隨著5G、云計算、邊緣計算等前沿技術的不斷深耕及普及，萬物皆可聯(lián)的時代，已經到來。據(jù)ABI Research公司的數(shù)據(jù)，2025年全球物聯(lián)網終端連接數(shù)量將達到100億，預計到2030年物聯(lián)網終端連接數(shù)量將達到200億，而到2050年的物聯(lián)網終端連接數(shù)量將達到500億。
隨著物聯(lián)網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)網系統(tǒng)環(huán)境。這也是物聯(lián)網芯片廠商和應用廠商一直追逐的解決方案。
近日，在英飛凌“英”領物聯(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)境中進行，這種環(huán)境中的身份識別、數(shù)據(jù)安全則是最基礎也是最核心的部分。物聯(lián)網和大數(shù)據(jù)，是英飛凌成名已久的重要優(yōu)勢領域。整合賽普拉斯業(yè)務線之后的英飛凌，物聯(lián)網版圖更加完整。我們致力于成為連接現(xiàn)實世界與數(shù)字世界的橋梁。”
作為物聯(lián)網的核心，計算和處理是整個物聯(lián)網的大腦，數(shù)字世界必須對現(xiàn)實世界的數(shù)據(jù)進行高效及時的處理。
英飛凌科技大中華區(qū)安全互聯(lián)系統(tǒng)事業(yè)部市場經理彭濤表示，數(shù)據(jù)的處理和計算架構正在發(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)和汽車類產品。
PSoC 6: 專為物聯(lián)網而設計
英飛凌科技大中華區(qū)安全互聯(lián)系統(tǒng)事業(yè)部市場經理彭濤介紹，在整合了賽普拉斯的MCU產品之后，英飛凌將可以為客戶提供更加廣泛的產品系列，其中PSoC4、PSoC6是應用于消費類市場和物聯(lián)網市場的主力產品。據(jù)介紹，PSoC6是專為物聯(lián)網設計的MCU，它具有雙核架構、以及低功耗和高性能的優(yōu)勢。在物聯(lián)網邊緣端的應用中，Cortex M4的內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+內核可以做到輸入輸出、控制電容觸摸、藍牙低功耗控制、安全和其它通訊控制功能等等，這樣就給到物聯(lián)網邊緣計算應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，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)網的主力產品，他透露道，下一代PSoC將圍繞安全的Cortex-M33內核，Cortex-M55，以及集成NPU功能的Ethos-U55進行開發(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。
實際上異構的PSoC 6功能就已經非常強大，其中Cortex M4的內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+內核可以負責輸入輸出、控制電容觸摸、藍牙低功耗控制，安全和其它通信控制功能等。而通過集成藍牙低功耗和CapSense觸摸技術，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)網中新呈現(xiàn)的應用趨勢，彭濤表示：由于工藝和封測技術的限制，“MCU+傳感器”在SoC以及SIP領域還不是主流方向。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用需求，非常適合物聯(lián)網當前的發(fā)展需求，比如提供更靈活的設計，加快產品上市時間；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
什么是邊緣計算網絡？邊緣計算是一種架構， 在分布式計算領域，它使服務器和網絡設備等基礎設施更接近數(shù)據(jù)。
在實踐中，邊緣網絡使計算和存儲服務器等硬件更靠近產生數(shù)據(jù)的人員和流程。這縮短了數(shù)據(jù)必須經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)場服務器進行處理，而是在收集數(shù)據(jù)時進行處理。邊緣服務器系統(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聯(lián)計算，再到異構、協(xié)同、全面泛在的智能計算，邊緣計算是必不可少的關鍵組成部分和演進的必然趨勢。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域都做到卓越。而作為開發(fā)人員，他們更希望將物聯(lián)網涉及的各個環(huán)節(jié)集成到一個平臺上處理關鍵問題，從而降低開發(fā)的復雜性。
英飛凌的下一代MCU產品系列
英飛凌的下一代MCU產品系列已經在開發(fā)中，將會集成更多的內核，達到更低功耗、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習和人工智能功能，集成NPU功能的Ethos-U55內核能夠對神經元網絡計算進行硬件加速。此外，集成的數(shù)字圖形處理器，可以提供更先進的圖形顯示；集成的Cortex M33內核則增強了安全功能；同時也增強了數(shù)字外設，特別是能夠實現(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。
彭濤進一步介紹說，物聯(lián)網邊緣計算產品的算力，實際上是一個平衡和綜合的問題。很多時候，人工智能和機器學習還是需要用NPU來處理，并結合一些算法進行優(yōu)化。因此，在英飛凌的新產品中，除了會采用ARM最新的內核Cortex-M55之外，同時還將集成擁有NPU功能的Ethos-U55內核。這方面的產品目前還在研發(fā)中，預計2022年將會發(fā)布。
總結
隨著企業(yè)越來越多地合作開發(fā)支持該技術的開放生態(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。
從技術角度來說，技術體系發(fā)展的脈絡逐漸清晰化，包括邊緣智能、邊云協(xié)同、算力網絡等技術框架漸漸形成，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)字文娛等領域已經有較多成功實踐，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，進行預處理并提取特征數(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)網應用落地。無論從物聯(lián)網應用的使用效率、時間延遲還是安全考慮，計算都會是物聯(lián)網普及的關鍵所在。
