PolarFire® FPGA 以太网传感器桥接器为NVIDIA边缘 AI 平台提供低功耗多传感器桥接功能

随着各行各业对人工智能 (AI) 潜力的日益重视，将 AI 模型直接部署在设备端的终端 AI 正成为一股重要趋势，并广泛应用于智能家庭设备、智慧城市、工业自动化、互动玩具和穿戴式设备等领域。这些应用场景需要实时的数据处理和分析能力，同时还需保持低功耗和高效能，以确保设备能够长时间稳定运行。这一需求推动了新一代微控制器 (MCU)、神经网络处理单元 (NPU) 和微处理器 (MPU) 解决方案的乘势而起。然而，尽管市场对终端 AI 的兴趣日益增长，在实作终端 AI 功能的过程中，开发者面临着诸多设计挑战和痛点。传统的工作流程通常需要广泛的程序开发知识、对机器学习框架的深入理解以及模型优化的能力。这些挑战可能会减缓创新，使开发者难以快速原型设计并部署 AI 解决方案。

为了应对这些挑战，新唐科技推出基于Arm® Cortex®-M55核心、由 NuMicro® M55M1 微控制器驱动的 NuEzAI-M55M1 开发板。此开发板搭配在线模型训练工具，开发者无需具备广泛的程序开发知识或深入理解复杂算法，用户只需使用摄影机等装置实时捕捉数据，最快只需三分钟即可训练出一个图像辨识模型。训练完成后，在线模型训练工具能将模型输出为 tflite 的 int8 格式，可直接部署在 NuEzAI-M55M1 开发板上。M55M1 微控制器搭载 220 MHz Arm® Cortex®-M55 CPU 和 220 MHz Arm® Ethos™-U55 NPU，专为增强 AI 算力设计，支持机器学习推论以及 CNN 和 RNN 的运算，内建 1.5 MB SRAM 和 2 MB 闪存，并可利用 HYPERBUS™ 接口扩充 HYPERRAM™ 或 HYPERFLASH™。

M55M1 微控制器支持低供电电压范围从 1.6V 到 3.6V，并能在 -40°C 至 +105°C 的工作温度范围内稳定运行。为了进一步优化系统的功耗、安全性和效能，M55M1 特别设计了三项独特功能。第一，在 CPU 进入低功耗睡眠模式时，图像传感器、麦克风和各种传感器能够持续运作并监测预先定义的特殊事件，例如人员出现、声响、震动侦测等。第二，能够将机器学习模型数据储存于仅 NPU 能够读取而 CPU 无法访问的区域，以防范恶意软件窃取模型数据，进而保护智能财产。第三，M55M1 亦实现 sine 和 cosine 硬件电路，并将其定义于 Arm 客制化指令中，以便应用软件调用。

NuEzAI-M55M1 开发工具大幅简化了终端 AI 的开发流程，即使没有终端 AI 开发经验，开发者也能轻松创建并部署 AI 模型，此平台非常适合用作前期开发的评估工具套件，让开发者能够快速上手，缩短产品上市时间。新唐科技诚邀开发者、工程师与 AI 爱好者共同引领终端 AI 革命，探索无限可能。

作者：电子创新网张国斌

人工智能不仅深刻影响我们的工作、学习和生活，也在重塑IC设计行业的设计理念和开发理念，在6月15日召开的“赋能创芯，共筑生态”2024年度航顺HK32MCU新品发布会暨第二次代理商培训大会上，航顺芯片联合创始人、首席科学家&CTO王翔分享了AI大潮下的MCU发展趋势，概括起来就是---合纵连横！

王翔认为未来MCU有两个发展方向：

1、行业横向融合--就是更多集成，实现MCU +传感器+无线连接+安全 +OS等，他称为MCPU (Micro Controller & Processing Unit)。

2、产业垂直整合--就是MCPU + 下游生态客制化设计 +智能应用客制整合，称之为MaaS (MCPU as a Service)。

而且，他认为随着MCU集成的功能越来越多(SoC化)以及嵌入式AI能力，未来的MCU会实现算法自学习，越用越好用。他表示MCPU+MaaS (MCPU as a Service)完成MCPU的生态客制化和应用智能化。

他还举了两个例子，一个是宠物管理MCPU & MaaS，他指出《2023年中国宠物行业白皮书》显示，全国城镇宠物大猫数量达1.2亿只行业预计2025年产业规模有望突破8000亿元人民币，这是一个巨大的市场，宠物管理需要采集多种信号并需要进行健康管理情绪管理等，因此需要宠物管理MCPU & MaaS。

另外一个例子是个性化产品的智造，这需要传感器处理、多电机联动等等。

王翔还认为未来的MCU产品将更多地集成机器学习和人工智能功能，使设备能够在本地执行复杂的数据分析和决策处理，而无需将数据发送到云端，这种边缘计算能力可以极大地提高响应速度并降低数据传输成本。

作为对王翔分享MCU趋势的回应，元能芯副总经理陆潇介绍了他们和航顺携手打造融合芯片、算法、方案、云技术为一体的智能功率系统平台，为生态伙伴提供完整的解决方案和芯片产品，应用于消费电子、工业电子、新能源、汽车电子等领域。

元能芯的最新方案将MCU ，6颗MOS管和其他驱动元件集成在一起提供，小小的芯片驱动50W负责，并可以省去散热部件，不但将面积缩小更帮助厂商降低了成本。

他还表示融合了人工智能技术的元和云可以通过云端帮助给提供提供最适合的产品代码和参数，帮助客户快速完成试产到到量产，“以前一个工程师能能调10个案子，如果AI辅助做云调机，他能同时接100 、1000个案子，这是一个几何级的发展增长！可以大大提升研发效率！”他强调。

在本次大会上，王翔发布了航顺年度新品，概括起来就是更丰富，更专用，更高端！他对其中的两个系列做了详细分析：

1、高性能迭代HK32F4系列MCU产品

HK32F4系列采用ARM Cortex-M4F内核，运行频率168MHz，内置1024KB Flash，192KB SRAM 和 64KB CCM，带有Trace跟踪模块 (ETM)，高速USB OTG模块带高速PHY，10/100M Ethernet网控制器，多种音频、视频多媒体接口，还有和数据及存储相关的数字摄像头存储接口(DCMI)、可变静态存储控制器(FSMC)、四线高速串行外设接口(QSPI)，远超同级产品的6个UART 加 4个USART的超高数量串口，为信息安全增加了TRNG、AES256、Hash、CRC等硬件模块。

HK32F4系列支持64、100和144脚等多封装，堪称工业控制、电力设备、储能、光伏逆变器、充电枪、电池管理BMS、屏显、门禁对讲、炒菜机、扫地机、洗地机、打印机、舞台灯光等应用的理想控制器。

2、新世代指纹传感新品HK32S0192

300亿智能门锁市场将逐步由硅基传感器迈入玻璃基传感器新世代，HK32S0192通过将极微弱和充满噪声的指纹传感信号进行精确的去噪、192路微弱信号放大采集，实现了稳定可靠的指纹特征识别。除此之外，HK32S0192打破了常见的ASIC逻辑芯片设计，通过集成CPU和嵌入式存储，实现了传感器控制参数的软件化；可实现各种传感参数的实时动态调整，从而灵活适配各类指纹识别的应用场景。

HK32S0192内置ARM® Cortex®-M0内核、16 Kbyte Flash、4 Kbyte SRAM，最高工作频率48 MHz。HK32S0192内置指纹传感控制器（FPSTRX），指纹数字信号处理（FPSDSP），指纹数据的AES加密模块和专用串行外设接口（ASPI）。

  专用高精度模拟电路：

HK32S0192内置模拟电路包括：12个10位ADC，24个模拟运算放大器，电荷泵（CGPP）模块，模拟侦测唤醒（AWK）模块，温度传感器（TS）。支持最多192个输出驱动通道和192个输入采集通道，即192×192的电容阵列。

HK32S0192支持睡眠（Sleep）和停机（Stop）低功耗模式，通过周期性工作的模拟低功耗唤醒模块来唤醒芯片，达到5uA以内的平均待机功耗。

他还介绍了航顺符合AEC-Q100 G1的车规芯片

概括起来，航顺MCU新品有如下特点：

1、新MCU产品集成了高速480 Mbps的USB OTG功能，这使得设备能够在无需外部USB控制器的情况下，直接与其他USB设备通信。这不仅降低了生产成本，还缩小了设备的物理尺寸，为客户提供了更多的设计灵活性。

2、通过集成10/100 Mbps以太网MAC和PHY，新的F407系列MCU支持直接接入互联网。这一特性特别适合于需要快速网络连接的应用，如家庭自动化、工业控制系统以及智能网关设备。

3、 新产品增加了多种安全功能，包括AES硬件加解密、真随机数生成器和安全引导功能，这些都是为了增强数据安全性，防止恶意软件侵入和数据泄露，对于在金融和医疗等安全要求高的领域尤为重要。

4、 航顺新MCU产品设计注重能效，适用于电池供电的便携设备，如可穿戴设备和无线传感器。通过优化功耗，延长设备的使用寿命，同时减少对电池的依赖。

航顺芯片市场总监侯新荣还未代理商们分享了几个典型的热门市场未来发展预测。

航顺芯片创始人、CEO刘吉平表示：未来，航顺芯片将继续坚持高端32位MCU+车规SoC双战略，与代理商携手前行，通过提供优质的产品和服务，“以客户为中心”，最大化地为客户实现价值，持续推进国产集成电路行业的创新发展！

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6月4日，2024年COMPUTEX隆重开幕，毫无疑问，人工智能应用是今年电脑展的重心！人工智能推动了AI PC 、AI服务器和AI手机的发展，2024 年被誉为 AI PC 元年，AI PC指的是通过云端可以在端侧执行生成式AI大模型的PC。

由于要运行端侧大模型，因此AI PC与传统PC的配置上将有所不同，摩根士丹利以及微软等都认为，AI PC首先要配备专用神经处理单元 (NPU)，其次必有超过 40 TOPS的算力。

摩根士丹利认为随着处理器和内存的升级，每台人工智能PC的半导体价值将增长20%-30%，PC平均售价也将提高7%。

摩根士丹利预测：2024年，AI PC将占电脑总出货量的2%，到2028年，AI PC将占电脑总出货量的65%；这意味着，到2028年，人工智能电脑的出货量将达到1.79亿台，其中85%为笔记本电脑。

得益于AI PC的出货大涨，AI PC组件供应商、电脑制造商和供应链业者都将受益，在AI PC的大潮下，一家国产IC供应商将获益良多，它就是芯海科技。

提早布局，抓住机遇

在本次台北电脑展上芯海科技展示了多款基于自家技术的创新产品，其中包括与荣耀和小米合作的笔记本电脑和HapticPad应用，以及便携式显示器和手写笔等。这些产品均采用了芯海科技的EC（嵌入式控制器）和PD（电力传输）芯片，展示了芯海科技在感知与控制技术上的优势。

在台北电脑展展前媒体发布会上，芯海科技芯海科技资深PC产品经理周振生表示芯海科技在PC领域的布局主要集中在外围芯片市场。芯海科技的产品聚焦在感知和控制技术上。通过持续研发和技术积累，芯海科技在EC和PD芯片市场上已经取得了显著的成绩。尤其是在EC芯片市场，芯海科技凭借其技术优势和市场经验，成功获得了英特尔的认可，并逐步在国际市场上站稳脚跟。

随着AI PC的兴起，芯海科技早就在积极应对这一新趋势。芯海科技表示AI PC对EC芯片提出了新的需求，包括更高的感知能力和更智能的控制功能。芯海科技的ADC（模数转换器）和MCU（微控制单元）技术在这一过程中发挥了关键作用，通过提升数据采集精度和控制智能化水平，芯海科技的产品在AI PC领域展现出了独特的竞争优势。

以EC芯片为例，芯海科技的产品通过了英特尔的严格测试，获得了PCL（Platform Component List）认证。这一认证标志着芯海科技的产品在规格、性能和可靠性方面达到了国际一流水平，为其进入PC供应链奠定了坚实基础。

芯海科技与英特尔合作，通过联合发布会和技术交流，进一步加强了双方的合作关系。这种合作不仅提升了芯海科技的品牌影响力，也帮助其产品更快地进入国际市场。

据悉，除英特尔外，芯海科技还与其他国际厂商如AMD展开合作，通过送样测试和技术交流，逐步扩大其产品在PC市场的覆盖范围。这种多方合作的策略，使得芯海科技能够在竞争激烈的市场中脱颖而出。

PD、音频也陆续进入AI PC 

由于AI PC对数据传输速率和接口技术提出了更高要求，在EC成功进入之后，芯海科技十年磨一剑的PD产品也顺势进入了AI PC领域。

其实芯海早就在布局PD领域，2011年，芯海科技就开始研发软件三合一充电宝里的主控芯片CSU8RP3119B，这颗芯片曾经市占率高达50%！2015年，芯海PD的主控芯片推出，当时市面比较流行的是高通的QC2.0、QC3.0，芯海科技经过分析也选择跟进Type-C PD协议，初步完成产品布局，现在看来，这个决定非常正确。

2016年，芯海科技推出了支持PD2.0的CSS34P16，这是一颗通用的高性价比PD芯片，目前该芯片仍在持续出货。

2017年PD3.0标准发布，芯海科技也同步规划了PD3.0的芯片产品。2018年上半年，芯海科技CS32G020通过了PD3.0认证，这也是目前芯海PD的明星产品，一颗芯片可以支持双通道，支持两个Type-C接口，其产品规划相当超前。

2020~2021年，手机PD爆发。2021年5月，USB-IF协会发布了最新的USB PD3.1快充标准，引爆了整个市场，快充从手机蔓延到多个领域，而芯海的快充芯片则犹如天女散花般从CS32G020演进到多个专用PD芯片，如针对电源的CSU3AF10，针对PC领域的CS32G051，以及芯海还将推出针对车规的快充芯片。

CS32G051是芯海科技2022年6月推出的国内首款满足笔记本应用场景的高性能32位PD协议芯片。该产品集成多种协议栈，融合快速充电技术规范 UFCS，除了PD协议外，还可以支持到SCP、AFC、QC2.0/3.0等众多快充协议，带来超强兼容的快充体验。同时，该芯片还具备强大数据管理，支持多种ALT Mode，帮助终端产品在超强快充兼容的同时，做到高清数据传输及多屏互动。

CS32G051推出后迅速获得客户认可，国内某知名笔记本大厂迅速下单，同时，芯海科技也获得了英特尔的大力支持，推广该芯片在PC领域的普及。可以在PD（电力传输）和高速接口芯片领域获得更多机会。

芯海科技表示芯海的PD产品质量过硬，满足汽车客户、PC客户、手机客户对产品高质量的要求。目前头部标杆客户也在不断导入。芯海是国内第一批做PD协议的芯片厂商，对协议的理解与应用非常深，同时也是国内唯一在Type-c各大领域均有规模量产的芯片原厂，在协议兼容性上有非常强的积累。拥有完善的PD开发生态，针对PD系列化产品可以平台化开发，在满足客户定制化需求的同时，还可缩短开发周期。

“我们的PD也已经纳入英特尔PCL的查找范围，这标志着我们又成功地将一个关键产品融入了生态系统。也意味着我们的PD已经正式进入了PC的生态圈。技术上，我们已经通过了雷电认证，并成功进入到英特尔的PCL里面。”芯海科技PC资深产品经理周振生表示，“雷电的认证测试非常严格，包括一套完整的测试流程，涵盖性能、规格、兼容性等各方面。我们历经艰辛才通过这项测试，尤其是验证阶段，由于验收组织在以色列，这导致PD 雷电延期了挺长时间，最终能够通过，我们倍感欣慰”

他表示芯海一定会把在PD方面的优势引入到PC上，“我们在PD方面，无论是国内还是国际协议，都具备全面支持能力，这是PC领域中一个很强的竞争力。像我们的UFCS，我们在工信部UFCS认证中是国内首批通过的企业。”他进一步强调，“其他友商处理这些国内协议时，并不具备我们这样的先天优势。我们一定会充分利用这个优势，将一系列灵活的解决方案引入PC领域，PD也将成为未来几年芯海快速增长的业务板块。”

据他表示AI PC越来越多地采用语音识别和音频处理技术，芯海科技也将这个领域提供高性能的音频编解码芯片和语音处理解决方案。

“芯海始终坚持自主创新的理念。回顾芯海的众多产品竞争力，正是源自我们在核心技术---高精度ADC技术上的突破而来。”周振生强调：“音频信号本质上是模拟信号。为了在数字设备中处理这些信号，需要将其转换为数字信号。而高精度ADC技术能够高精度和低失真度将模拟音频信号转换为数字信号。此外，高精度ADC技术能够捕捉更多的声音细节和动态范围，有效降低噪声和失真，进而提高音频信号的质量。这对于高保真音频应用设备尤为重要。

“PC行业有个显著特点，就是要进入前，你必须有一定的市场积累和良好口碑。因为在这个行业，你没办法证明也没有时间来证明你的产品可靠性。尽管芯海产品已经做地足够出色，但还是需要时间来验证。每当我们接触一家新客户，他们都会亲临现场来审厂。通过严格的质量控制和国际质量体系认证，芯海科技的产品在市场中建立了良好的声誉。然而，我们绝不敢丝毫松懈，依然要严谨把控每一个质量流程管理。如何在规定的时间内交付产品，如何确保交付的产品质量合格？如何保证产品的持续供应和软件的持续更新，这些都需要我们通过时间来一一证明。虽然前面的道路充满挑战，但我们坚信未来的前途是光明的！”他如是总结道。