IoT加速落地，AI、MCU、UWB、操作系統(tǒng)迎來新增長機會

2022年12月8日，由電子發(fā)燒友網(wǎng)主辦的2022第九屆中國IoT大會順利召開，大會主題為“智物聯(lián)，新風(fēng)向”。會議邀請到來自安謀科技、亞馬遜云科技、泰凌微電子、廣和通、是德科技、ADI、意法半導(dǎo)體、Qorvo和睿賽德等全球知名企業(yè)和行業(yè)專家進行精彩分享。

ADI作為國際半導(dǎo)體大廠，在IoT領(lǐng)域布局已久，同時在邊緣人工智能上有豐富的產(chǎn)品組合。本次大會上ADI中國技術(shù)支持中心高級應(yīng)用工程師辛毅為大家分享了ADI的超低功耗邊緣人工智能解決方案如何助力AI技術(shù)理論走入IoT應(yīng)用實踐。

辛工認為，AI是一種強大的模式識別技術(shù)，它旨在了解智能的本質(zhì)，并設(shè)計具備類似人類智能的智能機器。要達到類似于人類的智能設(shè)備，必然需要進行大量的矩陣運算，這就意味著大量的存儲空間以及強大的計算能力，并且高速的數(shù)據(jù)交互成本是很高的。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是物與物之間的互聯(lián)，那么它的多數(shù)設(shè)備是需要電池進行供電的，并且數(shù)據(jù)在物與物之間的流通并不是完全依賴于云端介入，因此通常意味著低成本和低功耗，這就使得 AI 技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的融合產(chǎn)生了一定的矛盾和困難。

因此說雖然AI和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)得到了快速的發(fā)展，然而要將這兩種技術(shù)完美地結(jié)合，還需要克服許多障礙。那么針對這些痛點，ADI的邊緣AI技術(shù)將兩者的優(yōu)點結(jié)合，從而實現(xiàn)在物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的邊緣端去執(zhí)行AI推理，比云計算的速度更快。ADI的邊緣AI解決方案max 7800x系列應(yīng)運而生，該系列產(chǎn)品具備特殊的架構(gòu)，由Arm Cortex M4f或RISC-V內(nèi)核加上CNN加速器構(gòu)成，針對卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進行了高度的優(yōu)化，旨在最大限度地減少數(shù)據(jù)遷移，提高并行性。整個過程除了加載與啟動，無需MCU的介入。相比MCU＋DSP的方案，ADI定制的硬件加速器可以將功耗降低99%以上，同時硬件加速器有更高的數(shù)據(jù)吞吐量，可將速度提升百倍以上。

目前ADI的邊緣AI解決方案主要有兩款，MAX78000和MAX78002，兩者都是超低功耗的微處理器，搭載專用的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)加速器去執(zhí)行AI推理?？偟膩砜矗珹DI的邊緣AI解決方案具備速度快、無需外部存儲、時鐘控制靈活和超低功耗等四大特色，因此對于需要使用電池供電、需要及時決策的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備來說特別合適。

意法半導(dǎo)體市場部經(jīng)理Eric Huang帶來了《ST新一代MCU如何在超低功耗與高性能兼顧下助力IoT》的主題分享。當(dāng)前STM32推出了超低功耗系列旗艦產(chǎn)品STM32U5，是一款基于40nm低功耗工藝的旗艦級產(chǎn)品，該產(chǎn)品擁有豐富的片上資源及性能，也是目前低功耗產(chǎn)品的新標(biāo)桿，并擁有更強的信息安全及功能安全特性與良好的產(chǎn)能分配。

由于更高的主頻、更低的功耗、更強的數(shù)據(jù)存儲能力以及更好的功能安全特性等特點，STM32U5系列可以應(yīng)用在便攜式運動、健康檢測、便攜式儀器儀表、數(shù)據(jù)采集，以及其他云鏈接、功耗及安全性能有要求的工業(yè)應(yīng)用等場景中。

同時，STM32U5也是首款通過Level 3認證的STM32 MCU。未來STMU5系列還將繼續(xù)向上迭代推出STM32U59x/5Ax，向下兼容推出STM32545/535，豐富整個產(chǎn)品線。

Qorvo超寬帶事業(yè)部高級經(jīng)理Jessica Zhou為大家分享了《物聯(lián)網(wǎng)和超寬帶如何攜手并進》。UWB作為一個精確定位和安全通信技術(shù)，并且UWB在定位上也要優(yōu)于其他技術(shù)，不僅抗干擾性強，同時定位精度可以達到10nm級。

當(dāng)前，UWB正在被越來越多的設(shè)備采用，包括手機、汽車、消費電子、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等，預(yù)計市場規(guī)模在2025年達到20億美元，2022-2025年年復(fù)合增長率達到45%。以汽車為例，未來一輛整車中將會應(yīng)用5-8個UWB芯片，可以實現(xiàn)汽車鑰匙、無線充電、呼吸監(jiān)測、非接觸后備箱開啟等功能。

Qorvo在硬件上擁有安全固件與防篡改元TRE安全機制與固件升級能力，同時推出端到端的信任解決方案，并通過SESIP 3的認證，為智慧車聯(lián)提供軟、硬兼施的完整安全解決方案。除了汽車，在消費類、工業(yè)上，UWB已被40個垂直行業(yè)應(yīng)用，而Qorvo是UWB的整體解決方案供應(yīng)商，在UWB市場具有領(lǐng)先地位。

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，終端設(shè)備也在呈現(xiàn)智能化發(fā)展，例如智能家居終端設(shè)備從單品智能產(chǎn)品、智能互聯(lián)場景，再到主動互聯(lián)用戶，在這個過程中，MCU芯片的性能也越來越強大。本次大會上，睿賽德社區(qū)技術(shù)負責(zé)人郭占鑫帶來了《AIoT時代，操作系統(tǒng)與RT-Thread與MCU芯片共創(chuàng)繁榮》主題演講。

郭占鑫提到，嵌入式開發(fā)有著四大技術(shù)趨勢，一是在處理器方面，需要更高計算、更低功耗、更強拓展、更安全，以及需要用到RISC-V架構(gòu)。二是在軟件和工具方面，軟件復(fù)雜度增加、RTOS發(fā)展為IoT OS，并且多芯OS跨向統(tǒng)一OS平臺，出現(xiàn)云端一體化。三是在技術(shù)方面，注重交互、安全性，還需要用到邊緣計算等等。

對于RISC-V架構(gòu)，當(dāng)下國內(nèi)已有不少廠商推出基于RISC-V的芯片，但是工具鏈還沒有達到ARM的成熟度，使用門檻較高。相較ARM，RISC-V指令集的底層是更加碎片化，并且封閉、碎片化的趨勢會更加明顯。

針對上述存在的挑戰(zhàn)，郭占鑫提出了兩點解決方面，上承各類應(yīng)用和下接不同規(guī)格的硬件，通過在同一的技術(shù)平臺上針對不同場景的應(yīng)用軟件，分別應(yīng)對業(yè)務(wù)復(fù)雜性和技術(shù)復(fù)雜性。

當(dāng)下，物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)呈現(xiàn)一致平臺、中立開源、生態(tài)服務(wù)完整、本土化不可逆的趨勢發(fā)展。從 AIoT 時代的智能設(shè)備以實時操作系統(tǒng)為核心的，主要看重操作系統(tǒng)的強實時性、低功耗、快速啟動以及低成本。郭占鑫表示，低成本、低功耗是重要因素，例如智能穿戴設(shè)備。

針對物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備存在問題，睿賽德推出了小而美的物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)：RT-Thread。這是一個應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)以及AI 發(fā)展趨勢的AIoT操作系統(tǒng)，從2018年至今有三個版本，分別是RT-Thread Nano 極簡版、RT-Thread 標(biāo)準(zhǔn)版和RT-Thread Smart 混合版，裝機量已經(jīng)超過10億。其中RT-Thread Smart 混合版是在2020年升級的版本，具備內(nèi)核輕型化的特點，有著低至500kB內(nèi)核尺寸，包含基本功能，同時還有用戶態(tài)系統(tǒng)服務(wù)，以及相同的API風(fēng)格。

郭占鑫表示，如果客戶有不同的產(chǎn)品線，其實RT-Thread是一個比較好的選擇，因為RT-Thread的API是完全兼容的，也就意味著從低資源、中資源再到高性能的產(chǎn)品都可以使用RT-Thread，也能夠?qū)崿F(xiàn)資源的代碼復(fù)用。

今年，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的市場規(guī)模和連接數(shù)正處于快速擴張階段。在全球物聯(lián)網(wǎng)連接數(shù)方面，IoT Analytics預(yù)測，2022年，物聯(lián)網(wǎng)市場預(yù)計將增長18%，達到 144 億活躍連接。預(yù)計到 2025 年，隨著供應(yīng)限制的緩解和增長的進一步加速，將有大約 270 億臺聯(lián)網(wǎng)的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。

2022年，中國物聯(lián)網(wǎng)市場一枝獨秀，截至2022年8月末，中國三家基礎(chǔ)電信企業(yè)發(fā)展移動物聯(lián)網(wǎng)終端用戶16.89億，移動物聯(lián)網(wǎng)連接數(shù)超過移動電話用戶數(shù)（16.78億），實現(xiàn)物超人。IDC預(yù)測，中國物聯(lián)網(wǎng)市場規(guī)模將在2025年突破超過3000億美元，全球占比約26.1%，位居全球最大物聯(lián)網(wǎng)市場體量。

電子發(fā)燒友執(zhí)行副主編章鷹在今天的分享中表示，今年，智能手機市場出現(xiàn)下滑后，以智能門鎖、智能音箱、可穿戴設(shè)備、智能家電、智能汽車為代表的物聯(lián)網(wǎng)終端成為未來智能硬件的主要增長點。AIoT 作為人工智能技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)在實際應(yīng)用中的落地融合，伴隨著人工智能技術(shù)不斷提升在 IoT 設(shè)備端的滲透率，正逐漸成為傳統(tǒng)行業(yè)智能化升級的重要通道和物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)未來發(fā)展的大趨勢。

尤為值得關(guān)注的是，智能網(wǎng)聯(lián)汽車今年加速發(fā)展，全球新能源汽車的滲透率已經(jīng)達到了12.2%，中國新能源汽車滲透率更是突破了23.6%，車載物聯(lián)網(wǎng)終端實時性要求，對連接技術(shù)更高要求也是開發(fā)工程師遇到的挑戰(zhàn)。電子發(fā)燒友調(diào)研發(fā)現(xiàn)，智能汽車、智能監(jiān)控設(shè)備和智能表計是中國最受歡迎的物聯(lián)網(wǎng)終端前三甲，工業(yè)路由器/CPE和可穿戴設(shè)備位列第四和第五。

在物聯(lián)網(wǎng)無線技術(shù)領(lǐng)域，今年，以NB-IoT、4G Cat1為代表物聯(lián)網(wǎng)模組快速增長，中國廠商位居全球前三。海外市場需求成為他們新的增長動力。今年，WiFi6終端全球出貨量超過20億，藍牙設(shè)備出貨量也突破51億。

針對５G物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用熱點，智慧工業(yè)、智能家居和智能汽車都有大量項目落地，在標(biāo)準(zhǔn)演進上，５G R17標(biāo)準(zhǔn)凍結(jié)，R17針對5G應(yīng)用場景引入了“新終端”“新網(wǎng)絡(luò)”和“新功能”，比如RedCap（Reduced Capability）終端、衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)、高精度定位功能等，進一步拓展了5G應(yīng)用場景的范圍，降低了5G應(yīng)用的門檻和可行性。

10月份Matter1.0正式發(fā)布，意味著智能家居領(lǐng)域的Matter認證程序正式開放申請，此標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布標(biāo)志著跨品牌和平臺工作的互操作協(xié)議Matter將助力智能家居產(chǎn)品以更具性價比的優(yōu)勢進入市場，現(xiàn)在已經(jīng)進入認證的有190多款產(chǎn)品，萬物智能時代在工業(yè)、家居、汽車、醫(yī)療和城市等眾多領(lǐng)域加速到來。

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