意法半导体续写STM32市场战略,无线SoC助力“爆品”打造

日期:2021-01-05


PSDC主编 刘洪
 
意法半导体(ST)日前在北京举办STM32WL媒体沟通会,该公司中国区微控制器市场及应用总监曹锦东、亚太区STM32WL无线微控制器策略总监陈德勇出席,分别介绍了STM32市场战略和STM32WL MCU系列无线SoC。
他们表示,在STM32市场战略的指引下,ST面向大众市场推出的STM32WL LoRa®无线系统芯片系列产品以LoRa兼容多调制系统芯片的形式独树一帜,在促进物联网连接创新的同时,扩大了功能和封装选择,兼容更多通信协议,更具有双核产品增强处理性能、网络安全性和应用灵活性。
 
续写STM32市场战略
 

 
曹锦东首先回顾了一年来STM32的发展,他表示,作为世界领先的Arm® Cortex®-M 32位通用微控制器供应商,ST不断扩大的产品组合,目前STM32的出货量已超过60亿颗。
2020年,STM32有很多更新的产品,有更多性能的更新,包括高性能,如H7产品线,以及更多的分支产品线,从性能到功耗,再到特定应用方向、特定IP,都在不断扩展和提升。
 

 
他解释说,在低功耗产品方面,ST推出了传统L4内核和L5产品线,从M4内核变成M33,带来了更多安全内核及更多安全外设,从安全等级方面做了更大升级。在无线产品方面,一个非常重要的产品线是两年前发布的WB,这是第一个集成BLE的无线RF产品线。之后推出的W35、W30,在存储成本方面做了更多优化。针对有的客户在RF方面的一些困难,ST提供一些从产品到模块的方案,让客户可以拿来即用。
曹锦东表示:“不管世界怎么变化,我们都会以自己的节奏和方向不断推出更多的产品线。”接着,他介绍了面向未来的STM32产品,并从三个维度分析了未来的产品线。
 

 
·第一是无线
2020年ST有三个收购与STM32无线产品有关,这也是ST的全球布局,其中无线产品布局让MCU具备了更多无线连接功能。无线产品线将覆盖点对点到网络应用,而下面发布的产品线STM32WL更具有划时代的意义。
 

 
·第二是安全
未来的物联网世界更多是点对点、设备与云之间的通信,比如,在每个设备进行安全升级和安全启动时,需要考虑系统是否稳定、可靠等关键要素。所以,ST在未来新的产品线中会从内核到IP、软件、系统全方位安全考量。ST自己的生态体系,包括软件、网站、培训,有助于客户理解安全概念,并在应用中付诸实践。另外,安全不仅仅是设计的概念,将延续到生产和运行的整个生命周期。
·第三是人工智能
今天的人工智能更多的是用GPU、CPU,甚至其他特定高性能芯片,在云端、服务器端执行。可以想像,未来很多设备联网能力并不太强,设备本身算力也不太高,要它去执行的一些人工智能算法并不太复杂,比如通过噪声去判断电机本身的运行状况、系统运行效率,这样的应用不需要联到云端处理。
未来,更多人工智能会在设备端部署和完成,这是分布式人工智能的概念。所以,未来的MCU可以帮助客户提供从软件到芯片、系统、整个方案部署人工智能方法,这是一个挑战,也是一个机会,更是ST能够为客户平台提供的机制。
曹锦东说,从消费电子到工艺控制,ST的MCU应用广泛。他希望未来产品线能够集成更多IP,提供更高算力,让客户有能力在MCU上执行人工智能算法。同时,ST会在AI方面加大投入,包括软件、硬件、培训、社区,与全球更多合作伙伴进行生态体系的合作。
谈到STM32中国战略,他表示,ST在中国有成熟的生意,有新的场景,所以中国是ST非常重要的市场。在中国,ST覆盖点有两个方向和三个支撑点。
·第一,重点应用
重点应用是动态的,过去更多是传统工艺控制,包括消费电子、无人机、自动平衡车,未来将更多关注与人工智能和安全相关的应用。2020年是特殊年份,有很多新的应用在加速推向市场,不管是与医疗相关,还是与居家相关的设备,ST要和客户配合,用MCU去满足他们的需求。很多设备需要更多的联网,这带来了一些机会,ST会集中产品及软件服务去满足特定行业和客户的需求。
·第二,拥抱大众市场
ST在中国有超过1万个客户,怎么提供服务呢?ST每年通过线上活动、线下研讨会、培训,希望与广大客户有更近的沟通,让他们了解ST的方向,ST也希望了解他们的需求,给他们提供一些解决方案,帮助他们解决一些技术问题。
ST会两手抓,一是大客户战略,二是培养中小客户或通过线上手段给中小客户提供支持。因为未来系统设计会越来越复杂,不仅是芯片或ST提供的软件,还需要合作伙伴一起来参与市场净化。很多应用是系统,ST不能完全靠自己的资源提供服务,比如有些蜂窝网络的模块,4G、5G的模块,还有一些安全升级的远程软件、云端服务,这些都需要有合作伙伴和培训伙伴。ST与合作伙伴相互赋能,可以覆盖更多的客户,最终形成一个互补、共赢的生态环境,一起去面向更多客户。
对于客户来讲,在基于STM32的完整生态中他能看到更多的方案,因为过去是一个供应商解决一个问题,但今天基于ST平台能看到更多的解决方案,ST生态可以帮他解决问题。
曹锦东最后强调:“在中国,我们期望通过本地化策略,成为中国客户(不管大客户还是小客户)首选的合作伙伴,而不仅仅是一个供应商。我们更多从客户角度看问题,了解他们的需求,打造一个良好的生态环境,为他们提供服务。”
 
为打造更多“爆品”助力
 

 
陈德勇在介绍新推出的全球首款长距离无线MCU之前表示,目前ST有17大类不同产品线,包括高性能或超低功耗产品。两三年前,ST决定推出新的无线系列,之后陆续有了两个无线产品线,第一款是2.4GHz无线MCU;现在是STM32WL,将丰富ST的产品线,因为未来无线连接是一个发展方向。
他介绍说,到目前为止,LoRa®联盟的162个国家的148个运营商在全球范围内推广超低功耗广域网产品。IHS的产品路线图数据表明,过去几年LoRa发展迅速。而LoRaWAN与Sigfox是免执照网域中运营商可以自主发展的网络。
 

 
据介绍,LoRa是一种长距离、低功耗的无线射频通信技术,截至2020年1月连接节点已超过1.45亿个,这种通信技术现已有500个联盟会员,小米、联想、阿里巴巴、腾讯、中兴、OPPO、vivo都是其合作伙伴。LoRa作为一种非常经济实惠、简单高效、低功耗长距离的无线数字通信调制技术,能够为所有的物品增加信号发射功能。如果说所有东西都增加了定位功能,那就相当于运输、物流、医疗保健、餐饮的设备、产品、车辆和人员都变得可以跟踪和管理。
陈德勇认为,在未来五年里,LoRaWAN和Sigfox等几种技术都会互补兼容,中国又是这些技术蓬勃发展的地区,所以ST认为在中国开始推出WL是重中之重。
他说,STM32WL SoC可以为客户的应用释放无限创造力,帮助他们打造出成本相对低廉、功能强大,又有市场升值空间,让粉丝为之尖叫疯狂的“爆品”。
 

 
作为全球首款长距离无线微控制器,STM32WL是全球唯一支持LoRa®的系统级单芯片SoC。陈德勇称其为集成金字塔顶端的产品,因为在一个封装内只有一块硅片。
 

 
作为市场上唯一可连接LoRa低功耗广域网(LPWAN)的系统芯片,STM32WL系列让客户能够创建尺寸非常紧凑、高效节能的可靠物联网(IoT)设备。LPWAN是一个可以覆盖广阔地理区域和偏远地点的经济划算的无线网络连接技术,能够扩展物联网的覆盖范围,并使智能技术能够为公用事业、农业、物流、交通运输等行业带来更高的价值。
陈德勇从几个方面概括了STM32WL系列与众不同的特性。
·深度集成,面向广泛应用
STM32WL系列整合意法半导体的STM32超低功耗微控制器(MCU)架构与支持多种调制方案的Sub-GHz射频子系统,支持的调制协议包括射频信号,如功率小但接收灵敏度高的LoRa技术,同时支持Sigfox、无线仪表总线(wM-Bus)等协议和其他专有协议及Sub-GHz标准所用的(G)FSK、(G)MSK和BPSK调制技术。片上射频子系统有两路可选功率输出,帮助客户遵守全球各地对免执照频段无线电的功率限制。
 

 
该产品系列分成两个产品线,基于单核的是WLE,属于Cortex-M4核,双核平台是WL5,分别在单核基础上格外增加了M0+的核,还增加了先进的安全特性。这两款产品其实都有共同的关键特性,在无线处理器方面支持的多种协议、功率放大器、芯片接收灵敏度、发射功耗等等,同时支持超低功耗,不管是单核还是双核。它们也有丰富的外设,可以让客户灵活使用和匹配不同的功能。
STM32WL非常适合LPWAN市场的一些热门应用,如智能电表、工业物联网、智慧农业、智慧城市楼宇、物流、智能家居等。新产品在长距离通信方面有独特的功能和性能,如在全球兼容性150-960MHz线性范围内,可以同时支持中国(470MHz)、海外(900多MHz),一颗芯片同时可以使产品支持中国和海外市场。 
 
 
至于为什么要做“二合一”解决方案?陈德勇解释说,目前市场上有独立的MCU、连接独立的射频收发器。MCU主要做大脑的解释、分析、运算、协议栈,但是在更多物联网应用中,需要更加智能化、更加集成化或更多“爆品”出现,这就需要用“二合一”来提升性能,降低成本,简化开发流程,更迅速把产品推向市场。ST提供的开发工具,不管是硬件、软件,很容易让开发者快速实现他们的产品。再加上在同一个SoC上集成单核和双核的能力,可以实现需要高安全性的应用,对客户在安全升级方面有很大的帮助。 
 
 
他表示,中国以前是制造中心,现在是智能中心,需要更多好的产品让开发者推出来的产品不只是覆盖中国,也可以支持全世界。很多现有客户比较过这个产品后,将很快从双芯片方案直接转到单芯片。
·先进的安全与防护
STM32WL的安全防护和协议栈是怎么实现的呢?陈德勇介绍说,STM32WL基于传统STM32平台上做了一些升级,STM32上已有安全防护功能包括电源控制、闪存保护、时钟安全、入侵监视、软件IP等。在此基础上,推出的双核版本提供更高安全的功能,有M4和M0+安全的硬件隔离、安全启动代码保护等等。也就是说要增加这些额外的高安全双核硬件版本时,客户可以很迅速地在现有平台上升级,引导开发者快速把安全理念植入在其产品设计框架中。
归纳起来,有四个主要特性有助于解决开发者的痛点问题:
第一是数据加密
在数据加密中增加了安全密钥管理服务KMS系统,也就是说在芯片里提供了一个特殊的安全域,可以存储密钥,管理和处理系统中不同应用的使用特权,而传统通用单片机是没有这个功能的。
第二是固件IP保护
很多客户非常担心他们的产品和固件里的IP被盗取、攻破。所以提供了一个安全启动(可信根),让客户放心使用、保护固件,其中一些特定域只有在固件内存里通过身份验证后才可以执行。
第三是安全固件安装或更新
在执行过程中,越来越多的物联网设备各式各样的升级需求一定会持续发生,也就是说客户可能在这个过程中要做代码更新、固件更新,目前环境要做这个非常困难,而且也比较耗时、耗力、耗资源。ST提供的嵌入式安全固件安装(SFI)和SBSFU固件及参考代码可支持客户更加快速地实现这个功能。
第四是加密和密码
STM32WL嵌入的安全密码和加密模块,如硬件加密协处理器,能增加数字签名,保证现有单片机在资源有限的条件下也能达到加密的功能。在芯片安全启动机制下,会自己检查是否芯片上的寄存器或外设被篡改过;第二步是认证这些应用程序是否允许认证其合法性,如果这些都正常,这个应用才能在特定领域里开始应用,这将大大减少被破坏或出错,防止黑客截取或让整个系统崩溃。 
 
 
陈德勇强调,对开发者来说,实现任何物联网设备的安全功能都需要考虑几个问题:一是需要灵活性地实现不同等级的安全,根据设备本身所保护数据的程度,而不使用非常昂贵的设备,用非常初级的安全功能来保护它;二是在越来越多的开发者实现中间件或固件的不同功能、性能时,需要保护IP;三是有关设备的可复制性、可攻击性、可信赖性的升级,也是未来物联网设备所必须具备的功能。
在此基础上,STM32WL提供了有关LoRaWAN协议栈的便利性,协议栈的内容、代码可以直接从ST网站上下载,不管是单核实现或双核实现。这里提供的协议栈已经通过了LoRaWAN的测试,不需要重新检测,如果在做平台升级、固件升级,将大大减少产品需要测试、再认证、再测试,省时省力。
 
 
·丰富成熟的生态系统
陈德勇最后表示,ST的目的是要给开发者带来更多实惠的选择,让他们利用深度整合元器件的功能降低物料成本,避免使用第二个无线收发器,减少外部元件数量,优化元器件成本。例如,使用一个32MHz晶振(XO)替代温度补偿晶振,通过QFN封装可用2层低成本PCB。
 
 
与此同时,ST的免费生态系统,包括LoRaWAN® 协议栈、Sigfox协议栈、STM32CubeMX、STM32CubeMonitor和STM32CubeProg都有助于客户以更低的成本实现各种物联网应用,为大众提供又多又好的“爆品”。
 

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