隨著5G、云計算、邊緣計算等前沿技術(shù)的不斷深耕及普及，萬物皆可聯(lián)的時代，已經(jīng)到來。據(jù)ABI Research公司的數(shù)據(jù)，2025年全球物聯(lián)網(wǎng)終端連接數(shù)量將達(dá)到100億，預(yù)計到2030年物聯(lián)網(wǎng)終端連接數(shù)量將達(dá)到200億，而到2050年的物聯(lián)網(wǎng)終端連接數(shù)量將達(dá)到500億。
隨著物聯(lián)網(wǎng)終端的使用越來越廣泛，性能越來越強，那就必然需要更靈敏的采集前端、更可靠的傳輸、更強的處理器以及更安全的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)環(huán)境。這也是物聯(lián)網(wǎng)芯片廠商和應(yīng)用廠商一直追逐的解決方案。
近日，在英飛凌“英”領(lǐng)物聯(lián)媒體溝通會上，英飛凌科技大中華區(qū)安全互聯(lián)系統(tǒng)事業(yè)部市場與業(yè)務(wù)合作總監(jiān)南錚介紹說：“元宇宙是最近比較熱議的話題，在未來世界，所有的社交和生活都將在虛擬的數(shù)字環(huán)境中進(jìn)行，這種環(huán)境中的身份識別、數(shù)據(jù)安全則是最基礎(chǔ)也是最核心的部分。物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)，是英飛凌成名已久的重要優(yōu)勢領(lǐng)域。整合賽普拉斯業(yè)務(wù)線之后的英飛凌，物聯(lián)網(wǎng)版圖更加完整。我們致力于成為連接現(xiàn)實世界與數(shù)字世界的橋梁?！?/p>
作為物聯(lián)網(wǎng)的核心，計算和處理是整個物聯(lián)網(wǎng)的大腦，數(shù)字世界必須對現(xiàn)實世界的數(shù)據(jù)進(jìn)行高效及時的處理。
英飛凌科技大中華區(qū)安全互聯(lián)系統(tǒng)事業(yè)部市場經(jīng)理彭濤表示，數(shù)據(jù)的處理和計算架構(gòu)正在發(fā)生變化，由于寬帶及存儲成本、延遲與功耗以及隱私保護(hù)等帶來的新要求，大數(shù)據(jù)處理正在從云計算為中心的集中式處理時代跨越到以萬物互聯(lián)為核心的邊緣計算時代。彭濤將英飛凌物聯(lián)網(wǎng)MCU的核心特點概括為“連接、計算和創(chuàng)建”。
根據(jù)英飛凌合并賽普拉斯時給出的數(shù)據(jù)顯示，通過收購賽普拉斯，使得英飛凌成為全球排名第四的32位MCU微控制器廠商。
針對微控制器，英飛凌提供廣泛的產(chǎn)品組合，包括32位Arm微控制器、32位TriCore微控制器等，涵蓋消費、工業(yè)和汽車類產(chǎn)品。
PSoC 6: 專為物聯(lián)網(wǎng)而設(shè)計
英飛凌科技大中華區(qū)安全互聯(lián)系統(tǒng)事業(yè)部市場經(jīng)理彭濤介紹，在整合了賽普拉斯的MCU產(chǎn)品之后，英飛凌將可以為客戶提供更加廣泛的產(chǎn)品系列，其中PSoC4、PSoC6是應(yīng)用于消費類市場和物聯(lián)網(wǎng)市場的主力產(chǎn)品。據(jù)介紹，PSoC6是專為物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計的MCU，它具有雙核架構(gòu)、以及低功耗和高性能的優(yōu)勢。在物聯(lián)網(wǎng)邊緣端的應(yīng)用中，Cortex M4的內(nèi)核可以處理傳感信息提取、計算、數(shù)據(jù)傳輸、無線連接和圖形顯示等功能。Cortex M0+內(nèi)核可以做到輸入輸出、控制電容觸摸、藍(lán)牙低功耗控制、安全和其它通訊控制功能等等，這樣就給到物聯(lián)網(wǎng)邊緣計算應(yīng)用一個功能集中和成本優(yōu)化的處理器。
對于計算，彭濤強調(diào)，其中采用32位Arm的PSoC4、PSoC6以及下一代MCU將是消費類市場和物聯(lián)網(wǎng)的主力產(chǎn)品，他透露道，下一代PSoC將圍繞安全的Cortex-M33內(nèi)核，Cortex-M55，以及集成NPU功能的Ethos-U55進(jìn)行開發(fā)，將同時具有多核、低功耗、高性能、邊緣ML/AI、連接、MCU加密以及豐富的HMI等特性。
實際上異構(gòu)的PSoC 6功能就已經(jīng)非常強大，其中Cortex M4的內(nèi)核可以處理傳感信息提取、計算、數(shù)據(jù)傳輸、無線連接和圖形顯示等功能，而Cortex M0+內(nèi)核可以負(fù)責(zé)輸入輸出、控制電容觸摸、藍(lán)牙低功耗控制，安全和其它通信控制功能等。而通過集成藍(lán)牙低功耗和CapSense觸摸技術(shù)，PSoC可以實現(xiàn)更好的連接及交互功能，十分適合如今非常流行的“全屋智能”智能家居解決方案。
針對“MCU+傳感器”這種物聯(lián)網(wǎng)中新呈現(xiàn)的應(yīng)用趨勢，彭濤表示：由于工藝和封測技術(shù)的限制，“MCU+傳感器”在SoC以及SIP領(lǐng)域還不是主流方向。目前來看，MCU和傳感器分離的方向則具備更大的彈性。它可以用不同的傳感器或是配合不同的MCU的組合來滿足場景的應(yīng)用需求，非常適合物聯(lián)網(wǎng)當(dāng)前的發(fā)展需求，比如提供更靈活的設(shè)計，加快產(chǎn)品上市時間；此外，在成本效益方面也具有比較強的優(yōu)勢。
控制和計算的遷移：邊緣計算
什么是邊緣計算網(wǎng)絡(luò)？邊緣計算是一種架構(gòu)， 在分布式計算領(lǐng)域，它使服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等基礎(chǔ)設(shè)施更接近數(shù)據(jù)。
在實踐中，邊緣網(wǎng)絡(luò)使計算和存儲服務(wù)器等硬件更靠近產(chǎn)生數(shù)據(jù)的人員和流程。這縮短了數(shù)據(jù)必須經(jīng)過處理和存儲的距離。不是將數(shù)據(jù)發(fā)送到集中式云或現(xiàn)場服務(wù)器進(jìn)行處理，而是在收集數(shù)據(jù)時進(jìn)行處理。邊緣服務(wù)器系統(tǒng)消除了對計算中間人的需求并減少了總延遲。
未來的邊緣計算將從集中式單體計算到分布式網(wǎng)聯(lián)計算，再到異構(gòu)、協(xié)同、全面泛在的智能計算，邊緣計算是必不可少的關(guān)鍵組成部分和演進(jìn)的必然趨勢。邊緣計算將促使整個社會的信息系統(tǒng)，走向集中和邊緣相折中的、科學(xué)的、最優(yōu)化的匹配，而它所釋放的能力空間是無限的。
以上發(fā)展趨勢在促進(jìn)邊緣計算的同時也帶來了幾大挑戰(zhàn)，特別是在穩(wěn)定的無線連接、多樣的場景感知、安全的數(shù)據(jù)傳輸和實時的計算控制等方面。未來的邊緣計算需要在這幾大領(lǐng)域都做到卓越。而作為開發(fā)人員，他們更希望將物聯(lián)網(wǎng)涉及的各個環(huán)節(jié)集成到一個平臺上處理關(guān)鍵問題，從而降低開發(fā)的復(fù)雜性。
英飛凌的下一代MCU產(chǎn)品系列
英飛凌的下一代MCU產(chǎn)品系列已經(jīng)在開發(fā)中，將會集成更多的內(nèi)核，達(dá)到更低功耗、更高性能的行業(yè)需求，同時還具備增強邊緣計算的機器學(xué)習(xí)和人工智能功能，集成NPU功能的Ethos-U55內(nèi)核能夠?qū)ι窠?jīng)元網(wǎng)絡(luò)計算進(jìn)行硬件加速。此外，集成的數(shù)字圖形處理器，可以提供更先進(jìn)的圖形顯示；集成的Cortex M33內(nèi)核則增強了安全功能；同時也增強了數(shù)字外設(shè)，特別是能夠?qū)崿F(xiàn)語音、音頻、機器視覺和單芯片無線連接等功能。彭濤介紹到，除了MCU產(chǎn)品，英飛凌同時也開發(fā)了ModusToolbox等軟件平臺，提供全棧式軟件解決方案。
彭濤進(jìn)一步介紹說，物聯(lián)網(wǎng)邊緣計算產(chǎn)品的算力，實際上是一個平衡和綜合的問題。很多時候，人工智能和機器學(xué)習(xí)還是需要用NPU來處理，并結(jié)合一些算法進(jìn)行優(yōu)化。因此，在英飛凌的新產(chǎn)品中，除了會采用ARM最新的內(nèi)核Cortex-M55之外，同時還將集成擁有NPU功能的Ethos-U55內(nèi)核。這方面的產(chǎn)品目前還在研發(fā)中，預(yù)計2022年將會發(fā)布。
總結(jié)
隨著企業(yè)越來越多地合作開發(fā)支持該技術(shù)的開放生態(tài)系統(tǒng)，從而使客戶更容易將其集成為其整體混合云戰(zhàn)略的一部分，邊緣計算將在2021年為企業(yè)帶來更多價值。
從技術(shù)角度來說，技術(shù)體系發(fā)展的脈絡(luò)逐漸清晰化，包括邊緣智能、邊云協(xié)同、算力網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)框架漸漸形成，而不再是早期的混沌狀態(tài)；從商業(yè)層面來看，今天的邊緣計算在運營商、電力能源、工業(yè)制造、智能交通、智慧城市、數(shù)字文娛等領(lǐng)域已經(jīng)有較多成功實踐，并且發(fā)揮出了顯著的商業(yè)價值。
智慧產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，不僅需要高高在上的云更需要無所不在的計算。計算一方面采集數(shù)據(jù)信息，進(jìn)行預(yù)處理并提取特征數(shù)據(jù)傳輸給云端大腦，另一方面打通各系統(tǒng)平臺，使智能的IT系統(tǒng)可以游走于各OT之間，幫助各物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用落地。無論從物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的使用效率、時間延遲還是安全考慮，計算都會是物聯(lián)網(wǎng)普及的關(guān)鍵所在。
