讓邊緣AI隨處可見，STM32家族最強性能AI MCU——STM32N6發(fā)布

STM32可謂是IoT時代最具群眾基礎(chǔ)、市場影響力的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、語音助手等一個個爆火的終端產(chǎn)品中，也接連實現(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，一個新的邊緣AI時代即將開啟。從ChatGPT到AI PC、AI Phone、AI眼鏡，新的端側(cè)AI的殺手級設(shè)備形態(tài)也正在醞釀和成型；同時在電源管理、電弧檢測、人臉目標識別、異常檢測等領(lǐng)域也會實現(xiàn)更廣泛的AI賦能。當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將會成為其中的關(guān)鍵計算芯片，這也將推動通用MCU領(lǐng)域的一個新的市場爆發(fā)點到來。

ABI Research 預(yù)測，到 2030 年，邊緣端 TinyML MCU 市場復(fù)合年增長率達到 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 億臺增長到 2026 年的 237.2 億臺。每個新設(shè)備和連接都代表著 AI 和 ML 的機會，因此，TinyML 市場的出貨量將從 2020 年的 1520 萬件增長到 2030 年的 25 億件。

而ST也已經(jīng)做好了準備，于近期推出了其STM32家族有史以來性能最強的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，真正推動其廣泛應(yīng)用。意法半導體中國區(qū)微控制器、數(shù)字 IC 與射頻產(chǎn)品部 (MDRF) 微控制器產(chǎn)品 市場經(jīng)理丁曉磊 (Lisa DING)進行了精彩地分享。

邊緣端 AI：下沉之勢，蔚然成風

當前，人工智能（AI）正在呈現(xiàn)出爆炸性的增長趨勢，無論是生成式 AI、大語言模型，還是云端 AI，都展示了其強大的潛力。然而，在萬物互聯(lián)的時代，另一個重要趨勢正在迅速興起——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)出獨特的優(yōu)勢。首先，在實時性方面，邊緣端 AI以超低延遲滿足了工業(yè)、消費類、醫(yī)療設(shè)備、家電等領(lǐng)域的實時計算需求；其次，在隱私保護方面，邊緣端 AI 能有效減少數(shù)據(jù)傳輸，增強數(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，通過識別驗證和數(shù)據(jù)保護實現(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)傳輸率也進一步鞏固了其應(yīng)用價值。

云端 AI 的存在則為大規(guī)模的語言模型和復(fù)雜的計算任務(wù)提供了強大的算力支持。通過云端與邊緣端的分布式協(xié)作，可以充分發(fā)揮兩者的互補優(yōu)勢。在這種架構(gòu)下，云端負責高性能計算和模型訓練，而邊緣端專注于推理任務(wù)，從而實現(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，也是市場需求的驅(qū)動。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 算力的增強和成本的降低，邊緣端推理不僅提升了實時性與隱私保護，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。未來，邊緣端將成為AI發(fā)展的重要中心，推動智能計算從云端下沉到每一個互聯(lián)的設(shè)備上，構(gòu)建一個更加智能、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，標志著邊緣 AI 的發(fā)展進入了一個全新階段。STM32N6 是 STM32 系列中性能最強的 MCU，擁有800MHz ARM Cortex-M55 內(nèi)核，其 Coremark 性能達到3360，是目前 STM32 系列的頂尖水平。此外，它還具有1280 DMIPS和Helium 指令集擴展，顯著提升了 DSP 運算能力，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，并提供多達六種封裝選擇，其中部分型號集成了 ST 自研的Neural-Art Accelerator硬件單元。這款 NPU 的算力達600 GOPS，以3TOPS/W 的能效實現(xiàn)了低功耗和高性能的完美平衡。它支持獨立并行運算，與 Cortex-M55 協(xié)同工作，為 AI 推理和計算提供強大支持。

據(jù)悉，Neural-Art Accelerator是 ST 專利神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)加速單元，可實現(xiàn) MCU 功耗水平的邊緣 AI 能力。相比傳統(tǒng) MPU，STM32N6 的優(yōu)勢顯而易見：其低功耗、高能效使其更加適合需要快速啟動和喚醒的應(yīng)用場景。此外，芯片內(nèi)部集成4.2MB SRAM，不僅減少了對外部存儲的依賴，還降低了設(shè)計復(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，廣泛適用于計算機視覺和多媒體應(yīng)用。

據(jù)丁總介紹，STM32N6 中集成了 ISP（圖像信號處理器）外設(shè)，其設(shè)計初衷是為計算機視覺應(yīng)用提供輕量級的圖像處理能力。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圖像進行技術(shù)處理，如動態(tài)平衡、自動曝光、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器學習模型進行分析，也可以滿足其他進一步的視覺處理需求。

ST 的設(shè)計在性能與功耗之間做出了巧妙的折中。相比智能手機等重型 ISP 方案，STM32N6 的 ISP 保持了芯片的低功耗特性，同時提供了滿足機器視覺需求的必要性能，特別適用于需要高效識別的邊緣 AI 應(yīng)用場景。通過這種優(yōu)化，ISP 能夠為 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別的邊緣 AI 解決方案。

邊緣 AI 的核心驅(qū)動力：強大的生態(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)備上實現(xiàn)邊緣 AI 應(yīng)用，例如人員檢測、語音識別、音頻處理等，進一步降低開發(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 銷售團隊申請硬件開發(fā)板（如 DK 板和 Nucleo 板），并從官網(wǎng)免費下載所有相關(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、目標識別、目標分割和目標追蹤等多種應(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)器后臺開發(fā)板，快速評估模型的推理時間、RAM 占用和所需存儲空間，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 平臺上實現(xiàn)邊緣 AI 的開發(fā)與落地，同時顯著減少開發(fā)周期和復(fù)雜性。

STM32N6 的強大功能使其在多個領(lǐng)域都表現(xiàn)出色。無論是工業(yè)自動化、電源管理，還是音頻可穿戴設(shè)備與計算機視覺，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，同時降低了開發(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：在光伏與儲能設(shè)備中進行用戶檢測、電源管理，以及預(yù)測性維護，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)自動化：邊緣 AI 可實時檢測機器運行狀態(tài)，實現(xiàn)異常檢測與預(yù)警。

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

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，顯著降低了 BoM 成本，減少了外圍器件，降低了設(shè)計復(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 進行產(chǎn)品開發(fā)，預(yù)示著這一技術(shù)在實際應(yīng)用中的巨大潛力。

一個值得關(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AI眼鏡的整個供應(yīng)鏈業(yè)已全面成熟，這很有可能是在智能手表、TWS之后的又一個爆火的消費電子賽道。當前Ray-Ban Meta中使用的是高通的AR1 Gen1 SoC平臺，但考慮到整個產(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高度匹配”。

STM32N6 通過 MCU 的功耗和成本，為其帶來的 MPU 級別的 AI 性能，提升了機器視覺處理 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)航時間的情況下， 實現(xiàn)非常迅速的 AR 功能。

STM32N6 支持高級感知和交互性功能，而 這些功能需要低功耗、最小的計算量以及幾乎為零的延遲，比如，手勢控制點動追蹤功能，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)的輕量化和時尚生活樹立了新標準，讓個性化的 AI 體驗成為可能。這標志著 AI 行業(yè)從最初的探索階段成功過渡到被主流消費者廣泛接受的階段。

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