意法半導(dǎo)體發(fā)布STM32N6，首款MCU+NPU架構(gòu)，集成自研NPU。為增進(jìn)大家對(duì)STM32N6 MCU的認(rèn)識(shí)，本文將對(duì)MCU、STM32N6 MCU與邊緣AI之間的關(guān)系予以介紹。如果你對(duì)STM32N6 MCU或者是對(duì)本文內(nèi)容具有興趣，不妨來和小編一起繼續(xù)往下閱讀哦。

一、什么是MCU

MCU是把中央處理器(Central Process Unit；CPU)的頻率與規(guī)格做適當(dāng)縮減，并將內(nèi)存(memory)、計(jì)數(shù)器(Timer)、USB、A/D轉(zhuǎn)換、UART、PLC、DMA等周邊接口，甚至LCD驅(qū)動(dòng)電路都整合在單一芯片上，形成芯片級(jí)的計(jì)算機(jī)，為不同的應(yīng)用場(chǎng)合做不同組合控制。諸如手機(jī)、PC外圍、遙控器，至汽車電子、工業(yè)上的步進(jìn)馬達(dá)、機(jī)器手臂的控制等，都可見到MCU的身影。

8位MCU工作頻率在16~50MHz之間，強(qiáng)調(diào)簡(jiǎn)單效能、低成本應(yīng)用，在目前MCU市場(chǎng)總值仍有一定地位，而不少M(fèi)CU業(yè)者也持續(xù)為8bit MCU開發(fā)頻率調(diào)節(jié)的節(jié)能設(shè)計(jì)，以因應(yīng)綠色時(shí)代的產(chǎn)品開發(fā)需求。

16位MCU，則以16位運(yùn)算、16/24位尋址能力及頻率在24~100MHz為主流規(guī)格，部分16bit MCU額外提供32位加/減/乘/除的特殊指令。由于32bit MCU出現(xiàn)并持續(xù)降價(jià)及8bit MCU簡(jiǎn)單耐用又便宜的低價(jià)優(yōu)勢(shì)下，夾在中間的16bit MCU市場(chǎng)不斷被擠壓，成為出貨比例中最低的產(chǎn)品。

32位MCU可說是MCU市場(chǎng)主流，單顆報(bào)價(jià)在1.5~4美元之間，工作頻率大多在100~350MHz之間，執(zhí)行效能更佳，應(yīng)用類型也相當(dāng)多元。但32位MCU會(huì)因?yàn)椴僮鲾?shù)與內(nèi)存長(zhǎng)度的增加，相同功能的程序代碼長(zhǎng)度較8/16bit MCU增加30~40%，這導(dǎo)致內(nèi)嵌OTP/FlashROM內(nèi)存容量不能太小，而芯片對(duì)外腳位數(shù)量暴增，進(jìn)一步局限32bit MCU的成本縮減能力。

二、STM32N6讓邊緣AI部署更輕松

STM32N6是高性能STM32 MCU的旗艦產(chǎn)品，是ST采用MCU+NPU架構(gòu)的開山之作。

STM32N6采用Cortex-M55內(nèi)核，800MHz主頻，是ST迄今為止最強(qiáng)大的 MCU，也是ST首個(gè)集成神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)硬件加速單元的STM32 MCU。這種全新架構(gòu)為微控制器應(yīng)用領(lǐng)域開辟了新方向 — 在 MCU 上實(shí)現(xiàn)強(qiáng)大的 AI 性能。

專用嵌入式神經(jīng)處理單元（NPU）STM32N6集成自研硬件NPU，處理能力達(dá)600GOPS，是目前最高性能STM32H7的600倍；同時(shí)具有3TOPS/W的極低功耗，在運(yùn)行AI模型時(shí)，不需要任何散熱裝置。

Arm Cortex-M55 內(nèi)核 STM32N6內(nèi)核為Cortex-M55，主頻達(dá)800MHz，新增150個(gè)DSP 矢量擴(kuò)展指令集 (MVE)，可實(shí)現(xiàn)在數(shù)據(jù)被送到NPU之前的預(yù)處理，或從NPU得到結(jié)果的后處理。

大容量嵌入式RAM STM32N6內(nèi)置4.2 Mbytes嵌入式RAM，支持實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理和多任務(wù)處理，如存儲(chǔ)NPU運(yùn)算中的推理數(shù)據(jù)，或作為幀緩存，或H264壓縮時(shí)的中間數(shù)據(jù)。

強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)視覺能力 STM32N6集成并行和MIPI CSI-2攝像頭接口及專用圖像處理單元 (ISP)，提供600GOPS的AI處理算力，可勝任很多機(jī)器視覺應(yīng)用。

擴(kuò)展的多媒體功能 STM32N6集成2.5D圖形加速器、H264編碼器，以及JPEG編解碼的硬件加速，能輕松實(shí)現(xiàn)在運(yùn)行AI處理時(shí)，把從攝像頭獲取的視頻通過以太網(wǎng)口或USB（UVC協(xié)議）傳輸?shù)酵獠俊?

增強(qiáng)的安全功能 STM32N6包括為Cortex-M55核和NPU配備的Arm TrustZone，目標(biāo)認(rèn)證SESIP3、PSA L3。

STM32N6為用戶帶來MPU級(jí)別的NPU性能，同時(shí)具備所有MCU的優(yōu)勢(shì)，體積更小，功耗更低，成本更低，BOM更優(yōu)，還具有快速啟動(dòng)和快速喚醒功能，因此為許多低功耗AI應(yīng)用開啟“芯”門。這一點(diǎn)，我們可通過一款人體姿態(tài)識(shí)別演示得到驗(yàn)證，即在STM32N6和STM32H7上運(yùn)行相同的YOLOv8 模型：STM32H7幀率為2.7 FPS且非實(shí)時(shí)；而STM32N6在NPU上每秒可進(jìn)行300多次推理，快了近兩個(gè)數(shù)量級(jí)。

STM32N6產(chǎn)品線包括兩大系列：內(nèi)置NPU硬件加速器和無NPU硬件加速器，提供不同的封裝和不同I/O腳選項(xiàng)，以滿足工業(yè)、消費(fèi)類和可穿戴等不同應(yīng)用需求。

其中無NPU系列主要滿足一些不需要AI硬件加速的計(jì)算機(jī)視覺類應(yīng)用，此時(shí)STM32N6可以用作一個(gè)高主頻、大存儲(chǔ)、帶圖像顯示和多媒體方案的高性能MCU。

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