ADI：MCU市場(chǎng)回暖背后的策略與技術(shù)創(chuàng )新

在2023 年，全球芯片市場(chǎng)普遍低迷，全球的元器件分銷(xiāo)商都處在“至暗時(shí)刻”，這一年中，高庫存、低需求、降投資、減產(chǎn)能持續在各個(gè)細分板塊輪動(dòng)，各種裁員的消息此起彼伏。而在2023年底，多家機構都給出2024 年半導體市場(chǎng)可能復蘇的預測，現在站在2024年初這個(gè)時(shí)間點(diǎn)之上，隨著(zhù)半導體市場(chǎng)的逐步回暖的預期，MCU（微控制器）價(jià)格也開(kāi)始出現上漲趨勢。在這一背景下，我們采訪(fǎng)了模擬芯片國際大廠(chǎng)ADI的資深業(yè)務(wù)經(jīng)理李勇，一起探討MCU 市場(chǎng)現狀和ADI 在MCU領(lǐng)域的布局以及未來(lái)發(fā)展趨勢。

面對如今MCU 市場(chǎng)價(jià)格普遍上漲的趨勢，李勇先生表達了ADI 的看法，他對此坦言道，隨著(zhù)半導體市場(chǎng)的逐步回暖及去庫存的進(jìn)行，我們看到部分行業(yè)的MCU 價(jià)格有所調整。我們認為，在選擇器件時(shí)，除了僅僅關(guān)注單個(gè)器件的價(jià)格，還需要考慮其他更關(guān)鍵的問(wèn)題。例如，應用高性能、高可靠性器件或方案后對客戶(hù)系統整體成本起到的優(yōu)化作用，器件背后的服務(wù)、支持資源等等。僅就MCU 產(chǎn)品而言，ADI 提供了一系列支持資源以方便簡(jiǎn)化用戶(hù)的設計，包括專(zhuān)業(yè)支持團隊、輕松集成的驅動(dòng)例程、大方簡(jiǎn)潔的機械設計、穩健可靠的評估套件以及清晰易讀的手冊指南，大大簡(jiǎn)化客戶(hù)的研發(fā)流程；在硬件方面，ADI 發(fā)布了多種評估套件、開(kāi)發(fā)版與參考設計及豐富的軟件庫和設計文檔、編譯與調試IDE等，支持KEIL、IAR、mbed、eclipse,VScode 等非常流行的第三方平臺，組建了線(xiàn)上線(xiàn)下技術(shù)支持FAE/ADI中國技術(shù)支持中心，確保及時(shí)回應客戶(hù)需求。

ADI資深業(yè)務(wù)經(jīng)理 李勇

隨后，李勇先生詳細介紹了ADI作為一個(gè)耕耘MCU市場(chǎng)數十年的企業(yè)，其旗下的MCU產(chǎn)品線(xiàn)劃分。李勇先生表示，ADI持續深耕MCU領(lǐng)域，尤其在收購Linear與Maxim之后，ADI 的實(shí)力得到系統性強化。目前，ADI的MCU已廣泛用于光通信、工業(yè)自動(dòng)化、醫療可穿戴及各種物聯(lián)網(wǎng)處理應用，例如智能農業(yè)、智能樓宇、智能城市、智能工廠(chǎng)和智能健康等等。

根據功能應用，ADI 的 MCU 產(chǎn)品可分為三大類(lèi)，具備功耗低、接口優(yōu)、通訊新、評估全、開(kāi)發(fā)易、安全強等六大特色。

超低功耗 MCU：具有小體積、低功耗、大存儲特點(diǎn)，可應用于工業(yè)、物聯(lián)網(wǎng)、醫療、可穿戴等領(lǐng)域；

安全 MCU：具備安全的系統架構，具有較強的抗攻擊加密能力，可應用于對安全性能要求較高的各種金融支付終端上，如 POS 機、ATM 機、讀卡器等；

人工智能 MCU：脫胎于超低功耗 MCU，特色是能夠將 AI推理從云端推向邊緣端，在電池供電的應用中有顯著(zhù)的優(yōu)勢，可應用于智能家居、人臉打卡、語(yǔ)音控制等應用。

最近市場(chǎng)上掀起了一陣AI與MCU結合的熱潮，開(kāi)始有很多MCU產(chǎn)品開(kāi)始面向AI/ML 領(lǐng)域，被市場(chǎng)稱(chēng)為“MCU+AI”的模式”，對此市場(chǎng)現象，李勇先生也評價(jià)道，目前市場(chǎng)上已存在不少的MCU 都聲稱(chēng)具備AI的功能，其中絕大多數是采用軟件來(lái)實(shí)現AI算法，與ADI公司的硬件AI 微處理器相比，軟件實(shí)現AI算法的功耗高、速度慢且BOM 成本高昂。端側應用通常要求AI微處理芯片需要具備超低功耗、高速度、高集成度、高可靠性等性能，同時(shí)要易于開(kāi)發(fā)和部署。ADI 通過(guò)將AI算法和處理能力與MCU 集成在一起, 可以將復雜的AI推理過(guò)程簡(jiǎn)單化，大大地減少了所需的通信帶寬，同時(shí)也延長(cháng)電池使用時(shí)間和壽命，降低了設備成本和系統維護成本，這對于一些需要長(cháng)時(shí)間運行、依賴(lài)于電池供電或功耗敏感的應用非常重要，而這些正是ADI AI微處理器的特點(diǎn)和產(chǎn)品發(fā)展方向。未來(lái)，ADI 的AI 產(chǎn)品將進(jìn)一步向邊緣端深入，實(shí)現更加高效、智能和自主的物聯(lián)網(wǎng)應用。

談到具體的產(chǎn)品，ADI最新推出的支持硬件神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )的人工智能微控制器MAX78002系列，其采用了Arm Cortex-M4處理器和32位RISC-V協(xié)處理器的異構設計。在被問(wèn)到該設計的優(yōu)勢之時(shí)，李勇先生向我們介紹道，MAX78002是一款支持硬件神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )的人工智能微控制器，能夠以超低功耗運行在物聯(lián)網(wǎng)邊緣，而這也是其為何要采用Arm Cortex-M4 處理器和32 位RISC-V協(xié)處理器異構設計的主要原因。在實(shí)際的設計開(kāi)發(fā)中，邊緣AI 作為在設備本地端執行的AI，通常需要使用電池供電，因此需要在系統功耗、計算速度和設備成本之間取得一個(gè)比較好的平衡。借助于這種兩個(gè)硬件的分工合作，MAX78000/2一不需要聯(lián)網(wǎng)，二支持電池供電，完美地滿(mǎn)足了邊緣AI 的要求，是AIoT 應用的理想產(chǎn)品。

正是由于獨特的架構和完美的分工，與運行在低功耗微控制器上的純軟件解決方案相比，ADI 的MAX7800X方案具備更高的數據量，速度提高了100 倍，但是成本僅僅是FPGA 或GPU 解決方案的零頭。相比于微控制器加上DSP 的方案，ADI 方案的功耗不足該方案的百分之一。因此，ADI 方案可以在功耗、速度、成本三個(gè)方面達成最優(yōu)的平衡，加上其小尺寸的優(yōu)勢，是邊緣AI應用的理想產(chǎn)品。

據了解，MAX78000系列MCU使用了ADI自研的CNN IP對此IP的具體情況，市場(chǎng)上也十分感興趣，李勇先生就此也作出了詳細的介紹，他坦言道，采用CNN的AI MCU MAX78000 是真正意義上的邊緣AI處理器，具備運算快、低功耗等優(yōu)勢。ADI 大概從2013年就開(kāi)始研發(fā)此類(lèi)產(chǎn)品了，在該領(lǐng)域積累了豐富的研發(fā)與實(shí)踐經(jīng)驗。具體而言，ADI的CNN有64 個(gè)主頻為50 MHz的8位處理器，周?chē)€分布了很多存放權重數據的memory。由于該加速器沒(méi)有那么多寄存器需要管，可以直接取值，運算了再放出來(lái)，這能夠節省功耗，運算也非?？?。因為該設計是硬件完成，所以比傳統微控制器的處理速度要快得多。同時(shí)，該加速器在工作完還能快速進(jìn)入睡眠狀態(tài)，帶來(lái)更低功耗的體驗。

最后，李勇先生也評價(jià)了被市場(chǎng)看好的RISC-V架構在A(yíng)I方向的前景，他表示，RISC-V 在A(yíng)I 方面的應用具有很大潛力。以ADI AI MCU為例，RISC-V主要用于配合CNN進(jìn)行工作，其功耗低、尺寸小、簡(jiǎn)潔且開(kāi)放式的特點(diǎn)受到很多用戶(hù)歡迎。我們會(huì )根據客戶(hù)需求和產(chǎn)品性能需求選擇最優(yōu)的解決方案。具體到架構的選擇方面，我們將基于性能、功耗及成本等多方面考量，為客戶(hù)提供更多元、更優(yōu)化的解決方案。未來(lái)，ADI會(huì )考慮更多地使用RISC-V架構在MCU產(chǎn)品之中，以滿(mǎn)足市場(chǎng)需求并推動(dòng)技術(shù)創(chuàng )新。

（本文來(lái)源于《EEPW》2024.3）