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    雅特力AT32 MCU「芯」勢力崛起 驅動AIoT「芯」未來

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    新竹, 2022年8月22日 /美通社/ — 隨半導體的微縮技術不斷精進,物聯網不僅將設備自動化、擷取數據及遠端控制等,同時結合AI技術,成為AI+IoT。AIoT意即將IoT導入AI人工智慧系統,從工業應用領域發展到人們的日常生活中,為眾多產業帶來更多創新應用。AIoT旨在使個人獲得安全、舒適與便利性的最佳服務體驗,透過設備收集外部數據資料進行深度學習,利用多層次神經網路訓練系統,再以高運算力進行行為預測,和仿人類做出判斷決策。然而深度學習需要大量的記憶體和CPU資源存於大型伺服器,在傳統的雲端模式中,將數據直接導回雲端進行處理,除了建置成本高,必須考慮資訊傳送延遲性問題以及安全隱私風險也是一項重點考量。

    因應企業對數據傳輸的延遲性、資訊安全以及可靠性日益重視,透過數位轉型將終端設備進行邊緣計算,讓更多的運算工作放在靠近資料產生的地方,在傳輸數據的過程中,盡可能地減少往返時間,避免因通訊中斷而使設備發生錯誤訊號,同時加快反應效率、降低成本、提高可靠性和安全性。MCU在實現邊緣AI(Edge AI)或終端AI(Endpoint AI)中成為主要關鍵核心,由於在應用方面MCU的優勢為低功耗、開發速度快和降低開發成本,從嵌入式機器學習(Embedded ML)到微型機器學習(Tiny ML)皆是MCU所發揮之處,根據性能的不同,用來進行複雜的AI運算程度也不同。

    MCU-Based AI,強調實時決策和反應速度,具有低功耗、低延遲、低成本和高安全性的優勢,結合數位訊號處理器(DSP)和機器學習(ML),用於分類、辨識、預測及推理判斷,如感測器偵測、馬達振動分析和語音辨識等多項應用於工業控制、電機控制和消費性電子等產業。更高性能的MCU可實現複雜的電腦視覺和成像應用,如指紋分析、臉部辨識和協作機器人等。當AI演算法不斷更新,MCU也必須強化及擴充功能,才能確保其穩定性及安全性,將場景應用到更多產業中,實現真正的AIoT。隨著裝置聯網需求漸增,形成規模化成長,大量的人機互動和高速通訊的拓展,系統日益複雜化,需要依靠人工智能來輔助人類管理及控制,實現高度「智」動化。

    雅特力作為32位通用型MCU創新領導者,共12大產品線,分為低功耗、超值型、主流型、無線型和高效能五大功能產品,近200個型號,全系列採用55nm先進製程的ARM®-Cortex®-M4高效能或M0+低功耗內核,高質量微控制器和完整的開發工具生態鏈,幫助客戶快速導入產品、縮短生產週期和穩定供貨。雅特力AT32 MCU實現AIoT的關鍵優勢包含四大特點:

    AT32 MCU Family
    AT32 MCU Family

    高效能降低延遲和效率極大化

    低延遲可用來實時控制和加快反應效率。主流型AT32F403A/407系列和高效能AT32F435/437系列MCU能夠解決低延遲的難題,主頻方面從240MHz~288MHz,首創業界最高主頻,同時支援FPU浮點運算,提供256~4032KB Flash、96~512KB SRAM超大記憶體選用,豐富的外設資源和可擴充性,支援XMC儲存器擴增,和多通道12-bit高速ADC及DAC,將AT32 MCU關鍵應用組件和功能區塊整合,實現開發效率和降低成本。AT32 MCU全系列產品中,相當具有競爭力的AT32F435/437系列,在CPU運算效能高達360DMIPS,CoreMark跑分可高達1002.74分(3.482 CoreMark/MHz),大幅提升設備運作效能。而通訊傳輸的穩定性作為串連整個物聯網系統中的重要能力,AT32F407系列和AT32F437系列,兼容IEEE-802.3 10/100Mbps乙太網路控制器,且AT32F435/437系列採用高速5.33Msps ADC獨立引擎,提升傳輸速率和穩定性,滿足各種運動控制和智能控制對高運算力的需求。

    精確度和可靠性

    精確度通常與感測器或物聯網節點應用相關,感測器具備感應、無線通訊和處理資訊的能力,透過AI演算法所產生的推理、預測行為並做出判斷,MCU正是針對此類需求提供完美的解決方案。如超值型AT32F415系列,以高達150MHz的CPU速度優勢和支持多種通訊接口,如UART、SPI、I2C、SDIO、USB OTG及CAN等豐富外設集成,成為Amazon合作夥伴之一,應用於智能家居方案。當MCU運行Amazon Connect Kit(ACK)協議,設置Wi-Fi連網,透過智能音箱Amazon Echo或Alexa APP語音控制,為傳統牆面開關添加語音功能和調光控制系統,輕鬆升級智能調光開關;而超值型AT32F425系列,以USB OTG高性價比為特色,主頻96MHz,CPU運算效能高達120DMIPS,CoreMark跑分可高達326.57分(3.402 CoreMark/MHz)。記憶體最高可支持68KB Flash達最大空間使用和20KB SRAM,外設集成OTG控制器、CAN總線、紅外線(IR)定時器、4組USART和一個2Msps的12-bit ADC等,由各項關鍵元件所組成,滿足客戶對於設備的高速數據採集和混合訊號處理應用要求,降低開發難度與成本,同時提高精確度和確保訊號的完整性。

    低功耗運行和快速喚醒能力

    由於短時間內終端設備必須快速進行高速數據採集和通訊傳輸,低功耗MCU用來解決設備在進行邊緣運算時,能有效處理內存空間和通訊時間降低能耗。多數終端設備皆採用電池作為主要供電來源,為使其延長供電時間,雅特力在研發產品方面,AT32 MCU全系列支持睡眠(Sleep)、深睡眠(Deepsleep)及待機(Standby)三種模式,且具備多個WKUP引腳高速喚醒待機模式,實現低流運行、低流待機及快速喚醒能力。

    常見的物聯網應用場域小至家庭大至整個城市系統網絡,無線則是串起IoT系統中最重要的通訊方式。當採集訊號設備散佈在各場域內,無法依靠人工頻繁地更換電池,就必須透過低功耗MCU來維持設備的長時間運作,因此雅特力整合一款無線型AT32WB415系列,兼具低功耗和無線功能,採用藍牙5.0,主頻高達150MHz,CPU運算效能高達187.5DMIPS,CoreMark跑分高達400.84分(2.672 CoreMark/MHz)。提供豐富的通訊接口及內存資源,集成藍牙射頻(RF)收發器和基帶(baseband)功能,且藍牙接收(RX)最大值可達到-97 dBm,發射功率(TX)介於-20 dBm至+4 dBm。產品中內置天線,支援超過30m有效範圍距離傳輸,傳輸速度最快可達到2Mbps,AT32WB415系列在價格上具有競爭優勢,對於一些成本敏感的聯網裝置不失為理想選擇。

    提升料安全性及隱私

    資料保護在終端裝置進行聯網時所產生的大量敏感數據,必須確保用戶隱私和數據安全。MCU在數據儲存中的受保護區管理(帶有硬體的訪問控制)和嚴格的編程流程規劃以及操作中管理訪問權限的應用至關重要。雅特力自行開發的sLib安全庫(Security Library),可支持密碼保護指定範圍程序區,方案商燒錄核心算法到此區域,提供給下游客戶做二次開發,強化產品本身的安全性、可靠性和二次開發的使用便利性。透過建立完整的系統生態鏈,包含開發環境、實時作業系統(RTOS)以及通過雅特力驗證的第三方軟體資源,符合國際電工委員會(IEC)制定的IEC-60730國際安全標準規範,強大豐富的資源與便利性,有助於產品快速開發上市。

    未來無論在哪個應用領域上,皆需要更多的聯網設備,尤其在工業物聯網、消費性電子和無線產品等,這些設備都需具備多元的通訊,和更複雜的運算控制能力,因此更加需要32-bit MCU提供高運算、高速資料傳輸和強大的數據處理。身為MCU芯片開發者隨時面臨多方考驗,例如效能提升、數據傳輸安全、設備聯網通訊、無線傳輸的質量等議題。對此,雅特力正全力投入打造一個全方位的MCU平台生態系統,專注於開發ARM®-Cortex®-M4/M0+,內建數位訊號處理器(DSP)、單精度浮點運算(FPU)、高速的CPU效能、相對業界更大的內存、豐富的外設、自主研發的sLib二次開發安全庫,以及多樣化的封裝選擇,適合物聯網業者在有限預算的情況下,滿足更高的規格要求和不同場域應用便利性,下一步將朝向28nm/40nm先進製程、高效能的市場研發精進,期望在主頻效能、功耗和封裝尺寸等各方面帶來超越競爭對手的產品優勢。

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