作者｜韋世瑋

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得益于近年來(lái)市場(chǎng)供需關(guān)系的劇烈變化，以及物聯(lián)網(wǎng),、汽車(chē)電子市場(chǎng)的新增長(zhǎng)，MCU（微控制單元）已逐漸成為一塊香餑餑,。

MCU即“單片機(jī)”,，也被稱(chēng)為電子系統(tǒng)的“大腦”，它既能按照一定程序?qū)ο到y(tǒng)的其他部件進(jìn)行控制,，也能通過(guò)收集外界或內(nèi)部數(shù)據(jù)做出處理,、計(jì)算和決策，可廣泛應(yīng)用于消費(fèi),、工業(yè),、醫(yī)療和汽車(chē)等領(lǐng)域。

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),，不管是汽車(chē)內(nèi)車(chē)窗的升降控制,、空調(diào)溫度調(diào)節(jié)，還是如今火熱的血氧,、心率甚至是血壓測(cè)量產(chǎn)品,，其功能的實(shí)現(xiàn)都離不開(kāi)MCU。它早已滲透至人們生活的方方面面,，與人們的衣食住行息息相關(guān),。

據(jù)IC Insights數(shù)據(jù)，2021年因供應(yīng)鏈緊張,，MCU平均售價(jià)上漲10%,，銷(xiāo)售規(guī)模實(shí)現(xiàn)創(chuàng)紀(jì)錄的196億美元，預(yù)計(jì)2022年全球MCU銷(xiāo)售額將增長(zhǎng)10%至215億美元,，其中汽車(chē)MCU市場(chǎng)增長(zhǎng)將超過(guò)大多數(shù)終端市場(chǎng),。

在模擬芯片市場(chǎng)，盡管ADI以其高精度的信號(hào)鏈芯片產(chǎn)品起家,，并與其電源產(chǎn)品一同開(kāi)拓出強(qiáng)大的商業(yè)帝國(guó),，但它在MCU領(lǐng)域也有著不可小覷的技術(shù)實(shí)力,。從1995年至今，ADI的MCU產(chǎn)品出貨量已超過(guò)10億片,。同時(shí)從2020年起,，AID開(kāi)始在傳統(tǒng)MCU的基礎(chǔ)上，開(kāi)拓了邊緣AI MCU產(chǎn)品線(xiàn),，能夠幫助電池供電設(shè)備更輕松地實(shí)現(xiàn)人工智能及物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用,。

整體來(lái)看，ADI MCU產(chǎn)品具有功耗低,、接口豐富,、通訊模塊新、評(píng)估方案和開(kāi)發(fā)示例齊全,、產(chǎn)品開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)易化,、安全性高等特點(diǎn)。根據(jù)功能應(yīng)用,，ADI的MCU產(chǎn)品可分為三大類(lèi)：

• 低功耗MCU：具有小體積,、低功耗、大存儲(chǔ)特點(diǎn),，可應(yīng)用于工業(yè),、物聯(lián)網(wǎng)、醫(yī)療,、可穿戴等領(lǐng)域,；
• 安全MCU：具備安全的系統(tǒng)架構(gòu)，具有較強(qiáng)的抗攻擊加密能力,，可應(yīng)用于對(duì)安全性能要求較高的智能機(jī)或終端上,，如POS機(jī)、讀卡器等,；
• 人工智能MCU：脫胎于第一類(lèi)低功耗MCU，特色是能夠?qū)I推理從云端推向邊緣端,，可應(yīng)用于智能家居,、人臉打卡、語(yǔ)音控制等應(yīng)用,。

ADI微控制器產(chǎn)品概覽

圍繞MCU產(chǎn)品，ADI還提供了一系列支持資源方便簡(jiǎn)化用戶(hù)的設(shè)計(jì),，包括專(zhuān)業(yè)支持團(tuán)隊(duì),、輕松集成的驅(qū)動(dòng)例程、大方簡(jiǎn)潔的機(jī)械設(shè)計(jì),、穩(wěn)健可靠的評(píng)估套件以及清晰易讀的手冊(cè)指南，大大簡(jiǎn)化客戶(hù)的研發(fā)流程,。

同時(shí)在硬件方面,，ADI亦發(fā)布了多種評(píng)估套件、開(kāi)發(fā)版與參考設(shè)計(jì),，還有豐富的軟件庫(kù)和設(shè)計(jì)文檔,、編譯與調(diào)試IDE等，還支持KEIL,、IAR,、mbed、eclipse等專(zhuān)門(mén)平臺(tái),，并組建了線(xiàn)上線(xiàn)下技術(shù)支持FAE/ADI中國(guó)技術(shù)支持中心,，能夠及時(shí)回應(yīng)客戶(hù)需求。

談及MCU在邊緣領(lǐng)域的應(yīng)用,，ADI中國(guó)技術(shù)支持中心高級(jí)工程師辛毅認(rèn)為,，由于物與物之間的互聯(lián)產(chǎn)生了海量的數(shù)據(jù)處理需求，只有強(qiáng)大的算力才能夠勝任,，因此IoT技術(shù)正在與AI產(chǎn)生深度融合,，催生了AIoT的概念，其中IoT就相當(dāng)于遍布的人身上的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),，AI相當(dāng)于人的大腦,，若要達(dá)到類(lèi)似于人類(lèi)的智能，設(shè)備必須要進(jìn)行大量的矩陣運(yùn)算,，這對(duì)設(shè)備的存儲(chǔ)空間,、計(jì)算能力、數(shù)據(jù)交互速度和成本都提出了更高要求,，只有部署在云端的大型服務(wù)器才能勝任,。

但I(xiàn)oT設(shè)備之間的互聯(lián)需要電池供電,，設(shè)備之間數(shù)據(jù)的流通也不能完全依賴(lài)云端，因此IoT應(yīng)用亦需要低功耗和低成本,，這也為AI技術(shù)和IoT技術(shù)的融合帶來(lái)了挑戰(zhàn),。

針對(duì)這些痛點(diǎn)，ADI將AI和IoT兩者優(yōu)點(diǎn)相結(jié)合,，實(shí)現(xiàn)在IoT設(shè)備的邊緣端執(zhí)行AI推理任務(wù),，讓設(shè)備能夠在本地自行做出運(yùn)算和決策，不一定非要連接互聯(lián)網(wǎng),。與云端AI相比,，邊緣AI具備實(shí)時(shí)性好、帶寬資源要求低,、隱私性高等特點(diǎn),，同時(shí)也具備與云端AI相同的AI共性特征。

ADI邊緣AI微控制器技術(shù)優(yōu)勢(shì)

例如,，ADI的邊緣AI解決方案MAX7800X系列，由兩個(gè)微控制器內(nèi)核（ARM Cortex M4F和RISC-V）與一個(gè)卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（CNN）加速器構(gòu)成,，該架構(gòu)針對(duì)邊緣進(jìn)行了高度優(yōu)化,，數(shù)據(jù)的加載和啟動(dòng)由微控制器內(nèi)核負(fù)責(zé)，而AI推理由卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)加速器專(zhuān)門(mén)負(fù)責(zé),?；趦蓚€(gè)硬件的分工合作，MAX7800X系列既不需聯(lián)網(wǎng),，也支持電池供電,，大大滿(mǎn)足了邊緣AI的要求。

除此之外,，在低功耗MCU方面,，ADI通過(guò)單一芯片集成了傳統(tǒng)上多片MCU才具備的功能，并內(nèi)置電源管理模塊,，具有超低功耗,、高性能、資源豐富等優(yōu)勢(shì),，同時(shí)部分產(chǎn)品還內(nèi)置了藍(lán)牙模塊,，可大大縮小系統(tǒng)尺寸。

為了進(jìn)一步了解ADI的MCU產(chǎn)品系列布局,，近期36氪等媒體與ADI MCU產(chǎn)品線(xiàn)資深業(yè)務(wù)經(jīng)理李勇進(jìn)行了一次深入交流,，他們?cè)谠敿?xì)分享ADI MCU產(chǎn)品及業(yè)務(wù)進(jìn)展的同時(shí)，也從產(chǎn)業(yè)層面對(duì)MCU的智能化和市場(chǎng)趨勢(shì)進(jìn)行了觀(guān)點(diǎn)分享,。

以下為36氪等媒體與ADI專(zhuān)訪(fǎng)的對(duì)話(huà),，經(jīng)編輯：

Q：最近這段時(shí)間血氧儀非?；鸨?qǐng)問(wèn)ADI如何看待這個(gè)市場(chǎng),？

李勇：血氧儀火爆可能是因?yàn)樾鹿谝咔?，但其?shí)在新冠發(fā)生之前，ADI就已經(jīng)有專(zhuān)門(mén)的血氧測(cè)試方案,，以及測(cè)試血氧飽和度的芯片,，同時(shí)有專(zhuān)門(mén)面向此測(cè)試開(kāi)發(fā)的算法，將專(zhuān)屬算法下載到ADI芯片里即可提供給客戶(hù),?？蛻?hù)直接采用ADI芯片，加上ADI的ADC和算法,，就可以構(gòu)建自己的產(chǎn)品,。所以針對(duì)這個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域，ADI其實(shí)布局很早,，我們非?？春冕t(yī)療健康領(lǐng)域。

Q：集成CNN硬件加速器的優(yōu)勢(shì)是什么,？這會(huì)是未來(lái)邊緣AI處理的一個(gè)技術(shù)趨勢(shì)嗎,？

李勇：目前看這是一個(gè)技術(shù)趨勢(shì)方向,。ADI為什么要集成CNN,？坦白說(shuō)是因?yàn)楣摹Ｒ驗(yàn)橛泻芏嗫蛻?hù)原來(lái)用的是通用處理器,，比如說(shuō)Cortex-M7,，它的速度比較快，主頻200MHz,，但運(yùn)行起來(lái)功耗比較高,，如果要用Cortex-M7來(lái)運(yùn)算CNN算法，如剛才提到CNN的算法是很多矩陣的乘法還有加法,，運(yùn)算的時(shí)間就很長(zhǎng),。

MCU需要長(zhǎng)時(shí)間全力運(yùn)行，功耗就比較高,，但如果面向一個(gè)監(jiān)控設(shè)備的話(huà),，現(xiàn)在集成了CNN就可以很快計(jì)算出來(lái)，之后就可以進(jìn)入睡眠狀態(tài),。CNN其實(shí)很大程度降低了它的功耗,，我們認(rèn)為，在未來(lái)邊緣的應(yīng)用中,，特別是一些特殊的應(yīng)用中這是一個(gè)非常重要的特征,，這就是我們?yōu)槭裁次⑻幚砥饕鲆粋€(gè)CNN,。

Q：神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)加速器和MCU之間需不需要考慮組合或者匹配的關(guān)系？在面對(duì)不同算力需求的場(chǎng)景時(shí),，CNN加速器的性能是否可以實(shí)現(xiàn)拓展,？

李勇：ADI的AI MCU不僅僅是集成了硬件的CNN，也集成了兩個(gè)微控制器,，一個(gè)是Arm的Cortex-M4F,，另一個(gè)是RISC-V的。它們之間的配合,，M4F主要是做一些應(yīng)用和通信,，這是已經(jīng)分配好的，同時(shí)內(nèi)部還配有FLASH和SRAM,。而RISC-V則是一顆小內(nèi)核,，采用32位精簡(jiǎn)指令集，它主要是配合CNN來(lái)工作,。由于CNN工作時(shí)需要輸入一些原始數(shù)據(jù),，比如圖片、聲音,、波形等數(shù)據(jù)通過(guò)通信接口或者圖像camera接口輸入進(jìn)來(lái)后,，會(huì)由RISC-V內(nèi)核將這些數(shù)據(jù)搬運(yùn)至存儲(chǔ)空間，再讓CNN來(lái)用,。CNN經(jīng)過(guò)硬件計(jì)算,，將原始的數(shù)據(jù)通過(guò)矩陣的乘法和加法得到一些特征值，再放到內(nèi)存里來(lái)進(jìn)行比對(duì),。就是這么一個(gè)過(guò)程,，因此配合肯定是需要的，不過(guò)ADI已經(jīng)規(guī)劃好了,，同時(shí)還有一些成熟案例,，讓客戶(hù)開(kāi)發(fā)起來(lái)非常簡(jiǎn)單。

Q：MAX78000是一顆集成AI功能的通用MCU,，您如何看待它與專(zhuān)門(mén)針對(duì)某一類(lèi)應(yīng)用或與某一類(lèi)應(yīng)用場(chǎng)景高度適配的AI SoC芯片之間的關(guān)系,？

李勇：ADI的MAX78000也是一顆比較小的SoC，因?yàn)樗粌H僅集成了處理器內(nèi)核,，還集成了memory（內(nèi)存）,，包括FLASH和SRAM，所以無(wú)需外擴(kuò),。整個(gè)應(yīng)用用到的memory都集成了,，同時(shí)還集成了電源模塊、通信模塊，還有一些camera接口,。因此它可以運(yùn)行一些Free的RTOS,，不過(guò)它不能運(yùn)行安卓和Linux，但它可以運(yùn)行一些比較簡(jiǎn)單的RTOS,，所以它也算一個(gè)SoC,。

至于區(qū)別，我覺(jué)得MAX78000更適合做一些邊緣的監(jiān)測(cè)與控制,，它可以將原始數(shù)據(jù)迅速分析出來(lái),，并且執(zhí)行一些控制。而傳統(tǒng)意義上的AI芯片則功率比較大,，尺寸比較大,，算力可能強(qiáng)，但也很貴,。它們針對(duì)的更多的是計(jì)算速度較高,、算力較強(qiáng)的應(yīng)用。這種一般如傳統(tǒng)意義上的GPU可能會(huì)用在服務(wù)器端,，而ADI則面向邊緣端,。

所以要將很大的像FPGA或者GPU用到邊緣端，一個(gè)是成本受不了,，二是沒(méi)有辦法用電池進(jìn)行供電,，而且也沒(méi)有必要。比如說(shuō)一個(gè)camera安防攝像頭,，往往只拍攝一幅圖片分析一次,，再拍攝一次圖片再分析一次，所以不需要很高的算力,。因此MAX78000非常適合邊緣AI應(yīng)用,。

Q：您如何看待來(lái)自新興邊緣語(yǔ)音和圖像AI芯片給ADI MCU帶來(lái)的競(jìng)爭(zhēng),？ADI為什么不直接用邊緣AI芯片來(lái)深耕這些市場(chǎng),，而是采用AI MCU這個(gè)概念？

李勇：邊緣AI更強(qiáng)調(diào)的是低功耗,、尺寸,、價(jià)格，還有安全性,，算力只是一個(gè)方面,。但比如做一個(gè)攝像頭往往希望一個(gè)CPU就夠了，這個(gè)CPU既要有控制功能,，也要有CNN功能,，這就是目前的市場(chǎng)需求，而ADI可以滿(mǎn)足它,。如果用傳統(tǒng)的一些AI芯片來(lái)做,，可能外面要加很多的東西,，包括PMIC即電源管理IC，還有一些memory,、存儲(chǔ),、MCU，統(tǒng)統(tǒng)加上后,，一是成本比較高,，二是功耗也比較高。因此針對(duì)邊緣智能化市場(chǎng),，ADI MCU將是非常適合的選擇,。

Q：ADI多個(gè)產(chǎn)品的低功耗的優(yōu)勢(shì)是通過(guò)什么樣的手段來(lái)實(shí)現(xiàn)？未來(lái)是否還有繼續(xù)降低低功耗的空間,？

李勇：我覺(jué)得可穿戴級(jí)別的低功耗應(yīng)該是最低的低功耗,。怎么實(shí)現(xiàn)呢？

首先,，每個(gè)產(chǎn)品采用的內(nèi)核Cortex-M4F或者是RISC-V本身就是低功耗的,，每個(gè)芯片有不同的工作模式、功耗模式,。比如在活躍模式下,，芯片需要全速運(yùn)行，內(nèi)核,、時(shí)鐘,、memory、GPIO,、集成器全部都要工作,；在睡眠模式下，內(nèi)核不工作了,，停在那,，但是我的時(shí)鐘、memory,、GPIO或者是集成器還是在工作,；在深度睡眠模式下，主要的時(shí)鐘已經(jīng)不工作了,，內(nèi)核也關(guān)掉了,，有一部分memory是帶電的，因?yàn)橐徊糠謹(jǐn)?shù)據(jù)是需要保留的,，另外一部分不需要保留數(shù)據(jù)的就也關(guān)掉了,，還可能有一些GPIO基本上也都關(guān)掉了，剩下的一些可能是為了激活的，這些方方面面組合起來(lái)也是為了降低功耗,。

其次,，ADI的設(shè)計(jì)是有多個(gè)時(shí)鐘源，我們的芯片里不僅有100MHz,，還有7MHz和4MHz的,，經(jīng)過(guò)我們測(cè)試，用低頻率的時(shí)鐘源的功耗有顯著降低,。其實(shí),，一個(gè)芯片的功耗分為動(dòng)態(tài)功耗和靜態(tài)功耗，動(dòng)態(tài)功耗是CPU跑起來(lái),，跑的頻率多少就是它的動(dòng)態(tài)功耗,。關(guān)掉的時(shí)候，還有一個(gè)漏電流,，這就是靜態(tài)功耗,。采用低頻率時(shí)鐘源的時(shí)候，靜態(tài)功耗也能降低,。

第三是提高集成度,，ADI將電源管理、通信接口,、比較大的memory,、甚至是電頻轉(zhuǎn)換芯片也集成在芯片里面。比如,，現(xiàn)在有兩種傳感器,，一種是1.8V的，一種是3.3V的,，一般的MCU需要加一個(gè)轉(zhuǎn)換芯片,，但ADI不需要，因?yàn)橐鸭稍谛酒瑑?nèi)部,，可以用軟件進(jìn)行配置,，這一個(gè)端口1.8V，另外一個(gè)端口3.3V,，所以集成在一起后,，不需要的時(shí)候,，客戶(hù)都可以關(guān)掉配置,，所以集成度高也有助于實(shí)現(xiàn)低功耗。我們把這些放在一起使得ADI低功耗MCU能夠達(dá)到可穿戴級(jí)的低功耗,。