Mikrokontrolery o ekstremalnie małym poborze mocy z wbudowanymi funkcjami cyberbezpieczeństwa

Firma STMicroelectronics opracowała nową generację ultra-energooszczędnych mikrokontrolerów STM32U5, przeznaczonych do zaawansowanych aplikacji konsumenckich i przemysłowych. Mogą one znaleźć zastosowanie w urządzeniach przenośnych (w tym medycznych), systemach automatyki domowej i czujnikach przemysłowych. Zawierają rdzeń ARM Cortex-M33, zestaw zaawansowanych sprzętowych funkcji cyberbezpieczeństwa i wydajny akcelerator graficzny.

W mikrokontrolerach STM32U5 wprowadzono innowacyjny tryb autonomiczny, w którym pracuje układ DMA i bloki peryferyjne, a większość pozostałych sekcji pozostaje w trybie oszczędzania energii. Szczegółowa kontrola nad trybami pracy umożliwia wyłączanie nieużywanych w danej chwili funkcji sekcji układu, pozwalając zredukować sumaryczny pobór mocy. Dodatkowo, układy zrealizowano w procesie 40 nm, zapewniającym energooszczędną pracę zarówno w trybach oszczędnościowych, jak i dynamicznych.

Mikrokontrolery STM32U5 oferują funkcje oszczędnościowe sprawdzone w układach STM32L0, STM32L4 i STM32L5 wcześniejszych generacji: dynamiczne skalowanie napięcia, optymalizujące pobór mocy w zależności od obciążenia oraz ART Accelerator do szybkiego odczytu danych z wewnętrznej i zewnętrznej pamięci Flash. Wbudowany konwerter DC-DC i regulator LDO, połączone równolegle i przełączane na bieżąco w zależności od trybu pracy, pozwalają obniżyć dynamiczny pobór prądu do nawet 19 µA/MHz.

Do systemu cyberbezpieczeństwa, opartego na systemie stosowanym w mikrokontrolerach wcześniejszej serii STM32L5 z rdzeniem Cortex-M33 i technologią ARM TrustZone, wprowadzono kilka innowacji. Układy szyfrowania (AES) i autoryzacji (PKA) zawierają obecnie zabezpieczenie sprzętowe, uniemożliwiające przeprowadzanie ataków poprzez analizę poboru mocy (DPA). Wprowadzono też bezpieczny obszar danych z unikalnym kluczem sprzętowym (HUK), aktywny detektor prób manipulacji oraz funkcję kasowania chronionych danych po wykryciu zagrożenia, spełniającą wymogi PCI Security Standards Council (PCI SSC) w aplikacjach POS,

Pozostałe cechy:

• rdzeń: ARM Cortex-M33, 160 MHz,
• moc obliczeniowa: 240 DMIPS, 651 CoreMark,
• pobór prądu:
  - 110 nA w trybie shutdown,
  - 300 nA w trybie standby,
  - 1,7 µA w trybie Stop z 16 KB pamięci SRAM,
  - 6,6 µA w trybie Stop 2 z 786 KB pamięci SRAM,
  - od 19 µA/MHz w stanie aktywnym,
• do 2 MB wbudowanej pamięci Flash,
• do 0,5 MB wewnętrznej pamięci Flash o podwyższonej żywotności (100 tys. cykli odczytu/zapisu) do przechowywania danych użytkownika,
• szybki 14-bitowy przetwornik A/C do współpracy z czujnikami,
• filtry cyfrowe MDF (Multi-function Digital Filter) i ADF (Audio Digital Filter) do zastosowań w systemach sterowania głosem.

Obecnie mikrokontrolery STM32U5 są dostarczane w wersjach próbnych wybranym klientom, a rozpoczęcie produkcji seryjnej przewidziano na wrzesień 2021. Mają być one dostępne w obudowach m.in. WLCSP (4,2 x 3,95 mm), UQFN48 (7 x 7 mm) i UFBGA169. Ceny hurtowe będą się zaczynały od 3,60 USD.

Firma STMicroelectronics opracowała zestaw ewaluacyjny STM32U5 IoT Discovery Kit (B-U585I-IOT02A) z mikrokontrolerem, modułami Wi-Fi i Bluetooth oraz zestawem czujników, obejmującym mikrofony, magnetometr, akcelerometr z żyroskopem oraz czujniki wilgotności, temperatury, ciśnienia, odległości (Time-of-Flight) i detektor gestów. Zestaw został wybrany przez Microsoft jako płytka referencyjna do nowego programu Azure Certified Device.