電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文 / 吳子鵬）在汽車(chē)產(chǎn)業(yè)向電動(dòng)化與軟件定義汽車(chē)（SDV）疾馳的浪潮中，汽車(chē)正從 “四個(gè)輪子加一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)” 的機(jī)械產(chǎn)物，演變?yōu)?“四個(gè)輪子加一臺(tái)高性能計(jì)算機(jī)” 的智能終端。同時(shí)，這場(chǎng)變革的核心戰(zhàn)場(chǎng)，正從駕駛艙向動(dòng)力總成深處蔓延。

為了幫助汽車(chē) OEM 積極擁抱這場(chǎng)變化，意法半導(dǎo)體（ST）正式宣布其全新車(chē)規(guī)微控制器 Stellar P3E 全球上市。作為全球首款集成專用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理單元（NPU）的汽車(chē)級(jí) MCU，該產(chǎn)品將助力下一代電動(dòng)汽車(chē)打造更安全、更智能、更高效的 X-in-1 動(dòng)力總成解決方案。

意法半導(dǎo)體通用和汽車(chē)微控制器事業(yè)部副總裁兼總經(jīng)理Luca Rodeschini 表示：“Stellar P3E 是推動(dòng)汽車(chē)‘多合一’系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要引擎，在一顆芯片內(nèi)實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)人工智能、汽車(chē)安全功能和高精度控制功能的完美融合，助力車(chē)企打造能效和智能化水平更高的電動(dòng)汽車(chē)?！?br />

行業(yè)變革下的技術(shù)剛需：多合一與 SDV 驅(qū)動(dòng) MCU 升級(jí)

在電動(dòng)化與智能化的雙重驅(qū)動(dòng)下，“多合一” 動(dòng)力總成架構(gòu)成為行業(yè)主流趨勢(shì) —— 將車(chē)載充電機(jī)（OBC）、直流轉(zhuǎn)換器（DC-DC）、牽引逆變器等原本獨(dú)立的部件整合為單一控制單元，以此降低整車(chē)重量、成本與系統(tǒng)復(fù)雜度。

然而，集成在帶來(lái)效率提升的同時(shí)，也帶來(lái)了前所未有的挑戰(zhàn)。原本由多個(gè) ECU 分散處理的軟件功能如今集中到單一控制器中，導(dǎo)致軟件復(fù)雜性和體量呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)。同時(shí)，系統(tǒng)需要對(duì)電機(jī)進(jìn)行更高精度的控制以實(shí)現(xiàn)能效最優(yōu)，并確保所有功能在強(qiáng)實(shí)時(shí)、高安全要求下穩(wěn)定運(yùn)行。傳統(tǒng) MCU 在算力、存儲(chǔ)容量以及處理新型 AI 工作負(fù)載的能力上已接近瓶頸。

因此，Luca Rodeschini 認(rèn)為，能效提升并非只是改善電池管理系統(tǒng)，還事關(guān)整個(gè)系統(tǒng)及所有部件能否協(xié)同工作，以打造更智能、更經(jīng)濟(jì)的汽車(chē)。為了幫助車(chē)企實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)，意法半導(dǎo)體從三大關(guān)鍵點(diǎn)著手：
·簡(jiǎn)化系統(tǒng)復(fù)雜性、降低成本；
·在控制單元中部署人工智能算法；
·打造新一代高速計(jì)算平臺(tái)，搭配高精度感知與執(zhí)行技術(shù)。

為實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，意法半導(dǎo)體正式推出 Stellar P3E。Luca Rodeschini 強(qiáng)調(diào)，Stellar P3E 并非意法半導(dǎo)體現(xiàn)有產(chǎn)品的小幅升級(jí)，而是全新一類微控制器 —— 實(shí)時(shí)控制與人工智能融合的跨界產(chǎn)品，是電動(dòng)汽車(chē) “多合一” 電驅(qū)系統(tǒng)的理想引擎。

業(yè)內(nèi)首款 Neural-ART?嵌入式 AI 加速器：讓邊緣 AI 實(shí)時(shí)高效

Stellar P3E 的跨界創(chuàng)新在于集成了意法半導(dǎo)體自研的 Neural-ART?加速器，這是業(yè)內(nèi)首款車(chē)規(guī)級(jí)嵌入式神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)加速器，使 Stellar P3E 具備原生 AI 加速能力。

Neural-ART?加速器是意法半導(dǎo)體的核心技術(shù)，作為直接嵌入芯片的 NPU，它將控制模式從響應(yīng)式轉(zhuǎn)變?yōu)樽赃m應(yīng)式，實(shí)現(xiàn)即時(shí) AI 推理，可創(chuàng)建 “智能” 虛擬傳感器，從而以更高性能、更可靠的方式執(zhí)行動(dòng)力總成控制，無(wú)需額外硬件。通過(guò)將 AI 工作負(fù)載從主核卸載，NPU 顯著加快推理執(zhí)行速度，并支持基于 AI 的實(shí)時(shí)虛擬傳感。

Luca Rodeschini 介紹了 Neural-ART?加速器的多項(xiàng)創(chuàng)新：這款專用 NPU 采用數(shù)據(jù)流架構(gòu)，可高效執(zhí)行卷積、池化等神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵運(yùn)算。在部分場(chǎng)景下，該 NPU 的推理時(shí)間僅為運(yùn)行相同算法的中央處理器的六十九分之一，同時(shí)大幅降低功耗與內(nèi)存占用率，顯著提升系統(tǒng)響應(yīng)速度。

依托這顆高效 NPU，車(chē)企在打造 “多合一” 動(dòng)力系統(tǒng)時(shí)可充分享受 AI 原生加速的價(jià)值，包括：
·運(yùn)行速度提升超 20 倍，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí) AI；
·通過(guò)預(yù)測(cè)性維護(hù)延長(zhǎng)系統(tǒng)使用壽命；
·AI 增強(qiáng)型電機(jī)控制，實(shí)現(xiàn)更高能效。

高性能安全計(jì)算平臺(tái)：安全性與靈活性的統(tǒng)一

除 Neural-ART?加速器外，作為全新跨界車(chē)規(guī)級(jí) MCU，Stellar P3E 還具備多項(xiàng)關(guān)鍵性能優(yōu)勢(shì)。首先是強(qiáng)大的計(jì)算能力：Stellar P3E 搭載 4 顆主頻高達(dá) 500MHz 的 Arm? Cortex?-R52 + 實(shí)時(shí)內(nèi)核，CoreMark 跑分達(dá) 8000，為同品類行業(yè)最佳。其創(chuàng)新的 “分鎖核” 設(shè)計(jì)支持開(kāi)發(fā)者動(dòng)態(tài)配置內(nèi)核：可將兩顆內(nèi)核配置為 “鎖步模式” 運(yùn)行關(guān)鍵安全功能；也可讓四顆內(nèi)核獨(dú)立運(yùn)行，以釋放最大計(jì)算性能。這種硬件級(jí)的靈活配置，為集成多種安全等級(jí)各異的軟件功能提供了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

其次是基于 PCM 的可擴(kuò)展 xMemory，這是為軟件定義汽車(chē)打造的存儲(chǔ)基石。Stellar P3E 采用相變存儲(chǔ)器（PCM）技術(shù)，在 28 納米工藝節(jié)點(diǎn)上實(shí)現(xiàn)業(yè)界最高存儲(chǔ)密度 —— 最高配備 19.5MB 非易失性存儲(chǔ)器，容量可達(dá)傳統(tǒng)嵌入式 Flash 的兩倍，讓存儲(chǔ)器不再成為 SDV 性能迭代的瓶頸。

第三是豐富的接口資源。Stellar P3E 在 21×21 毫米封裝內(nèi)，提供多達(dá) 308 個(gè)通用輸入輸出引腳，比市場(chǎng)現(xiàn)有方案增加 20% 以上，為車(chē)企及一級(jí)供應(yīng)商預(yù)留充足的系統(tǒng)拓展空間。隨著 “多合一” 架構(gòu)持續(xù)演進(jìn)，可不斷為控制器新增功能。芯片還配備千兆以太網(wǎng)接口，支持最新 CAN-XL 通信協(xié)議，幫助車(chē)企從傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)逐步遷移至確定性更高的高帶寬拓?fù)浼軜?gòu)，無(wú)需重新設(shè)計(jì)整個(gè)平臺(tái)。

此外，Stellar P3E 還新增智能低功耗模式，可在不喚醒主核的情況下繼續(xù)運(yùn)行部分重要基礎(chǔ)功能。駐車(chē)時(shí)，微控制器進(jìn)入低功耗模式，維持車(chē)輛部分功能正常運(yùn)轉(zhuǎn)，在不額外消耗電池電量的前提下，全天候運(yùn)行部分關(guān)鍵功能。

基于這些領(lǐng)先性能，Stellar P3E 應(yīng)用于汽車(chē) “多合一” 系統(tǒng)時(shí)，可幫助車(chē)企將逆變器、OBC 和 DC-DC 轉(zhuǎn)換器集成到單個(gè) ECU 中，降低線束重量、BOM 成本及系統(tǒng)復(fù)雜度（重量降低 40%，體積減小 20%，高壓連接器成本節(jié)省 60%）。在雙電機(jī)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)中，基于 Stellar P3E 可配置 10 個(gè)集成定時(shí)器模塊，實(shí)現(xiàn)即時(shí)無(wú)抖動(dòng)信號(hào)控制與出色實(shí)時(shí)性能；同步超過(guò) 90 路 ADC 和 PWM 信號(hào)，并行控制前后車(chē)橋；實(shí)時(shí)并行控制前后軸，無(wú)附加延遲。同時(shí)可實(shí)現(xiàn)高分辨率電機(jī)控制，以 102 ps PWM 分辨率完成超精細(xì)控制。

不止于芯片，更是平臺(tái)與未來(lái)

Stellar P3E 的發(fā)布，是意法半導(dǎo)體從硬件供應(yīng)商向 “硬件 + 生態(tài)” 解決方案提供商轉(zhuǎn)型的又一重要戰(zhàn)略成果。

在開(kāi)發(fā)生態(tài)上，Stellar P3E 全面集成于意法半導(dǎo)體 Stellar Studio 綜合汽車(chē)開(kāi)發(fā)環(huán)境，搭配 ST Edge AI Suite 邊緣人工智能套件，形成一體化工具鏈，貫通數(shù)據(jù)科學(xué)家與嵌入式工程師的工作流程，解決 AI、實(shí)時(shí)控制、安全功能開(kāi)發(fā)中的工具碎片化問(wèn)題。同時(shí)提供符合量產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)的 AUTOSAR MCAL軟件包，打通連接軟硬件的 “管道層” 開(kāi)發(fā)瓶頸，加快車(chē)企開(kāi)發(fā)速度，降低集成工作量。

在供應(yīng)鏈上，Stellar P3E 采用 28 納米工藝。該工藝并非最先進(jìn)制程，但可完美平衡模擬功能與數(shù)字復(fù)雜度，且意法半導(dǎo)體可通過(guò)該工藝集成更大容量的嵌入式存儲(chǔ)器，發(fā)揮 IDM 垂直整合制造優(yōu)勢(shì)。依托法國(guó) Crolles 自有工廠的 28 納米量產(chǎn)能力，意法半導(dǎo)體無(wú)需將產(chǎn)能外包給晶圓代工廠，避免高端 AI 芯片需求對(duì)汽車(chē)產(chǎn)品產(chǎn)能的擠壓，將所有產(chǎn)能優(yōu)先分配給工業(yè)與汽車(chē)核心市場(chǎng)，保障供應(yīng)鏈韌性與穩(wěn)定性。

結(jié)語(yǔ)

Stellar P3E 的推出，標(biāo)志著車(chē)規(guī) MCU 正式邁入 “AI 原生” 時(shí)代。其將實(shí)時(shí)控制與邊緣 AI 深度融合的設(shè)計(jì)思路，為汽車(chē)動(dòng)力總成智能化發(fā)展提供了全新范式。在 AI 技術(shù)賦能下，汽車(chē)動(dòng)力總成系統(tǒng)正從 “被動(dòng)控制” 向 “主動(dòng)感知、自適應(yīng)優(yōu)化” 轉(zhuǎn)變，預(yù)測(cè)性維護(hù)、虛擬傳感、能效實(shí)時(shí)優(yōu)化等功能的落地，將大幅提升電動(dòng)汽車(chē)的可靠性、安全性與續(xù)航表現(xiàn)。