STM32V8如何利用FD-SOI和相变存储器

意法半导体（STMicroelectronics）的 STM32V8 系列专为高性能、高可靠性嵌入式应用设计，可提供稳定存储、网络连接及基础人工智能（AI）支持。该系列基于 800 兆赫兹 Arm Cortex-85 内核，支持 Helium/MVE 指令集，EEMBC CoreMark 跑分高达 5072 分。

全耗尽绝缘体上硅（FD-SOI）晶体管与嵌入式相变存储器（ePCM）是 STM32V8 系列采用的两大核心技术（图 1）。

1. 完全耗尽的硅绝缘体（FD-SOI）晶体管（左）和嵌入式相变存储器（ePCM）（右）是STM32V8微控制器系列的主要特征。

微控制器、FD-SOI 与 PCM 技术解析

FD-SOI 并非新技术。绝缘体上硅（SOI）技术已问世多年，数十年前我就曾使用过美国无线电公司（RCA）的 8 位蓝宝石上硅（SOS）1802 COSMAC 器件。该技术早期便应用于太空领域，而这也是 STM32V8 系列的目标应用场景之一。

FD-SOI 与鳍式场效应晶体管（FinFET）形成竞争，两者均能实现高性能运算。FD-SOI 在微控制器领域应用相对较新，不仅能提升 STM32V8 的运行速度，还能优化功耗表现。

相变存储器（PCM）是该系列的另一核心组件。PCM 技术已以多种形式存在，包括英特尔（Intel）已停产的 3D XPoint 存储器。PCM 具备高速特性，随着晶体管尺寸不断缩小，嵌入式闪存难以跟上发展步伐，因此 PCM 与磁阻式随机存取存储器（MRAM）、铁电随机存取存储器（FRAM）等其他嵌入式非易失性存储器（eNVM）技术形成竞争。

相较于 MRAM 和 FRAM，意法半导体的 PCM 具备额外优势：工作温度最高可达 140°C，且拥有抗辐射等特性，使其能够适配太空应用、高可靠性应用及汽车应用场景。

该芯片系列支持高达 4 兆字节的嵌入式非易失性存储器（eNVM）存储容量及 1.5 兆字节的随机存取存储器（RAM）。片外串行存储器接口包括八通道串行外设接口（Octo-SPI，8 位）和十六通道串行外设接口（Hexdeca-SPI，16 位），支持串行 NOR 闪存、Hyper 存储器、伪静态随机存取存储器（PSRAM）以及即时执行（XIP）操作。

STM32V8 系列深度解析

该芯片可集成 Chrom-ART 图形加速器、薄膜晶体管液晶显示器（TFT LCD）控制器及联合图像专家组（JPEG）加速器（图 2）。千兆以太网控制器支持时间敏感网络（TSN），该技术正逐渐成为工业和汽车控制系统的标准。此外，芯片还配备 Flexible Data Rate 控制器局域网（FD-CAN）、高速通用串行总线（USB）、高清多媒体接口消费电子控制（HDMI-CEC）等接口，拥有 12 位模数转换器（ADC）、数模转换器（DAC）接口以及多个音频接口（包括 2 个串行音频接口 / SAI 和 4 个集成电路内置音频总线 / I2S）。

2. STM32V8包含令人印象深刻的接口和加速器阵容，包括时效性网络（TSN）以太网、图形和摄像头支持，以及顶级安全性。

该系统从设计之初就注重安全性，涵盖安全存储、安全启动及安全调试支持。每颗芯片均具备唯一标识符（ID）和防篡改能力，并获得 PSA Level 3 和 SESIP 3 安全认证。

STM32V8 探索套件（STM32V8-DK）可搭配意法半导体的 NanoEDGE AI Studio 和 STM32Cube.AI 开发工具，支持 TensorFlow Lite、Keras、PyTorch、ONNX 等框架（图 3）。

3. STM32V8 发现工具包由 STM32Cube.AI 开发工具支持。

总体而言，STM32V8 系列将微控制器带入全新领域。意法半导体参与开发的 FD-SOI 和 PCM 技术，将为其在市场竞争中奠定优势。