当今社会智能产品大行其道,当家居用品披上智能的外衣,往往能够带给我们无与伦比的科技新体验。眼下的未来将是人工智能与物联网交相辉映的时代,AI技术与loT技术融合,成为新一代AIoT(人工智能物联网),家居产品的智能化成为家居行业的下一个风口。
火热的AIoT市场使担当电子设备“大脑”的MCU(微控制单元)芯片需求大增,新的AIoT场景也对MCU提出更高的要求,32位MCU已逐渐成为AIoT市场的“应用明星”。据估计,全球32位MCU出货量将在2020年达到166亿颗,市场规模将达到137.8亿美元。
当前MCU市场仍由美国微芯、意法半导体、瑞萨科技、德州仪器和恩智浦主导,但在国产MCU企业苦心钻研下,国内32位MCU研发生产已经有所突破。上海芯旺微电子技术有限公司(ChipON Micro,以下简称“芯旺微电子”)自主研发的KF32L530芯片就是其中的佼佼者。
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性能出色,自研“KungFu”凸显中国芯竞争力
MCU作为通用电子产品的基础部件和心脏,其重要地位不言而喻。一直以来,国际主流厂商始终把持着关键市场和核心技术,我们随时有被人卡脖子的风险。国产芯片研发起步晚、更新迭代少,加之进口芯片早已入局市场,导致国产MCU成长缓慢。芯旺微电子凭借多年来坚持不懈的悉心研究,打破技术垄断,在芯片研发方面屡创佳绩,也凭借过人的品质成为施耐德、西门子等多家世界五百强企业的微控制器和芯片供应商。
KF32L530芯片是芯旺微电子基于自研架构“KungFu”研发的重磅产品之一。基于“KungFu”架构的KF32系列在保证和提升高可靠性能的同时,进一步实现了在低功耗、高可靠、高性能三方面的极致均衡,补齐了三者无法全部兼容的短板,树立了低功耗高性能高可靠32位MCU新标杆。
在延续“KungFu”架构的优越性能基础上,KF32L530芯片实现进一步地飞跃。KF32L530芯片内置512KB Flash容量和128KB超大RAM空间,主频达到120Mhz,这样超高的运算性能足以应对AIoT场景智能设备的所必须的复杂功能。同时带有多通信接口,多达8路串口、以及多个IIC/SPI/I2S接口,支持CAN,USB2.0。
在人机交互方式上,KF32L530芯片展现了更包容更智能的一面——通过集成指纹、音频算法单元,支持触摸式交互、语音识别等多种主流人机交互方式。在系统集成方面,芯旺微电子创新性地将数字电路和模拟电路进行混合,在MCU中集成Touchkey,LCD,PGA,CMP以及12BitDAC等模拟外设,将整个应用系统集成在一个芯片中。在提升性能的同时,KF32L530芯片实现超低功耗及先进功耗管理模式:KF32L530芯片能以低至60uA/Mhz的动态运行功耗,shutdown功耗低至0.2uA,待机功耗低至1uA。这样一来,不仅功耗性能处于行业领先水平,且在功耗管理中,KF32L530芯片能对电子系统的正常运行模式、休眠模式、低功耗运行模式、低功耗休眠模式、停止模式、待机模式、关断模式等7种模式进行精细化管理和切换。
KF32L530芯片的上市应用意味着中国集成电路企业终于真正实现从芯片内核设计到工具开发整个生态链都具备全自有IP的能力——新一轮的MCU洗牌已经开始,中国芯时代悄然而至。
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基于KF32L530芯片智能锁方案
作为一款应AIoT场景需求而生的通用型MCU,KF32L530芯片可广泛应用于各类需要低功耗MCU支持的物联网应用场景,如:智能门锁、音频智能终端、IoT、智能网关、智慧城市、智慧交通、智能家居、便携医疗、智能温控器等等,KF32L530都可轻松驾驭。在智能锁的应用中,KF32L530芯片的优势更是展现的淋漓尽致。
智能锁担负着守护家庭安全的重任,内部构造也要求精益求精。一颗好芯片的注入,就像智能锁拥有了强大的心脏、聪明的大脑,只有这样,智能锁才能更好的守护家庭和爱。
一个典型的智能门锁,内部以MCU为核心,包含集成时钟IC(RTC)、电源管理IC、语音电路、电机驱动IC、操控面板模组和指纹识别模组等功能模块。由于功能芯片较多,管理和设计成本也就随之水涨船高。而这一切的成本,最终将摊派到消费者身上。芯旺微电子推出的基于KF32L530的智能门锁方案,集成多种功能模块,在肩负一切功能的同时,实现对智能锁芯片应用的简化。
智能锁自问世以来,就受到市场的广泛认可。但是因为制造成本较高,价格高居不下。如今,智能锁的价格越来越亲民,早已飞入寻常百姓家,成为最受欢迎的智能家居产品之一。KF32L530减少指纹模组成本,不需用指纹算法来处理芯片算法,同时减少触摸面板成本,无需按键触摸IC,省去了时钟IC的成本;内置大容量Flash,可节约音频存储Flash IC成本。优化MCU的使用功能,减少功能模块的负担,既优化智能锁生产又能真正给消费者带来实惠。
随着市场的逐渐成熟,智能门锁的开锁方式也越来越多样化。除了密码开锁、指纹开锁和IC卡等早期开锁方式,手机、智能手环、蓝牙、人脸识别等开锁方式也逐渐流行开来,对人机交互的多样化和灵敏度也有了更高的要求。KF32L530以自主KungFu32处理器内核架构为基础,内置高性能TouchKey模块,可识别多种人机交互方式;高达150DMIPS的运算能力和12通道触摸按键,让指纹算法、触摸按键算法更加高效。丰富的集成外设资源,提供了大量的资源模块,其中,包括了1 个硬件 CRC32 模块;1 个 AES128 加密模块;1 个独立的RTC(万年历);1 个 LCD 显示模块,可以驱动 8x48 /4x44 模式;2 个 12 位 ADC 模块,支持最多 20 个通道;2 个 DAC 模块;4 个 CMP 比较器模块;2 个可编程增益放大器模块(PGA)等。让智能锁方案拥有更大的可拓展性,开发者可以灵活调用,非常便于开发和调试。在触控方面,KF32L530集成了高灵敏度高性能Touch Key功能,可支持27路高灵敏度Touch Key按键,Touch可支持超过10mm亚克力板覆盖厚度的响应,可以轻松应对各类电磁干扰。
在历史上,新型锁具的发明和开锁技术的进步总是以“道高一尺,魔高一丈”的方式循环往复。智能锁的出现,让忘带钥匙进不了门成为过去式,一定程度上也提升了锁具的安全性,当然这种安全建立在消费者选择可靠的智能锁之上。KF32L530芯片可以抵抗4200V-EFT及8000V-ESD的测试。芯旺微电子拥有十余年汽车和工业领域芯片设计经验,深知安全是芯片使用的重中之重,对安全性把握充满信心。
智能锁虽然免去了忘带钥匙的后顾之忧,但是突然没电的尴尬处境还是时有发生。目前市面上大多数智能锁依然采用电池供电的供电方式,而智能锁对待机时间的要求极高,一般需要一到两年的待机时间,并且需要配合使用低功耗的传感器。所以,智能锁的整体设计方案对功耗的要求是极高的。KF32L530具有低至0.2μA Shutdown功耗,60μA/Mhz的动态功耗,智能锁方案整机平均功耗仅10uA,与当下常规方案动辄50uA的功耗相比,完全实现了质的飞越。在低功耗性能方面,KF32L530已经完全跻身于行业一流水准。基于KF32L530的智能门锁方案将原来外置的4颗IC合而为一,不仅大幅节省了总体器件成本,而且可使得主控板PCB板尺寸变小,为门锁产品设计保留更多的发挥空间,也可以降低整体的方案的功耗。
值得注意的是,KF32L530不仅带来了更低功耗的智能锁方案系统,通过集成MCU+TouchKey+RTC+音频IC,KF32L530还减少了IC的用料需求,降低了设备成本。成本降低将意味着AIoT智能设备在终端市场普及和应用的速度会大大加快,物联网场景落地将再加速。
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助力新基建,破局芯片市场
2020年以来,国家陆续出台了支持“新基建”的相关政策,为MCU市场的拓展带来了巨大利好。
2020年4月20日,国家发改委就“新基建”内容更新了权威说法:新型基础设施主要包括三方面内容——信息基础设施、融合基础设施、创新基础设施。其中信息基础设施包括以5G、物联网、工业互联网、卫星互联网为代表的通信网络基础设施,以人工智能、云计算、区块链等为代表的新技术基础设施,以数据中心、智能计算中心为代表的算力基础设施等。
从“新基建”的通信网络基础建设的具体内容来看,MCU市场将有望借助新基建迎来新一轮的大发展。据iFind数据显示,MCU在中国的应用中,与新基建通信网络基础相关的物联网消费电子(26%)、计算机网络(19%)、工业控制(11%)占据了整个MCU应用市场的56%。
国产替代浪潮下,芯旺微电子的自研国产内核架构“KungFu”系列MCU产品脱颖而出。一方面受益于“新基建+国产替代”的增量市场环境,另一方面凭借自有架构下的差异化产品、数年来的本土化产业链服务和稳定的产品供应,芯旺微电子的产品有望在新一轮的MCU市场中形成其极具优势的核心竞争力,为中国新基建注入发展动力。
随着AIoT应用热度的不断提升,包括KF32L530在内的众多MCU将有望在更广阔的物联网市场中大放异彩,助推社会经济发展。未来十年,将是芯片市场竞争激烈的十年,也是国产芯片发展的黄金时代。国产芯片想与国际大厂在更广阔的市场上一较高下,逐步建立MCU生态体系是必由之路。而深耕MCU市场,拥有十多年自主IP研发及项目成功交付经验的芯旺微电子,也有望跻身国际一流、中国自有知识产权的行业高地,打破国际大厂在32位MCU市场和研发技术双垄断的格局,成为国产AIoT自主KungFu内核 32位MCU芯片的破局者,用创新实力实现弯道超车,为中国制造迈向“中国智造”、“中国创造”贡献力量。