ST 推出首款内置 NPU 加速器的汽车级 MCU：赋能动力总成 X-in-1 方案

电子发烧友网报道（文 / 吴子鹏）在汽车产业向电动化与软件定义汽车（SDV）疾驰的浪潮中，汽车正从 “四个轮子加一台发动机” 的机械产物，演变为 “四个轮子加一台高性能计算机” 的智能终端。同时，这场变革的核心战场，正从驾驶舱向动力总成深处蔓延。

为了帮助汽车 OEM 积极拥抱这场变化，意法半导体（ST）正式宣布其全新车规微控制器 Stellar P3E 全球上市。作为全球首款集成专用神经网络处理单元（NPU）的汽车级 MCU，该产品将助力下一代电动汽车打造更安全、更智能、更高效的 X-in-1 动力总成解决方案。

意法半导体通用和汽车微控制器事业部副总裁兼总经理Luca Rodeschini 表示：“Stellar P3E 是推动汽车‘多合一’系统设计的重要引擎，在一颗芯片内实现了实时人工智能、汽车安全功能和高精度控制功能的完美融合，助力车企打造能效和智能化水平更高的电动汽车。”

行业变革下的技术刚需：多合一与 SDV 驱动 MCU 升级

在电动化与智能化的双重驱动下，“多合一” 动力总成架构成为行业主流趋势 —— 将车载充电机（OBC）、直流转换器（DC-DC）、牵引逆变器等原本独立的部件整合为单一控制单元，以此降低整车重量、成本与系统复杂度。

然而，集成在带来效率提升的同时，也带来了前所未有的挑战。原本由多个 ECU 分散处理的软件功能如今集中到单一控制器中，导致软件复杂性和体量呈指数级增长。同时，系统需要对电机进行更高精度的控制以实现能效最优，并确保所有功能在强实时、高安全要求下稳定运行。传统 MCU 在算力、存储容量以及处理新型 AI 工作负载的能力上已接近瓶颈。

因此，Luca Rodeschini 认为，能效提升并非只是改善电池管理系统，还事关整个系统及所有部件能否协同工作，以打造更智能、更经济的汽车。为了帮助车企实现这些目标，意法半导体从三大关键点着手：
·简化系统复杂性、降低成本；
·在控制单元中部署人工智能算法；
·打造新一代高速计算平台，搭配高精度感知与执行技术。

为实现上述目标，意法半导体正式推出 Stellar P3E。Luca Rodeschini 强调，Stellar P3E 并非意法半导体现有产品的小幅升级，而是全新一类微控制器 —— 实时控制与人工智能融合的跨界产品，是电动汽车 “多合一” 电驱系统的理想引擎。

业内首款 Neural-ART™嵌入式 AI 加速器：让边缘 AI 实时高效

Stellar P3E 的跨界创新在于集成了意法半导体自研的 Neural-ART™加速器，这是业内首款车规级嵌入式神经网络加速器，使 Stellar P3E 具备原生 AI 加速能力。

Neural-ART™加速器是意法半导体的核心技术，作为直接嵌入芯片的 NPU，它将控制模式从响应式转变为自适应式，实现即时 AI 推理，可创建 “智能” 虚拟传感器，从而以更高性能、更可靠的方式执行动力总成控制，无需额外硬件。通过将 AI 工作负载从主核卸载，NPU 显著加快推理执行速度，并支持基于 AI 的实时虚拟传感。

Luca Rodeschini 介绍了 Neural-ART™加速器的多项创新：这款专用 NPU 采用数据流架构，可高效执行卷积、池化等神经网络关键运算。在部分场景下，该 NPU 的推理时间仅为运行相同算法的中央处理器的六十九分之一，同时大幅降低功耗与内存占用率，显著提升系统响应速度。

依托这颗高效 NPU，车企在打造 “多合一” 动力系统时可充分享受 AI 原生加速的价值，包括：
·运行速度提升超 20 倍，实现实时 AI；
·通过预测性维护延长系统使用寿命；
·AI 增强型电机控制，实现更高能效。

高性能安全计算平台：安全性与灵活性的统一

除 Neural-ART™加速器外，作为全新跨界车规级 MCU，Stellar P3E 还具备多项关键性能优势。首先是强大的计算能力：Stellar P3E 搭载 4 颗主频高达 500MHz 的 Arm® Cortex®-R52 + 实时内核，CoreMark 跑分达 8000，为同品类行业最佳。其创新的 “分锁核” 设计支持开发者动态配置内核：可将两颗内核配置为 “锁步模式” 运行关键安全功能；也可让四颗内核独立运行，以释放最大计算性能。这种硬件级的灵活配置，为集成多种安全等级各异的软件功能提供了坚实基础。

其次是基于 PCM 的可扩展 xMemory，这是为软件定义汽车打造的存储基石。Stellar P3E 采用相变存储器（PCM）技术，在 28 纳米工艺节点上实现业界最高存储密度 —— 最高配备 19.5MB 非易失性存储器，容量可达传统嵌入式 Flash 的两倍，让存储器不再成为 SDV 性能迭代的瓶颈。

第三是丰富的接口资源。Stellar P3E 在 21×21 毫米封装内，提供多达 308 个通用输入输出引脚，比市场现有方案增加 20% 以上，为车企及一级供应商预留充足的系统拓展空间。随着 “多合一” 架构持续演进，可不断为控制器新增功能。芯片还配备千兆以太网接口，支持最新 CAN-XL 通信协议，帮助车企从传统网络逐步迁移至确定性更高的高带宽拓扑架构，无需重新设计整个平台。

此外，Stellar P3E 还新增智能低功耗模式，可在不唤醒主核的情况下继续运行部分重要基础功能。驻车时，微控制器进入低功耗模式，维持车辆部分功能正常运转，在不额外消耗电池电量的前提下，全天候运行部分关键功能。

基于这些领先性能，Stellar P3E 应用于汽车 “多合一” 系统时，可帮助车企将逆变器、OBC 和 DC-DC 转换器集成到单个 ECU 中，降低线束重量、BOM 成本及系统复杂度（重量降低 40%，体积减小 20%，高压连接器成本节省 60%）。在双电机动力传动系统中，基于 Stellar P3E 可配置 10 个集成定时器模块，实现即时无抖动信号控制与出色实时性能；同步超过 90 路 ADC 和 PWM 信号，并行控制前后车桥；实时并行控制前后轴，无附加延迟。同时可实现高分辨率电机控制，以 102 ps PWM 分辨率完成超精细控制。

不止于芯片，更是平台与未来

Stellar P3E 的发布，是意法半导体从硬件供应商向 “硬件 + 生态” 解决方案提供商转型的又一重要战略成果。

在开发生态上，Stellar P3E 全面集成于意法半导体 Stellar Studio 综合汽车开发环境，搭配 ST Edge AI Suite 边缘人工智能套件，形成一体化工具链，贯通数据科学家与嵌入式工程师的工作流程，解决 AI、实时控制、安全功能开发中的工具碎片化问题。同时提供符合量产标准的 AUTOSAR MCAL软件包，打通连接软硬件的 “管道层” 开发瓶颈，加快车企开发速度，降低集成工作量。

在供应链上，Stellar P3E 采用 28 纳米工艺。该工艺并非最先进制程，但可完美平衡模拟功能与数字复杂度，且意法半导体可通过该工艺集成更大容量的嵌入式存储器，发挥 IDM 垂直整合制造优势。依托法国 Crolles 自有工厂的 28 纳米量产能力，意法半导体无需将产能外包给晶圆代工厂，避免高端 AI 芯片需求对汽车产品产能的挤压，将所有产能优先分配给工业与汽车核心市场，保障供应链韧性与稳定性。

结语

Stellar P3E 的推出，标志着车规 MCU 正式迈入 “AI 原生” 时代。其将实时控制与边缘 AI 深度融合的设计思路，为汽车动力总成智能化发展提供了全新范式。在 AI 技术赋能下，汽车动力总成系统正从 “被动控制” 向 “主动感知、自适应优化” 转变，预测性维护、虚拟传感、能效实时优化等功能的落地，将大幅提升电动汽车的可靠性、安全性与续航表现。