AI乃至生成式 AI 正以前所未有的態勢向邊緣設備遷移,從 AIoT 的初步探索,邁向真正意義上的邊緣 AI 時代,這一轉變讓嵌入式行業發生著天翻地覆的巨變。
邊緣 AI 到底有多火?在嵌入式展上,各家廠商都無一例外介紹了邊緣AI的相關產品,那么我們就來看看意法半導體、英飛凌、恩智浦、德州儀器等行業領軍者的近況。
意法半導體
意法半導體MCU、數字IC和射頻產品線總監Remi El-Ouazzane表示,在嵌入式展上,ST共有大約50個圍繞邊緣的Demo,方便與開發者進行深入交流。“事實上在兩天時間里,我與不同規模公司的研發經理或開發人員開展深入交流,有的公司只有 10 人,有的則有上萬人,這讓我非常充實。”
El-Ouazzane強調,AI不再是曇花一現,如今已然是邊緣節點的核心。“我們的客戶主要分為三類,第一類希望通過 AI 替代物理傳感器,降低物料成本;第二類長期使用隨機模型,現在正通過概率模型提升推理精度;第三類則是利用微控制器的低功耗和低成本特性,探索全新的 AI 應用場景。這些趨勢在三年前還只是萌芽,如今已成為主流。”
在嵌入式展上,El-Ouazzane參加幾十場會議,每場都提到了 AI。其舉例道,例如一家專注于能量收集傳感器的公司,盡管受限于能量預算,仍在探索如何用卷積模型優化傳感器性能。這類應用已在工業領域落地,ST官網上有很多案例。
同樣的事情在汽車行業也是如此,也逐漸將 AI 從自動駕駛(依賴高性能計算)擴展到區域控制器、微控制器等邊緣設備。ST的汽車AI場景專注于 “非性感但關鍵” 的應用。比如預測輪胎漏氣、數據中心風扇故障、車牌識別、自動駕駛汽車電機過熱預警,以及電池管理系統中的熱失控風險監測。這些應用雖不吸引眼球,但對客戶至關重要。
從市場規模來看,通用微控制器每年出貨量約 100 億個節點。雖然單個價值不如數據中心 GPU,但五年后,邊緣 AI 設備的總部署量將成為全球最大的智能終端群體。
談到ST如何在AI競賽中取勝,El-Ouazzane表示,關鍵在于開發者生態的質量。我們不僅優化開發工具(如 IDE 功能、日志機制),還通過 AI 技術提升開發者開發效率。例如,我們訓練了一個基于 STM32 產品的生成式 AI 模型,可快速響應開發者問題,減少人工干預。此外,我們每月評估開發者滿意度,持續優化工具鏈和社區服務。
“AI不僅在推動技術創新,還在重塑商業模式。例如,某公司為超大規模數據中心開發的風扇,通過預測性維護避免了因散熱問題導致的停機,從而改變了與客戶的合作模式。在工業領域,傳統企業正通過云連接智能設備實現數字化轉型,這一過程充滿挑戰但潛力巨大。”El-Ouazzane說道。
在嵌入式展上,ST展現了一款利用STM32MP2微處理器實現桌上足球系統的視頻采集和運算過程。
英飛凌
日前,英飛凌IoT計算和無線業務執行副總裁Sam Geha在英飛凌播客中提到了英飛凌在邊緣AI的機遇。
Geha認為,目前邊緣AI最大的挑戰是生態系統建設。尤其是針對AIoT客戶,缺乏足夠數量的數據科學家和模型優化專家,因此英飛凌開發了Deep Craft Studio工具,讓開發者能夠上傳自有數據、使用預訓練模型或從頭構建模型。此外,硬件設計也需要創新:微控制器(MCU)需支持大數據采集、傳感器融合和機器學習(ML)模型運行。例如,英飛凌的PSoC Edge最新一代MCU,集成了專用 AI 加速器,在降低成本和功耗的同時,性能可媲美微處理器(MPU)。
Geha介紹到,目前英飛凌正在通過三個層面加速客戶的AI部署,首先依然是通過Deep Craft Studio 提供端到端開發平臺,簡化AI工具鏈。其次是提供Deep Craft預訓練模型庫,客戶無需自行開發,可直接調用或通過第三方獲取模型。另外第三點也很重要,即安全增強,可以確保模型和數據不被竊取,英飛凌PSoC Edge 是全球首款達到PSA Level 4 安全認證的 AI 微控制器(MCU)。
為了滿足客戶對于不同AI性能的需求,英飛凌也推出了不同的產品組合,集成了英飛凌自研NPU或者Arm Ethos-U55不同類型,靈活適用于各類場景。
Geha給出了英飛凌認為邊緣AI的幾個重要趨勢,比如工業預測維護:通過 AI 分析電機振動數據,避免停機。智能家居優化:根據衣物濕度自動調整烘干時間。安全認證:替代傳統門禁卡,通過人臉識別或語音驗證身份。可穿戴設備:實時健康監測(如鼾癥檢測)。
“我們的目標是將 AI 解決方案成本從 20 美元降至 2 美元,并通過低功耗設計支持便攜設備。”Geha說道。
Geha預測,AI的三大趨勢正在形成:首先是邊緣 AI 普及:低延遲、高效能、高安全性將成為下一代物聯網設備的標配。其次是應用爆發:智能家居、醫療健康、工業自動化等領域將加速 AI 集成。第三是生態開放:一方面英飛凌會構建自己的工具與平臺,另外也會積極參加第三方生態建設,努力提升AI的廣度與參與度。
利用英飛凌PSoC Edge實現智能廚房的邊緣AI檢測
恩智浦
恩智浦AI產品經理Davis Sawyer在《智啟邊緣,芯承恩智浦》(AI Born at the Edge,Built on NXP)演講中,介紹了NXP在邊緣AI上的理解,尤其是在一些軟件策略方面。
當然硬件是根本,所以NXP推出了一系列可擴展NXP,以滿足不同AI需求。
NXP自研的額eIQ Neutron NPU IP,算力從GOPS到數TOPS,另外未來也在規劃更大算力的NPU。
NXP的NPU相比Cortex-A,在運行YOLOv8目標檢測時,可以更好地識別出車輛,反正比CPU算的好是一定的。
Davis 強調,邊緣 AI 并非云端模型的簡單移植,而是需要為設備特性量身定制的原生方案。首先是多樣化邊緣設備,因此需要謹慎移植,從家電中的微控制器到工業網關,恩智浦可以提供覆蓋低功耗 MCU 到高性能 MPU 的全場景;其次是AI 生命周期重構,未來訓練集中化與推理本地化將協同演進,隨著數據的改進,算法與模型都是要不斷變化,未來兩者界限將進一步模糊。模型正在不斷變化,從 AlexNet(2012)到如今的LLM,另外邊緣原生創新也正在變化,如 TinyML、智能體工作流等開始變火。
NXP 通過eIQ軟件棧實現邊緣 AI 的全鏈路支持,實現軟硬件協同,恩智浦提供了一系列特色的工具鏈與生態,比如Time-Series Studio、模型優化及安全特性(如模型 IP 保護)。另外,開發采用模塊化設計,支持自定義模型/數據導入,兼容TensorFlow Lite、PyTorch 等主流框架。
eIQ Time-Series Studio是 NXP 推出的一套開發工具,支持工業監測、電池管理、預測性維護等。整個工作流程,包括數據采集、模型訓練、優化、部署(支持 Kinetis、MCX、RT 系列)都在統一軟件平臺中執行。可以一鍵生成模型并驗證,從而降低 AI 開發門檻。NXP的軟件支持自定義數據格式(如未標注傳感器數據)。
Davis還介紹了NXP在邊緣生成式AI上的表現,其中重點是RAG(檢索增強生成)技術。相比于云端AGI,邊緣AGI可以利用本地知識庫避免數據泄露,從而符合歐盟 AI 法案等合規要求。恩智浦的eIQ GenAI Flow可以實現低延遲語音控制(如智能家居、醫療設備),響應速度較 2024 年提升 3 倍。
另外,Davis還介紹了多模態融合技術,可以結合語音、視覺與傳感器數據,打造更智能的人機交互(如無接觸醫療監護)。
在客戶介紹環節,Davis介紹了諸多邊緣AI的應用,比如傳感器融合技術助力精準農業,AI 健康控制器實現遠程多模態健康監測,基于邊緣的工業設備異常檢測系統,語音控制的智能家電(空調、烤箱等)。
德州儀器
德州儀器也正在以全新的嵌入式產品組合迎接智能邊緣的未來,其更多關注工業和汽車方面的市場,通過提供專用的開發工具和器件,幫助客戶利用傳感器數據優化系統性能,實現故障預測、預防性維護等功能,提升安全性、能效和可持續性。
德州儀器提供全譜系的邊緣AI產品,覆蓋不同場景需求:
高端處理器:適用于視覺系統(如機器人或汽車的障礙物檢測),支持實時圖像分析和 AI 模型部署。
中端設備:針對時間域分析(如振動監測),例如太陽能系統中檢測電纜短路的 C2000P55 芯片,可實現 99% 以上的準確率并快速響應。
低功耗解決方案:用于資源受限的嵌入式系統,確保高效數據處理的同時降低能耗。
德州儀器嵌入式處理業務部高級副總裁Amichai Ron之前介紹過一些TI在邊緣智能領域的創新,比如在太陽能系統上,通過實時監測電流和溫度,提前發現故障(如電纜接觸短路,滅弧檢測等等),避免火災或設備損壞。
汽車上,通過傳感器數據分析車輛行為數據,優化駕駛安全和能效。在工業設備中,通過預測機械故障,減少停機時間,提升生產效率。
Amichai 指出,Edge AI 將推動各行業向更安全、節能和用戶友好的方向發展,包括可持續性、安全性以及易用性。
在 2025 年嵌入式展上,德州儀器展示了其邊緣技術的最新突破 —— 一款基于視覺處理器的演示系統。該系統不僅能實現實時物體分類,還能從單攝像頭無縫擴展至 12 個攝像頭,同時保持低功耗特性。
TI 的邊緣AI解決方案聚焦于解決兩大行業痛點:
首先是實時響應能力。在智能家居、智慧城市等場景中,設備需要快速響應(如視頻門鈴檢測訪客、工業機械故障預警)。TI 通過在處理器中集成本地 AI 加速模塊,實現毫秒級決策,無需依賴云端。
其次是系統可擴展性。傳統視覺系統在擴展多攝像頭或高分辨率時面臨性能瓶頸。TI 的視覺處理器支持靈活擴展:從單攝像頭的AM62A(低功耗,<2W)到支持 12 個攝像頭的AM69A(可同時處理 4K@60fps 視頻流)。
TI 視覺處理器的技術亮點
集成 AI 加速器:所有處理器內置專用 AI 引擎,支持實時目標檢測與分類。
軟件兼容性:提供統一的 SDK 和工具鏈,允許用戶從低功耗設備(如 AM62A)到高端型號(如 AM69A)平滑遷移。
能效優化:專為電池供電設備設計,例如視頻門鈴可在低功耗模式下長期運行,同時保持高識別精度。
實際應用場景
智能家居
視頻門鈴:通過 AM62A 處理器實現人形檢測與分類,功耗低于 2W,延長電池壽命。
智能家電:實時分析用戶行為,優化設備運行模式(如節能模式)。
工業監控
多攝像頭系統:AM69A 支持 12 路視頻流同步處理,用于工廠生產線缺陷檢測或安防監控。
智慧城市
交通管理:通過路邊攝像頭實時識別車輛、行人,優化信號燈控制。
為什么選擇 TI 的 Edge AI 方案?
靈活的性能梯度:覆蓋從單攝像頭到多設備的全場景需求。
低功耗設計:適用于電池供電或散熱受限的環境。
簡化開發流程:提供預訓練模型和開發工具,降低 AI 部署門檻。
TI的嵌入式視覺邊緣AI處理器產品組合
總結
半導體巨頭在邊緣 AI 領域的積極布局,充分彰顯了邊緣 AI 的火爆程度。從開發工具優化到硬件創新,從應用場景拓展到生態系統建設,各企業全方位發力,不僅滿足了當下多樣化的市場需求,也為邊緣 AI 未來的發展鋪就了堅實道路。
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