创新驱动,绿色先行:意法半导体STM32微控制器引领可持续发展

日期:2024-05-06

日前,意法半导体(ST)在北京举办2024意法半导体STM32 Summit媒体发布会。此次发布的亮点一是在微控制器(MCU)中融入了人工智能(AI),二是体现了可持续发展的理念,三是采用更先进的MCU制造工艺。
意法半导体中国区微控制器、数字IC与射频产品部(MDRF)总监曹锦东在欢迎辞中表示:“自STM32发布以来,凭借其宽广产品线、丰富的生态,一直帮助工程师释放创造力,并推动客户项目升级、创新设计和市场推广。”



他说,今天的工程师面临更大的创新空间,需要人工智能相关、工业自动化、联网和安全方面的性能。作为行业排名前列的半导体公司,特别是MCU知名供应商,ST致力于帮助客户把想法变成设计和产品,给工程师带来更多创新性支持。”
意法半导体中国区 微控制器、数字IC与射频产品部(MDRF)、物联网/人工智能技术创新中心及数字营销副总裁朱利安(Arnaud Julienne)分享了意法半导体在中国市场的表现;负责各产品线的经理介绍了新发布的四个系列产品的特点和优势。

四大支柱、四大产品线、五大产品家族



在介绍STM32面向未来战略时,朱利安表示:“ST不仅是嵌入式处理和微控制器领域的领导者,也是这个领域最具创新性的公司。我们的产品支持无处不在的家庭、工业、城市和楼宇、移动交通等几大场景云端连接的智能终端。STM32的战略是以四大支柱为产品开发设计赋能。”
这四大支柱,一是广泛深入的产品组合,ST有超过3,000款产品,2023年新增600多款;过去两周,新增4个产品线。这些产品涵盖超低功耗、主流型、无线、高性能和MPU系列。
二是成熟的生态系统,在嵌入式开发者首选的32位MCU中,使用ST的开发板、软件和云资源的开发者超过100万人。我们对这个生态系统进行了大量投资,旨在让其成为行业翘楚。ST的生态系统聚焦四大领域:边缘AI、网络连接、信息安全和图形处理。
三是有保证的产能,在提高ST自有产能的同时加强与代工厂合作,保持行业领先的长期供货。ST非常注重产能建设,为客户提供10-15年产能保障。ST既是IDM,也与晶圆代工厂紧密合作,并打造了本地化供应链。
四是直达工程师的开发资源,2023年www. stmcu.com.cn网站访客量超过220万人,STM32微信公众号关注量超过20万人。他们不仅通过ST的社区,还通过全球活动分享了专业知识和丰富的经验。
围绕这四大支柱,ST持续推动技术创新,刚刚新推出四个系列/产品线,为STM32未来创新应用铺平了道路。
五大产品家族分别是:无线MCU、超低功耗MCU、主流MCU、高性能MCU和嵌入式MPU,覆盖从短程和远程连接到CoreMark测试成绩从75分到3,224分的32位通用MCU,既赋能边缘AI方案,又具有可扩展安全性。



朱利安提到,ST在工艺方面不断创新,突破20纳米节点打造了极具竞争力的新一代STM32。最新发布的一项基于18纳米FD-SOI技术并整合PCM的先进制造工艺,支持下一代嵌入式处理器工艺的提升。这项新工艺技术是ST和三星共同开发,使嵌入式处理性能和功耗实现了巨大飞跃,同时可以集成容量更大的存储器和更丰富的模拟和数字外设。
他透露,基于新工艺的下一代 STM32 MCU的首款产品将于2024下半年开始向部分客户提供样片,2025年下半年开始量产。
谈到STM32的优势,他表示,采用先进的ARMR Cortex@-M内核,为机器学习和数字信号处理带来更强的运算性能;集成大容量片上存储器;提供快速、灵活的外部存储器接口;集成众多模拟和数字外设;经过认证的先进安全功能,这是ST一以贯之的践行。
ST已深耕中国市场40年,致力于中国创新、中国设计和中国制造,约4,500员工从事市场销售、设计研发和生产制造,在中国有17个办事处、1家制造工厂和7个技术创新中心。
朱利安特别强调了ST的中国本地化战略——中国设计、中国创新和中国制造。
在设计方面,核心研发来自于熟悉ST BCD工艺的意法,以保证快速反应,缩短开发周期,快速迭代;拥有核心专业知识的本地设计团队顺应中国半导体趋势,打造符合客户需求的产品,积极开拓并持续布局汽车国产半导体市场,包括汽车级MCU及VIPower产品;
创新方面,7个技术创新中心深入了解中国客户,为客户提供一站式系统解决方案,涵盖电源与能源、电机控制、自动化、新能源汽车、人工智能、物联网(IoT)和智能手机;
制造方面,位于深圳的大型后端制造工厂与本土晶圆制造和封装测试伙伴开展合作,通过建立碳化硅(SiC)前端合资制造厂,为客户提供完全垂直整合的价值链。
去年6月,ST携手三安光电成立合资公司,在重庆新建一个8英寸SiC器件合资制造厂,将采用ST的SiC专利制造工艺技术,作为ST的专用晶圆代工厂满足中国客户的需求。新制造厂计划于2025年第四季度开始生产。其全部建设投资总额约为32亿美元,其中未来5年的资本支出约为24亿美元。资金来源包括意法半导体和三安光电的资金投入、重庆政府的支持以及由合资企业向外贷款。三安光电还将单独建造一个8英寸SiC衬底制造厂,以满足该合资厂的衬底需求。
朱利安总结道,意法半导体深耕中国市场40年,通过与三安光电的合作,意法半导体成为全球首个在中国实现SiC本地化生产的国际半导体公司。“我们对中国市场充满信心,将以切实行动与中国市场和客户共同成长,”他说。

为无线连接赋能的STM32WBA系列



低功耗蓝牙、Zigbee®和Thread等近距离无线通信技术能够连接智能设备与家庭网桥、网关、智能手机等控制器,为人们提供小巧纤薄、设计时尚、成本更低、低碳绿色、安逸舒适的高性能创新解决方案,无线化已成为一个重要方向。
意法半导体中国区微控制器、数字IC与射频产品部(MDRF)市场经理于引表示,新发布的STM32WBA系列无线MCU能够提高近距离无线处理性能,加快产品上市时间。
她介绍说,该系列是STM32 MCU 2.4GHz产品组合,具备高处理性能和可扩展外设。它既具有针对工业控制的扩展通信距离、数据隐私保护和成本优化特性,又具备面向医疗设备和消费电子的防克隆复制、品牌保护和高互操作性;还有用于智能家居控制的强大的指纹识别处理能力和经过市场检验的安全功能。作为一款多用途产品,STM32WBA广泛适用于照明、工控、信标和传感器、运输维护、健康和医疗设备、家庭自动化和音频设备等。



她还特别介绍了STM32WBA55的低功耗特性。她指出,超低功耗射频功能对电池供电设备至关重要。低功耗是新产品的固有特性,同时整合了STM32U5超低功耗MCU上经过市场检验的后台自主模式、灵活省电状态以及模拟和数字外设。



总之,STM32WBA55可确保产品在恶劣工业环境中的无线连接稳定可靠,同时满足最高的网络安全行业标准。

融入AI的STM32MP2系列



数字化转型正在推动企业提高生产效率、改善医疗服务质量,加强楼宇、公用设施和交通网络的安全和能源管理,云计算、数据分析、AI和IoT技术功不可没。
意法半导体中国区微控制器、数字IC与射频产品部(MDRF)市场经理杜铭在介绍新一代微处理器STM32MP2系列时表示,该产品聚焦工业4.0应用,以先进算力和强大的安全性赋能安全和先进的边缘AI。稳健出色的性能适合复杂的工业应用;丰富的接口支持连接应用开发。
作为为高度连接应用设计的产品,在工业和工厂自动化方面,可以实现异常检测、姿态估计、人物检测、人脸识别、字符识别等功能,适用于网关、PLC、人机界面、表计和条码读取器;
在智能家居方面,人物检测、人脸识别、语音识别功能可以为网关、人机界面、白色家电、门铃赋能;在智慧城市和基础设施应用中,交通管理、能源管理、车/人识别与跟踪、人物检测能力有助于开发电网、电动汽车充电、表计和各种人机界面应用。安全启动、固件和数据加密、上下文隔离是该系列产品的另一大特色。
杜铭特别介绍了STM32MP2系列融入的边缘AI能力。先进边缘AI功能的64位MPU集成了算力高达1.35 TOPS的边缘AI加速器NPU(神经网络处理单元),以灵活的生态系统帮助客户在CPU、GPU或NPU上运行AI,释放应用潜力。在高端应用多媒体功能方面,该产品的3D GPU支持高达1080p分辨率、RGB、LVDS和DSI输出的全高清视频,以及ISP处理器的MIPI CSI-2摄像头接口。
新的STM32MP2 MPU采用专有的安全硬件、防篡改控制、安全固件和安全网络配置技术,并结合Arm®的TrustZone®架构,以确保敏感数据和密钥的机密性,使其具备先进的安全性;而STM32 Trust也提供了完整的安全生态系统,以实现各种安全功能。
通过将AI无缝集成到STM32MP2项目中,可以实现训练、对标测试和优化模型以及创建并部署应用。



ST新一代STM32MP2 MPU将为构建不断发展的数字世界的新一代设备提供动力。其主要应用包括工业控制器和机器视觉系统、扫描仪、医疗可穿戴设备、数据聚合器、网关、智能家电以及工业和家庭机器人等。

高性能多用途的STM32H7R/S系列



MCU的优势是简单和高集成度,而微处理器(MPU)通常更加复杂,处理性能、系统扩展性和数据安全性更高。如果能够取两者之长,在MCU中集成MPU就可以实现诸如增加更丰富多彩的图形用户界面,同时执行多个不同功能的设计。
意法半导体中国区微控制器、数字IC与射频产品部(MDRF)市场经理黄熘介绍说,STM32H7R/S系列是具有可扩展性、安全性、bootflash闪存的高性能MCU,实现了新产品的越级进化。
该系列的特点和优势在于:超强的600MHz bootflash MCU性能,高扩展性有助于优化设计,降低成本。在安全保证方面,两款产品都具有防止物理攻击、存储器保护、在运行时保护应用程序代码隔离以及平台验证等功能。强大的安全功能符合未来的安全法规,能够满足IoT应用对网络安全的要求。
STM32H7R/S系列的引脚更少,性能更高,通信接口丰富。除了高性能Arm® Cortex® -M内核外,它还集成了NeoChrom GPU图形处理器,能够实现MPU级的图形用户界面(GUI),丰富的色彩支持动画播放和3D图效。两款MCU还集成了显示控制器,能够处理绚丽的高清彩色用户界面,堪称应用广泛的高性能多用途MCU。



此外,与传统MPU不同的是,新MCU还集成了电源管理功能,而MPU则使用一个外部电源管理芯片(PMIC)供电。

为可持续发展助力的STM3232U0系列



当前全世界都在寻求可持续发展,智能建筑和IoT技术是提高能源和资源管理效率的重要手段之一。目前,全球有数十亿颗MCU在这些应用的智能传感器和执行器的控制中发挥关键作用,而降低这些无处不在的设备用电量是可持续发展一种重要手段。
意法半导体中国国区微控制器、数字IC与射频产品部(MDRF)市场经理张明介绍说,STM3232U0系列是最新一代超低功耗入门级MCU,是为功耗、功能和成本的完美平衡之作,为入门级电池供电设备开发者带来了更多自由设计空间。



新系列STM32U0 MCU融合前沿设计技术和先进制造工艺,能效水平实现了巨大飞跃。其待机模式下极低的静态功耗和卓越的唤醒性能使MCU在省电的睡眠模式下工作的时间更长,最大限度地降低平均能耗需求。
张明说,STM32U0的特性和优势包括:优异的静态功耗、多个超低功耗模式、更大的设计灵活性、节能降耗、更长续航能力;集成了LCD驱动器、MSI内部振荡器、ART加速器、信息安全等功能;高集成度降低了BOM成本,提升了成本效益,有助于加快上市时间。
他强调,这款最新一代入门级MCU具有超低功耗特性,在节能降耗方面,功耗低于前几代产品,电池使用寿命延长一倍,延长了续航能力。高能效可以减少电池更换次数,最大限度降低废旧电池对环境的影响,有助于更多设计人员选用无电池设计,采用太阳能电池等能量收集系统为设备供电。为此,这款产品也被贴上了可持续技术标签。这种环保生态设计方法更有助于提高应用的可持续性。



作为一款为电池供电应用设计的产品,STM32U0广泛应用于恒温器、烟火探测器、热能表、门锁、医疗设备(胰岛素注射泵、血糖仪)、智能表计(水表、气表、电表、智能家居网关)和消费电子(活动追踪器、GPS、耳机)等应用。
据了解,ST的一些客户已将这款产品用于监控摄像头的唤醒系统、续航时间超长的烟火探测器以及管理注重功耗的水表功能。

聚焦AI、工艺和可持续发展
在问答环节,媒体的许多问题都集中在制造工艺、AI和可持续发展话题。
关于制造工艺,朱利安表示,ST突破20纳米技术节点,基于18纳米全耗尽绝缘体上硅(FD-SOI)技术,并整合嵌入式相变存储器(ePCM)的先进制造工艺,进一步提升了新一代MCU的成本竞争力,也使嵌入式处理应用的性能和功耗实现了巨大飞跃。
他介绍说,该技术基于3V工作电压,可以给电源管理、复位系统、时钟源和数字/模拟转换器等模拟功能供电,是20纳米以下唯一支持此功能的半导体工艺技术。另外,该技术的耐高温工作、辐射硬化和数据保存期限已经汽车市场检验,能够满足工业应用对可靠性的严格要求。
“该技术的一大特点就是超低功耗,另一个特点是高功率密度。当然,我们仍然有一些产品采用之前的技术,因为并不需要所有的产品都具有高性能和高功率密度。”他说。
作为半导体行业前沿的创新企业,ST率先为客户带来了汽车级和航天级FD-SOI和PCM技术。“下一步我们将从下一代STM32 MCU开始,让工业应用开发者也能享受到这两项先进技术带来的诸多好处。”他补充道。
ST MCU搭载的AI,杜铭表示:“ MP2的MPU是一种边缘AI计算,相较于其他一些大型芯片,如NPU、CPU,我们的NPU是用来运行边缘AI算法的。”
他指出,在AI算力方面,ST是在NPU、GPU、CPU之外加持了AI边缘算力,根据不同分布方式,可以将任务部署到不同单元上进行计算,同时实现功耗与性能的平衡。
曹锦东补充说:“我们的MP2不是用来做服务器和云端大模型的。我们集成MPU的产品是针对嵌入式或边缘的,也就是设备端AI或边缘计算应用。”
杜铭解释说:“所谓边缘AI就是将大数据模型细分,然后下沉到边缘端做运算,几十个或上千个边缘端完成一个大任务。这就是MP2的功能,通过边缘AI来完成原来需要服务器才能完成的任务,经济而实用。”
关于可持续发展,朱利安表示:“可持续性是ST关注的一大焦点。我们承诺在2027年实现碳中和,还承诺100%使用可再生能源电力。它涵盖两个方面:一是选择有利于可持续发展的产品和应用;二是致力于以最可持续的方式进行生产。同时,我们还帮助客户提高可持续发展水平,因为可持续性发展不仅关系到我们,还关系到下游客户。”
他说:“如果我们帮助客户将能效提升0.1%,比如从94.3%提高到94.4%,乘以数百万个电源系统,就可以节省大量电能。”

写在最后
发布会上,ST分享了其MCU产品的前沿发展和创新战略,突出了三大核心亮点: AI在微控制器中的集成、对可持续发展的承诺,以及采用更先进的MCU制造工艺。
ST介绍了四大系列新产品不仅体现了其在MCU技术方面的深厚实力,也体现了其对市场需求和未来趋势的精准把握。特别是在MCU中集成AI的能力,可以在边缘端执行复杂的计算任务,从而大大提高数据处理的效率和响应速度。
与此同时,ST通过采用先进的制造工艺和融入可持续设计理念,不仅使产品性能更加卓越,而且更加环保、节能。
此外,意法半导体还强调了其在中国市场的本地化战略,通过设计、创新和生产方面的深度参与,为中国客户提供更加贴心、高效的服务。通过与本土企业和政府的紧密合作,ST致力于推动中国半导体产业的发展,并为中国市场的客户提供更加优质的产品和技术支持。
随着AI、物联网和可持续发展等概念的普及和应用,意法半导体将继续发挥其技术和市场优势,推动MCU技术的创新和发展。

订阅我们的通讯!

电子邮件地址