Блог компании ST STM32V873VI Высокопроизводительный МК на базе процесса 18 нм FD-SOI с ядром Arm Cortex-M85

Shenzhen Mingjiada Electronics Co., Ltd. поставляет и перерабатывает STSTM32V873VI,высокопроизводительный MCU, основанный на 18 нм процессе FD-SOI и оснащенный ядром Arm Cortex-M85.

ВSTM32V873VIявляется флагманским микроконтроллером серии STM32V8 и является одним из первых в мире микроконтроллеров общего назначения,высокопроизводительные MCU, изготовленные с использованием передового 18 нм FD-SOI (Fully Depleted Silicon-on Insulator) процессаОн оснащен процессорным ядром Arm Cortex-M85 частотой 800 МГц, включает в себя векторовые расширения Helium (MVE), встроенную ПКМ (память фазового изменения),аппаратная архитектура безопасности и богатый набор высокоскоростных периферийных устройствРазработан для высокопроизводительных, надежных встроенных приложений, таких как ИИ, промышленная автоматизация, гуманоидная робототехника и высокотехнологичное взаимодействие человека и машины.Это переопределяет стандарты вычислительной мощности, энергоэффективность и надежность в высокопроизводительных MCU в реальном времени.

I. Основной процесс: 18 нм FD-SOI

ВSTM32V873VIоснован на STMicroelectronicsTM зрелом 18nm UTBB FD-SOI производственном процессе. В отличие от традиционных сыпучих кремниевых процессов, он использует заложенный слой оксида для изоляции транзисторного канала,предоставление множественных преимуществ:

Ультранизкий ток утечки и отличная энергоэффективность: благодаря улучшенному статическому управлению транзисторами потребление статической энергии значительно снижается;контролируемое потребление энергии сохраняется даже при работе на высоких частотах 800 МГц, балансирование пиковой вычислительной мощности с устойчивой эксплуатационной энергоэффективностью;

Улучшенная экологическая устойчивость: поддерживает максимальную температуру соединения 140 °C, с диапазоном температуры работы от -40 °C до +125 °C.Он обладает исключительной устойчивостью к тепловому дрейфу и излучению, что делает его подходящим для очень требовательных условий, таких как высокотемпературные промышленные шкафы управления, умные терминалы на открытом воздухе и аэрокосмические приложения;

Прорыв в пределах частоты: передовой процесс позволяет ядру стабильно работать на частоте 800 МГц, обеспечивая более высокую устойчивую вычислительную производительность в рамках одной и той же архитектуры;

Совместимость смешанного сигнала: FD-SOI по своей сути подходит для цифровой и аналоговой интеграции, обеспечивая стабильную работу высокоскоростной связи и высокоточных аналоговых периферийных устройств.

Чип сочетается с собственной памятью PCM (Phase-Change Memory) от ST, отходя от традиционной архитектуры Flash.поддержка быстрой замены на месте без необходимости стирания на уровне блокаОн предлагает срок службы цикла чтения/записи до 108 циклов и хранение данных более 10 лет.при наличии аппаратного ECC (код исправления ошибок) для значительного повышения стабильности в приложениях, связанных с хранением журналов и частыми обновлениями параметров.

II. Вычислительное ядро: 800 МГц Arm Cortex‐M85 с гелийными векторами расширения

Ядро чипа использует современного лидера производительности в линейке продуктов Cortex‐M — Arm Cortex‐M85 (архитектура Armv8.1-M):

При максимальной тактовой скорости 800 МГц он достигает оценки CoreMark до 5,072 в реальных испытаниях,представляет собой приблизительно 40% улучшение скалярной производительности по сравнению с STM32H7 (Cortex-M7);

Native интеграция гелий M-профиль вектора расширений (MVE) обеспечивает аппаратное ускорение для DSP фильтрации, FFT операций и краевой машинного обучения вывода,увеличение производительности ИИ и обработки сигналов в шесть раз по сравнению с MCU предыдущего поколения;

Интегрированный аппаратный FPU с двойной точностью, набор инструкций DSP, блок защиты памяти MPU и блок отслеживания ETM в режиме реального времени;

Встроенный TrustZone для Armv8-M аппаратной изоляции безопасности, в сочетании с PACBTI указатель аутентификации расширения, отделяет безопасные и небезопасные миры,создание прочной основы для надежного хранилища загрузки устройств и ключей.

Конфигурация архитектуры памяти:

1.5 МБ SRAM большой емкости с поддержкой коррекции ошибок ECC для критических областей хранения;

192 КБ TCM (Tightly Coupled Memory) с нулевым режимом ожидания для обеспечения беслатентного доступа к данным для задач управления в режиме реального времени и вывода ИИ;

Отдельный I-Cache и D-Cache, значительно снижающий задержку доступа к шине.

III. Периферийные ресурсы: интегрированная высокоскоростная взаимосвязь, мультимедиа и управление в реальном времени

ВSTM32V873VIпериферийная матрица глубоко оптимизирована для промышленного интернета вещей (IIoT), интерфейсов человека-машины на основе зрения и многоосевого двигательного управления:

Интерфейсы связи

1 Gbps Gigabit Ethernet (с встроенным PHY, поддерживающий TSN ¢ Time-Sensitive Networking),удовлетворение требований промышленной Ethernet в режиме реального времени и совместной связи с несколькими устройствами в робототехнике;

двойные USB 2.0 высокоскоростные + полноскоростные PHY, поддерживающие USB-PD;

Многочисленные интерфейсы FDCAN, I3C, I2C, SPI, высокоскоростной xSPI и UART/LPUART, подходящие для удаленной сети датчиков и сервоприводов;

Мультимедиа и человеко-машинный интерфейс

Ускоритель графики Chrom-ART 2D, аппаратный кодек JPEG, контроллер TFT-LCD и интерфейс параллельной камеры,способный управлять высокопроизводительными HMI-дисплеями и обеспечивать локальное получение изображений и предварительную обработку;

Аналоговое и реальное управление

многочисленные 12-битные высокоскоростные ADC, DAC и аналоговые сравнители;

Усовершенствованный таймерный массив, поддерживающий многоканальный выход PWM, подходящий для многоосевого серво- и BLDC бесбрюшевого управления двигателем;

HPDMA/GPDMA многоуровневые контроллеры DMA, позволяющие передавать данные между периферийными устройствами и памятью без использования процессора;

Тип пакета: LQFP100 (стандартный пакет с суффиксом ?? VI??), балансирующий количество пинов В/В с сложностью маршрутизации ПКБ для облегчения итераций аппаратного обеспечения в конечных продуктах.

IV. Многоуровневые возможности обеспечения безопасности аппаратного обеспечения

Чип интегрирует в себя полную подсистему безопасности, предназначенную для поддержки сертификаций безопасности PSA Certified Level 3 и SESIP3:

Домен безопасности TrustZone, изолированный оборудованием;

аппаратный криптографический ускоритель SAES (поддерживающий AES, SHA, ECC и другие национальные и международные основные алгоритмы);

безопасная OTP-память (одноразовая программируемая) и модуль обнаружения вмешательства;

Безопасная загрузка, шифрование прошивки и безопасное обновление прошивки (SFI) для предотвращения подделки прошивки и несанкционированного клонирования.

V. Типичные области применения

Промышленная автоматизация: высокопроизводительные контроллеры движения, многоосевые сервоконтроллеры, промышленных шлюзов TSN, интеллектуальные устройства визуальной инспекции;

Гуманоидные роботы / мобильные роботы: совместное управление в режиме реального времени, локальное восприятие и вычисление ИИ, мультисенсорная синтетическая обработка;

высокотехнологичный интерфейс человека-машины (HMI): промышленные терминалы с сенсорным экраном, умные панели, устройства локального распознавания изображений;

Интеллектуальное энергетическое оборудование: высокомощные преобразователи, системы управления накоплением энергии, высокоточные энергомониторинговые устройства;

Специализированное оборудование высокой надежности: полезные нагрузки в аэрокосмической отрасли, внешние канатные шлюзы, современное медицинское оборудование для мониторинга;

Встроенные блоки управления краями: интеллектуальные детекторы, не связанные с безопасностью, встроенные шлюзы, встроенные HMI.

VI. Резюме основных продуктов

Передовая технология процесса: 18 нм FD-SOI, обеспечивающая высокую теплостойкость, низкий ток утечки и отличную устойчивость к воздействию окружающей среды

Высококачественная вычислительная мощность: 800 МГц Cortex-M85 + Helium vector extension, балансирующая управление в режиме реального времени с выводом AI

Инновационная память: 2 МБ памяти PCM с фазовым изменением, с высокой долговечностью стирания/записи и поддержкой частого обновления параметров в режиме онлайн

Высокоскоростная взаимосвязь: интегрированные TSN Gigabit Ethernet, высокоскоростные USB, FDCAN и I3C промышленные шины следующего поколения

Native Hardware Security: TrustZone + аппаратное шифрование, отвечающее высоким стандартам IoT и промышленной безопасности

Зрелая экосистема: полностью совместима с средой разработки STM32Cube и цепочкой инструментов STM32Sidekick AI, что позволяет быстро переносить существующее программное обеспечение STM32.

ВSTM32V873VIпреодолевает традиционное узкое место в высокопроизводительных MCU, где “увеличение вычислительной мощности сопровождается резким ростом расхода энергии и теплового напряжения”.Использование комбинации процесса FD-SOI 18 нм и ядра Cortex-M85, это предпочтительное устройство для интегрированного решения с одним чипом, позволяющего управлять движением в режиме реального времени, обрабатывать сигналы, делать выводы о локальном ИИ, высокоскоростную сетевую связь и графический дисплей.