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低功耗MCU釋放物聯網潛力 加速智慧家庭成形
 

【作者: 王岫晨】   2024年01月26日 星期五

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根據管理顧問公司麥肯錫的研究顯示,物聯網(IoT)的潛在經濟價值可望在2030年之前達到12.6兆美元。為了達到能承接這個龐大商機所需的規模,各項關鍵的物聯網標準已陸續整合,以促成從安全終端連接到雲端解決方案的順利部署,並廣受開發人員社群的積極採納。


與Arm合作多年的連接標準聯盟Connectivity Standards Alliance所發表的Matter 1.0標準與認證計劃,為這段發展路程立下重要的里程碑。該聯盟希望藉由Matter打造一套聚焦在應用層面的標準,不但能為製造商簡化開發作業,同時也為消費者提升各種物聯網裝置的相容性。最終目標是能在物聯網領域驅動大規模的部署。


聯盟與Arm之間也保持了緊密的合作關係。物聯網運行於Arm架構,Arm生態系提供IP、工具、軟體服務與安全性框架,以最適切的方式對應多樣化的物聯網應用。Arm目前正與聯盟密切合作,確保Arm生態系準備就緒,支援OEM與產品開發人員打造符合Matter規範的裝置。Matter專案建立在一個共同的核心理念:從恆溫器到燈泡再到智慧電視的智慧家庭裝置,都應該是安全、可靠,可被順暢的使用。


Arm持續推廣針對物聯網堆疊的基礎硬體、軟體,安全層的各項計畫採用,展現其對標準化的承諾,進而帶動物聯網的發展。PSA Certified、Project Cassini與Project Centauri的設計用意,都是為了因應開發人員在安全系統、邊緣與物聯網終端所面臨的關鍵挑戰,並持續維持在市場強勁的成長力道,以便為最多元的科技生態系促成更大規模、更快速的開發。


從麥肯錫研究報告提出這項驚人的經濟數字來看,智慧家庭為物聯網生態系帶來龐大的機會。Matter的標準同時也延伸至許多其它的市場區塊。例如住家、建築物或飯店的連網門鎖、辦公室或工廠的溫度感測器、建築物或飯店的智慧電視等。雖然它們在安裝和管理方面彼此仍存在細微的差異,但裝置的基礎運用在各個垂直市場中是一致的。



圖一 : Arm架構下的物聯網價值鏈
圖一 : Arm架構下的物聯網價值鏈

滿足物聯網與低功耗需求

意法半導體(ST)的STM32系列MCU產品擁有多達1,300個料號,提供全方位的解決方案,為開發者提供強大支援。全面的產品組合包括了從超低功耗微控制器到高性能微控制器和微處理器,還有可促進人工智慧應用的神經網路處理器(NPU)。


意法半導體資深產品行銷經理楊正廉指出,STM32的產品組合為應對無線挑戰,涵蓋了無線射頻和SoC。這個系列提供了豐富的人工智慧開發工具和可擴充的安全性。實際上,STM32的產品組合不僅滿足物聯網所需的性能,更著重於低功耗的需求,採用靈活的電源管理架構和專用IP以提升低功耗性能,例如LPBAM(低功耗後台自主模式)。ST提供的廣泛產品組合,以及封裝、功能和內核的多元組合,使得設計人員能夠以最佳價格挑選最適用的產品。



圖二 : 意法半導體資深產品行銷經理楊正廉
圖二 : 意法半導體資深產品行銷經理楊正廉

在STM32中,除了提供BLE和Sub-GHz無線電(BlueNRG和Spirit),還支援BLE 5.3,搭載高達1MB快閃記憶體,並具有強化安全功能的STM32WBA SoC。這款產品搭載最新的Cortex-M33內核,結合高性能和低功耗的特點,同時支援Matter協定。而具有雙核心架構的LoRa SoC則協助客戶實現快速上市,也支援多種協定如LoRa和Sigfox等。


ST也意識到嵌入式人工智慧將無所不在,開發人員需要完整的工具和產品組合以善用邊緣人工智慧的優勢。其產品和技術包括在微控制器和微處理器上優化和運行模型的硬體加速,以及軟體工具。


意法半導體的STM32軟硬體解決方案、開發工具和生態系統能夠滿足客戶在產品開發各個階段的不同需求。其產品組合豐富,包括STM32產品的多樣性,提供了運算能力、性能、省電機制、無線連接產品、人工智慧解決方案以及物聯網安全解決方案。STM32與STM32Cube生態系結合,意法半導體始終致力於為客戶提供全方位的支援,助力他們打造創新、節能、安全的產品。


智慧家庭市場高度成長

恩智浦半導體銷售執行副總裁Ron Martino在恩智浦創新技術論壇裡提到,ABI Research對智慧家庭做出預測,目前北美地區智慧家庭技術的導入率最高。但到2027年,亞太地區將成為智慧家庭技術最大的地區和市場。在2027年將有180億的機會。


智慧家庭預計將成為未來5年的主要成長領域之一,恩智浦在這個市場上的策略是覆蓋智慧家庭領域,從連接傳輸到家庭控制生態系統、HMI、語音助手以及在邊緣或雲端安全連接的流行節點設備。恩智浦半導體大中華區行銷總監黃健洲指出,恩智浦豐富的產品群組為廣泛的智慧家庭應用生態系統提供各種感測器、類比和數位電源、處理器(MCU和MPU)、BLE/Wi-Fi/Thread/Matter無線連接、安全元件等選項。在恩智浦可以實現智慧家庭一站式解決方案。


連接和處理這兩部分,到2027年會實現20億台智慧家庭連接裝置。如果沒有互通性,如果這些裝置不夠安全、易於使用、易於修復,那要如何每年持續提供,最後來到20億台裝置呢?因此恩智浦與業界同業一起推動標準,例如Matter、統一IP、家庭互通標準。


恩智浦MCU解決方案在智慧家庭中扮演一個完整的生態系統,如從智慧家庭HMI和語音控制閘道器、門禁控制、恒溫器、智慧家電、智慧音響/揚聲器、安全監視器,到通過BLE、thread、Matter和Wi-Fi的物聯網無線連接節點設備。這些功能可以由恩智浦MCU系列實現,如MCX-A&N系列、LPC5500低功耗MCU系列、i.MX RT跨界處理器系列、K32W系列、MW320系列和RW612系列等。MCX-N還整合了EdgeLock安全子系統,以提高MCU的安全級別。


恩智浦感測器解決方案在智慧家庭中的應用,可作為智慧互聯門窗監控;電器狀態監測;智慧空調、智慧空氣清淨機監控;智慧計量和防篡改監測;家用機器人、智慧家庭便攜式電器;家庭安全攝影機;智慧床等。這些功能可以通過恩智浦加速度計FXLS8971、磁感測器NMH1000、壓力感測器和溫度感測器等來實現。


結語

多年來,Arm始終關注著開發人員的體驗。開發人員社群握有解鎖物聯網驚人潛力的金鑰,然而這個社群仍需要Arm提供的基礎技術,以及包括Matter在內的標準,為其提供簡便取用與最順暢的開發人員體驗;如此一來,他們才能專注在應用項目的開發,無需擔心安全性、連接性與介面等共用要件的問題。


藉由Arm架構所提供的種種優勢,開發人員可以快速且輕鬆地打造符合Matter規範的裝置,並在以Arm技術建構的物聯網市場中,順利掌握可觀商機。


*刊頭圖(source:NXP)


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