{"id":9031,"date":"2024-07-26T08:33:25","date_gmt":"2024-07-26T08:33:25","guid":{"rendered":"https:\/\/rjoytek.com\/?p=9031"},"modified":"2024-11-28T06:32:28","modified_gmt":"2024-11-28T06:32:28","slug":"mcu-ein-vollstandiger-durchbruch","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/rjoytek.com\/de\/mcu-ein-vollstandiger-durchbruch\/","title":{"rendered":"MCU+: Ein vollst\u00e4ndiger Durchbruch"},"content":{"rendered":"

MCU+: Ein vollst\u00e4ndiger Durchbruch<\/h2>\n\n\n\n
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In den letzten zwei Jahren kam es auf dem MCU-Markt zu erheblichen Engp\u00e4ssen, was zur Entstehung vieler neuer Anbieter f\u00fchrte. Da MCUs oft pin-kompatibel sind, sind ihre funktionalen Architekturen im Allgemeinen \u00e4hnlich, was die Hersteller dazu veranlasst, haupts\u00e4chlich \u00fcber den Preis zu konkurrieren. Reiner Preiswettbewerb sichert jedoch nicht wirklich einen Marktvorteil, was die MCU-Hersteller dazu veranlasst, ihre Strategien zu \u00fcberdenken.<\/p>\n\n\n\n

\u201cMCU+\u201d ist heute die wichtigste Differenzierungsstrategie. Wie der Name schon sagt, geht es darum, die F\u00e4higkeiten von MCUs um KI, Sensorik, Kommunikation, Verschl\u00fcsselung und andere Funktionen zu erweitern, um eine umfassendere L\u00f6sung zu schaffen und die Wettbewerbsf\u00e4higkeit der Produkte zu erh\u00f6hen.<\/p>\n\n\n\n

Einige Hersteller integrieren MCUs in einen System-on-a-Chip (SoC), w\u00e4hrend andere sie mit anderen Produkten koordinieren. Im Grunde kann alles nach dem \u201c+\u201d-Zeichen hinzugef\u00fcgt werden, abh\u00e4ngig vom Verst\u00e4ndnis des Herstellers.<\/p>\n\n\n\n

Da der Wettbewerb auf dem MCU-Markt intensiver wird, wird MCU+ zunehmend zum Mainstream.<\/p>\n\n\n\n

01. MCU+KI<\/h3>\n\n\n\n

Vor dem Aufkommen gro\u00dfer KI-Modelle existierte das Konzept der Edge-KI bereits in der Branche. Da KI-Funktionen immer leistungsf\u00e4higer werden, ist die Integration von KI in MCUs zur Realisierung von Edge-seitigen Ein-Chip-L\u00f6sungen zu einem neuen Trend geworden.<\/p>\n\n\n\n

Die Integration von KI\/ML-F\u00e4higkeiten in energiesparende MCUs ohne signifikante Erh\u00f6hung des Stromverbrauchs stellt jedoch eine gro\u00dfe Herausforderung dar. Es sind mehrere L\u00f6sungen verf\u00fcgbar, darunter solche, die sich auf Algorithmen und Hardware beziehen.<\/p>\n\n\n\n

Modelle, die auf MCUs laufen, unterscheiden sich von denen auf GPUs und verwenden typischerweise TinyML. TinyML ist ein Teilbereich des maschinellen Lernens mit einem Stromverbrauch im Milliwattbereich. TinyML-Workloads sind sehr einfach und ben\u00f6tigen viel weniger Speicher und Rechenleistung als fortschrittliche KI wie Gesichtserkennung, wobei oft die Bildverarbeitungsqualit\u00e4t f\u00fcr einen geringeren Stromverbrauch geopfert wird. Im Allgemeinen k\u00f6nnen kleinere Algorithmen von der DSP- oder Gleitkommaeinheit (FPU) des MCU ohne gro\u00dfe Optimierung der Effizienz bew\u00e4ltigt werden.<\/p>\n\n\n\n

Um TinyML auszuf\u00fchren, f\u00fchrte Arm speziell f\u00fcr diese Aufgabe entwickelte Prozessorkerne ein, wie den Arm Cortex-M55, der die Helium-Technologie von Arm nutzt, um arithmetische Operationen parallel durchzuf\u00fchren und so GPU-\u00e4hnliche Operationen in kleinerem Ma\u00dfstab zu erm\u00f6glichen. Daher ist der Cortex-M55 besser f\u00fcr die Verarbeitung von KI-Workloads geeignet als typische Kerne, erh\u00f6ht aber dennoch den Stromverbrauch.<\/p>\n\n\n\n

Wenn MCUs gr\u00f6\u00dfere KI-Algorithmen ausf\u00fchren m\u00fcssen, f\u00fcgen viele Hersteller NPUs zur Hardware hinzu, um die KI\/ML-Leistung zu verbessern. Beispielsweise verbessert der Arm Ethos-U microNPU die Leistung von Cortex-M-Kernen erheblich und dient als KI\/ML-Beschleuniger f\u00fcr eingebettete IoT-Ger\u00e4te, sodass KI\/ML-Berechnungen direkt auf dieser neuen microNPU-Architektur ausgef\u00fchrt werden k\u00f6nnen, was weitaus effizienter ist als bei Cortex-M-MCUs.<\/p>\n\n\n\n

KI-f\u00e4hige MCU-Produkte haben in den letzten zwei Jahren einen explosionsartigen Anstieg erlebt.<\/p>\n\n\n\n

NXP war ein fr\u00fcher Anwender von NPUs in MCUs und brachte 2022 die Mikrocontroller-Serie MCX N auf den Markt. Diese Plattform kombiniert die St\u00e4rken der universellen MCUs LPC und Kinetis mit einer von NXP entwickelten Hardware-NPU zur Beschleunigung von Edge-KI-Berechnungen. Die NPU fungiert als KI-Berechnungs-Coprozessor f\u00fcr die CPU mit dedizierten Rechenkan\u00e4len.<\/p>\n\n\n\n

ST hat ebenfalls auf NPUs gesetzt und 2022 den ersten universellen MCU mit einer hauseigenen NPU-Hardware-Verarbeitungseinheit, den STM32N6, mit einer Rechenleistung von 0,6 TOPS vorgestellt. Er integriert au\u00dferdem neue IP- und Video-Peripherieger\u00e4te wie MIPI-CSI-Kameras, Bildsignalprozessoren (ISPs) f\u00fcr maschinelles Sehen, H.264-Video-Encoder und Gigabit-Ethernet-Controller mit Unterst\u00fctzung f\u00fcr Time-Sensitive Networking (TSN)-Endpunkte.<\/p>\n\n\n\n

Die neuesten Produkte von Infineon unterst\u00fctzen den Arm Helium DSP-Befehlssatz und den Arm Ethos-U55 NPU. Die neu eingef\u00fchrte PSoC-Edge-MCU-Serie umfasst die Modelle E81, E83 und E84 mit Helium und NPU sowie dem energiesparenden Hardware-Beschleuniger NNLite von Infineon zur Beschleunigung neuronaler Netze.<\/p>\n\n\n\n

Renesas erzielt Leistung durch leistungsstarke Kerne. Die neue RA8-MCU-Serie verwendet den Arm Cortex-M85-Kern basierend auf der Arm v8.1M-Architektur mit einer 7-stufigen superskalaren Pipeline und bietet zus\u00e4tzliche Beschleunigung f\u00fcr rechenintensive neuronale Netzwerke oder Signalverarbeitungsaufgaben. Der mit Helium (Arm M-Profile Vector Extension) ausgestattete Cortex-M85 ist der leistungsst\u00e4rkste Cortex-M-Kern.<\/p>\n\n\n\n

ADI konzentriert sich seit 2020 auf Edge-KI und integriert CNN-Beschleuniger direkt in MCUs. Beispielsweise verf\u00fcgt der 2023 eingef\u00fchrte energiesparende KI-MCU MAX78000 \u00fcber ein integriertes Hardware-CNN, duale Mikrokerne, Speicher, SIMO und mehrere Kommunikationsschnittstellen, die KI-Inferenz bei sehr niedrigen Energieniveaus erm\u00f6glichen.<\/p>\n\n\n\n

02. MCU+Analog<\/h3>\n\n\n\n

Die Integration analoger Signalkettenf\u00e4higkeiten in MCUs ist nicht neu, sondern begann fr\u00fch im Bereich der Motorsteuerung, wobei MCUs bereits vor \u00fcber zehn Jahren Treibermodule integrierten. Eine starke analoge Leistung ist ein Schl\u00fcsselfaktor bei der Bewertung von MCUs.<\/p>\n\n\n\n

Hersteller integrieren nun mehr analoge F\u00e4higkeiten in MCUs, wobei einige vollst\u00e4ndig integrierte L\u00f6sungen entwickeln, die mehr Hardware und Algorithmen f\u00fcr eine Komplettl\u00f6sung kombinieren.<\/p>\n\n\n\n

TI h\u00e4lt seit langem an den Prinzipien \u201cMCU+analog\u201d und \u201cMCU+Sensor\u201d fest und brachte vor \u00fcber einem Jahrzehnt Produkte wie den PGA900 mit einem 24-Bit-ADC und Cortex-M0-Kern auf den Markt. K\u00fcrzlich umfasst der M0+-MCU MSPM0 die charakteristischen analogen Peripherieger\u00e4te von TI, wie einen 12-Bit-ADC und zwei Null-Drift-, Null-Crossover-Verzerrungs-Operationsverst\u00e4rker.<\/p>\n\n\n\n

ST, mit \u00fcber 20 Jahren Erfahrung in der industriellen Motorsteuerung, bietet die STM32C0-Serie als Ersatz f\u00fcr 8-Bit-\/16-Bit-MCUs und die Einstiegs-Serie STM32G0 mit integrierten 12-Bit-ADCs, DACs und Komparatoren. Die STM32G4-Serie integriert mehrere 12-Bit-ADCs, DACs, schnelle Komparatoren und programmierbare Operationsverst\u00e4rker und ist f\u00fcr fortschrittliche Motorsteuerungen ausgelegt. Die leistungsstarke STM32H5-Serie bietet skalierbare Sicherheitsfunktionen f\u00fcr alle Anwendungsanforderungen, w\u00e4hrend die High-End-Serie STM32H7 die h\u00f6chste Benchmark-Punktzahl f\u00fcr Cortex-M-basierte Mikrocontroller mit einem CoreMark-Wert von 3224 erzielte.<\/p>\n\n\n\n

Der Motorsteuerungs-MCU der n\u00e4chsten Generation von NXP, der S32K396, bildet zusammen mit fortschrittlichen Kernkomponenten (z. B. SBC, Treiber) eine Motorsteuerungsl\u00f6sung der n\u00e4chsten Generation.<\/p>\n\n\n\n

Renesas stellte im November 2023 den MCU RX23E-B vor, der f\u00fcr hochwertige industrielle Sensorsysteme entwickelt wurde. Dieser neue MCU integriert einen 24-Bit-Delta-Sigma-A\/D-Wandler mit einer Wandlungsgeschwindigkeit von 125 kSPS, 8-mal schneller als bestehende RX23E-A-Produkte, und integriert AFE und MCU in einem einzigen Chip, wodurch Systemgr\u00f6\u00dfe und Anzahl der Komponenten reduziert werden.<\/p>\n\n\n\n

Chinesische Hersteller haben ihre eigenen Interpretationen von MCU+analog.<\/p>\n\n\n\n

Chipsea Technology, mit \u00fcber 20 Jahren Erfahrung auf der Doppelplattform \u201canaloge Signal\u00fcbertragungskette + MCU\u201d, konzentriert sich auf Kernbereiche wie ADAS, Fahrwerk und Cockpit. Beispielsweise ist der CS32F036Q ein Automotive-MCU f\u00fcr Karosseriesteuerungsanwendungen, der nach AEC-Q100 zertifiziert ist und eine Komplettl\u00f6sung einschlie\u00dflich MCU, ADC und analogem Frontend (AFE) bietet.<\/p>\n\n\n\n

YuanNeng Core konzentriert sich auf integrierte Designs von MCU+Treiber+MOSFET f\u00fcr intelligente Stromversorgungssysteme. Sein vollst\u00e4ndig integriertes Flaggschiffprodukt MYi0002V0405 kombiniert MCU, Treiber und MOSFET, reduziert die Platinenfl\u00e4che um mindestens 50% und l\u00f6st Probleme wie Volumen, Platzierung und W\u00e4rmeableitung. Es wird h\u00e4ufig in L\u00fcftern, kleinen Wasserpumpen und Kfz-Thermomanagementsystemen eingesetzt. Das Unternehmen betont, dass der MCU in seiner MetaOne-Plattform f\u00fcr intelligente Stromversorgungssysteme f\u00fcr Kunden im Wesentlichen kostenlos ist, wobei eine umfassende L\u00f6sung bereitgestellt wird.<\/p>\n\n\n\n

03. MCU+Sensorik<\/h3>\n\n\n\n

Wenn MCUs das Gehirn elektronischer Produkte sind, sind Sensoren die Sinne. Die Integration beider wird von den Herstellern zunehmend betont.<\/p>\n\n\n\n

Die hier diskutierten Sensoren sind nicht die \u00fcblicherweise in MCUs integrierten Temperatursensoren (zur \u00dcberwachung der Chip-Temperatur und des Zustands des MCU selbst), sondern Sensoren, die f\u00fcr spezifische Anwendungen integriert werden.<\/p>\n\n\n\n

Seit etwa 2014 ist die Kombination von \u201cMCU+Sensor\u201d zum Mainstream geworden. Die meisten L\u00f6sungen der Hersteller trennen jedoch MCUs und Sensoren, da \u201cMCU+Sensor\u201d in den Bereichen SoC und SiP noch nicht Mainstream ist. Derzeit bietet die Trennung von MCU und Sensor mehr Flexibilit\u00e4t.<\/p>\n\n\n\n

Der MCU+-Ansatz von SICMicro besteht darin, kapazitive Sensoren f\u00fcr spezifische Anwendungen wie Touch, Fahrzeugbeleuchtung, Motoren und kabelloses Laden in MCUs zu integrieren. Die CVM012x-Serie integriert 19 Kan\u00e4le zur Eigenkapazit\u00e4tserkennung und ist mit 12-Bit-ADCs f\u00fcr eine verbesserte Kapazit\u00e4tserkennungsgenauigkeit ausgestattet. Diese Automotive-MCUs unterst\u00fctzen die Active-Shielding-Technologie f\u00fcr bessere Touch-Wasserfestigkeit und \u00fcbertreffen damit das \u00fcbliche Produktbereichsniveau bei weitem.<\/p>\n\n\n\n

Die gr\u00f6\u00dfte Herausforderung bei der Integration von MCUs und Sensoren liegt im Prozess, insbesondere bei beliebten MEMS-Sensoren. Aufgrund der Unterschiede in den MEMS- und MCU-Prozessen und des relativ sp\u00e4ten Starts der MEMS-Technologie im Inland erh\u00f6ht die Integration in SoCs die Komplexit\u00e4t. F\u00fcr einfacher zu integrierende Bereiche wie Beschleunigungssensoren und Gyroskope haben jedoch mehrere Unternehmen bereits eine SoC-Integration erreicht, was ein Ausgangspunkt f\u00fcr inl\u00e4ndische Unternehmen sein k\u00f6nnte.<\/p>\n\n\n\n

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04. MCU+Kabellos<\/h3>\n\n\n\n

MCU+Kabellos ist das derzeit hei\u00dfeste Feld mit intensivem Wettbewerb, der sich haupts\u00e4chlich um Bluetooth 5.4 und Matter dreht.<\/p>\n\n\n\n

Die neueste MCX-W-Serie von NXP, basierend auf Arm Cortex-M33, umfasst eine Reihe von pin-kompatiblen Multi-Protokoll-Funk-MCUs, die Matter, Thread, BLE und Zigbee unterst\u00fctzen. Die MCX-W72x-Serie f\u00fcgt Bluetooth-Kanalvermessung hinzu und verf\u00fcgt \u00fcber den Positionierungsberechnungsmotor von NXP f\u00fcr genaue, sichere Positionierung.<\/p>\n\n\n\n

Im November 2023 brachte Infineon die Dual-L\u00f6sung AIROC CYW5551x Wi-Fi 6\/6E und Bluetooth 5.4 auf den Markt und erweiterte damit seine AIROC-Produktlinie. Diese multifunktionale Serie bietet 1\u00d71 Wi-Fi 6\/6E-Konnektivit\u00e4t und erweiterte energiesparende Bluetooth-Konnektivit\u00e4t, optimiert f\u00fcr industrielle, tragbare Ger\u00e4te und andere kleine IoT-Anwendungen. Smart-Home<\/a>, (Dieser Punkt war im Original leer und wurde daher als leerer Punkt beibehalten).<\/p>\n\n\n\n

Im M\u00e4rz 2024 stellte ST die Mikrocontroller-Serie STM32WBA5 vor, die die Protokolle Bluetooth 5.4 LE, Zigbee, Thread und Matter f\u00fcr gleichzeitige Verbindungen mit verschiedenen IoT-Ger\u00e4ten integriert.<\/p>\n\n\n\n

Espressif Technology hat einen hohen Marktanteil bei drahtlosen Kommunikations-MCU-Chips, insbesondere bei Wi-Fi-MCUs. Die Open-Source-Softwarearchitektur und stabilen AIoT-L\u00f6sungen von Espressif bieten weltweit Hunderten Millionen von Benutzern f\u00fchrende drahtlose Konnektivit\u00e4t, Sprachinteraktion und Gesichtserkennungsdienste. Im April 2024 brachte Espressif den ESP32-H4 mit Integration des neuesten Bluetooth 5.4 auf den Markt.<\/p>\n\n\n\n

05. MCUs werden allm\u00e4hlich zu SoCs<\/h3>\n\n\n\n

Die heutigen MCUs \u00e4hneln mit zunehmender Funktionalit\u00e4t eher SoCs, w\u00e4hrend sie ihre energiesparenden Eigenschaften beibehalten. Daher ist es immer noch angemessen, sie MCUs zu nennen.<\/p>\n\n\n\n

Zusammenfassend l\u00e4sst sich sagen, dass Hersteller, um sich im wettbewerbsintensiven MCU-Markt hervorzuheben, differenzierte Funktionen und umfassendere integrierte L\u00f6sungen anbieten m\u00fcssen, um die Time-to-Market ihrer Produkte zu beschleunigen und eine bessere Resonanz mit MCUs zu erzielen.<\/p>\n\n\n\n

RJOYTEK ist ein Technologieunternehmen, das sich auf LCD-Module und Board-Entwicklung spezialisiert. Wir haben eine komplette Produktionslinie f\u00fcr LCD-Modul-Schneiden, Reinigen, Zerspanen und Montage. Wir haben auch ein unabh\u00e4ngiges Designteam. Unsere Fabrik hat die ISO9001-, ISO14001- und ISO45001-Zertifizierungen bestanden. Wir sind in der Lage, gro\u00dfvolumige ODM&OEM-Auftr\u00e4ge anzunehmen.<\/strong><\/em><\/p>\n\n\n\n

Wenn Sie weitere technische Unterst\u00fctzung ben\u00f6tigen, z\u00f6gern Sie bitte nicht, uns zu kontaktieren<\/a>!<\/p>\n\n\n\n