STM32可謂是IoT時(shí)代最具群眾基礎(chǔ)、市場(chǎng)影響力的MCU之一?；蚩蓪⑵浔扔鞒梢话讶鹗寇姷?、或者是一柄AK47——易用、好用，無所不能、無往不利。在物聯(lián)網(wǎng)飛速發(fā)展的近10年間，STM32出現(xiàn)在智能手環(huán)、共享單車、語音助手等一個(gè)個(gè)爆火的終端產(chǎn)品中，也接連實(shí)現(xiàn)了10億、20億顆..超100億顆的累積出貨量突破。

而隨著AI的興起和在應(yīng)用層的下沉，一個(gè)新的邊緣AI時(shí)代即將開啟。從ChatGPT到AI PC、AI Phone、AI眼鏡，新的端側(cè)AI的殺手級(jí)設(shè)備形態(tài)也正在醞釀和成型；同時(shí)在電源管理、電弧檢測(cè)、人臉目標(biāo)識(shí)別、異常檢測(cè)等領(lǐng)域也會(huì)實(shí)現(xiàn)更廣泛的AI賦能。當(dāng)AI真的下沉到這些端側(cè)設(shè)備上，考慮到功耗、體積、成本等綜合因素，AI MCU將會(huì)成為其中的關(guān)鍵計(jì)算芯片，這也將推動(dòng)通用MCU領(lǐng)域的一個(gè)新的市場(chǎng)爆發(fā)點(diǎn)到來。

ABI Research 預(yù)測(cè)，到 2030 年，邊緣端 TinyML MCU 市場(chǎng)復(fù)合年增長率達(dá)到 113%。TinyML 的增長與 IoT 設(shè)備的爆炸式增長直接相關(guān)，全球物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備將從 2020 年的 66 億臺(tái)增長到 2026 年的 237.2 億臺(tái)。每個(gè)新設(shè)備和連接都代表著 AI 和 ML 的機(jī)會(huì)，因此，TinyML 市場(chǎng)的出貨量將從 2020 年的 1520 萬件增長到 2030 年的 25 億件。

而ST也已經(jīng)做好了準(zhǔn)備，于近期推出了其STM32家族有史以來性能最強(qiáng)的MCU產(chǎn)品系列——STM32N6。作為首款搭載NPU的MCU產(chǎn)品，STM32N6旨在讓邊緣AI無處不在，真正推動(dòng)其廣泛應(yīng)用。意法半導(dǎo)體中國區(qū)微控制器、數(shù)字 IC 與射頻產(chǎn)品部 (MDRF) 微控制器產(chǎn)品 市場(chǎng)經(jīng)理丁曉磊 (Lisa DING)進(jìn)行了精彩地分享。

邊緣端 AI：下沉之勢(shì)，蔚然成風(fēng)

當(dāng)前，人工智能（AI）正在呈現(xiàn)出爆炸性的增長趨勢(shì)，無論是生成式 AI、大語言模型，還是云端 AI，都展示了其強(qiáng)大的潛力。然而，在萬物互聯(lián)的時(shí)代，另一個(gè)重要趨勢(shì)正在迅速興起——AI 從云端向邊緣端的下沉。如何使邊緣設(shè)備具備智能、安全和互聯(lián)能力，成為當(dāng)前技術(shù)領(lǐng)域的重要命題。

相比云端 AI，邊緣端 AI 展現(xiàn)出獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。首先，在實(shí)時(shí)性方面，邊緣端 AI以超低延遲滿足了工業(yè)、消費(fèi)類、醫(yī)療設(shè)備、家電等領(lǐng)域的實(shí)時(shí)計(jì)算需求；其次，在隱私保護(hù)方面，邊緣端 AI 能有效減少數(shù)據(jù)傳輸，增強(qiáng)數(shù)據(jù)的安全性與隱私性，特別是在設(shè)備與設(shè)備之間、設(shè)備與云之間的交互中，通過識(shí)別驗(yàn)證和數(shù)據(jù)保護(hù)實(shí)現(xiàn)更高的安全能力。此外，邊緣端 AI 的高能效、低功耗和低數(shù)據(jù)傳輸率也進(jìn)一步鞏固了其應(yīng)用價(jià)值。

云端 AI 的存在則為大規(guī)模的語言模型和復(fù)雜的計(jì)算任務(wù)提供了強(qiáng)大的算力支持。通過云端與邊緣端的分布式協(xié)作，可以充分發(fā)揮兩者的互補(bǔ)優(yōu)勢(shì)。在這種架構(gòu)下，云端負(fù)責(zé)高性能計(jì)算和模型訓(xùn)練，而邊緣端專注于推理任務(wù)，從而實(shí)現(xiàn)智能能力的高效分布。

從以云端為中心的模式轉(zhuǎn)向以邊緣端為中心，既是技術(shù)發(fā)展的必然，也是市場(chǎng)需求的驅(qū)動(dòng)。這一轉(zhuǎn)變需要更完善的硬件和軟件支持，以確保邊緣端 AI 能在高效、低功耗和安全性上持續(xù)突破。隨著 AI 算力的增強(qiáng)和成本的降低，邊緣端推理不僅提升了實(shí)時(shí)性與隱私保護(hù)，也為各行業(yè)提供了更具可持續(xù)性的發(fā)展路徑。

在探討 STM32N6 等新的AI MCU產(chǎn)品形態(tài)之前，我們必須要先理解這一整體趨勢(shì)。未來，邊緣端將成為AI發(fā)展的重要中心，推動(dòng)智能計(jì)算從云端下沉到每一個(gè)互聯(lián)的設(shè)備上，構(gòu)建一個(gè)更加智能、互聯(lián)且安全的數(shù)字世界。

STM32N6：將NPU、ISP和MIPI CSI2引入STM32 MCU

STM32N6 是 STM32 系列中首次搭載AI 加速能力的高性能 MCU，標(biāo)志著邊緣 AI 的發(fā)展進(jìn)入了一個(gè)全新階段。STM32N6 是 STM32 系列中性能最強(qiáng)的 MCU，擁有800MHz ARM Cortex-M55 內(nèi)核，其 Coremark 性能達(dá)到3360，是目前 STM32 系列的頂尖水平。此外，它還具有1280 DMIPS和Helium 指令集擴(kuò)展，顯著提升了 DSP 運(yùn)算能力，特別是在音頻處理等應(yīng)用中表現(xiàn)優(yōu)異。

STM32N6 具有兩大系列：AI 系列和通用系列，并提供多達(dá)六種封裝選擇，其中部分型號(hào)集成了 ST 自研的Neural-Art Accelerator硬件單元。這款 NPU 的算力達(dá)600 GOPS，以3TOPS/W 的能效實(shí)現(xiàn)了低功耗和高性能的完美平衡。它支持獨(dú)立并行運(yùn)算，與 Cortex-M55 協(xié)同工作，為 AI 推理和計(jì)算提供強(qiáng)大支持。

據(jù)悉，Neural-Art Accelerator是 ST 專利神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)加速單元，可實(shí)現(xiàn) MCU 功耗水平的邊緣 AI 能力。相比傳統(tǒng) MPU，STM32N6 的優(yōu)勢(shì)顯而易見：其低功耗、高能效使其更加適合需要快速啟動(dòng)和喚醒的應(yīng)用場(chǎng)景。此外，芯片內(nèi)部集成4.2MB SRAM，不僅減少了對(duì)外部存儲(chǔ)的依賴，還降低了設(shè)計(jì)復(fù)雜性。

此外，STM32N6 不僅在 AI 推理上表現(xiàn)優(yōu)異，其多媒體和圖形處理能力也居于領(lǐng)先地位。它是 STM32 系列首款支持MIPI CSI2 攝像頭接口的 MCU，集成了 ISP 圖像處理單元，無需外部 ISP 即可實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量圖像處理。此外，它還搭載了2.5D GPU 加速器，支持H.264 編碼和JPEG 編解碼硬件功能，廣泛適用于計(jì)算機(jī)視覺和多媒體應(yīng)用。

據(jù)丁總介紹，STM32N6 中集成了 ISP（圖像信號(hào)處理器）外設(shè)，其設(shè)計(jì)初衷是為計(jì)算機(jī)視覺應(yīng)用提供輕量級(jí)的圖像處理能力。這一 ISP 外設(shè)支持MIPI CSI-2 攝像頭接口，能夠通過攝像頭管線對(duì)圖像進(jìn)行技術(shù)處理，如動(dòng)態(tài)平衡、自動(dòng)曝光、去馬賽克、圖像縮放等操作，提升圖像質(zhì)量。這種處理使圖像更適合機(jī)器學(xué)習(xí)模型進(jìn)行分析，也可以滿足其他進(jìn)一步的視覺處理需求。

ST 的設(shè)計(jì)在性能與功耗之間做出了巧妙的折中。相比智能手機(jī)等重型 ISP 方案，STM32N6 的 ISP 保持了芯片的低功耗特性，同時(shí)提供了滿足機(jī)器視覺需求的必要性能，特別適用于需要高效識(shí)別的邊緣 AI 應(yīng)用場(chǎng)景。通過這種優(yōu)化，ISP 能夠?yàn)?NPU 提供質(zhì)量更高的圖像數(shù)據(jù)，從而提升視覺類應(yīng)用的 AI 處理效果，其應(yīng)用領(lǐng)域涵蓋所有依賴視覺識(shí)別的邊緣 AI 解決方案。

邊緣 AI 的核心驅(qū)動(dòng)力：強(qiáng)大的生態(tài)系統(tǒng)支持

作為STM32家族中的一員，STM32N6 延續(xù)了 STM32 系列的強(qiáng)大生態(tài)基因，兼容此前的TouchGFX 圖形軟件包和ST Edge AI Suite 開發(fā)工具套件，為開發(fā)者提供從創(chuàng)意到部署的全流程支持。開發(fā)者可以輕松利用 STM32N6 在嵌入式設(shè)備上實(shí)現(xiàn)邊緣 AI 應(yīng)用，例如人員檢測(cè)、語音識(shí)別、音頻處理等，進(jìn)一步降低開發(fā)成本與復(fù)雜性。

STM32 Edge AI Suite 開發(fā)工具套件為開發(fā)者提供了完善的生態(tài)系統(tǒng)支持，涵蓋了從硬件開發(fā)到模型優(yōu)化的完整流程。STM32N6 完全兼容 STM32 Cube，開發(fā)者可以通過代理商或 ST 銷售團(tuán)隊(duì)申請(qǐng)硬件開發(fā)板（如 DK 板和 Nucleo 板），并從官網(wǎng)免費(fèi)下載所有相關(guān)的軟件工具。在模型開發(fā)方面，ST 提供了Edge AI Model Zoo 模型庫，其中包含聲音檢測(cè)、目標(biāo)識(shí)別、目標(biāo)分割和目標(biāo)追蹤等多種應(yīng)用模型，這些模型已全面支持 STM32N6，并提供詳細(xì)的示例代碼。開發(fā)者還可以通過STM32 Edge AI Developer Cloud在線工具，連接 ST 的服務(wù)器后臺(tái)開發(fā)板，快速評(píng)估模型的推理時(shí)間、RAM 占用和所需存儲(chǔ)空間，為模型選擇和部署提供高效支持。此外，ST 還推出了Cube AI和Edge AI Core工具，后者提供 Command Line 工具以幫助開發(fā)者優(yōu)化和部署 AI 模型。通過這一系列工具，STM32 Edge AI Suite 讓開發(fā)者能夠輕松高效地在 STM32N6 平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)邊緣 AI 的開發(fā)與落地，同時(shí)顯著減少開發(fā)周期和復(fù)雜性。

STM32N6 的強(qiáng)大功能使其在多個(gè)領(lǐng)域都表現(xiàn)出色。無論是工業(yè)自動(dòng)化、電源管理，還是音頻可穿戴設(shè)備與計(jì)算機(jī)視覺，STM32N6 都能提供高效的解決方案。其多功能性和靈活性使開發(fā)者能夠快速切入邊緣 AI 市場(chǎng)，同時(shí)降低了開發(fā)門檻。在嵌入式人工智能領(lǐng)域，邊緣 AI 的能力正不斷提升，并在多個(gè)行業(yè)中展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。例如：

新能源與工業(yè)領(lǐng)域：在光伏與儲(chǔ)能設(shè)備中進(jìn)行用戶檢測(cè)、電源管理，以及預(yù)測(cè)性維護(hù)，這些功能通過邊緣 AI 大幅提升設(shè)備的智能化水平。

工業(yè)自動(dòng)化：邊緣 AI 可實(shí)時(shí)檢測(cè)機(jī)器運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)異常檢測(cè)與預(yù)警。

消費(fèi)類與智能設(shè)備：諸如人員檢測(cè)、聲音分析、語音識(shí)別等應(yīng)用，過去需要大 SoC 支持的任務(wù)，如今借助 STM32N6 可以在 MCU 平臺(tái)上高效運(yùn)行。

STM32N6 的推出，不僅在性能上滿足了上述復(fù)雜應(yīng)用的需求，還因 MCU 的算力增強(qiáng)，顯著降低了 BoM 成本，減少了外圍器件，降低了設(shè)計(jì)復(fù)雜性，使得開發(fā)者能夠更加便捷地開發(fā) AI 應(yīng)用。

結(jié)語

ST 在邊緣 AI 的深耕已超過十年，其產(chǎn)品和技術(shù)正在推動(dòng)邊緣 AI 的普及與創(chuàng)新。未來，ST 將持續(xù)推出搭載 Neural-Art Accelerator 的新產(chǎn)品，并為行業(yè)帶來更多高效、低成本的邊緣 AI 解決方案。目前，已有超過50 家早期客戶使用 STM32N6 進(jìn)行產(chǎn)品開發(fā)，預(yù)示著這一技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中的巨大潛力。

一個(gè)值得關(guān)注的產(chǎn)品形態(tài)是AI眼鏡。隨著去年Ray-Ban Meta的發(fā)布和試水，其實(shí)AI眼鏡的整個(gè)供應(yīng)鏈業(yè)已全面成熟，這很有可能是在智能手表、TWS之后的又一個(gè)爆火的消費(fèi)電子賽道。當(dāng)前Ray-Ban Meta中使用的是高通的AR1 Gen1 SoC平臺(tái)，但考慮到整個(gè)產(chǎn)品功能、功耗和體積，AI MCU也能在其中發(fā)揮出更好的價(jià)值。國內(nèi)的一家名為莫界（ Meta-bounds）的客戶，通過STM32N6打造了一款業(yè)內(nèi)最輕僅為35g重的AR眼鏡。

莫界科技的創(chuàng)始合伙人周鑫表示：“STM32N6 與輕量化眼鏡的特點(diǎn)高度匹配”。

STM32N6 通過 MCU 的功耗和成本，為其帶來的 MPU 級(jí)別的 AI 性能，提升了機(jī)器視覺處理 能力和優(yōu)化。Neural ART 硬件加速器的圖形和多媒體性能非常優(yōu)異，還具備專用圖像信號(hào)處理器 ISP，可以保證 AI 眼鏡產(chǎn)品具備超輕的重量，緊湊的外形，在不影響續(xù)航時(shí)間的情況下， 實(shí)現(xiàn)非常迅速的 AR 功能。

STM32N6 支持高級(jí)感知和交互性功能，而 這些功能需要低功耗、最小的計(jì)算量以及幾乎為零的延遲，比如，手勢(shì)控制點(diǎn)動(dòng)追蹤功能，并以深層次人工智能 AI 集成帶來更多的創(chuàng)新應(yīng)用，為 AI 行業(yè)的輕量化和時(shí)尚生活樹立了新標(biāo)準(zhǔn)，讓個(gè)性化的 AI 體驗(yàn)成為可能。這標(biāo)志著 AI 行業(yè)從最初的探索階段成功過渡到被主流消費(fèi)者廣泛接受的階段。

或許，下一個(gè)爆發(fā)的AI硬件產(chǎn)品即將到來？而STM32N6已經(jīng)做好了準(zhǔn)備。