電子發燒友App
數字化趨勢正在驅動著整個設備的增長，未來會有更多安全鏈接到云端，在設備端更加智能的處理。與此同時，數字化也會帶來更大的32位MCU的增長。已經連續好幾年未曾推出新品的ST（意法半導體），最近一次性推出了多款面向新時代需求的STM32 MCU新產品。
意法半導體微控制器和數字IC產品部MDG亞太區、物聯網/人工智能創新中心及數字營銷副總裁朱利安表示：“隨著智能化和數據化的增長，整個MCU的市場增長是超過GDP兩到三倍的。對于MCU來講，未來我們會加倍我們的產能。ST計劃未來達到200億美元的目標，我們的遠景規劃中將會重點聚焦MDG和數字產品。這些新品的發布，也代表著ST將進入一個新時代！”
?
█?工控業需求強勁，MPU是重點
ST的MCU從最初到現在，包括未來，工業控制都是最重要的應用領域。ST此次發布的MCU新品中，有兩款主要是用于工業控制領域的，即適用于工業類應用中有更高性能要求和信息安全要求的STM32H5，和具有超高性價比的工業級通用MPU產品STM32MP13。
據介紹，全新推出的STM32MP13，內置Cortex-A7，最高主頻可以達到1GHz，DRAM支持533MHz時鐘，最寬的結溫范圍是-40至+125度。STM32MP13具有三大特點：易用、安全、低功耗。
在易應用性方面，MP13在軟件上支持OpenSTLinux，并且擴展了實時功能，即支持Linux-RT的X-LINUX-RT擴展包，此外還支持RTOS和Bare Metal，用戶可以方便的使用STM32MP13開發基于裸機和RTOS實時操作系統的應用。在硬件方面，提供開發板及涵蓋各個封裝的PCB參考設計，可以實現硬件配置，包含引腳配置、時鐘樹配置以及DRAM微調等，還有STM32CubeProgrammer，可以實現對于片外Flash固件的升級以及對OTP編程和密鑰生成等。
在安全方面，MP13內置了強大的安全功能，包括內存保護，可以防止非法的訪問與控制，硬件加密算法，可以增強硬件穩健性，還有基于TrustZone的代碼隔離，可以用于運行保護。此外還有貫穿產品全生命周期的安全認證，包含SESIP Level3認證、支付行業的PCI PTS 6.0認證，?還有ARM的psacertified認證。還可提供完整的安全生態系統支持，包括基于OP-TEE的可信執行，用于Cortex-A的可信固件TF-A，不可更改的永久信任根，用于MPU STM32Cube框架支持，以及安全密鑰設置，還有第三方合作伙伴安全相關的解決方案。
在低功耗方面，在各種低功耗模式下功耗表現出色，比如在STOP模式下可以低至11mW；在待機模式，如果外部的備用RAM以及clock關閉的情況下，可以低至12微瓦。
除了STM32MP13，另一款用于工業控制領域的高性能STM32H5 MCU，它是基于Cortex-M33內核，主頻高達250MHz，從STM32F4 (Cortex-M4@180MHz)到STM32H5，性能提升20%左右。意法半導體MDG 中國區通用微控制器事業部技術市場高級經理何荻凡介紹說：“更靈活、可擴展的安全性是STM32H5的主打特色。”STM32H5中增加了FMAC與Cordic兩個數學加速器，還增加了開關模式電源的選項，能夠在 250MHz 運行過程中做到66微安，實現優化成本/性能之間的平衡。此外，STM32H5基于ST優化的40nm工藝，具有 FDCAN、以太網、 USB PD(power delivery)，I3C等外設和開發包，能提供豐富的存儲、外設和封裝的選擇，用戶可以靈活選擇用硬件、軟件或者用一個整體解決方案。
事實上，兩款新品都是高性能MCU產品。不過如介紹，兩款產品從內核本身及內核性能上還是有所不同的。STM32H5屬于微控制器，它是ARM Cortex-M內核的MCU，而STM32MP135是Cortex-A系列的產品。在生態系統上，也有所區別。STM32H5 使用的是STM32CubeMX 生成的操作系統RTOS ThreadX, FileX等；而STM32MP135則多使用Linux操作系統。因此從應用角度，可以根據實際需要進行選擇。
那么具體應該如何選擇呢？意法半導體MDG中國區通用微控制器事業部微處理器產品市場經理霍筍分享，從應用角度，如果想基于 Linux 開發，選MP13這款入門級的Linux 產品非常適合。如果還是想基于RTOS 或 Bare metal裸機開發，同時又需要更高的CPU性能，當STM32H5的250兆主頻，或H7的550兆主頻都不能滿足要求的情況下，可以用 STM32MP13進行開發。MP13是650兆到1GHz的高主頻，除了支持Linux，也支持RTOS和Bare metal裸機開發?；艄S說：“開發工具和生態都是基于STM32Cube一脈相承的，產品選擇上?需針對客戶具體的應用和需求去選擇合適的產品?！?/p>
ST非?？春肕PU的發展空間。朱利安分享說：“ST在中國有超過10萬個客戶，在全球有超過40萬個客戶。STM32未來增長點之一，就是會為廣大用戶提供基于MCU的MPU。這些MCU會在安全性、無線連接、人工智能方面對MCU作進一步創新和升級?！?/p>
2019年ST推出第一款MPU產品MP15，這是一款擁有多核異構的中端MPU，內核是基于A7+M4雙核，其中M4可用于做傳統MCU的應用，A7則可以用于基于 Linux 更高性能的應用。而最新推出的STM32MP13則是ST專門面向成本敏感性應用推出的入門級MPU。對于STM32用戶來說，它很適合從MCU升級到MPU的應用。雖然是入門級產品，與MP15相比，MP13依然實現了部分功能的升級和個別功能的優化。至此，ST在MPU領域的產品已經涵蓋入門級和中級。其實，在ST32MPU產品路線圖中，MPU還有很大的布局。
霍筍介紹說：“MP15在全球很多應用領域都有客戶在用，我們認為這4年的推廣、產品落地方案的驗證非常成功。不久的將來，我們還就推出更高性能的MPU。未來我們將為用戶提供涵蓋低中高全面豐富的MPU產品陣容。”
█?無線MCU是必然選擇
對于整個STM32家族來說，無線產品是年輕一代的產品。在此次的新品發布中，ST也帶來了一款最新的無線產品STM32WBA。為什么在這個時間節點推出這款無線藍牙產品？和上一代產品，是否存在傳統應用到新應用的遷移問題？是基于什么樣的技術趨勢或者市場需求？未來在這個領域，ST的布局是什么？EETOP就這些特別關心的問題，特別請教了ST多位專家。
意法半導體MDG中國區通用微控制器事業部無線產品市場經理于引表示：“在設備端處理器部分，我們的通用MCU已經很全面了。我們還需要無線產品來實現設備與設備的連接，設備與云端的連接?；ミB互通是市場很重要的一部分。藍牙，以及基于802.15.4的2.4G協議已經在國內市場上有廣泛的應用了。?我們很多的便攜式設備都會用到藍牙，而低功耗更是IoT設備很重要的一個參數。所以對于我們來說，我們一定要做這樣一個低功耗無線產品?！?/p>
據介紹，ST現在已經量產的無線MCU產品有STM32WL、STM32WB 和STM32WBA。WL是基于Sub-G產品，可以支持LoRA、Sigfox協議。而STM32WB，它是ST第一款支持2.4G的雙核產品，即可以運行無線協議棧的M0內核，也可以運行應用程序的M4內核。其存儲空間最高可以支持1Mb內存和256K的RAM，同時在協議層可以支持BLE5.3，Zigbee、Thread 以及私有的2.4G協議，所有協議搜可以支持多協議靜態和動態并發的。
而全新的STM32WBA，結合第一代的經驗和客戶需求，在內核上做了提升，用了基于TrustZone的Corte-M33內核，100M 主頻，CoreMark 評分407分。在主要特性上，WBA內部集成了一個巴倫，同時最大輸出功率可以到10dBm。這代表了如果用STM32WBA做一個設備連接，即使在無線信號不穩定的情況下，也可以用STM32WBA強勁的無線鏈路與設備進行連接。此外，它主要針對的是低功耗，相對短距離的，基于802.15.4的Ble5.3、Zigbee、Thread 以及基于Thread的matter產品，可同時支持點對點、點對多的應用（最多可以支持20個連接設備）。
從Flash資源上，STM32WBA可以支持最高到1MB閃存和128KB SRAM，具有更豐富的應用。此外，WBA 還延長了數據存儲壽命，其中有256KB閃存擦寫次數達到10萬次。同時集成片上天線匹配電路，在工程師設計中，整個物料成本可以做進一步的優化。
從安全性看，STM32WBA是第一款通過SESIP Level3認證的無線產品，同時過了PSA的認證。WBA增強了安全性，支持AES和PKA側信道攻擊防御，側信道攻擊防御可以防止一些惡性的，通過外設引腳去破壞、去提取相關傳輸信息的惡性攻擊。同時，WBA還有一個動態RTC防篡改功能。從內核來講，基于TrustZone M33內核提供了安全啟動、安全更新以及安全固件安裝功能，額外從芯片本身IP來說也增強了安全性的考量，增加了像存儲器保護、加密功能、平臺保護以及代碼隔離設計，可以讓工程師對一些敏感應用，避免受到無線協議的干擾，甚至于對于一些用戶數據或云印證數據更進一步的保護。
從制造工藝來說，WBA采用40nm工藝，基于STM32U5超低功耗平臺，可以支持更多的低功耗模式。目前第一款WBA產品是基于UFQFN48封裝，尺寸7×7，最多可以支持35個GPIO端口。此外，雖然是無線產品，但還是繼承了STM32豐富和完整的生態系統。
于引特別介紹說：“作為無線藍牙產品，需要和手機相連，包括開發人員也需要通過手機驗證設計成果或設計內容是否安全可靠。所以，跟其他MCU相比，STM32WBA增加了手機上的一個應用，就是手機APP。”
據介紹，這個手機APP總計有3個，且安卓版本和 iOS 版本都有：ST BLE Sensor、BLE StarNet和BLE Toolbox。BLE Sensor是配合OOB，非藍牙連接可以通過串口或者SPI接口，可以去調試藍牙設備，通過這種方式看到連接的數據；StatNet是星形拓撲應用APP，可以看設備網關信息的數據；ToolBox是最新的APP，它的功能相對來說是最全面的，可以發現外圍設備，并且可以通過這個APP對產品評估板做一個讀寫操作，當然可以通過這個設備做一些網絡上云端數據的傳輸和監測。
事實上，STM32WB 和STM32WBA 也是一個繼承關系。于引說：“就像我們所有STM32的產品都是一個家族慢慢繼承下來的一樣。WB依舊適用于很多應用。像STM32WB有LCD驅動 ，在表記類的應用上，WB可以很好的滿足設計的需求，節省PCB面積和BOM成本。同時，STM32WB和STM32WBA這兩個也是統一的開發環境，都是基于ST的Cube，開發人員、工程師可以做產品升級或者擴展，都可以在同一個平臺上做開發，讓產品有一個更好的延續性?！?/p>
意法半導體MDG中國區總監曹錦東補充說：“現在，越來越多的設備要聯網，同時對于已經聯網的設備，客戶希望產品設計能越來越緊湊，集中度能越來越高。新推出的STM32WBA，可以幫助客戶實現去模塊化的功能。只需要一個STM32WBA，就可以取代原來的MCU及其外面的模塊，同時還可以把原有的基于STM32應用的軟件直接抑制到STM32WBA”。
█?下一個8位MCU就是32位MCU
STM32C0是ST全新推出的面向成本敏感型用戶的32位MCU。曹錦東介紹說：“STM32C0的口號是：下一個8位MCU就是32位MCU！”
為什么這么說？其實它更多的是從性價比和成本的考量。因為從整個性價比來講，8位和32位非常接近，或者8位MCU性價比已經沒有32位的高。據介紹，STM32C0的內核是M0+，可提供比STM8更多的資源，特別在RAM和Flash。其中Flash可以滿足32K的需求；RAM有兩個選擇，即6K和12K。用RAM來存放數據包括臨時數據，可以滿足客戶做更多的數據處理。
從性能DMIPS表現看，STM8是4點幾的DMIPS，每秒鐘約100萬個指令，STM32C升。DMIPS指單位周期有多少指令可以運行，它是一個相對參數，可以理解為每秒有幾百萬個指令可以運行。也就是說，過去用一個毫秒只能處理一個任務，今天用一個毫秒可以處理10個任務。曹錦東說，“所以不管對信號的檢測、過濾、處理，用STM32C0可以更加的游刃有余來做?！?/p>
從功耗來講，STM32C0有正常的運行模式、停止模式、待機模式和Shutdown模式。Shutdown僅僅靠簡單的I/O口和負電路可以去喚醒，它的耗電只有20個nA，但是大部分時間作為一個電池供電的設備，電路處于一個待機模式或者停止模式，在這兩個模式中有Run數據可以被保存的。當然，成本也是非常關鍵的要素之一。從成本上來講，可以用同樣成本、同樣價錢買到8位MCU和32位MCU。然而從性能、供應來講，32位MCU可以提供更高的性能和更靈活的供應。這也是為什么中低端很多客戶都已經轉向32位MCU的原因。
此外，STM32C0可提供更好、更小的封裝設計，包括：比較傳統的SSO、TSSOP8、TSSOP-20；需要把芯片以及PCB基本做到可能是2×2、4×4大小的QFPN；以及更小的面向手機應用的WLCSP。此外，STM32C0有廣泛的軟件包，包括PC軟件、嵌入式軟件，同時，過去所有的包括操作系統，以及中間件，在STM32C0上依然可以做，可進一步方便用戶去做開發，去做產品的移植。
對于STM8A，ST其實已經停止了包括研發和市場推廣在內的一切推進工作。朱利安介紹說：“我們已經于2021年正式對外發布，STM8A將于10年后停產。10年是我們為客戶提供的產品更新換代的準備時間。從投資角度來說，ST不再為STM8提供投資，且沒有擴充產能的計劃。我們認為，STM8 的產能已經到了頂端，我們也不需要新的客戶用STM8 做新的設計。但同時，我們希望提供給客戶一個新的選擇，用STM8C0升級現有的設計?！?/p>
那8位MCU還有哪些升級應用呢？曹錦東進一步解釋說，STM8是ST 2008 年發布的產品，到今天依然有很多客戶還在用。事實上，8位MCU整個市場占比排在25%左右，是非常大的市場，主要集中在中小家電、智能家居和小的傳感器節點中的應用。然而在面向未來所謂的智能家居、智能設備和智能硬件的產業升級和應用升級、以及人機交互升級時，就需要更高的MCU性能來支撐的信號處理與圖形顯示。比如常見的煙感器，過去僅僅是一個簡單的信號檢測報警，優化升級之后的產品，會加入數據處理和有AI算法，能識別真假信號，還會涉及一些更強的處理能力。
曹錦東堅定的表示：“我們相信STM32C0可以幫助客戶做更好的升級，讓設備從過去由通用MCU變成更強的MCU，可以做更好的智能化設計！”
█?結束語
如何去提升STM32供應鏈的靈活度和堅韌度。這也是大家非常關心的話題。曹錦東分享說：“今年我們會投資超過40億美金用于擴充產能?！睋榻B，擴充的很大一部分將用于支撐STM32在90納米和40納米的產能擴充。除了利用內部產能之外，ST還積極同多個全球代工廠合作，這些合作不僅支持今年和明年，更規劃支持未來四年到六年甚至更久的客戶需求。
ST去年的收入是160億。他們將用超過25%的銷售額來擴充產能！用曹錦東的話來說就是，ST在產能擴充方面是毫無保留的。也足見ST對今年及未來MCU的市場持非常樂觀的態度。曹錦東說：“我覺得 MCU是一個長跑，MCU需要持續做迭代，MCU的生態要持續做開發，需要有長時間供應鏈的確保和穩定。”
編輯：黃飛
?
工商網監
評論