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在工業(yè) 4.0 浪潮的強力推動下，傳統(tǒng)工業(yè)設(shè)備正經(jīng)歷著一場深刻變革，加速向智能化與自動化邁進。如今，工業(yè)場景日益復(fù)雜，無論是工業(yè)機器人的精準(zhǔn)操控、電機的高效控制，還是預(yù)測性維護的智能決策，都對設(shè)備的性能提出了前所未有的要求。為了滿足這些復(fù)雜應(yīng)用場景的需求，工業(yè)設(shè)備需要大幅提升算力，強化實時處理能力，并具備支持 AI 算法的能力，從而更好地適應(yīng)時代發(fā)展的步伐。
在此背景下，與非網(wǎng)開展了《工業(yè)“MCU+AI”大盤點》的年終專題采訪活動，其中兆易創(chuàng)新MCU事業(yè)部產(chǎn)品市場總監(jiān)陳思偉的受訪內(nèi)容豐富，且包含深刻的行業(yè)洞見，現(xiàn)和大家分享如下：
兆易創(chuàng)新MCU事業(yè)部 產(chǎn)品市場總監(jiān)陳思偉
問題1：在工業(yè)領(lǐng)域，“MCU+AI”產(chǎn)品主要細分應(yīng)用場景有哪些，AI功能可以給解決方案帶來哪些亮點？
答：在工業(yè)領(lǐng)域，“MCU+AI”產(chǎn)品主要細分應(yīng)用場景主要有工業(yè)自動化、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、智慧能源管理、安全監(jiān)控與人機交互等應(yīng)用場景。例如，在設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測、圖像和語音處理、運動控制優(yōu)化、邊緣智能網(wǎng)關(guān)等應(yīng)用中，AI技術(shù)可以顯著提升數(shù)據(jù)處理效率和決策能力。
兆易創(chuàng)新在“MCU+AI”領(lǐng)域中積極布局，推出了GD32H7高性能MCU和創(chuàng)新解決方案。GD32H7系列芯片采用600MHz Arm Cortex-M7高性能內(nèi)核，支持多種硬件加速，配備了1024KB到3840KB的片上Flash及1024KB的SRAM、新增了大量通用外設(shè)資源，可以為復(fù)雜運算、多媒體技術(shù)、邊緣AI等高級創(chuàng)新應(yīng)用提供強大的算力支撐。
同時，面向能源應(yīng)用，GD32H7系列芯片搭配高精度ADC，實現(xiàn)了8-16通道的直流拉弧檢測方案，并結(jié)合微型機器學(xué)習(xí)（TinyML）實現(xiàn)本地端的AI算法，可檢測異常電弧，起到了保障光伏系統(tǒng)安全運行的作用。
問題2：隨著工業(yè)“MCU+AI”技術(shù)的發(fā)展，您觀察到客戶的需求有哪些變化？
答：隨著工業(yè)“MCU+AI”技術(shù)的快速發(fā)展，我們觀察到客戶的需求正在發(fā)生顯著變化。不同行業(yè)的客戶對“MCU+AI”技術(shù)的要求各有側(cè)重，例如工業(yè)自動化強調(diào)實時性和穩(wěn)定性，而家電領(lǐng)域則更關(guān)注成本與用戶體驗的平衡。
首先是產(chǎn)品智能化需求增長，客戶希望通過AI技術(shù)賦能傳統(tǒng)的MCU硬件，提升產(chǎn)品的智能化水平。如在電機驅(qū)動調(diào)試場景中，傳統(tǒng)方法通常需要較長的調(diào)試周期，但引入AI技術(shù)后，可以實現(xiàn)更高效的自適應(yīng)優(yōu)化，從而顯著減少調(diào)試時間。
其次是降本增效和快速響應(yīng)，越來越多的客戶期待通過“MCU+AI”技術(shù)簡化開發(fā)流程，縮短產(chǎn)品上市時間。這不僅減少了開發(fā)周期，還降低了在技術(shù)硬件方案上的資源投入，特別是在需要快速響應(yīng)市場需求的場景中。
最后是客戶對技術(shù)支持和生態(tài)系統(tǒng)的依賴性也在增加，有越來越多客戶希望半導(dǎo)體廠商能夠提供完整的技術(shù)支持，包括更加成熟的工具鏈、預(yù)訓(xùn)練AI模型等。正是深刻理解了客戶的需求，兆易創(chuàng)新不僅提供卓越的MCU，還有提供一系列豐富的解決方案，來幫助客戶快速實現(xiàn)產(chǎn)品開發(fā)目標(biāo)。比如自研的FOC/Servo電機控制方案、BLDC 電機控制方案、數(shù)字電源方案、GUI圖形顯示方案、無線能源監(jiān)控通訊方案、AI 算法的直流拉弧檢測方案等。
問題3：“MCU+AI”正在向小型化、輕量化設(shè)備滲透，例如藍牙耳機和智能手表等消費電子。請問您如何看待這些新興應(yīng)用場景對“MCU+AI”的需求？
答：對于像藍牙耳機和智能手表等小型化、輕量化設(shè)備，這些新興場景誠然是對MCU提出了更高的要求，MCU既要兼顧高性能，又要兼顧低功耗，我們認為這也技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)品拓展帶來了巨大機會。
首先，這些小型化需要有優(yōu)異的功耗效率。公司推出的基于Cortex-M23內(nèi)核的GD32L235 MCU低功耗產(chǎn)品線，該系列MCU遵循了多種低功耗數(shù)字設(shè)計理念，采用了超低功耗工藝制程，從硬件層面降低功耗；支持包括深度睡眠(Deep-sleep)、部分睡眠（Sleep）和待機(Standby)等六種低功耗模式。在深度睡眠(Deep-sleep)模式下，電流降至1.8uA，喚醒時間低于2uS；待機(Standby)模式電流更是低至0.26uA。即使在最高主頻全速工作模式下，其功耗也僅為66uA/MHz，實現(xiàn)了效能和功耗間的卓越平衡。
其次，產(chǎn)品的小型化要求硬件方案具有更高的集成度和豐富的I/O資源。GD32L235配備豐富的外設(shè)接口增強連接性，GPIO復(fù)用率高達93%，對比同類低功耗MCU同封裝產(chǎn)品釋放更多I/O資源，極大地滿足用戶開發(fā)所需。此外，GD32L235系列提供了WLCSP25超小封裝選擇，非常適用于可穿戴消費電子、便攜式設(shè)備等對硬件空間有限制的應(yīng)用場景。
最后，新興應(yīng)用場景需要更智能化的交互體驗，例如語音助手、手勢識別等。兆易創(chuàng)新推出了RISC-V內(nèi)核GD32VW553系列芯片，集成了2.4GHz Wi-Fi 6和Bluetooth LE 5.2射頻模塊提供了先進的基帶和射頻性能。比如，可以基于該顆芯片設(shè)計智能手表等可穿戴設(shè)備，可以實時采集用戶的運動數(shù)據(jù)（如步數(shù)、心率、血氧水平），用戶不僅可以通過無線技術(shù)連接手機，也可快速上傳數(shù)據(jù)至云端。這些特性為智能手表提供了更多創(chuàng)新空間，滿足用戶對智能生活的多樣化需求。
問題4：今年以來，貴公司發(fā)布了哪款具有AI功能的工業(yè)MCU產(chǎn)品？該款產(chǎn)品的推出，主要基于什么樣的產(chǎn)業(yè)背景？
答：隨著工業(yè)4.0的推進，傳統(tǒng)工業(yè)設(shè)備正向智能化和自動化方向轉(zhuǎn)型。這要求設(shè)備具備更高的算力、更強的實時處理能力以及支持AI算法的能力，以應(yīng)對工業(yè)機器人、電機控制、預(yù)測性維護等復(fù)雜應(yīng)用場景。
在這樣的產(chǎn)業(yè)背景下，兆易創(chuàng)新推出了GD32F5、GD32H7、GD32G5等系列產(chǎn)品，既滿足了高性能、低功耗、靈活擴展的需求，也進一步助力工業(yè)智能化和邊緣計算的發(fā)展。比如基于GD32H7的AI語音識別解決方案，依托Sensory平臺實現(xiàn)高效的關(guān)鍵詞訓(xùn)練，支持多語言、多關(guān)鍵詞的識別能力，還能將關(guān)鍵詞檢測的結(jié)果通過LCD屏顯示。該方案能夠在 MCU 端側(cè)部署輕量化模型，具備實時語音處理功能，包括精準(zhǔn)的人聲檢測與噪聲抑制，有效保障用戶指令的準(zhǔn)確識別和響應(yīng)。
問題5：在將AI加速器集成到工業(yè)MCU中時，技術(shù)團隊主要面臨哪些挑戰(zhàn)？比如，如何平衡性能與功耗的問題等？
答：如何在資源有限的MCU平臺上實現(xiàn)高效的AI計算，如何平衡在性能與功耗、如何優(yōu)化AI算法的高效執(zhí)行等等方面，這些都是技術(shù)上的需要有突破的挑戰(zhàn)點。
首先，性能與功耗的平衡是最為關(guān)鍵的挑戰(zhàn)。AI加速器通常需要較高的算力，而工業(yè)MCU又要求低功耗、長時間穩(wěn)定運行。最后，AI算法的適配與優(yōu)化對工業(yè)MCU尤為重要。為了解決嵌入式系統(tǒng)資源有限的問題，兆易創(chuàng)新采用了輕量級AI模型和硬件加速技術(shù)，使AI算法能夠在MCU上高效運行。此外，團隊還提供了完整的工具鏈支持，幫助客戶輕松將AI應(yīng)用從云端遷移到邊緣設(shè)備，實現(xiàn)高效的AI推理。
問題6：在邊緣端使用搭載AI加速器的工業(yè)MCU芯片，如何有效降低成本并提升整體效益？
答：在邊緣端使用搭載AI加速器的工業(yè)MCU芯片，能夠通過以下3個方面有效降低成本并提升整體效益。
其一，減少云計算依賴，降低通信成本和功耗。傳統(tǒng)的AI應(yīng)用通常需要將數(shù)據(jù)上傳至云端進行處理，這不僅會帶來高昂的通信費用，還可能面臨網(wǎng)絡(luò)延遲和數(shù)據(jù)隱私問題。搭載AI工業(yè)MCU芯片可以將數(shù)據(jù)處理任務(wù)放在設(shè)備本地進行，即進行邊緣計算。這樣一來，不僅能夠減少對云計算資源的依賴，還能避免由網(wǎng)絡(luò)波動帶來的數(shù)據(jù)丟包和較為顯著的網(wǎng)絡(luò)延遲，邊緣計算可以減少數(shù)據(jù)傳輸的頻次，從而降低系統(tǒng)整體功耗。同時，本地化處理對系統(tǒng)安全和數(shù)據(jù)隱私保護也帶來了顯著提升，有效避免了因云端傳輸可能產(chǎn)生的泄露風(fēng)險。
其二，降低硬件成本。AI算法推理能力，無需額外的高性能處理器或外部硬件設(shè)備。傳統(tǒng)的工業(yè)應(yīng)用可能需要專門的AI計算平臺或GPU來執(zhí)行復(fù)雜的推理任務(wù)。例如，之前工業(yè)場景需要增加額外的算力模塊來做算力盒子，而兆易創(chuàng)新將AI技術(shù)與MCU芯片融合，小體積的芯片上實現(xiàn)高效的AI推理，減少了系統(tǒng)中對多個硬件組件的需求，顯著降低了硬件采購成本。
其三，提高實時性和可靠性。兆易創(chuàng)新基于GD32H7的AI直流拉弧檢測方案，克服了多路高頻信號采集、資源受限環(huán)境中的高效AI推理、以及模型訓(xùn)練與部署一體化的技術(shù)難點。公司還自研AI算法與硬件優(yōu)化，能夠?qū)χ绷骼∵M行精確識別和實時響應(yīng)，減少了誤報和漏報的可能性，降低了因系統(tǒng)故障或錯誤檢測帶來的維修和維護成本。GD32H7實現(xiàn)了在500K采樣率下支持12路ADC通道的實時檢測，CNN模型大小僅1.7KB，單次推理耗時不超過0.6ms，可即時響應(yīng)拉弧現(xiàn)象，通過集成AI模型，該方案能夠識別直流拉弧特征，區(qū)分正常操作和異常情況，降低誤報率，有助于延長設(shè)備的使用壽命，從而進一步節(jié)約長期運行成本。
問題7：貴公司工業(yè)“MCU+AI”產(chǎn)品采取了哪些措施來確保用戶的數(shù)據(jù)安全性和隱私性？
答：兆易創(chuàng)新非常重視用戶數(shù)據(jù)的隱私保護，在工業(yè)“MCU+AI”產(chǎn)品的設(shè)計和開發(fā)中采取了以下措施來確保用戶的數(shù)據(jù)安全性和隱私性。
開發(fā)階段數(shù)據(jù)隱私保護。在開發(fā)階段，兆易創(chuàng)新非常重視用戶數(shù)據(jù)的隱私保護。在導(dǎo)入和部署AI模型時，兆易創(chuàng)新提供的算法和模型僅限于技術(shù)支持，確保用戶的數(shù)據(jù)始終由客戶控制。我們認為，客戶的數(shù)據(jù)是其重要資產(chǎn)和經(jīng)驗，因此不會接觸或存儲客戶的數(shù)據(jù)，避免了任何潛在的數(shù)據(jù)泄露風(fēng)險。
端側(cè)數(shù)據(jù)處理與本地加密。GD32系列MCU芯片內(nèi)置了豐富的硬件加密模塊，確保所有的AI算法和數(shù)據(jù)處理都在端側(cè)進行。這樣，用戶的數(shù)據(jù)無需上傳到云端或傳輸?shù)酵獠?a class="article-link" target="_blank" href="/tag/%E6%9C%8D%E5%8A%A1%E5%99%A8/">服務(wù)器，減少了數(shù)據(jù)暴露的風(fēng)險。所有數(shù)據(jù)和算法都在設(shè)備本地進行加密和處理，確保了數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩浴?/p>
安全環(huán)境與硬件加密保障。兆易創(chuàng)新在硬件安全領(lǐng)域進行了深入設(shè)計。比如，GD32H7產(chǎn)品系列支持多種安全機制，為通信過程的數(shù)據(jù)安全提供保障。內(nèi)置的硬件加解密支持DES、三重DES或AES算法，以及應(yīng)用于多種場合的哈希（Hash）算法，確保傳輸信息的完整性。GD32H7系列MCU Flash/SRAM均支持ECC校驗，能夠有效提升系統(tǒng)運行的可靠性。還集成了RTDEC模塊，可以對AXI或AHB總線數(shù)據(jù)進行實時解密，保護存儲在外部SPI NOR Flash設(shè)備中只讀固件的機密性。通過這些措施，GD32H7能夠有效抵御潛在威脅，為物聯(lián)網(wǎng)硬件數(shù)據(jù)安全提供了強有力的保障。:
問題8：貴公司如何構(gòu)建圍繞“MCU+AI”的生態(tài)系統(tǒng)，以支持開發(fā)者和客戶？
答：兆易創(chuàng)新致力于為開發(fā)者提供全面豐富的產(chǎn)品資料，包括數(shù)據(jù)手冊、用戶手冊、SDK、固件庫以及開發(fā)板例程，幫助開發(fā)者快速上手并充分發(fā)揮兆易創(chuàng)新產(chǎn)品的潛力。同時，公司自研的 GD32 Eclipse IDE 和 GD32 All-In-One Programmer，全面適配 Arm KEIL、IAR、SEGGER 等主流嵌入式開發(fā)工具，為用戶提供便捷高效的開發(fā)環(huán)境。針對高端應(yīng)用場景，兆易創(chuàng)新還聯(lián)合第三方資源，提供涵蓋信號處理、電機控制、圖形顯示（GUI）、語音識別以及邊緣AI代碼的算法和中間件支持，助力更多創(chuàng)新應(yīng)用的實現(xiàn)。
GD32MCU.com 技術(shù)網(wǎng)站也新推出了技術(shù)論壇，作為一個活躍而開放的平臺，匯聚了眾多熱衷于技術(shù)討論的開發(fā)者。論壇為用戶提供了分享經(jīng)驗、交流技術(shù)和解決問題的空間，同時也促進了開發(fā)者社區(qū)的繁榮和技術(shù)生態(tài)系統(tǒng)的完善。
此外，兆易創(chuàng)新積極投身教育事業(yè)，持續(xù)完善教材體系，目前已出版17冊專業(yè)教材，累計銷量超過25,000冊，為技術(shù)普及和教育推廣做出了重要貢獻。同時，公司積極贊助并參與各類大學(xué)生競賽，并推出配套的在線培訓(xùn)視頻，不斷豐富MCU生態(tài)系統(tǒng)的內(nèi)容支持。這些舉措不僅助力培養(yǎng)下一代技術(shù)人才，也為推動行業(yè)技術(shù)發(fā)展奠定了堅實的基礎(chǔ)。
在人工智能領(lǐng)域，兆易創(chuàng)新正在構(gòu)建通用的嵌入式AI平臺（Embedded AI），能夠?qū)I(yè)界主流的AI模型部署至GD32 MCU，為用戶提供廣泛的開發(fā)支持。同時，公司還提供定制化AI服務(wù)，以滿足客戶的差異化需求。我們專注于開發(fā)多樣化的AI解決方案，如拉弧檢測等，未來將推出更多參考設(shè)計，為智能應(yīng)用開辟更廣闊的空間。
展望未來，我們相信這些豐富的生態(tài)資源將進一步降低超高性能MCU的使用門檻，使開發(fā)更加輕松易得，推動更多創(chuàng)新應(yīng)用走向現(xiàn)實。
問題9：您認為“MCU+AI”產(chǎn)品的設(shè)計，未來將呈現(xiàn)哪些技術(shù)發(fā)展趨勢？
答：未來“MCU+AI”產(chǎn)品的設(shè)計將朝著算法輕量化、低功耗、數(shù)據(jù)安全和AIoT融合的方向發(fā)展。MCU將不僅僅是簡單的控制器，還將成為具有強大計算能力、智能決策和實時響應(yīng)能力的核心單元，推動各類智能設(shè)備在更加廣泛的應(yīng)用場景中實現(xiàn)智能化轉(zhuǎn)型。
算法輕量化與硬件加速的普及:隨著Tiny ML（小型化機器學(xué)習(xí)）算法的興起，多數(shù)MCU將能夠支持這些輕量級AI算法。為了滿足更高的計算需求，未來將有更多帶有硬件加速功能的AI MCUs問世。這些MCU配備專用的AI加速單元（如NPU或DSP），使得MCU能夠高效執(zhí)行AI任務(wù)，減少對外部計算資源的依賴。客戶將能夠根據(jù)具體的應(yīng)用場景靈活選擇適合的MCU，既能滿足高算力需求，又能控制成本。
低功耗與高效能的平衡：低功耗將繼續(xù)是MCU設(shè)計中的核心要求。為了實現(xiàn)設(shè)備的長時間穩(wěn)定運行，尤其是在邊緣計算和物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備中，MCU將采用先進的功耗管理技術(shù)，在保證足夠算力的同時，優(yōu)化能效。AI任務(wù)往往對算力有較高要求，因此未來的MCU將更加注重在處理AI任務(wù)時提供足夠的計算能力，同時確保低功耗設(shè)計，滿足設(shè)備長時間運行和即時響應(yīng)的需求，特別是在電池供電的設(shè)備中。
數(shù)據(jù)安全與隱私保護：隨著AI技術(shù)在工業(yè)和物聯(lián)網(wǎng)中的廣泛應(yīng)用，數(shù)據(jù)安全和隱私保護變得尤為重要。未來的MCU將結(jié)合更先進的加密技術(shù)和安全硬件模塊，確保在處理敏感數(shù)據(jù)時不會發(fā)生泄露。無論是在智能家居、醫(yī)療健康設(shè)備，還是工業(yè)控制系統(tǒng)中，確保用戶數(shù)據(jù)和設(shè)備數(shù)據(jù)的安全性將是產(chǎn)品設(shè)計的基礎(chǔ)。未來的MCU將提供硬件級的安全加密，為數(shù)據(jù)傳輸和存儲提供多重防護，保障設(shè)備和用戶的隱私。
與無線技術(shù)的深度融合，推動AIoT應(yīng)用：未來的MCU將與無線技術(shù)（如Wi-Fi、藍牙等）深度融合，推動物聯(lián)網(wǎng)（AIoT）的廣泛應(yīng)用。AI技術(shù)將與無線連接結(jié)合，為設(shè)備提供實時數(shù)據(jù)處理、智能分析和決策功能。通過集成無線通信模塊，MCU將能夠在不依賴云端的情況下，獨立完成數(shù)據(jù)采集、處理和響應(yīng)，從而提升設(shè)備的智能性和自適應(yīng)能力。AIoT應(yīng)用將在智能家居、工業(yè)自動化、智慧城市等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。
