隨著邊緣AI的大火，Tiny ML和NPU MCU也跟著火了起來。早在2022年，ST就曾宣布，STM32N6將成為ST首個加入NPU的產(chǎn)品，很多工程師也對這一產(chǎn)品翹首以盼。

在STM32峰會上，STM32N6正式亮相?！拔覀儗τ赟TM32N6的定義是首款具有 AI 加速能力的高性能的STM32 MCU?！痹谌涨暗腟TM32媒體溝通會上，意法半導體中國區(qū)微控制器、數(shù)字 IC 與射頻產(chǎn)品部 (MDRF) 微控制器產(chǎn)品市場經(jīng)理丁曉磊 (Lisa DING）如是說。

有史以來功能最強大的STM32系列

“STM32N6是目前為止所有STM32芯片中性能最強的產(chǎn)品?！倍岳谠跁h上這樣介紹到。從STM32家族中來看，STM32N6定位“高性能”。STM32N6分為兩個系列，擁有六種封裝形式。兩個系列有著相同的基因，定位都是高性能，不同在于一個定位AI系列（帶NPU），一個定位通用系列（不帶NPU）。

事實上，就有用戶問過丁曉磊一個非常直白的問題——“與STM32高性能MCU STM32H7相比，內(nèi)置Neural-Art Accelerator的STM32N6會有很大的性能提高嗎？”答案是肯定的，與H7相比，N6的AI 處理性能會有600倍的提高。目前，在全球已經(jīng)有50多家早期客戶在用STM32N6做產(chǎn)品的開發(fā)和設計。

“大家知道，能力的強弱跟功耗的強弱一般來說是成一個正比，但是，STM32N6就極好地實現(xiàn)了最優(yōu)化（兩全其美）的效果：用相對最低的功耗實現(xiàn)最高的性能?！倍岳谶@樣強調(diào)道。

從STM32的新特性上來看，內(nèi)核方面，搭載Arm v8.1最新架構(gòu)的800MHz Cortex-M55內(nèi)核，性能達到3360 Coremark，280 DMIPS。相比Cortex-M7加入新的Helium內(nèi)核擴展指令集，可以處理諸如音頻的一些新的DPS處理指令。同時自帶Arm TrustZone功能。

在人工智能MCU里面，NPU是關(guān)鍵元件。Neural-Art Accelerator是ST專有知識產(chǎn)權(quán)的神經(jīng)網(wǎng)絡處理單元。其搭載的NPU算力達到600 GOPS，具有3TOPS/W的優(yōu)異表現(xiàn)。嵌入式的Neural-Art Accelerator 的硬件加速單元在算力處理得當?shù)那闆r下，可以與Cortex-M55 內(nèi)核完全獨立并行工作，可以作為 Cortex-M55的協(xié)處理器，做AI加速能力運算。

我們都知道，在STM32MP2系列中，NPU并非自研。而在STM32N6上，ST為什么選擇自研，而非Arm？事實上，Arm一直是ST的合作伙伴，ST始終非常重視與Arm的合作。然而，ST自研NPU從六年前就開始設計，并且具有一定靈活性，可以根據(jù)不同產(chǎn)品需求進行裁剪，其自研的產(chǎn)品在PPA上具有明顯優(yōu)勢，同時ST也在為未來的技術(shù)創(chuàng)新做準備，尤其是計劃推出的顛覆性技術(shù)——IMC（In Memory Computing，內(nèi)存計算）。這一技術(shù)將能夠基于ST的NPU架構(gòu)進行開發(fā)和應用。

根據(jù)ST的規(guī)劃，第一款神經(jīng)網(wǎng)絡加速器Neural-ART 1，作為STM32N6微控制器的內(nèi)核。其最大性能為4.6 TOPS，能效為1～5TOPS/W。下一步，ST將會進一步發(fā)展第二代數(shù)字內(nèi)存計算D-IMC，這將帶來比第一代 4 倍的性能提升，能夠達到18TOPS和20～40TOPS/W的性能。Neural-ART 3將是具有混合架構(gòu)和50+ TOPS/W性能的產(chǎn)品，預計第三代的性能將比第二代再提升10倍。

在多媒體功能上進行了大幅度升級。為首款帶有MIPI CSI2攝像頭接口的產(chǎn)品，同時搭載專門的圖像處理單元ISP，在外接沒有IPS功能攝像頭情況下，用戶仍然能夠?qū)崿F(xiàn)ISP功能。此外，STM32N6還包括2.5D GPU加速器、H264以及JPEG硬件編解碼能力，

內(nèi)存方面，擁有迄今STM32所有MCU中最大的4.2MB SRAM，使得客戶無需外部擴充內(nèi)存，即可滿足各種要求。

在生態(tài)方面，STM32N6繼承了STM32的基因，不僅和之前STM32生態(tài)系統(tǒng)無縫連接，還擁有ST edge AI Suite工具套件，兼容TouchGFX圖形軟件包，通過各種資源和案例幫助開發(fā)者實現(xiàn)最佳設計。

STM32N6重塑千行百業(yè)

事實上，從醞釀到正式面世，STM32N6經(jīng)歷了30個月。在這30個月里，ST做了哪些工作？丁曉磊對此表示，共有三個關(guān)鍵點：

• 首先，ST在N6產(chǎn)品的關(guān)鍵性能打造上投入了大量精力。包括自研NPU、生態(tài)開發(fā)、IP調(diào)整以及最新、最強大的功能。

• 其次，AI 應用并非單純依賴硬件產(chǎn)品就能解決，相關(guān)的生態(tài)配套同樣至關(guān)重要，包括應用案例等支持。N6帶有NPU的硬件架構(gòu)能夠支持廣泛的應用，如計算機視覺、語音識別、聲音分析等。這些應用都需要配套的AI模型和生態(tài)軟件支持。

• 第三，完善生態(tài)系統(tǒng)是工作的重點之一。AI開發(fā)門檻較高，尤其是對于MCU開發(fā)者，如果要讓他們快速使用N6，必須提供完善的生態(tài)支持。如果ST不開發(fā)相應的生態(tài)工具，門檻將非常高。為了降低這一門檻，ST開發(fā)了Cube AI、Edge AI Core、Edge AI Suite等一系列工具和平臺，確保開發(fā)者能夠高效地進行 AI 開發(fā)。

丁曉磊強調(diào)，過去，依賴大型SoC或者說云端才能實現(xiàn)的服務，在STM32N6的加持都開始下沉到了邊緣端。比如，目標分類、姿態(tài)估計、目標分割這些在過去都要在云端實現(xiàn)，現(xiàn)在可以在邊緣端，甚至于可以在MCU端去實現(xiàn)所有這些新的應用，這是 STM32N6 帶給邊緣端應用一些可能。

如何利用STM32N6的AI能力，升級現(xiàn)有設備和應用？丁曉磊舉了兩個典型例子：光伏和新能源領(lǐng)域中，用戶檢測、工業(yè)自動化領(lǐng)域中的預測性維可以用來檢測機器的正常和非正常狀態(tài)；儲能和動力電池的電源管理領(lǐng)域，許多應用都采用了邊緣智能技術(shù)，這些模型過去需要運行在大型 SoC 芯片上，但隨著MCU算力的提升，許多以前只能在SoC上運行的應用現(xiàn)在也能在MCU上實現(xiàn)，這一變化不僅有助于降低BOM（物料清單）成本，減少外圍器件數(shù)量，還降低了設計的復雜性，使開發(fā)人員的工作變得更加便捷。

STM32N6 作為一顆通用MCU，在非常多的領(lǐng)域都有落地，包括個人產(chǎn)品、消費類、可穿戴設備，包括機器人、智能樓宇、白色家電、智能工業(yè)、無人機、智能家居等領(lǐng)域。

媒體會上，丁曉磊對STM32N6在中國區(qū)的一個案例進行了重點介紹：ST與莫界（Metabounds）合作，開發(fā)了一款可穿戴一體化AR眼鏡。ST與該客戶的合作已經(jīng)接近一年，在過去半年多時間里保持著密切的合作關(guān)系。該公司已完成 AI 眼鏡原型的開發(fā)，并在CES 2025上展示了這款產(chǎn)品。

在合作過程中，莫界提供了大量反饋。STM32N6的高性能、高效能以及低功耗特點使得該項目得以突破技術(shù)瓶頸，成功研發(fā)出業(yè)內(nèi)最輕的僅35克的一體化AR眼鏡。眾所周知，AR 眼鏡對功耗和封裝體積有要求極為嚴苛，而STM32N6的性能恰好滿足了這些需求。

莫界科技的創(chuàng)始合伙人周鑫表示，我們?yōu)檫@款AR眼鏡產(chǎn)品賦予了顛覆式的創(chuàng)新，用戶佩戴時不僅能夠享受全場景的智能體驗，還有全天候的舒適感，這需要集成先進的AR 體驗，同時保持輕量級重量和長時間續(xù)航以及日常佩戴的舒適性，從而達到功能性、便利性、舒適性多合一的用戶體驗。實現(xiàn)這一目標，一款能夠提供算力、低功耗、占板面積小的芯片是關(guān)鍵。莫界非常榮幸成為STM32N6早期用戶之一，這款產(chǎn)品幫我們突破了產(chǎn)品研發(fā)過程中的挑戰(zhàn)，STM32N6是一款非常獨特的微控制器芯片，高計算力、低功耗、并集成多項先進功能。

STM32N6通過MCU的功耗和成本，帶來了MPU級別的AI性能，提升了機器視覺處理能力和優(yōu)化。Neural ART硬件加速器的圖形和多媒體性能非常優(yōu)異，還具備專用圖像信號處理器ISP，可以保證的AI眼鏡產(chǎn)品具備超輕的重量，緊湊的外形，在不影響續(xù)航時間的情況下，實現(xiàn)非常迅速的AR功能。而ST 提供的邊緣AI 開發(fā)工具，讓我們能夠快速將先進算法部署到產(chǎn)品中，縮短產(chǎn)品開發(fā)周期。

讓邊緣AI隨處可見

生成式AI、大語言模型、云端AI是現(xiàn)在的大趨勢，而在萬物互聯(lián)時代，如何將AI從云端下沉到邊緣端，使得邊緣具備AI能力是當下必須考慮的問題。而讓物聯(lián)網(wǎng)設備和汽車同時兼?zhèn)渲悄?、安全和互?lián)三大支柱能力，也是當下正在研究的問題。

丁曉磊表示，邊緣AI的實效性更強，隱私保護性也更好，可以更高效地進行自主計算和執(zhí)行。信息安全是云連接智能時代不可或缺的能力，而邊緣AI則能夠識別驗證、數(shù)據(jù)保護，實現(xiàn)安全的能力。云端AI則能夠用更大算力，去實現(xiàn)更大語言模型。這樣來看，雙方互相協(xié)同，擁有不同的定位，并且在形成一個云邊端的架構(gòu)。

基于對上述架構(gòu)理解，我們將越來越多地看到AI的推理端逐步從云端下沉至邊緣端，這樣能夠帶來諸多優(yōu)勢：首先，邊緣端具有優(yōu)越的實時性，能夠提供超低延遲，滿足工業(yè)、消費類、醫(yī)療及家電等領(lǐng)域?qū)崟r性的高需求；其次，隨著算力不斷提升和成本降低，邊緣端能夠有效減少數(shù)據(jù)上傳至云端的需求，大大增強了隱私性和安全性；最后，邊緣端還具備高能效、低數(shù)據(jù)傳輸率、低功耗等優(yōu)勢，能夠?qū)崿F(xiàn)更多新型操作。因此，邊緣端推理在各方面展現(xiàn)出巨大的優(yōu)勢。

在構(gòu)建一個具備AI算力的世界時，我們需要思考如何在云端與邊緣端之間實現(xiàn)合理的分布。隨著發(fā)展，云端中心的架構(gòu)逐漸轉(zhuǎn)向以邊緣端為中心，而要實現(xiàn)這一轉(zhuǎn)變，就需要不同的硬件和軟件支持。這正是ST推出STM32N6的原因所在。

在邊緣 AI 領(lǐng)域，ST已深耕十多年?！拔覀兿Ｍ吘堿I隨處可見，且證明未來AI將會隨處可見?！倍岳诒硎?，根據(jù) ABI 市調(diào)機構(gòu)的數(shù)據(jù)，到 2030 年，邊緣端 TinyML MCU 市場的復合年增長率預計將達到113%。無論是在電源管理、電弧檢測、人臉目標識別，還是異常檢測等應用領(lǐng)域，這樣的增長率意味著越來越多的應用案例將逐步被采用。

隨著越來越多的傳統(tǒng)嵌入式開發(fā)者進入人工智能領(lǐng)域，ST正在擴展其生態(tài)圈，提供更多工具和開發(fā)便利。這些開發(fā)者正越來越多地利用MCU來進行邊緣端人工智能開發(fā)。

據(jù)統(tǒng)計，截至2024年第一季度，ST在全球有超過5萬名活躍客戶使用ST的邊緣AI 開發(fā)工具。同時，ST推出了ST Edge AI Suite邊緣人工智能開發(fā)套件，該套件涵蓋從創(chuàng)意構(gòu)思、數(shù)據(jù)采集、訓練到模型優(yōu)化、部署和驗證等完整的邊緣AI開發(fā)過程。ST 的全套開發(fā)工具為開發(fā)者提供了強有力的支持，幫助他們順利進行開發(fā)。

此外，ST一直注重與人工智能領(lǐng)域諸如NVDIA和AWS的先行者深入合作，推動行業(yè)的發(fā)展，最終目標是讓邊緣AI隨處可見。