NXP：智能互联设备超500亿，如何让系统设计化繁为简？

伴随着数字化、智能化转型，边缘计算与边缘智能正对我们的世界产生愈发深刻的影响，而微控制器作为其中的关键芯片也发挥着更加重要的作用。在日前举行的一场媒体会上，恩智浦全球资深副总裁、工业及物联网边缘业务总经理Charles Dachs表示，到2030年，全球预计将有超过500亿台智能互联设备，而这都是由一系列关键市场趋势所驱动的。

恩智浦全球资深副总裁、工业及物联网边缘业务总经理Charles Dachs

其中，对绿色能源和能效的推动与采用是首要推动力，它已成为推动设备数量激增的重要力量，这一点在家庭、楼宇、工厂、汽车等领域十分显著。另一大驱动力则来自系统自主性的显著增强，一方面，它能够为居家生活带来便捷，提升工厂流程与制造效率，推动汽车自动驾驶的普及；但另一方面，也对边缘处理能力提出了更高的要求，促使我们在边缘智能管理方面做出更多努力。

与此同时，这些智能设备也正通过蓝牙、Wi-Fi、5G技术实现着“万物互联”，即便在传统的工业领域，工业物联网中的互联设备数量都在以惊人的速度增长。不过，这也带来了严峻的安全挑战，例如在制造环境中，由于设备间高度互联，必须确保这些基础设施免受黑客攻击与恶意侵害。为此，无论是欧洲、中国还是美国，都在加强对这一领域的监管。

与中国市场共成长

恩智浦深耕中国市场30余年。目前，恩智浦在大中华区拥有超过9,000名员工，14个办事处和6座研发中心，并且在天津拥有1座世界级封测厂，其工程师团队的1/3都来自中国。

“我所在的业务部门，绝大多数产品都是在中国制造的。”Charles Dachs表示，恩智浦在中国拥有所有的创新要素，配备了包括硬件设计、软件开发、系统工程、客户支持和销售市场在内的完整团队体系，有超过200款产品在中国定义、研发、执行并交付，且仍在持续增长。

他为媒体展示了几个出自恩智浦中国团队之手的案例：

• AI/ML+电机控制，赋能电动工具。MCX N MCU集成AI/ML功能，赋能电动工具应用；eIQ工具包帮助用户提高训练和验证数据集的效率，轻松构建客户自有的AI/ML模型；单一芯片解决方案，实现AI/ML赋能的自动停止功能和电机控制

• 电源转换，赋能逆变器和储能系统(ESS)。由于电弧故障断路器(AFCI)在逆变器和ESS产品中使用非常广泛，是关键的差异化因素。因此在该方案中，MCX N MCU提供边缘处理能力，帮助完成检测和保护，MCX W MCU通过低功耗蓝牙将结果信息从设备(逆变器/ESS)传输到主中心/网关，恩智浦还提供包括硬件参考设计、软件包和eIQ机器学习工具包的系统解决方案。

• AI/ML声音检测，赋能医疗行业。在医疗领域，恩智浦将AI与AL应用于呼吸机，通过声音检测识别病人打鼾声，实现精准保护，i.MX RT系列与软件方案相结合，实现二合一功能。

• AI/ML视觉检测，赋能智慧工厂。目前，大中华区智能工厂中广泛使用缺陷检测，以提高效率、准确性和灵活性。恩智浦提供丰富的产品组合，满足各种性能需求，包括：i.MX系列在边缘实现高性能CNN视觉算法推理；Wi-Fi产品提供低延迟，及时通知控制中心生产结果；广泛的第三方支持和EBS系统助力中小企业客户快速评估和采纳。

• 支持语音功能的智能家电。在电器领域，恩智浦推出的语音控制功能基于自主研发的VIT Speech to Intent技术，支持多语言控制，满足全球市场需求。

• AI/ML大语言模型，赋能智能家居用户体验。众所周知，大语言模型（LLM）为OEM客户打造高质量智能家居应用体验提供了差异化优势，而借助本地LLM，终端用户可以使用自然语言与各种家居设备进行交互并进行控制。恩智浦为此提供了完整的端到端解决方案，包括i.MX 95应用处理器、连接、安全AI边缘处理和软件，助力家庭与工厂环境做出明智决策。

当然，上述成就仅靠恩智浦自身是很难独立完成的，强大的生态系统是其制胜的法宝。据介绍，恩智浦当前服务超过6,000家中国客户，共同将创新推向终端市场。天津的云实验室就是恩智浦在中国本土创新的生动案例之，依托该平台，恩智浦的团队、设施为客户提供硬件和软件环境，激发他们基于恩智浦产品的创新灵感。

化繁为简

汽车和工业物联网领域是恩智浦的重点发力方向。公司一半左右的业务收入来自汽车，而在工业物联网领域，工厂自动化、医疗、楼宇和能源、智慧家庭是四大重点细分领域，与众多头部企业建立了深厚的合作关系。

Charles Dachs强调称，尽管“在中国市场，我们看到了诸多与恩智浦产品和服务高度契合的机遇。”但需要承认的是，随着产品和解决方案复杂性的大幅提升，制造产品的方式也发生了深刻的变化，恩智浦不能再仅仅聚焦于芯片和硬件层面，而是要致力于提供更多更全面的系统级解决方案，以满足人工智能、功能安全、信息安全等方面的特定技术要求。

为此，恩智浦从下到上依次构建起了由底层软硬件基础、中间层特定技术创新，以及顶层系统级解决方案构建起的完整体系。从下图中可以看到，在底层，恩智浦提供处理、模拟、电源管理、传感器等基础功能；在中间层，定义了信息安全、连接、AI等12个重点技术领域，并投入巨资进行研发；在顶层，恩智浦将底层处理与技术专长相结合，以更有效、更有意义的方式打造完整系统，解决客户问题，实现创新应用。

他指出，与其他公司相比，恩智浦在创新投资水平方面独树一帜——不仅将大量收入用于研发，还提供了完整的参考设计、与合作伙伴共同开发的概念验证，以及包括电路板和应用代码示例在内的完整开发创新环境。这一切，都旨在更好地满足客户需求，推动创新，实现共同发展。

全面的智能边缘产品组合

这样的体系架构理念也体现在产品布局上。目前，从几十兆的传统MCU，到GHz级别的跨界处理器，再到主频更高、复杂性更强的多核应用处理器，恩智浦产品线覆盖了整个处理过程，可以满足不同细分市场的多样化需求。

软件层面，为了适应各细分市场复杂性日益增加，对软件需求的不断攀升，恩智浦提供了强大的软件开发工具，使客户能够轻松地在其广泛产品系列中重用和复用软件，有效应对软件复杂性的挑战。

以边缘处理器领域的MCX系列为例，恩智浦首次通过在MCX N中集成NPU，实现了边缘侧的AI和ML处理能力，定位于高性能的高级信号处理技术；MCX A则以其高性能的智能外设成为主流和广泛应用的处理器系列；MCX C、MCX L和MCX W则分别针对入门级低功耗应用、超低功耗应用和安全、互联、窄带应用进行了优化。

在跨界处理器和应用处理器领域，也推出了多款新品。其中，RT1180主要面向实时控制、TSN交换机和工业通信领域；i.MX 9系列应用处理器则集成了NPU，具备高效的AI和AL处理能力。特别是i.MX 95，其核数更多，能够胜任高性能多媒体应用。

刚刚发布的RT700跨界处理器则是专为智能AI边缘设备设计的，如可穿戴设备、消费医疗设备、智能家居设备和HMI平台，它最高可搭载两个M核、两个DSP和一个NPU，共计5个计算内核，是在跨界MCU中实现eIQ® Neutron NPU的首款产品。与前几代产品相比，RT700实现了70%的提升，其eIQ工具更是为客户工程师提供了从模型开发、训练、部署、测试到转化的全方位支持，使开发工作变得轻松易行。

更安全、更智能的技术支柱

功能安全、连接和AI与机器学习，是12个重点技术领域中被特别强调的3个。

按照Charles的说法，“将安全性置于产品设计核心，致力于实现端到端的安全实施”，始终是恩智浦产品设计的基本原则。为此，其产品组合覆盖了从经济高效到高级别的全方位安全需求，通过引入真正的安全硬件区域，与竞争对手形成差异化竞争。恩智浦甚至还拥有专为处理用户系统安全性而设计的安全MCU，以确保基础设施免受日益频繁的恶意软件攻击。

除了硬件保障安全外，提供完整的云基础设施，允许客户管理MCU的安全密钥，形成了硬件+软件+云端的综合安全体系，也是恩智浦的竞争优势。这意味着，从硬件到终端设备，再通过云服务，恩智浦为客户提供了真正的信任根，实现了端到端的安全性。

量子计算加密是比较有代表性的应用实践。考虑到量子计算对现有加密算法的挑战，恩智浦提供的处理解决方案前瞻性的为量子计算加密做好了铺垫，确保客户设备和基础设施的在未来10-15年内具备长期安全性。

除了功能安全，恩智浦还致力于扩展AI/ML功能。从32位MCU到跨界MCU，再到应用处理器，都内置了AI/ML加速器，提供多TOPS性能；完整的软件框架eIQ帮助开发人员和客户开发、采集、标注、训练、测试并部署他们的模型，算力覆盖角度也从10G到几个T不等，可满足各种应用场景的需求。

Charles Dachs举例说，现在的智能洗衣机已经可以利用AI进行有效载荷管理，并管理能源效率。当衣物放入洗衣机时，它会自动称重，并根据重量调整电机和机器的运行，从而实现低功耗。此外，随着延迟和隐私监管的要求越来越高，更多AI/ML功能正在向边缘迁移。恩智浦的i.MX 9系列产品能够在边缘运行大语言模型，无需连接到云端，使设备变得智能和自主。

在谈到“连接”话题时，他表示，恩智浦不仅提供处理产品组合，还是唯一一家拥有让客户访问智能连接设备所需的所有不同连接元素的公司，其Wi-Fi、蓝牙、Thread、Zigbee、UWB、NFC等全面的连接方案与底层处理能力相结合，是恩智浦帮助生态系统和客户开发其用例的关键之一。

“现在，我们正致力于将这些技术整合成客户可以快速使用和实施的产品，以缩短上市时间，减少他们构建最终应用的工作量。”他说。

恩智浦FRDM(寓意“自由开发板”)开发平台可能就是上述理念的最好载体。当MCX发布时，它就不再是单一的芯片，而是高度集成的开发板。如今，这一理念已延伸至跨界MCU与应用处理器领域。目前，恩智浦拥有超过10款FRDM开发板，覆盖MCX N、MCX A、MCX W及MCX L系列，工程师可以非常轻松的使用并在此基础上快速开发应用程序。

在此基础上，恩智浦还创新性地引入了类似乐高积木的扩展模式，工程师只需简单地将扩展模块插入FRDM板(如图形处理模块)，即可迅速开发出所设想的HMI应用程序。目前，这样的应用示例已经有近100个，而且数量仍在快速增长。

同时提供的还有详尽的示例代码，这有助于工程师借助FRDM开发板，根据应用需求选择合适的扩展模块，并从丰富的应用代码示例中挑选起点，从而大幅加速开发进程。在恩智浦构建的环境中，客户尽享创新的自由。

结语

“中国正处于所有转型的前沿，无论是电气化、人工智能和机器学习，还是汽车、工业物联网，很多引领行业发展的趋势都发生在中国。作为全球技术创新的领导者，恩智浦正深度参与中国生态系统之中，携手用户共同应对来自系统复杂性的挑战。”Charles Dachs说未来，随着能源效率、自主系统的采用、以及实现这些变革的技术需求加速增长，恩智浦将继续投入更多资源，不断推出创新产品，共同推动中国数字化转型和创新发展。