從“DSP+模擬”到“MCU+DSP”架構,數字電源市場也走上變遷之路

2019-06-19 10:56:10 來源:EEFOCUS
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市場研調機構Transparency Market Research(TMR)預測,從2013到2019年,全球電源管理IC市場年復合成長率(CAGR)將達6.1%,到2019年預估規模將成長到460億美元。同時隨著應用市場的變化,要求電源密度、能效更高、體積更小、更具有智能化、定制化等,從模擬轉換到數字電源成為大勢所趨。

 

“早在2013年我們就推出了STM32F3系列,主要是混合信號電源芯片。”意法半導體微控制器事業部數字電源及電機控制市場經理Jean-Marc Mathieu表示,“經過6年的市場驗證,我們從客戶那里得到了很多的反饋和意見,如今在STM32F334系列的基礎上進行迭代推出了STM32G4系列。”

 


左:意法半導體微控制器事業部數字電源及電機控制市場經理Jean-Marc Mathieu
右:意法半導體大中華與南亞區微控制器產品市場經理彭祖年

 

STM32G4的四大關鍵詞

Jean-Marc Mathieu從性能、內置數模外設、安全、完整產品目錄四個方面介紹了STMG4系列的技術優勢:

 


STM32G4系列的四大關鍵詞

 

Jean-Marc Mathieu表示,“STM32G4采用的是Arm Cortex-M4內核,主頻可以達到170MHz,其高分辨率電源轉換定時器內置各種功能,能夠釋放CPU資源并簡化開發過程;模擬外設和轉換器的性能顯著提升;高速連接技術使外部事件響應速度更快;支持最新的Power Delivery USB-C接口,最大輸出功率100W,能夠為設備快速或方便地充電。”

 

為了提升性能,STM32G4系列增加了3種不同的硬件加速器,包括ART加速器(~動態緩存) ,實現全部代碼加速(提升平均性能);關鍵程序加速CCM-SRAM (~靜態緩存) ,預配置確定性保障;數學加速器,涉及三角函數和數字濾波器。

 

在安全方面,STM32G4系列采用雙Bank Flash支持ECC,安全存儲區域可配置大小,用于存放密鑰等敏感信息;當退出時可配置為鎖定,應用程序無法再讀取或調試,適合用于存儲關鍵數據。而且保護固件安全實時升級;編程后調試訪問禁用功能可以降低威脅隱患;其它安全機制包括最先進的AES-256加密引擎、唯一設備ID碼和硬件隨機數生成器(TRNG)。這些安全功能使開發人員能夠應對最新的網絡安全挑戰。

STM32G4產品系列具有豐富的外設資源

 

STM32G4系列的目標應用市場是電機控制,例如:家電、電動自行車、空調;工業設備與測量儀器;高端消費應用,例如:可再充電設備、無人機、玩具;數字電源,例如:服務器、通信電源、EV充電樁和充電站等。

 

架構從“DSP+模擬”到“MCU+DSP”遷移
傳統的數字電源控制器采用的是“DSP+模擬”架構,如今STM32G4系列采用的是“MCU+DSP”,這一架構遷移是否代表著未來的數字電源技術發展趨勢?Jean-Marc Mathieu認為,在“DSP+模擬”架構中,用戶使用的資源都來自DSP廠商,相對比較封閉,實際上用戶更愿意使用通用內核,我們完善了內核系統性能中,隨著工藝的提升具備了DSP性能,并且整體功耗比DSP好。當數字電源要求功耗必須達到98%時,設計者不得不考慮核心控制器系統的能耗,性能的提升會吸引用戶從私有內核轉向ARM內核。

 

從生態系統的角度來看,不管是從性能還是功耗,STM32G4都不輸于DSP,而且用戶還可以借助ARM生態系統開發有吸引力的產品,從硬件到軟件都可以更方便地獲取資源,解決技術問題,這是ARM生態系統和傳統DSP私有內核生態系統的最大不同。

 

Jean-Marc Mathieu還指出,STM32G4的DSP來自于Cortex-M4,包含兩部分指令集:一部分是DSP,一部分是浮點運算指令集,在模擬量的應用場景中會發揮優勢。

 

針對數字電源高中低端市場全覆蓋

 

 

隨著STM32G4系列的發布,STM32產品線實現了數字電源市場高中低應用的全覆蓋。其中STM32F334采用Cortex-M4內核,配置HRTIMer(全功能高精度定時器)v1數字及模擬部分,精度達到217ps,主要服務低端應用;STM32H743采用Cortex-M7內核,計算能力更強,配置配置HRTIMer v1僅數字部分,精度2ns,主要服務高端應用;STM32G4系列是STM32F3的延續,可以滿足中端市場的應用。

 

Jean-Marc Mathieu在演講中也表示,“針對數字電源應用,STM32G4系列增強高精度定時器,填補了低端和高端之間的空白。但是STMG4系列并不是完全取代STMF334,而是在STMF334的基礎上做了提升,覆蓋更復雜的數字電源應用場景。”

 

從2014年發布到針對數字電源的第一款產品STM32F334,到STM32G4的誕生,ST花費了5年的時間。Jean-Marc Mathieu解釋,“在2014年發布第一款產品的時候,我們是數字電源主控市場的新來者,當時的市場被DSP產品壟斷,我需要把第一款產品先投放市場,中間花費了3年時間收集客戶反饋,又花費2年時間設計一個新的IP,因此在5年后才推出了SMT32G4系列。”

 

從2007年到2019年,STM32產品家族已經走過12年的歷程,在主流MCU、高性能MCU、無線MCU、超低功耗MCU,以及MPU上發布了十幾個系列產品,創新一直是STM32的源動力。

 

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作者簡介
郭云云
郭云云

與非網副主編,網名:咖啡不解困。在電子產業圈混跡8載,喜歡聽大咖講產業故事,喜歡聽牛人分析產業趨勢,也喜歡發表自己的“正理邪說”,時刻保持對所見所得的思考。

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