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ST量产G0单片机,欲延续F0的销量辉煌
wangying | 2018-12-05 17:48:40    阅读:4505   发布文章

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照片:从左至右,ST中国区微控制器事业部市场及应用总监曹锦东先生ST微控制器部产品线市场经理Pierre Charvet先生ST中国区微控制器事业部市场经理于引女士

        G0量产,是F0的延续
        F0是STM32单片机(MCU,微控制器)中的明星系列,销量位居该公司第二(注:第一是F1系列)。近日,ST(意法半导体)公司宣布量产STM32G0系列MCU,以替换原先的F0系列,性能更高,功耗更低,来进一步提高STM32在相关细分市场上的覆盖率。

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图 STM32平台的14个系列(均有十年供货保证)
        此前的2018年10月12日,意法半导体(ST)曾宣布推出STM32微控制器(MCU)家族的第12个产品系列,定位于无线的STM32WB系列,仅仅一个多月,ST又推出了两个系列——低功耗的L5系列和此次发布的G0系列。可见,在过去的12年间,ST已发布了13条产品线(注:如果包括G0,就是14条产品线),形成了一个广泛而密集的32位MCU平台,产品型号达800多个。2019年ST将有更多的产线线和产品型号问世,具体地,G系列可能会推出更多的产品系列;ST销量最大的F1系列是基于Arm M3核的,但ST今后不会在M3核上发展新产品了,而是采用Arm更高效的内核。
        ST中国区微控制器事业部市场及应用总监曹锦东先生解释这样做的原因,称今天客户遇到的挑战是:在做当前的项目时,同时也在考虑下一个项目,因此客户希望今天的项目和下一个项目使用同一个平台,并能够满足现在还无法预测到的更大设计挑战。
        STM32平台希望有丰富的产品线,可以在性能、功耗和客户目前难以预料到的挑战方面对客户有好的支撑。“大中小型客户喜欢ST的原因是:总能找到一个他们需要的STM32系列MCU,无论是高性能还是低功耗。”曹锦东总监称。

        那么,友商也有很多产品线,对于ST来说,如何让客户更容易地使用STM32平台?主要有三方面。首先是和中国的合作伙伴共拓生态系统,因为今天的创新更复杂,例如包含了物联网/大数据处理、AI方面等方面的合作,ST可以提供硬件支撑,帮助客户从想法到设计方面的实现。二是专注垂直应用。今天的应用比过去更复杂,除了控制,还有接入、联网、数据安全等,ST一方面积极创新;另一方面采取收购策略,例如2018年7月收购了Draupner Graphics,现在该公司的TouchGFX套件现已紧密集成在STM32Cube生态系统中,助力AI、可穿戴产品的开发。三,关注广泛的中小客户,在拓展渠道方面,包括线上和线下在开展,例如,2018年9月,STM32官方在线商店入驻阿里巴巴天猫商城,使客户更容易接触和购买ST的芯片和开发板。阿里巴巴近日称,在其所有芯片店里,STM32是最活跃的、转换率(注:指从访问到购买)是最高的。

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        G0的主要优势
        ST微控制器部产品线市场经理Pierre Charvet先生介绍了G0,主要目的是希望产品高效、稳健、简单。具体地,高效体现在集成度高、低功耗,稳健体现在物理设计上的安全和可靠,简单即工具和生态系统易于使用。

        在降低物料清单成本方面,ST有组直观的数字:无需外部时钟、去耦电容以及采用更小的PCB板,可总共节省15美分;此外增加了USB-C充电,且有安全烧写代码,合计又节省了40美分。

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        内核性能上,G0的主频是64MHz/59 DMIPS,而F0是48MHz,因此G0的性能更高。

1QQ截图20181205180649.png        功耗性能上,尽管不是超低功耗,但是性能也非常好。例如G0提供了很多低功耗模式,例如可快速唤醒、STOP、待机、shutdown和VBAT。尤其VBAT达到了低功耗系列L4系列的水平。

        存储容量选择也很多,量产中的128KB核64KB存均配备最高的32KB SRAM。定时器频率高达128 MHz。12位ADC,采样速率更高,达到2.5MSPS还有16位硬过采样。可以满足宽泛产品需求,适合更多产品需求。

        产品分为基础型、超值型等。超值型在重要功能上决不妥协,提供安全(safety)等保证。

        热门问答
问:既然G0是F0的延续,为何要开辟一个新系列G0?
答:性能也有很大提升,降低了BOM(物料清单),因此通用性更强,适合消费电子和工业等广泛客户。例如定时器跑到2倍频率,集成了Timer,适合全温度范围,因而扩展到灯的应用,因为有快速输出,也适合马达应用等。

6QQ截图20181205181159.png        此外,工艺也不同。例如G0的工艺是80 nm,F0是180 nm。

问:M0+为何没有升级到Arm更新的M23内核?

答:M23的特点是更加安全,因为集成了TrustZone。但对客户来说,M0+的使用更简单,无需消化(注:例如代码无需转换)。从成本上,从F0容易延续到G0。
        实际上,ST也有M23和M33的授权,也推出了M33的产品(注:STM32L5)。M23和M33的CPU计算性能有区别,ST通常的策略是从高往低做,半年后大家也许知道是否有新核和新的G系列了。
问:G0有很多安全功能,Arm M23也有TrustZone等安全方案,到底哪种方法更安全?
答:安全是基于ST对客户的了解。G0没有用TrustZone,不是成本的原因。
问:G0的基础系列和超值系列的安全有何区别?
答:safety可以理解为可靠,security为安全。基础系列对于CPU时钟监控、ECC、密钥存储等。超值系列(Safety)去掉了密钥存储,对于芯片本身是安全的。
        Safety和security的关系,以房子为例,房子时间长了墙和窗户会松动,safety是保证你的房子正常运转。Security是防止有人故意破门、破窗而入,即防范恶意攻击,保障你的财产不受侵犯。

        为了更利于读者了解G0,附上G0的官方新闻稿摘要如下。

意法半导体新系列STM32微控制器加快创新脚步,满足智能物联网产品对尺寸更小、功能更强、能效更高的需求
     *低引脚数封装、低功耗、大容量存储器,为智能物联网产品构建紧凑高效的开发平台
     *稳健的新系列Arm®Cortex®-M0 +微控制器,简化的电源连接引脚,卓越的EMS保护机制,同级领先的硬件安全特性
     *强化外设功能,增加对USB Type-C和Power Delivery的支持
        2018年12月4日 – 横跨多重电子应用领域的全球领先的半导体供应商意法半导体 (简称ST)正在扩大其市场领先的Arm®Cortex ®-M内核微控制器产品组合,通过在STM32 *产品家族中新增STM32G0系列微控制器(MCU),提高STM32在嵌入式系统重要细分市场上的覆盖率。新的G0系列瞄准要求尺寸更小且能效更高、功能更强、更安全和性价比更高的入门级应用。
        极其灵活的封装选择和存储容量选项使设计人员能够在更小的空间内设计更多的功能,并节省成本。新的配电架构将外部电源和接地连接减少到只有一对引脚,从而留出更多的封装引脚空间 – 这在许多嵌入式项目中被视为宝贵资源 – 并分配给用户使用。

3.png        此外,意法半导体还为紧凑、经济的低引脚数封装提供更大的存储容量。更重要的是,新一代产品还采用省电创新技术,功耗水平媲美专门设计的超低功耗微控制器。
        为了给今天的物联网设备提供稳健的数据安全保护功能,STM32G0系列引入了各种基于硬件的安全特性,包括支持安全启动的存储器保护机制。为辅助密码加密功能,该系列中的部分产品在这些安全功能的基础上增加了带有硬件随机数生成器(TRNG)的AES-256硬件加密加速器。
        为迎接当前迅速增长的新需求,新系列产品还集成了另一个有价值的功能,即支持最新的USB Type-C和Power Delivery 3.0版本,让设备连接和充电变得更快、更方便。
        STM32G0系列基于Arm Cortex-M0 +内核,在严格的功率预算内提供出色的性能,服务于物联网世界中发展快速的产品,包括智能手机、智能厨房设备、家用电器、空调、消费产品或工业电机控制、高级用户界面、物联网设备、可充电联网设备、无人机、照明系统等。
编者按:
        STM32G0 MCU的更多功能可帮助设计人员压缩下一代产品的实物尺寸和物料清单,同时提升产品性能和功能。
        封装从8引脚到100引脚可选,开发人员可以轻松升级落后的8位MCU设计。闪存容量从16KB到512KB,512KB最小封装是32引脚,开发人员能够在小尺寸、低成本的产品上开发更复杂的应用。
        与典型的入门级MCU相比,64MHz的最大CPU频率支持更高处理速度。另一方面,极其灵活的时钟配置方案让用户能够按照功率预算定制系统性能。内部时钟稳定性极强,可与高端器件媲美,时钟精度在0°C ~ 85°C范围内为±1%,在-40°C ~ 125°C范围内为±2%,这不仅节省了连接专用外部定时器件所需的电路板空间和引脚,而且还可以将物料清单成本降低至少10美分。
        STM32G0系列的能效非常高,运行模式功耗低于100μA/ MHz,并提供多种低功耗模式,以节省电能,延长电池续航时间。当实时时钟(RTC)运行时,停止模式功耗仅为3~8μA,待机功耗仅为500nA(两者都是在3.0V、25°C条件下)。

0QQ截图20181205180757.png        此外,为提高性能、速度和精度,外围设备也进行了升级改进。新系列集成一个12位2.5MSPS的ADC(利用硬件过采样可将精度提高到16位)、一个2通道DAC、快速比较器和7.8ns分辨率的高精度定时器。
        除了可分配给用户更多的I/O端口外,内部配电方案(意法半导体专利)还减少了外部电源去耦组件的数量,从而节省了物料清单成本。
        增强的内部抗电磁干扰(EMS)能力是另一个节省电路板空间和物料清单成本的功能。高于4.5kV的快速瞬变脉冲防护能力,符合IEC 61000-4-4国际标准规定,降低了对周围滤波元件的需求,并简化了电路板布局。确保产品电磁行为良好不费力,有助于产品开发团队顺利通过EMC认证,从而加快产品上市。
        意法半导体计划从STM32G0系列再衍生多个产品线,包括STM32G071和增加硬件加密功能的STM32G081,以及用于大众市场的STM32G070 超值系列。STM32G070CBT6超值系列MCU,拥有48引脚封装和128KB闪存。

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图:ST的基础型和超值型产品[现有(红框内)及规划]

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