邊緣AI的爆發(fā)，正在徹底改寫 MCU 的生存邏輯。

過(guò)去，MCU 的核心價(jià)值是 “穩(wěn)定控制”，比如操控家電開關(guān)、監(jiān)測(cè)設(shè)備溫度；如今，終端產(chǎn)品需要更復(fù)雜的AI —— 識(shí)別用戶語(yǔ)音指令、判斷機(jī)械故障、分析環(huán)境數(shù)據(jù)，這些需求倒逼 MCU 必須擁抱 AI。

德勤中國(guó)發(fā)布的《技術(shù)趨勢(shì)2025》報(bào)告顯示，2025年全球AI芯片市場(chǎng)規(guī)模預(yù)計(jì)將超過(guò)1500億美元。AI MCU正是其中的關(guān)鍵推動(dòng)力之一，也成為各大MCU企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的新方向。

01

為什么AI成為MCU的 “必選項(xiàng)”？

“用 MCU 的功耗，實(shí)現(xiàn)近 SoC 的智能”，這是 AI MCU 的核心價(jià)值。

“低功耗 + 高性能 + AI 能力” 正逐漸成為 MCU 的核心競(jìng)爭(zhēng)力。背后是三重核心訴求的驅(qū)動(dòng)：

第一點(diǎn)，算力升級(jí)需求。傳統(tǒng) MCU 主打低功耗、低成本，但面對(duì)圖像識(shí)別、數(shù)據(jù)建模等任務(wù)時(shí)力不從心。以智能家居為例，若想通過(guò)攝像頭判斷 “是否有人在家”，傳統(tǒng)方案需要依賴云端計(jì)算，不僅延遲高，還會(huì)產(chǎn)生額外流量成本；而集成 AI 的 MCU 能在本地完成圖像分析，響應(yīng)速度快，且無(wú)需依賴網(wǎng)絡(luò)。

第二點(diǎn)，MCU相較于 MPU或FPGA更具成本優(yōu)勢(shì)。若為了實(shí)現(xiàn)智能功能改用 MPU（微處理器）或 FPGA，成本會(huì)大幅上升，還可能面臨功耗過(guò)高、無(wú)法適配小型設(shè)備的問(wèn)題。AI MCU 則能以接近傳統(tǒng) MCU 的成本，實(shí)現(xiàn)低算力場(chǎng)景下的智能需求，比如工業(yè)傳感器的故障預(yù)判、車載設(shè)備的環(huán)境感知，這讓它在批量應(yīng)用中具備極強(qiáng)的性價(jià)比優(yōu)勢(shì)。

第三點(diǎn)，邊緣AI是智能設(shè)備發(fā)展的重點(diǎn)。邊緣設(shè)備往往依賴電池供電或?qū)δ芎拿舾?，比如智能穿戴設(shè)備、無(wú)線傳感器。AI MCU具備低功耗、實(shí)時(shí)性、開發(fā)周期短等特性，正適用于對(duì)成本和功耗敏感的邊緣智能設(shè)備。

02

AI MCU，落地場(chǎng)景

智能家居是AI模型在MCU中應(yīng)用最為廣泛的領(lǐng)域之一。通過(guò)集成AI模型的MCU，智能家居設(shè)備如智能燈泡、智能插座、智能門鎖等能夠識(shí)別用戶的習(xí)慣和需求，自動(dòng)調(diào)整家居環(huán)境，提高居住舒適度。比如：智能燈泡可以根據(jù)室內(nèi)光線強(qiáng)度和用戶活動(dòng)情況自動(dòng)調(diào)節(jié)亮度；智能門鎖則可以通過(guò)人臉識(shí)別或語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)實(shí)現(xiàn)無(wú)鑰匙開鎖。

在汽車電子領(lǐng)域，AI MCU 的技術(shù)賦能貫穿智能駕駛、智能座艙與車身控制全鏈條。隨著自動(dòng)駕駛向高階演進(jìn)，AI MCU 可高效融合雷達(dá)、攝像頭等多源傳感器數(shù)據(jù)，通過(guò)實(shí)時(shí)分析與快速?zèng)Q策支撐高級(jí)駕駛輔助功能，同時(shí)滿足車規(guī)級(jí)安全標(biāo)準(zhǔn)對(duì)可靠性與低延遲的嚴(yán)苛要求；智能座艙中，其憑借語(yǔ)音交互、環(huán)境感知等能力，實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話的自然流暢與座艙環(huán)境的智能調(diào)節(jié)，大幅提升用戶體驗(yàn)。

工業(yè)自動(dòng)化是 AI MCU 的核心應(yīng)用陣地，在工業(yè) 4.0 的推動(dòng)下，其在預(yù)測(cè)性維護(hù)、電機(jī)控制與機(jī)器視覺等場(chǎng)景中展現(xiàn)出不可替代的價(jià)值。值得注意的是，人形機(jī)器人的智能化依賴大模型。高算力 AI 芯片配上大模型，能讓機(jī)器人在標(biāo)準(zhǔn)化場(chǎng)景里搞定語(yǔ)義理解、任務(wù)規(guī)劃等高層任務(wù)，“智力” 肉眼可見地提升。可一旦遇上要實(shí)時(shí)響應(yīng)的個(gè)性化場(chǎng)景，大模型就顯得力不從心，而 MCU+AI，正是補(bǔ)上這塊短板的關(guān)鍵方案。

03

AI MCU，國(guó)際龍頭搶占先機(jī)

面對(duì) AI MCU 的廣闊市場(chǎng)，國(guó)際芯片巨頭早已紛紛出手，通過(guò)不同技術(shù)路徑打造核心競(jìng)爭(zhēng)力，形成了三類主流方案：

第一種方式，采用專用硬件加速器，應(yīng)對(duì)中高復(fù)雜度 AI 場(chǎng)景。

越來(lái)越多的芯片廠商開始在MCU內(nèi)部集成NPU（神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理單元）。通過(guò)專用硬件電路處理 AI 任務(wù)中的核心運(yùn)算（如卷積、矩陣乘法），避免通用 CPU 的算力瓶頸，是應(yīng)對(duì)中高復(fù)雜度 AI 場(chǎng)景的主流選擇。典型案例包括：

恩智浦(NXP) - i.MX RT700系列

恩智浦早在2018年就推出了面向邊緣AI的eIQ軟件平臺(tái)，逐步構(gòu)建自主的NPU架構(gòu)，顯著提升了智能家居、消費(fèi)醫(yī)療等應(yīng)用的性能表現(xiàn)。

去年9月，恩智浦推出全新i.MX RT700跨界MCU系列，旨在為支持智能AI的邊緣端設(shè)備賦能。i.MX RT700在單個(gè)設(shè)備中配備多達(dá)五個(gè)強(qiáng)大的內(nèi)核，包括在跨界MCU中首次集成eIQ Neutron NPU，可將AI相關(guān)應(yīng)用的處理加速高達(dá)172倍，同時(shí)將每次推理的能耗降低高達(dá)119倍。i.MX RT700 跨界MCU還集成了高達(dá)7.5MB的超低功耗SRAM，與前幾代產(chǎn)品相比，功耗降低了30-70%。

應(yīng)用場(chǎng)景：包括可穿戴設(shè)備、消費(fèi)醫(yī)療設(shè)備、智能家居設(shè)備和HMI平臺(tái)。

意法半導(dǎo)體（ST）：STM32N6系列

去年12月，ST意法半導(dǎo)體正式推出首個(gè)集成NPU的新的微控制器STM32N6系列。STM32N6基于Cortex-M55內(nèi)核，主頻高達(dá)800MHz，提供600GOPS的強(qiáng)大處理能力，是現(xiàn)有最高性能STM32H7的600倍，同時(shí)功耗極低，每瓦可達(dá)3TOPS。這種創(chuàng)新架構(gòu)使得STM32N6能夠在保持傳統(tǒng)MCU優(yōu)勢(shì)的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)高效的AI計(jì)算，為機(jī)器學(xué)習(xí)任務(wù)提供了強(qiáng)有力的支持。

應(yīng)用場(chǎng)景：包含智能家居、工業(yè)自動(dòng)化、智能駕駛、醫(yī)療設(shè)備等。

第二種，擴(kuò)展指令集，主打“輕量高效”。

通過(guò)對(duì) Arm Cortex-M 處理器架構(gòu)的指令集擴(kuò)展，提升通用 CPU 的 AI 運(yùn)算能力，主打“輕量高效、低復(fù)雜度”，適合對(duì) AI 任務(wù)精度要求不高、追求系統(tǒng)簡(jiǎn)潔性的場(chǎng)景。

其核心技術(shù)支撐是 Arm Helium 矢量擴(kuò)展 —— 作為 Armv8-M 架構(gòu)的重要特性，它為 Cortex-M 處理器新增了矢量運(yùn)算指令，可同時(shí)處理多組數(shù)據(jù)。

該方案的顯著優(yōu)勢(shì)在于“低門檻”：無(wú)需額外集成獨(dú)立 NPU 硬件，不僅減少了芯片設(shè)計(jì)復(fù)雜度與成本，還能復(fù)用傳統(tǒng) Cortex-M 的軟件開發(fā)生態(tài)（如編譯器、調(diào)試工具），開發(fā)者無(wú)需學(xué)習(xí)全新的 NPU 編程邏輯，即可快速將 AI 功能融入原有嵌入式系統(tǒng)。典型案例包括：

瑞薩：RA8x1系列

瑞薩電子處于MCU行業(yè)領(lǐng)先地位，隨著RA8系列MCU推出，成為業(yè)內(nèi)第一家基于Cortex-M85內(nèi)核的MCU供應(yīng)商。

今年7月，瑞薩電子又正式發(fā)布RA8P1系列MCU，這款產(chǎn)品專為語(yǔ)音和視覺邊緣AI應(yīng)用而設(shè)計(jì)，配備雙Arm內(nèi)核——1GHz的Cortex-M85和250MHz的Cortex-M33——以及一個(gè)Arm Ethos-U55 NPU，可提供高達(dá)256 GOPS的AI算力。在安全性方面，這款新型MCU支持Arm TrustZone安全執(zhí)行環(huán)境、硬件信任根、安全啟動(dòng)，以及先進(jìn)的加密引擎，確保在關(guān)鍵邊緣應(yīng)用中的安全部署。

瑞薩還發(fā)布了面向高性能邊緣AIoT和人機(jī)界面的64位RZ/G3E MPU。該處理器集成了四核Arm Cortex-A55 CPU、Cortex-M33內(nèi)核以及先進(jìn)的圖形處理功能。RZ/G3E內(nèi)嵌Arm Ethos-U55 NPU，提供高達(dá)512 GOPS的AI算力，可分擔(dān)主CPU負(fù)載，用于圖像分類、語(yǔ)音識(shí)別和異常檢測(cè)等任務(wù)。

應(yīng)用場(chǎng)景：包含電機(jī)控制、機(jī)器視覺、語(yǔ)音交互等。

值得注意的是，國(guó)際領(lǐng)先的芯片IP設(shè)計(jì)與服務(wù)提供商Arm 近日宣布，正式推出自主研發(fā)的第三代高能效嵌入式芯片IP——“星辰”STAR-MC3。該產(chǎn)品基于Arm v8.1-M架構(gòu)，向前兼容傳統(tǒng)MCU架構(gòu)，集成Arm Helium 技術(shù)，顯著提升CPU在AI計(jì)算方面的性能，同時(shí)兼具優(yōu)異的面效比與能效比，實(shí)現(xiàn)高性能與低功耗設(shè)計(jì)，面向AIoT智能物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，為主控芯片及協(xié)處理器提供核芯架構(gòu)，助力客戶高效部署端側(cè)AI應(yīng)用。

第三種，采用多核異構(gòu)計(jì)算方案。

多核異構(gòu)方案通過(guò)在單顆 MCU 中集成不同類型的計(jì)算核心（如通用 CPU、NPU、DSP），讓各類核心各司其職 —— 通用 CPU 負(fù)責(zé)系統(tǒng)控制與任務(wù)調(diào)度，專用核心（NPU/DSP）處理 AI 運(yùn)算或信號(hào)處理，實(shí)現(xiàn) “計(jì)算資源按需分配”，是工業(yè)控制、智能駕駛輔助等對(duì)實(shí)時(shí)性與算力均有要求場(chǎng)景的優(yōu)選。典型案例包括：

英飛凌:PSOC Edge MCU

PSOC Edge是基于高性能的Arm Cortex -M55內(nèi)核，支持Arm Helium DSP指令集的微控制處理器。它不僅有自研的加速器，同時(shí)還采用了Arm Ethos -U55神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理器，以及Cortex -M33內(nèi)核搭配英飛凌超低功耗NNLite（一種用于加速神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的專有硬件加速器）。其中U55的性能更強(qiáng)，而NNlite的功耗則更低，可方便用戶在不同的場(chǎng)景下使用。

英飛凌最新推出的PSOC Edge MCU根據(jù)階梯式需求，涵蓋三個(gè)系列E81、E83 和 E84，均擁有優(yōu)化的ML學(xué)習(xí)能力。這些產(chǎn)品均基于高性能的Arm Cortex-M55內(nèi)核開發(fā)，支持Arm Helium DSP指令集并搭配Arm Ethos-U55神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理器，以及Cortex-M33內(nèi)核搭配英飛凌超低功耗NNLite。

PSOC Edge E81 采用Arm Helium DSP技術(shù)和英飛凌NNLite神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（NN）加速器。PSOC Edge E83和E84內(nèi)置Arm Ethos-U55微型NPU處理器，與現(xiàn)有的Cortex-M系統(tǒng)相比，其機(jī)器學(xué)習(xí)性能提升了480倍，并且它們支持英飛凌NNlite神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)加速器，適用于低功耗計(jì)算領(lǐng)域的機(jī)器學(xué)習(xí)應(yīng)用。

應(yīng)用場(chǎng)景：主要面向物聯(lián)網(wǎng)、可穿戴設(shè)備和工業(yè)機(jī)器人等領(lǐng)域。

04

AI MCU，國(guó)產(chǎn)廠商開始蓄力

在 AI MCU 技術(shù)浪潮下，國(guó)內(nèi) MCU 企業(yè)也正加速布局，從技術(shù)突破到產(chǎn)品落地全面發(fā)力，力求在這一賽道占據(jù)一席之地。

兆易創(chuàng)新是該領(lǐng)域的領(lǐng)軍企業(yè)之一。

具體來(lái)看，兆易創(chuàng)新的AI MCU，分三個(gè)層次：

一、配合AI場(chǎng)景的MCU。此類MCU主要應(yīng)用于人形機(jī)器人、機(jī)器狗等具身智能相關(guān)產(chǎn)品，負(fù)責(zé)關(guān)節(jié)控制、傳感控制等方面。兆易創(chuàng)新在工控領(lǐng)域長(zhǎng)期積累的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，可直接應(yīng)用于此類場(chǎng)景，目前在該市場(chǎng)已具備較高的滲透率。

二、通過(guò)AI算法和解決方案賦能現(xiàn)有MCU產(chǎn)品家族。通過(guò)AI算法和解決方案搭載現(xiàn)有廣泛的MCU產(chǎn)品家族，去滿足客戶對(duì)AI的需求，如信號(hào)異常檢測(cè)、AI語(yǔ)音識(shí)別、圖像識(shí)別等。

三、內(nèi)部集成NPU的MCU產(chǎn)品。兆易創(chuàng)新在MCU產(chǎn)品中內(nèi)部集成NPU加速AI運(yùn)算的產(chǎn)品，這適用于對(duì)AI算力有特殊要求的產(chǎn)品。

從硬件基礎(chǔ)來(lái)看，其產(chǎn)品矩陣覆蓋多元需求。兆易創(chuàng)新的GD32H7系列芯片采用600MHz Arm Cortex-M7高性能內(nèi)核，支持多種硬件加速，配備了1024KB到3840KB的片上Flash及1024KB的SRAM、新增了大量通用外設(shè)資源，可以為復(fù)雜運(yùn)算、多媒體技術(shù)、邊緣AI等高級(jí)創(chuàng)新應(yīng)用提供強(qiáng)大的算力支撐。

同時(shí)，面向能源應(yīng)用，GD32H7系列芯片搭配高精度ADC，實(shí)現(xiàn)了8-16通道的直流拉弧檢測(cè)方案，并結(jié)合微型機(jī)器學(xué)習(xí)（TinyML）實(shí)現(xiàn)本地端的AI算法，可檢測(cè)異常電弧，起到了保障光伏系統(tǒng)安全運(yùn)行的作用。

場(chǎng)景落地方面，其 AI MCU 已深度滲透家電、工業(yè)、消費(fèi)電子等領(lǐng)域：在家電中實(shí)現(xiàn)智能溫控、電機(jī)預(yù)測(cè)性維護(hù)與定制化交互；在工業(yè)領(lǐng)域支撐設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)、運(yùn)動(dòng)控制優(yōu)化；在消費(fèi)電子中賦能健康數(shù)據(jù)采集與低功耗智能交互。

除了基于 Arm 架構(gòu)的研發(fā)，國(guó)內(nèi)廠商還在通過(guò) RISC-V 架構(gòu)探索自主創(chuàng)新路徑。RISC-V 作為開源指令集架構(gòu)，具有靈活性高、可擴(kuò)展性強(qiáng)、成本低的優(yōu)勢(shì)，正成為邊緣 AI 場(chǎng)景的新選擇。國(guó)芯科技便是這一路徑的代表：

去年，國(guó)芯科技首次推出基于RISC-V架構(gòu)的端側(cè)AI MCU芯片。

國(guó)芯科技AI MCU芯片CCR4001S采用公司自主開發(fā)的RISC-V內(nèi)核CRV4H，主頻230MHz。RISC-V作為開源指令集架構(gòu)，因其極高的靈活性、出色的可擴(kuò)展性以及顯著的成本優(yōu)勢(shì)，正迅速成為芯片設(shè)計(jì)領(lǐng)域中的新選擇。RISC-V內(nèi)核的簡(jiǎn)潔性不僅可以明顯提升芯片的性能，并具有低功耗的特點(diǎn)，非常適合于物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備及其他邊緣計(jì)算場(chǎng)景。

從國(guó)際巨頭的技術(shù)卡位到國(guó)產(chǎn)廠商的加速追趕，AI MCU 的賽道已進(jìn)入 “群雄逐鹿” 的階段。隨著邊緣 AI 需求的持續(xù)釋放，以及芯片技術(shù)的不斷迭代，MCU 的 “智能進(jìn)化” 還將繼續(xù) —— 未來(lái)，它不僅是終端設(shè)備的 “控制中樞”，更將成為邊緣智能的 “算力核心”，徹底重塑工業(yè)、消費(fèi)、汽車等領(lǐng)域的智能形態(tài)。