AI時代MCU創新技術與應用論壇特別報導

效能/功耗/AI推論一把罩 MCU實現AIoT多元應用(1)

作者: 吳心予
2023 年 07 月 06 日

AIoT裝置需求攀升,MCU就是實現智慧物聯的重要角色。面對終端裝置的智慧化需求,MCU供應商在低功耗設計以外,積極提供客戶可實踐智慧應用的平台與工具。

在人工智慧(AI)的應用熱潮下,物聯網裝置的智慧化需求攀升,而能夠實現智慧物聯網(AIoT)的重要角色就是MCU。面對終端裝置的智慧化需求,MCU供應商無不在低功耗設計以外,提供可實踐智慧應用的平台與工具。例如提供可執行AI模型的MCU,協助開發者結合TinyML的技術,在邊緣裝置效能與功耗有限的前提下,實現影像辨識或語音控制等智慧功能。

資料驅動次世代AI應用

可預期下一個世代的資料量會爆發性成長,發展成由資料驅動的應用趨勢。意法半導體技術行銷經理王柏雄(圖1)說明,MCU在包含工業等多元領域皆有廣泛應用,面對資料量大幅成長,MCU的效能需要隨之提升,提供更快速的傳輸介面。在終端應用方面,產品開發者新的挑戰在於,物聯網裝置除了既有的聯網功能,也需要結合人工智慧,以實現AIoT裝置。

圖1 意法半導體技術行銷經理王柏雄說明,工廠可以採用MCU開發工具中內建的機器學習功能,實現馬達的預測性維護

因此MCU供應商需要回應聯網裝置智慧化的需求,提供功耗、效能與成本相應的產品,開發有助於客戶導入AI的工具。例如在智慧製造領域中,AI開發工具NanoEdge AI Studio有助於客戶導入AI。工廠可以透過採用開發工具中內建的機器學習功能,實現馬達的預測性維護,強化工廠的營運效率。

邊緣裝置彈性處理資料

在MCU的應用中,攜帶型裝置跟大型裝置在功耗、算力、尺寸、成本與應用場景皆有明顯的差異。安馳科技應用工程部協理吳明宗(圖2)指出,例如在道路上行駛的自駕車,其應用狀況無法輕易在實驗室中模擬,需要採用專用的模擬軟體。自駕車的開發人員會在模擬軟體中建立場景,用以模擬車輛與道路的變化。攜帶型裝置則不需要與自駕車相同的運算效能,而更重視低功耗設計。

圖2 安馳科技應用工程部協理吳明宗指出,當裝置在邊緣端運作同時支援雲端更新,就能保有應用彈性

另一方面,裝置的連網功能包含邊緣與雲端,許多邊緣運算裝置,也能連接到雲端。當裝置既能在邊緣端運作,又能即時支援雲端更新,就能建立彈性的結構。在低功耗裝置的設計中,開發人員會在感測器端執行部分的資料處理。這些處理包含了資料的歸類或者預處理,再透過事件觸發(Event Trigger)的機制,靈活取用應用當下需要的資訊。

低功耗MCU實現多元應用

現階段包含汽車、智慧音響等裝置,都加入語音與手勢控制功能,帶動MCU的市場需求。雅特力科技產品與行銷處長杜立博(圖3)認為,MCU的應用重點不在於像CPU或GPU的超高效能,而是在終端產品的應用中,提供足夠支援產品的算力、記憶體與低功耗設計,並且能夠彈性滿足客戶的多元需求。MCU有助於開發人員縮短開發時間,並成功設計出方便攜帶的行動裝置。例如在物聯網裝置中,可能不適用CPU,因為CPU容易發生溫度過高的問題。MCU則能簡化裝置的散熱設計難度,同時實現裝置的無線通訊等功能。

圖3 雅特力科技產品與行銷處長杜立博提及,MCU產品的重點在於支援產品的算力、記憶體與低功耗設計

面對終端應用在功耗方面的需求,以雅特力的入門級MCU AT32L021為例,該產品在低耗電模式(Low-mode)下的功耗表現,在市場中具有競爭力,同時具備快速進入、喚醒低功耗模式與低待機功耗的功能。該產品可以應用在車用的後裝(Aftermarket)市場,有助於汽車在低功耗的前提下,進行更多元的功能控制。

 

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