英飞凌的物联之道

5G的发展解锁了更多的应用场景，随着数据传输速率的提升，物联设备逐渐升级。节点的计算能力、无线连接和感知能力都有相应的提升，并且出现了AI/ML前置的方式，来优化从端到云的整体反馈效率。此外值得关注的一点是更多的连接也对于安全提出了更高的要求。所有的这些变化，对于开发者而言是提出了更高的设计要求，开发者也更青睐在整套的物联网解决方案上再进行定制化的开发，从而减少开发的时间和难度，抢占市场先机。
所以市场上的谋求物联网市场的半导体厂商，也都具备了无线、计算和传感的产品线。单独的产品能力同样重要，但大家拼的更是对于物联网应用中的场景的理解力、对一些爆款应用上的解决方案的优化能力、对于从端到云的生态整合接入能力。近期英飞凌专门召开了以【“英”领物联】为主题的发布会，和记者分享了英飞凌在物联网上的知识和布局。

物联设备感知——不仅是一个传感器

“Sense、感知部分，也就是传感器，处于物联网应用的最前端，是收集数据非常重要的环节。”英飞凌科技大中华区电源与传感系统事业部高级市场总监廖明颂分享到，“英飞凌希望从人的感官出发，就像眼睛、耳朵、鼻子或者是皮肤等等器官，来规划传感器的产品。”眼睛指的就是视觉方面，英飞凌有高精度的毫米波雷达和3D飞行时间传感器的产品；耳朵指的是高信噪比的麦克风传感器；鼻子指的是世界上体积超小的二氧化碳传感器产品；皮肤的感知则是通过精准的压力传感器来实现。

对于物联网的传感器而言，不同的场景有着不同的现场条件，在消费、汽车或工业场景中都要发挥一个高精度、高可靠性的监测能力，这首先强调的是一个单品的高水准的能力。另外是一个产品之上的解决方案的能力，因为除了传感器之外，还需要相应的应用软件、算法代码以及微控制器等与之相互配合，提供一个高能效、高安全性和便利性的方案。在方案设计中还有一个传感器融合的趋势，通过多种不同类型的传感器的协同工作来提高整个应用的体验。“比如说在电视机上使用传感器，可以精确检测到当前有没有人在看电视，决定电视的关闭或开启，这样就更环保，更智慧。“廖明颂分享到，”再比如说在空调方面，我们可以利用雷达来追踪人，也可以将我们的二氧化碳传感器加入进去，来检测室内环境的空气质量，看看是否要改变送风的角度或者是否要打开新风系统，这些功能都可以通过智慧的融合，带给用户更好的感受。”

传感器的产品种类非常多，这里重点介绍英飞凌一个最新的CO2传感器产品——XENSIV™ PAS CO2，这是目前全球体型最小的一款基于光声光谱（PAS）原理的二氧化碳传感器。这款传感器在体积和重量上均有优异的表现，相比典型的NDIR（非色散红外）传感器尺寸缩小4倍，重量减轻3倍（减轻2克），可为客户的系统节省75%以上的空间。这款传感器采用小巧的SMD封装，其中不仅有传感器还有MCU，同时搭配先进的补偿和配置算法，构成了一个即插即用的小型系统，该新品是英飞凌在专业物联场景的深刻理解之上，提供的一套方案级解决方案，这也是其整体传感器产品思路的体现。

物联计算重心前置，带来端侧计算发展挑战

物联设备的大脑值得就是其中承载着计算任务的MCU/MPU/SoC...占据绝对数量的物联网设备通常采用MCU的计算方案。单纯讲MCU的应用开发而言，工具的打通、连接的打通，提供整体的生态的能力都是非常重要的。MCU的用户除了对于性能参数的考察之外，同样也更关注易用性和平台的持续升级的能力。而对于物联网的MCU的应用，近年来看到了更多具体的一些需求出现：连接的集成（甚至多协议的连接）、端侧的算力需求提升（端侧的AI/ML）、功耗上的不懈追求...据英飞凌科技大中华区安全互联系统事业部市场经理彭涛分享，数据的处理和计算正在发生前移，从云计算为中心的集中式处理时代正在跨越到以万物互联为核心的边缘计算时代，这样首先带来了网络带宽和云存储的成本降低；另外这种基于网络边缘的隐私保护，会优于传统的云端集中数据存储的方式，带来数据安全的提升；但这种大的发展趋势同时也带来了更多挑战：“稳定的无线连接”、“多样的场景感知”、“安全的数据传输”和“实时的计算控制”。开发人员更希望将物联网涉及的各个环节集成到一个平台上处理关键问题，从而降低开发的复杂性。

英飞凌在收购了Cypress之后，在MCU产品组合上变得更为丰富，尤其是原Cypress强势的多核无线MCU产品系列PSoC，从产品定义到架构设计也都是专为物联网应用而生。据悉，当前英飞凌MCU产品具有连接、计算和创建三大核心优势：连接上提供不中断的连接功能，有着同类最佳的连接范围和互操作性；计算上为边缘设备提供安全、高能效和基于数据的计算和控制；创建的优势体现在，基于灵活的开放式架构平台上，为设计者提供丰富的预先配置的构建模块菜单来灵活选择。基于这三大优势 ，英飞凌可以为一些应用提供一站式的完整解决方案，例如完整的穿戴设备/智能手表案例和全屋智能的智能家居解决方案。值得一提的是以PSoC6为核心的智能门锁的解决方案，该方案在智能门锁的市场上已经占据了优势的市场份额，获得了市场的认可。据彭涛介绍，传统的智能门锁需要四颗MCU实现的功能，目前只需要一颗PSoC6就可以实现，包括指纹识别、电容触摸、蓝牙低功耗传输和语音等，双核的架构既保证了高的计算性能，也实现了整体更低功耗表现。

英飞凌的下一代MCU中将会集成更多的内核，包括更低功耗、更高性能的处理器，能够对神经元网络进行硬件加速的NPU，集成的数字图形处理器等；来满足边缘端人工智能、机器学习的需求，图形显示的需求等。安全方面会通过启动新的Arm的M33架构，在TrustZone的基础上进行更好的安全机制的设计。外设方面同样也会根据市场需求进行增加，提高单芯片的功能性。新一代的MCU再配合英飞凌完善的软件平台和代码库，可以为用户开发新一代的物联网设备加快设计的步伐。

构建无缝无感的物联连接

无线连接是物理设备的重要技术支撑，连接技术的发展与物联网的发展趋势也密切相关。早期的物联连接更多的是点对点的连接，通过ZigBee，ZigWave或蓝牙等做一些本地的点对点连接和控制；后面出现了更为智能的连接，以云端为枢纽可以实现更多智能的控制。比如温控器在本地端侧连接到云端的天气数据，做出对于当前温度控制的一个输出；而未来的连接趋势将会是自主连接，例如当我们驾驶汽车到达车库时，自动连接到家庭的网络，同时车库也会通过云端推送给我们的手机一个信息。整个系统会组成一个自主连接，进行自我的学习，所有的无缝连接构建一种更自然无感的体验。

英飞凌有着诸多的有线和无线的连接方案，并且也有不少combo的连接产品。面对未来物联网世界的连接趋势，英飞凌推出了新的无线连接品牌——“AIROC”。据英飞凌科技大中华区安全互联系统事业部市场经理贾智勇介绍，AIROC来源于空气（AIR）和岩石（ROCK）这两个词的组合，意指可以提供坚如磐石的无线连接。该产品线中包含单WiFi芯片、WiFi+蓝牙的Combo芯片、BLE单蓝牙芯片、双模蓝牙芯片以及汽车标准的产品。另外也会推出内置Cortex-R核的WiFi SoC的产品，来满足对于网络实时性要求高的应用开发者。

在Combo的芯片中，由于蓝牙 和WiFi的共存干扰，丢包率是开发者非常关注的问题。英飞凌在芯片底层进行了优化，确保能够达到最高的效率。在一项共存性能测试中（如下图所示），友商的丢包率达到了96%，而英飞凌的无线产品丢包率仅为6%。另外在IP摄像头这一实例的测试中，不论是中距离还是远距离 ，英飞凌的WiFi连接方案几乎达到了友商的三倍，实现了更高的网络效率。这些领先的性能表现都是无线产品的优势所在。

另外针对WiFi6这一新的无线连接技术，英飞凌也已经进行了产品的布局。全新的CYW5557x将会帮助用户解决在传统WiFi连接中的诸多痛点。

物联安全升级——快速集成硬件安全功能

除了传感、计算、执行和连接外，安全问题也是物联设备开发者需要考虑关键。而且随着万物互联的逐步深入，安全问题也愈发凸显，单一节点的数据安全问题也可能引发更大规模的安全事故。据英飞凌科技大中华区安全互联系统事业部市场经理成皓分享，目前不少的物联网终端在设计初期就缺乏安全机制的考量，并没有安全的认证；大部分的物联网系统中数据的链路传输也没有加密，非常容易遭到拦截和泄漏；当前物联设备频繁的空中固件升级（OTA）环节，也容易被非法固件进行控制；另外目前不少的7x24小时的在线设备，可能已经被黑客控制但用户难以察觉，可以被被作为DDoS攻击源。这种暴露的路由器数量全球已经超过5000万台，被控摄像头数量也超过了1100万台。

针对当前的物联设备已经存在的安全问题，开发者需要在设计之初就构建硬件的安全机制，通过硬件逻辑的隔离来保证关键数据的安全性，为系统提供可信任根。在硬件安全方面，英飞凌提供的OPTIGA系列安全芯片可以抵御非常强大的物理侧攻击。据成皓分享，OPTIGA的产品应用非常简单，硬件上将芯片和MCU进行简单的集成，软件端上添加一段简单的代码，这样就可以实现所有安全功能的实现。这种硬件安全的部署并没有对于客户的主控硬件平台的限制，开发者可以 在不同平台架构之间实现快速的部署。而且英飞凌的安全产品从生产、设计到制造，都有相应的安全机制，确保客户的关键数据安全。

以OPTIGA Trust M2 ID2产品为例，该产品从晶元生产阶段就会将ID方（阿里云）提供的信息预先烧录在晶元中，当该芯片在内的物联设备真正联网时，所有的网络链路的数据传递都需要先经过此ID的验证。所以硬件安全的设计变成了一件非常简单的事情，开发者无需考虑更多的硬件、软件和上云的问题，直接集成OPTIGA的芯片加简单的代码进去就可以实现可靠的硬件安全性。

总结

虽然英飞凌将物联网分成了四个层次在和我们分享，但我们可以看到一些有趣的点：传感里也会集成计算，MCU中也会集成无线，连接更需要关注安全，硬件的安全又要和计算集成...本身物联网应用的特质也就在此——对于综合设计能力要求极高的一盘棋。
面对当前的物联网发展趋势，开发者们需要更完整的解决方案，在算力、连接、功耗和安全上都更具竞争力的方案。英飞凌凭借着丰富的产品线、深刻的场景理解和强大的产品整合能力，为物联网开发者提供了一站式的解决方案。如果你深谙英飞凌的物联之道，那你的物联设计会非常轻松。