行业应用篇 | AI 浪潮带火光通信，STM32H5 助力高速光模块应用

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STMCU-管管发布时间：2024-6-11 13:44

技术帖
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文章简介:	2024年，AI圈陆续传出王炸级新闻。先是OpenAI推新款大模型Sora，该模型只需输入文字，便可生成惟妙惟肖高清视频，再次让世界感受到了人工智能的强大。2月19日，国务院国资委召开“AI赋能产业焕新”中央企业人工智能专题推进会。会议强调，要推动中央企业在人工智能领域实现更好发展、发挥更大作用。

2024年，AI圈陆续传出王炸级新闻。先是OpenAI推新款大模型Sora，该模型只需输入文字，便可生成惟妙惟肖高清视频，再次让世界感受到了人工智能的强大。2月19日，国务院国资委召开“AI赋能产业焕新”中央企业人工智能专题推进会。会议强调，要推动中央企业在人工智能领域实现更好发展、发挥更大作用。

随着AI商业化以及配套政策的落地，2024年将是AI产业爆发的元年。然而，目前AI行业建设仍面临诸多挑战。随着AI技术的发展，大模型、大数据、大算力日益成为AIGC应用的核心。大模型和数据集是AIGC发展的软件基础，而算力是最为重要的基础设施。AI服务器以并行计算为主，核心处理器主要依靠GPU，但除了GPU性能外，通信因素也会成为制约超算的短板，只要有一条链路出现网络阻塞，就会产生数据延迟。因此，AI服务器对于底层数据传输速率和延时的要求非常苛刻，需要高速率的光模块与之匹配。而光模块作为实现高速、稳定数据传输的关键器件，也随之开启新一轮的产品迭代。其中，800G光模块（传输速率达到800Gbps）作为数据中心以太网中的必要光电转换设备，可完美匹配AI服务器激增的算力和数据交互，在数据中心、云计算、网络通信等领域中被广泛应用。

800G光模块

STM32H5 助力高速光模块应用
2023年，ST推出STM32H5系列，该系列作为新标杆服务于工业应用市场。用于高性能设计的STM32H5系列基于强大的Arm® Cortex®-M33内核，运行频率高达250MHz，从最基本的安全构建模块到ST维护的安全认证服务，提供可扩展的安全性，满足所有应用需求。

STM32H5系列基于ST先进的40nm工艺，实现更优化的性价比平衡，提供丰富的内存，外设和封装选择，将给用户带来更强劲的性能和安全性，提供更多设计自由，加快产品上市。
作为新一代高性能MCU系列，STM32H5延续STM32现有的生态系统，有助于开发者轻松实现各类开发应用，还新增了一些特有的新功能，例如I3C通信接口，Secure manager，器件生命周期管理，适合各种智能化应用，尤其是高速通信应用。

引入I3C接口
ST在STM32H5中引入了一个新的通信接口I3C，它是对I2C通信接口的升级，同样基于两根总线SDA和SCL，但性能更高，且可以兼容I2C。
I3C可以在同一根总线上支持更多节点，而不会因为要支持中断或是休眠模式而增加额外的逻辑信号。下图是I3C通信的典型连接方式，支持多种设备类型，当前主设备，辅助主设备，I3C从设备，I2C从设备， I3C设备和I2C设备同时工作。

引入I3C接口

更紧凑的封装
随着AI算力不断提升，数据量呈海量增长，传输带宽不断提高，光模块需要具备更高的传输速率和更小的尺寸以适应不同的使用场景。其封装方式也在不断优化，更小封装和更低功耗可以带来更高的端口密度，使得在同样的功率下可以驱动更多的光模块。STM32H5基于ST优化的40nm工艺，采用超小封装-WLCSP80（3.5✖3.27mm）, 2M flash，很好满足了高速光模块对于小尺寸的要求。

更紧凑的封装

更安全的架构
光模块配置和交换机级别的安全是网络架构中至关重要的一环，需要确保只有授权用户才可以访问和配置光模块和交换机，这就要求系统具备强大的身份验证机制。
为减轻客户安全应用的开发成本，ST帮助客户通过安全认证，缩短产品上市时间，推出了交钥匙的安全解决方案，即STM32H5 Secure Manager安全管理器。
Secure Manager提供完整的安全启动与安全升级功能以及安全服务，可以支持多方软件代码IP保护，支持多种配置，并且符合PSA API标准。另外，用户也可以根据需要进行扩展，加入更多的安全模块。
Secure Manager由ST长期维护和支持，使用二进制文件交付，即使客户的产品需要进一步的安全认证，也不需要进行复杂的代码开发。
随着AI应用不断深入，对光模块的性能要求也越来越高。AI系统希望光模块具有更高的速率、更小尺寸和更高的安全性。而作为光模块中的核心芯片，STM32H5将凭借强劲的性能，强大的安全性，依托成熟的STM32生态，助力打造创新的光模块设备，满足AI产业的发展需求。