MCU与时俱进技术全面翻新 边缘运算落地加速擘划智能蓝图

「微控制器系统开发及应用论坛」邀请重量级产学专家，深入剖析边缘运算软硬件与MCU技术的发展现况，并邀请品牌端分享在电竞与生医检测装置上的实际应用。DIGITIMES摄

智能化系统架构快速演化，运算需求从中央集权逐渐分散至边缘设备，研究机构预估，未来将有75%数据在边缘端分析、处理，在此趋势下，作为各类设备控制核心的MCU，其角色将更为吃重，功能规格也须同步进化。DIGITIMES在9月8日举办的「微控制器系统开发及应用论坛」中，就邀请重量级产学专家，深入剖析边缘运算软硬件与MCU技术的发展现况。

可在图片或影像帧幅中实时检测、识别物件的YOLO深度学习演算法，近年开始被应用于智能城市各场域中。深耕此领域多年的中央研究院信息科学研究所特聘研究员兼所长廖弘源，在开场演说「从YOLOv4到YOLOv7」中提到，2020年他带领的实验室研发出兼具实时性、高精度、多尺度检测，可满足于医学、光学、交通等领域需求的YOLOv4。

2022年廖弘源团队再次发布YOLOv7，此版本关注的核心包括网络架构、特徵整合、检测方法、损失函数处理、层级设计和训练方法。YOLOv7的主要贡献集中在整合网络架构和优化训练过程，透过缩短梯度路径，降低存储器消耗，提高网络性能，目前已有产业与学界开始采用YOLOv7研发各种智能化系统，随着深度学习与边缘运算的普及，YOLOv7的应用层面将快速拓展。

MCU厂商强化产品布局，抢攻边缘智能庞大商机

边缘运算逐渐成为物联网架构的重要功能，深耕MCU领域多年的恩智浦(NXP)也针对市场需求，强化旗下产品布局。该公司产品行销总监黄健洲，在「恩智浦全新MCX微控制器系列，推动新时代进阶工业应用与物联网边缘运算」议题中，介绍了恩智浦重新定义未来智能互联边缘应用的通用型MCU产品，包括进阶版MCX N、基本款MCX A、无线功能MCX W，与诉求低功耗的MCX L。

其中MCX N系列扩大了恩智浦的MCU布局，此产品整合了既有的Kinetis K与LPC18xx/43xx/54xx/55xx系列，核心采用Cortex-M33，并整合多种周边。在网安与低功耗方面，该系列产品也有卓越表现，此外，恩智浦也提供完善的工具与环境，协助设备业者提升开发效率，缩短产品上市时程。

雅特力(ARTERY)是MCU产业的新进者，但团队成员均有丰富的产业经验。雅特力科技产品与行销处长黄源旗在「雅特力AT32 MCU赋能AIoT高效接轨『芯』科技」演讲中表示，该公司在2016年成立，随即于2018年导入55nm先进制程，并在2019年获得最佳MCU与潜力IC设计企业奖，2021年的产品销量破亿，证明产能与品质均获市场肯定。

雅特力的产品代号为AT32，共分为低功耗、超值型、主流型、车用型、高效能与无线等7大类型，全系列产品采Pin-to-Pin设计，可快速替换升降级选型，且为－40～105℃工业级别宽温，雅特力自行开发的sLib安全库，则可支持口令保护指定范围程序区，开发者可烧录核心演算法至此区域，以利于下游客户进行二次开发。

MCU产业全球市占率位居第七的GigaDevice(万亿易创新)，是国内规模最大MCU业者，Chester Hsu, FAE, GIGASEMI APAC Microcontroller在「探索GigaDevice GD32H7：业界巅峰再进化高效能新视野」中表示，该公司MCU产品包括GD32H、E、W、F、L等系列，主要应用于工业和消费品领域。他特别介绍适用于数码信号处理、马达控制、电源、储能系统、无人机、音讯和语音识别、AI以及边缘运算应用的GD32H7。

此产品搭载ARM Cortex-M7核心，最高主频可达600MHz；存储器容量丰富，包括高达3840KB的快闪存储器和1024KB的SRAM，还有可提高核心运行效率的512KBTCM，并配备TMU和FAC等硬件加速器。此外该产品在周边界面与网安层面也都有完善设计，可协助设备业者打造效能与安全兼具的产品。

低功耗设计与支持AI运算，成为新时代MCU的重要考量。在台湾ADI(亚德诺)半导体担任Staff Application Engineer的Neal Huang，在介绍该公司产品时，特别提到ADI在这两方面的布局。他表示ADI产品依应用可分为多元市场与工业两大类别，其中MAX32660、MAX32672、MAX32655等超低功耗MCU系列，都具备卓越的能源效率，强大的ARM Cortex-M4处理器与多种通讯接口、智能化整合功能、先进安全性特点，可满足工业自动化和物联网需求。

AI方面，ADI采用FPU ARM Cortex-M4处理器架构的超低功耗AI MCU MAX7800x，内建了CNN神经网络加速器、储存存储器、电源管理系统和安全机制，仅需极低能耗，即可快速精确识别人脸和物体，比纯软件方案提供更高的数据传输量，推论速度提高超过100倍，同时成本远低于FPGA和GPU方案，是打造智能化设备的绝佳选择。

成立超过20年的笙泉科技，多年来致力技术研发与创新，营运行销处协理廖崇荣在论坛中指出，提供高效能、高品质产品与最佳化服务，是该公司多年来的核心理念，具备高质量和高性能特色的工业等级8bit MCU，就是依此理念打造的系列产品。

此系列中的MG82F6D MCU拥有高速模拟输入、高标准抗干扰、硬件诊断、高速信号传输设计特色，适用于马达控制、工业系统、网络通讯、消费类电子产品等领域。此外，笙泉科技的产品也适用于LED灯控制、电梯显示控制和无线充电，具备多个12Bit ADC通道与工业等级运作宽温设计。在车载领域，该公司的MGEQ1C064AD48已通过AEC-Q100标准，适用于车内的电动座椅、仪表板、无线充电、动态尾灯…等子系统，可协助车载系统业者抢攻智能化商机。

以完整产品线与多元应用两大优势，成为MCU领域市占第一的STM32，近年因应市场需求，积极强化网安防护机制。ST专案经理黄乔正在「STM32为嵌入式系统提供更强大、更可扩充的安全性」演讲中介绍了ST的信息安全框架STM32Trust，此框架提供的一系列安全服务，可有效保护数码资产和应对网安威胁。

STM32Trust中的secure bootloader，确保了MCU程序码的可信任，secure boot与secure update则可防止不正当修改，并强化升级过程的机密性。ST在旗下的STM32H5中内建secure bootloader，并引入Product State，强化可控制连接除错器的能力，以便在需要时重新启用。

此外在不可信赖的环境中，ST的SFI功能，可降低secure bootloader的root of trust被盗取、篡改和过量生产的风险，TrustZone和HDP等隔离技术则提供了更高的安全性，让关键数据不受程序码漏洞影响。整体而言，STM32H5的全面安全功能，将提供系统设备业者更高层次的安全防护。

MCU相关技术快速精进，多元应用一展智能风貌

MCU的重要性日增，希望降低开发物联网应用定制化IC门槛，提供市场优质MCU供应商服务的系统精英，其产品技术近年广获市场关注。担任该公司Chairman and CEO的Warren Kao指出，系统精英团队创建了全新商业模式，且得到半导体IC供应链夥伴的支持，可稳定供货并提供高品质产品。

他进一步强调，系统精英不仅是IP开发，更是体现在定制化系统解决方案整合，透过深厚的技术基础协助客户提升产品附加价值。其应用价值工程能力的建立，是采取循序渐进方式，从蓝牙主动降噪耳机、蓝牙IoT应用、LTE Audio一路往上，最终将Wi-Fi与AI技术纳入产品服务范围内。除了产品，系统精英也有完整的设计服务资源，客户无需拥有IC开发能力，只需利用该公司自行研发的IoT SoC设计平台，即可拥有自主IC，借此减少开发时间和人力，缩短上市时程。

可在资源有限的嵌入式设备上，运行轻量级机器学习模型的TinyML，近年备受业界瞩目。在「TinyML生态系渐成熟，推动低功耗终端AI应用」议题中，Director of Compiler Department of Skymizer谢政道进一步介绍此技术的发展现况与未来趋势。Skymizer是专注于IC设计领域的软件业者，提供客户影像处理和AI解决方案，并参与MLPerf Benchmark，评估TinyML模型的性能。

他提到，TinyML在实际应用中仍然面临挑战，如在关键字检测中，用户回馈仍存在敏感度过高与误触发问题，因此其应用仍需不断优化和个性化。展望未来，除了希望TinyML开发流程能更加灵活，他同时认为迁移学习和联邦式学习将是TinyML克服应用挑战的大量技术，整体而言，TinyML的潜在商机仍然庞大，后续发展值得关注。

ARM架构已成为MCU的主流运算核心，近年来产业环境与设备功能快速变化，ARM也因应市场需求，持续推出不同解决方案。Allen Huang, Sr. Segment Marketing of IoT, ARM，在「Bringing Intelligence to the Edge」演讲中指出，现今的设备在追求特性和功能极大化的同时，必须考虑成本最小化。ARM可提供客户最适化产品，而非单一标准方案。

在此同时，该公司也积极参与开源软件社群，提供SiP、OSV与ML/AI开发工具，确保产品发挥最大效能。目前ARM的生态系统夥伴包括Google、Facebook、Amazon、Unity、百度、腾讯、商汤、美图等业界大厂。此外除了现有以ARM CPU为基础构建的ML生态系统，ARM也积极参与关键标准，借此确保业界标准可符合市场实际需求，从而推动整体产业发展。

除了产品与技术，此次论坛也介绍了MCU的多元应用。Logitech嵌入式软件经理Ecloud Su在「炫酷也炫技  MCU助力设计最佳化电竞周边」演讲中，先指出该公司在鼠标、键盘、耳机与各种电竞周边设备方面，都居全球领先地位，近年来技术快速精进的MCU，则是游戏设备效能的强大助力。

他提到MCU的功能多元，包括资源处理、传输通讯和电源管理，可确保设备在高速运作下，仍能维持稳定运作。除了透过MCU优化游戏体验，Logitech也致力于产品创新和永续，例如采用与MCU整合的Hero2传感器，可让鼠标保持灵敏度和准确性，此外该公司利用回收材质制成产品，则有效减少地球资源浪费，达到环境永续目标。

MCU的另一重点应用领域为医疗产业，杏泽科技总经理陈冠贤在「掌上型智能生医检测装置开发与应用」演讲中表示，该公司从事医疗影像的硬软件开发，近年快速崛起的AI也是重点项目。杏泽科技已获FDA、CE和TFDA等多项认证，销售市场以欧美和日本为主，其掌上型智能生医检测装置内的MCU可强化检测精准度，提供偏乡地区居民线上医疗服务。

透过杏泽科技的解决方案，医护人员可线上诊断，并从线上收集病患的生理数据，搭配AI技术进行多项检测，解决社会高龄化和医疗资源不均等问题。未来杏泽科技将持续善用各种数据，将之应用于临床，并扩大与原厂和相关应用领域的专业人士合作，满足不断成长的医疗需求，提供社会更优质完善的医疗体验。

从此次「微控制器系统开发及应用论坛」的议题方向与现场互动，可以发现边缘运算已从最初的概念开始应用到产品中，随着技术演进，各项挑战也被逐一克服，在此过程中扮演关键角色的MCU，其软硬件架构也正持续进化中，未来发展值得期待。