stellar面向中高端市場，而STM32A的目標(biāo)市場則是中低端。同時，針對整車電子電氣架構(gòu)的演變，還將利用ST 的獨創(chuàng)技術(shù)和產(chǎn)品，在汽車MCU 里集成一些創(chuàng)新性的車聯(lián)網(wǎng)的通信接口，比如ST 獨有的PCM 存儲技術(shù)。“
STM32A是以STM32為基礎(chǔ)，采用ST的eNVM制造技術(shù)，并將支持ASIL B級汽車安全標(biāo)準。意法半導(dǎo)體將充分利用ST自身IDM模式的優(yōu)勢，以及eNVM制造技術(shù)，預(yù)計未來三年將推出70多款產(chǎn)品，到2030年，在汽車MCU領(lǐng)域，可服務(wù)市場規(guī)模將達到165億美元。
熱度越來越高的Stellar MCU
Stellar是意法半導(dǎo)體最重要的一個汽車 MCU產(chǎn)品線，主要定位于面向于集成式應(yīng)用。它采用實時控制和性能都比較出色的 ARM R52內(nèi)核，是一個多核的 MCU。Stellar 集成式 MCU 支持多個實時應(yīng)用的相互無干擾運行，快速交換數(shù)據(jù)，同時也提供大量的數(shù)據(jù) IO 端口給數(shù)據(jù)和設(shè)備服務(wù)。
據(jù)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(yōu)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(gòu)創(chuàng)新服務(wù)的，主打整車架構(gòu)的優(yōu)化，需要處理大量的數(shù)據(jù) IO，各種通信和管理，將迎合軟件定義汽車趨勢，支持應(yīng)用整合趨勢，助力新一代車輛架構(gòu)的發(fā)展變化。
據(jù)介紹，Stellar G 這個產(chǎn)品線已經(jīng)有兩款產(chǎn)品面世，首批50萬顆芯片已經(jīng)發(fā)貨給主要客戶，其中國內(nèi)已經(jīng)與非常有名的新能源汽車企業(yè)欣旺達建立合作。應(yīng)用方向主要體現(xiàn)在動力總成控制、電機控制，以及三電系統(tǒng)優(yōu)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(guān)的應(yīng)用。Stellar MCU 的熱度越來越高，不管是汽車 OEM，還是一級供應(yīng)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(xù)推出新品。
ST專有的汽車級PCM（相變存儲器）技術(shù)
PCM是 ST 在汽車領(lǐng)域的一個獨有技術(shù)，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(shù)成熟度高等多項優(yōu)勢。但 PCM 并不是新技術(shù)。
黃延球分享說：”早在 20 多年前，這個技術(shù)就出現(xiàn)在工業(yè)領(lǐng)域，但是一直發(fā)展到最近才變成嵌入式的。ST要把這種存儲器技術(shù)嵌入到 MCU 里面，而且要做成汽車級的。“
據(jù)介紹，對比其它實現(xiàn)方案，如RRAM、MRAM，或者其它現(xiàn)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(shù)據(jù)， 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(dǎo)體將開發(fā)汽車級的嵌入式 PCM 存儲單元，并集成到Stellar MCU當(dāng)中。”除了以上提及的基礎(chǔ)功能之外，對于現(xiàn)在常用到的OTA 功能，用 PCM 去實現(xiàn)，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(guān)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(yōu)異的讀寫性能才能保證在整個汽車生命周期內(nèi)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(chǎn)品線，即2024年發(fā)布的汽車版 STM32。 目前統(tǒng)計，從整車電子電氣架構(gòu)來看，在一輛車里仍然需要數(shù)量不少的執(zhí)行器或傳感器系統(tǒng)，最少還有 15~20 個這種節(jié)點的小 MCU。為了補全這個中小型 MCU 的產(chǎn)品線，意法半導(dǎo)體決定在比較成功的 STM32 產(chǎn)品線的基礎(chǔ)上開發(fā)汽車版產(chǎn)品。
據(jù)介紹，STM32A 產(chǎn)品將會從 Cortex M33 內(nèi)核做起，后續(xù)產(chǎn)品也會包括 M55內(nèi)核的產(chǎn)品以及 M85內(nèi)核的產(chǎn)品線。因此 ，STM32A 產(chǎn)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(qū)別的，尤其在可靠性和質(zhì)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(biāo)應(yīng)用，如LED 大燈控制、座椅控制、車窗控制、門鑰匙控制等。這些應(yīng)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(chǎn)品的價格很便宜。這些都將是 STM32A 主打的目標(biāo)應(yīng)用。
STM32A旨在將 STM32 的生態(tài)圈擴展并覆蓋到汽車產(chǎn)品應(yīng)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(chǎn)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(guī)格最佳匹配的產(chǎn)品，大而全不是重點。所以在中國市場，STM32A 有明確的應(yīng)用目標(biāo)，即高性價比，易用并且好用的產(chǎn)品。”
STM32A 的第一個產(chǎn)品很快就要去流片做樣。未來，STM32A 產(chǎn)品也會有雙工廠甚至多工廠產(chǎn)銷策略。意法半導(dǎo)體的初衷是，希望像其它產(chǎn)品領(lǐng)域一樣，把汽車和工業(yè)平臺做一個融合，有STM32，也有 STM32A，這樣可以整合意法半導(dǎo)體的汽車安全技術(shù)方案和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、 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(dǎo)體會有這樣一個新的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型呢？除了汽車市場蓬勃的發(fā)展趨勢之外，意法半導(dǎo)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(yè)兩個平臺將會融合。為此，最好有一個平臺的產(chǎn)品去支持兩個方面的應(yīng)用。雖然在本質(zhì)上還是有一點區(qū)別，但是生態(tài)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(fā)應(yīng)用。”
意法半導(dǎo)體除了汽車策略的戰(zhàn)略性調(diào)整之外，在邊緣AI領(lǐng)域，也是在積極發(fā)力。如何讓物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和汽車同時具備智能、安全和互聯(lián)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(dāng)前全球關(guān)注的熱點趨勢之一。根據(jù) ABI 市調(diào)機構(gòu)的數(shù)據(jù)，到 2030 年，邊緣端Tiny ML MCU 市場復(fù)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(biāo)識別，以及異常檢測等應(yīng)用領(lǐng)域，越來越多的案例將被逐漸采用。
意法半導(dǎo)體中國區(qū)微控制器、數(shù)字IC與射頻產(chǎn)品部 (MDRF) 微控制器產(chǎn)品市場經(jīng)理丁曉磊詳細介紹了意法半導(dǎo)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(nèi)核，內(nèi)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(jù)介紹，Neural-Art Accelerator是 ST自研的專有神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)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(dāng)?shù)那闆r下，可以與ARM Cortex-M55 內(nèi)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(shè)計自己的NPU。經(jīng)過多年的努力，ST自己的NPU，在性能、功耗和面積上都占有優(yōu)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(shù)創(chuàng)新，我們叫 IMC（ In Memory Computing） 技術(shù)，這個技術(shù)也可以建立在Neural-Art Accelerator這個 NPU 架構(gòu)基礎(chǔ)上。”
丁曉磊分享說：“當(dāng)前，已經(jīng)有越來越多的傳統(tǒng)嵌入式開發(fā)者入局人工智能，并利用 MCU去做邊緣人工智能的開發(fā)。在邊緣 AI 領(lǐng)域，ST 已經(jīng)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(yīng)用不是簡簡單單一個硬件產(chǎn)品就可以搞定，一定要相關(guān)的生態(tài)配套，包括相關(guān)的案例。截至 2024年上個季度， 全球 ST edge AI開發(fā)工具活躍客戶數(shù)量達到五萬多人。完善整個生態(tài)系統(tǒng)，是我們不遺余力在做的重要事情！
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