智能MCU成大勢，恩智浦推出首款集成NPU的通用MCU

過去MCU的功能就是用來控制，但是現在隨着智能互聯設備、智能工廠、智能家居、智能汽車等邊緣新應用的興起，對MCU的需求已經不僅僅在於簡單的控制，還要能夠幫助進行一定的運算，所以在MCU中集成NPU（神經處理單元）逐漸成為這幾年國際MCU大廠的一個發展趨勢。我們看到，近日MCU廠商恩智浦也推出了首款集成NPU的通用MCU產品。

恩智浦迎來第一個集成NPU的MCU家族

在邊緣計算領域，恩智浦主要有三大類MCU產品：通用MCU、i.MX RT跨界MCU以及i.MX和Layerscape應用處理器。近日，在通用MCU家族的大產品類別中，恩智浦推出了下一代面向邊緣計算的全新產品——MCX微控制器產品組合。MCX的一大亮點就是擁有真正的硬件的神經處理單元，其在內部集成了NPU，這也是恩智浦集成NPU的第一個產品家族。

據恩智浦邊緣處理事業部系統工程高級總監王朋朋的介紹，MCX是在CPU的旁邊增加一個NPU協處理器，在NPU的協處理器內部最主要是擁有計算的通道。如下圖最小的NPU示例是擁有四個計算管道，每個計算管道里有四個計算單元，這是一個4×4的計算處理單元。

MCX具有出色的性能和能效，在NPU上進行機器學習的運算加速時，比如做二維卷積神經網絡、點卷積，或者深度卷積，其性能會比Cortex-M33的內核有至少30倍以上或更高的加速。不僅實現更高的機器學習推理吞吐量，同時不佔用處理器資源。所以MCX在一顆通用的MCU上，既實現了傳統MCU做的事情，同時又實現了人工智能的運算加速。

NPU的加速器也會支持基於eIQ的機器學習軟件開發環境，這與恩智浦之前發佈的MCU或MPU上基於CPU的開發環境和開發工具保持了一致。這為現有用户和新用户在開發時增加機器學習和智能的元素提供了便捷。恩智浦也在入門級的MCU，高端的MCU，以及應用處理器上，採用了統一的架構，在性能層面，可以覆蓋從32次運算/周期到2000次運算/周期，並且未來還可以擴展到更高的性能或更小的單元。因此，恩智浦的軟件支持實現了多代和設備組合的統一，從而為客户提供一致的支持功能和支持解決方案。

MCX是恩智浦15年沉澱厚積薄發的體現

據恩智浦大中華區工業與物聯網市場高級總監金宇傑的介紹，恩智浦此款MCX產品的技術積澱可以從2007年開始説起，涉及此前兩大MCU家族。

2007年，恩智浦推出了首款基於Arm®集成閃存的MCU LPC系列；2010年推出了首款基於Cortex-M4內核的Kinetis系列；2010年同年，恩智浦推出了首款雙核異構的LPC MCU，他們將M4核和M0核放在了一個MCU里面，以便支持一些新的應用領域；到2012年，當時飛思卡爾旗下的Kinetis也推出了首款一個帶無線的MCU，即其首款Sub-GHz的MCU，功能逐漸增強；同年，Kinetis又首先推出了M0+的MCU，在業界也是備受好評；2018年，LPC又推出了一個使用Cortex-M33的具有增強安全性的MCU系列；到2021年，LPC已經達到了出貨量10億顆，而Kinetis的產品也已經上市了超過1000多個品種。

MCX正是集合了LPC、Kinetis這兩個系列產品的優勢，將以往發展中所積累的各種核心技術組合在一起，充分利用原先的平臺開發環境融進新的技術，形成的全新的MCX產品系列。

MCX產品組合包含多種基於Arm® Cortex®-M的MCU可供選擇，同時受到恩智浦MCUXpresso軟件套件和開發工具的廣泛支持，實現了更高的可擴展性、創新型產品功能、簡化系統設計以及開發人員友好的體驗。

四大產品組合滿足各種需求

MCX產品組合一共有四大系列，具體來看，首先是MCX N系列（高性能系列），該系列工作運行頻率為150到250MHz，具有豐富的外設，也首次將NPU和DSP這兩個元素放到了MCU中。此外，還嵌入了恩智浦特有的安全系統——EdgeLock®。

其次是MCX A系列（基準系列），這是一個基礎或者説入門款的MCU系列，工作頻率在48至96MHz之間，它內置定時器、低引腳數、單引腳電源，相對來説非常簡單，恩智浦也針對成本受限應用進行了優化。

第三個是MCX W系列（無線連接系列），在互聯互通時代對於連接尤其無線連接的需求越來越大，W系列的工作頻率在32到150MHz之間。該系列集成了高效的低功耗藍牙無線模塊，另外也高度集成了一些外圍器件，減少了外部BOM。

最后是MCX L系列（超低功耗系列），其工作頻率在50到100MHz之間，力求超低的動態功耗和非常低的泄漏功耗。該系列針對具有低功耗要求的應用做了優化，並且集成了原來的LPC里的低功耗的技術來完成這個產品的設計。

那麼通過上述對四大類產品的描述我們也可以看出，MCX具有幾大特點。一是MCX的產品組合具有更高的可擴展性，從入門級到高算力的集成NPU、DSP的高性能MCU，也有無線和低功耗產品；從內存來説，從4MB閃存到1MB SRAM，從高性能到低功耗都有不同的產品供使用者來選擇。

其次，簡化了系統設計，恩智浦提高了MCU的內部集成度，集成了NPU，還將一些關鍵的核心技術、IP都集中在MCU里面，優化了整個系統的安全性，讓產品更加實用。

三是提供了面向開發人員的軟件，這四款產品都受MCUXpresso支持。MCUXpresso是恩智浦免費提供給開發者的工具，所以原先在LPC、Kinetis有開發經驗的人員可以無縫銜接使用MCX，不再需要花更多時間去學習新的開發工具，加速開發。另外，恩智浦也提供了一些底層的軟件，可以支持更多的中間件產品。

結語

MCX對於恩智浦來説，是一個嶄新的、發揮了承上啟下作用的品牌。「上」是繼承了恩智浦的LPC、Kinetis這兩個優秀家族的優良技術；「下」是其是為當下及今后邊緣計算這個新需求應運而生。憑藉N、L、W、A四個不同的系列的高可擴展性，集成EdgeLock®安全處理單元所發揮的安全功能，以及方便易用的MCUXpresso軟件的支持，更重要的是集成了NPU，恩智浦的MCX必將在邊緣計算這個市場中獲得一片更好的天地。

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