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今天，全球物联网市场已经发展至验证关键期，成为数字经济的新型基础设施。根据Strategy Analytics发布的数据显示，2022年全球物联网设备数量为300亿台，到2027年，该数据将增长至430亿台。
边缘智能兴起，MCU如何变革？
2024年，人工智能从云端走入边缘和嵌入式终端的趋势明显，越来越多的物联网设备开始搭载更强大AI功能。与此同时，针对物联网的恶意攻击也愈发恶化。根据SonicWall Capture Labs发布的数据显示，2022年全球物联网恶意攻击共计发生1.12亿件。而随着人工智能领域物联网设备的不断融合，也为物联网恶意攻击增加了更多的路径和手段。
为此，物联网市场对当前MCU的要求也越来越高，不仅需要有较高的处理性能、较低的功耗，更需要其拥有足够的安全防御能力，来帮助终端客户设计出更有市场竞争力的产品。
在这样的背景下，英飞凌推出了全新PSOC Edge微控制器（MCU）系列产品。
图 | 英飞凌PSOC Edge微控制器（MCU）
事实上，第一代PSoC MCU产品还要追溯到2002年，经过20多年持续的发展，现在英飞凌将众多面向未来的MCU产品都整合到了PSOC品牌旗下，所以今天的PSOC Edge MCU新品是英飞凌物联网产品战略下的重要布局。
搭载优化的ML，全新PSOC Edge MCU有哪些看点？
据悉，本次新推的PSOC Edge MCU是面向物联网、消费和工业领域推出的，根据阶梯式需求，涵盖三个系列E81、E83 和 E84，均拥有优化的ML学习能力。
图 | 英飞凌科技物联网、计算及无线事业线执行副总裁Sam Geha
根据英飞凌科技物联网、计算及无线事业线执行副总裁Sam Geha的介绍，英飞凌全新的PSOC Edge E81、E83和E84 MCU都是基于高性能的Arm Cortex-M55内核开发的，支持Arm Helium DSP指令集并搭配Arm Ethos-U55神经网络处理器，以及Cortex-M33内核搭配英飞凌超低功耗NNLite（一种用于加速神经网络的专有硬件加速器）。
此外，PSOC Edge E81、E83和E84三个系列均支持丰富的外设集、片上存储器、强大的硬件安全功能和各种连接外设选项，包括内置PHY的USB HS/FS、CAN总线、以太网，支持与Wi-Fi 6、BT/BLE的连接和Matter协议等。PSOC Edge E81 采用Arm Helium DSP技术和英飞凌NNLite神经网络（NN）加速器。PSOC Edge E83和E84内置Arm Ethos-U55微型NPU处理器，与现有的Cortex-M系统相比，其机器学习性能提升了480倍，并且它们支持英飞凌NNlite神经网络加速器，适用于低功耗计算领域的机器学习应用。
图 | 英飞凌科技大中华区消费、计算与通信业务市场总监彭祖年
那么为什么英飞凌要选择这样的配置呢？英飞凌科技大中华区消费、计算与通信业务市场总监彭祖年解释道：“我们在设计PSOC产品的时候，目标应用的需求最合适的内核是M55和M33。Helium是第八代Arm Cortex内核所支持的扩展DSP指令集，但是它的强项是数字信号的处理，我们的PSOC Edge也同样支持Helium DSP。但是在需要用到大量矩阵运算的场景时，例如基于神经网络的推理，DSP的运算性能还是远不如一个专业的支持并行计算的NPU。另外就是我们在打造PSOC Edge平台的时候，在追求性能的同时也考虑到功耗的平衡，所以我们将性能跟功耗在芯片设计上做了很好的平衡，用于覆盖更多的场景。”
如前所述，PSOC Edge E8x系列的目标应用包括家电和工业设备中的人机界面（HMI）、智能家居和安全系统、机器人和可穿戴设备。这三个系列均支持通过语音/音频感应来实现激活和控制，其中E83和E84 MCU为先进HMI的实现提供了增强功能，包括机器学习唤醒、视觉位置检测和人脸/物体识别。
那么，E83和E84 MCU又有什么区别呢？彭祖年表示：“E84 MCU是E83 MCU的升级版，在丰富的功能集基础上增加了低功耗图形加速器和显示功能，最高可支持像素为1024x768。”
为了更好地让客户了解PSOC Edge MCU的图形显示功能，英飞凌技术团队还设计制作了一个有趣的Demo——PSOC Edge火箭飞船着陆器互动游戏，展示了PSOC Edge设备在同一芯片和应用中集成高性能计算、高级图形处理和显示、声音活动监测和自动语音检测、使用ML的传感和手势检测等多种功能的能力。
ML能力和信息安全，英飞凌MCU如何保障？
前面多次提到，PSOC Edge MCU拥有强大的ML和安全防御能力，英飞凌是如何实现的呢？
对此，Sam Geha提到：“2023年，英飞凌收购了一家人工智能算法方向的公司Imagimob，现在英飞凌已经把在边缘人工智能应用的开发平台Imagimob整合到了MCU开发环境ModusToolboxTM中。它可以为用户提供一个端到端的机器学习的开发能力，涵盖从用户的数据处理、采集，模型的选择与训练，以及最终把它部署在MCU上的一个整套过程。”
言外之意，英飞凌通过收购整合，在PSOC Edge MCU中提供了比以往更强大的ML能力，用户可以在某些项目中直接使用Imagimob已经训练好的模型，比如婴儿啼哭声、咳嗽声检测等成熟的音频识别模型等。当然，如果用户也可以用Imagimob训练自己的模型，通过数据采集和标签模型训练，再部署到英飞凌的平台上。
此外，关于信息安全，Sam Geha更是表示：“我们认为‘信息安全’是必须的，也是物联网市场能够继续发展的根基，我们将这个理念植入到了我们很多的产品中。作为‘安全芯片’全球主要的供应商之一，英飞凌有非常丰富的安全方面的经验。关于PSOC Edge产品，我们也有为大家提供边缘保护的很多技术。此外，在我们与arm合作定义的PSA最新安全体系认证中，我们一起重新定义了最高等级的PSA L4认证，我们可以通过这样的认证让用户在涉及到物联网产品的时候，可以确保他们用户的数据安全，所以这也是我们跟目前其他安全类MCU相比较大的差异。”
写在最后
英飞凌PSOC Edge MCU的目标市场聚焦在比MPU规模小，但又对ML、低功耗有要求的物联网、消费和工业应用领域，并在信息安全方面为终端设备保驾护航，这块市场的需求不可小觑，因为一旦涉及MPU，操作系统带来的设计复杂度就会上升很多，而能满足应用需求的MCU则是系统设计者的最佳选择。
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