ESP32とSTM32の違いと選び方、IoT製品設計での使い分け判断軸

IoT製品を開発する際、どのマイコンを選ぶかは製品の性能やコスト、開発期間に大きく影響します。特に、開発コミュニティで人気の高いESP32とSTM32は、どちらも優れた特性を持つため、選定に迷う方も少なくありません。試作段階では動いたものの、いざ製品化となると最適なマイコンが何だったのかと悩むケースもよくあります。

この二つのマイコンは、一見すると似た用途で使えそうですが、それぞれ得意な領域が異なります。IoT製品の要件に合わせて適切なマイコンを選ぶことが、成功への鍵となります。

ESP32とSTM32、それぞれの特徴と得意分野

まず、ESP32とSTM32がどのようなマイコンなのか、基本的な特徴から見ていきます。

ESP32は、Wi-FiとBluetoothの通信機能を標準で内蔵していることが最大の特徴です。このため、ネットワーク接続が必要なIoTデバイスのプロトタイプ開発や、比較的小規模な製品で広く利用されています。Arduino IDEやPlatformIOといった開発環境が充実しており、手軽に開発を始められる点も魅力です。コミュニティも活発で、情報収集がしやすいというメリットもあります。

一方、STM32は、STMicroelectronics社が提供するARM Cortex-Mコアを搭載したマイクロコントローラシリーズです。非常に幅広いラインナップがあり、高性能なものから超低消費電力なものまで、用途に応じた最適な製品を見つけやすいのが特徴です。堅牢なエコシステムとプロフェッショナルな開発ツールが提供されており、産業用途や高い信頼性が求められる製品で多く採用されています。

IoT製品設計で考慮すべき4つの選定軸

ESP32とSTM32、どちらを選ぶべきか判断する際には、製品の具体的な要件を洗い出し、以下の4つの軸で比較検討することが重要です。

消費電力とバッテリー駆動

IoT製品では、バッテリー駆動が求められるケースが多く、消費電力は非常に重要な要素です。

ESP32は、Wi-FiやBluetoothを使用しないディープスリープモードを活用すれば消費電力を抑えられますが、通信中はそれなりの電力を消費します。常にネットワークに接続してデータを送受信し続けるような用途では、バッテリー寿命が短くなる可能性があります。

STM32は、超低消費電力に特化したシリーズが豊富に用意されており、μA（マイクロアンペア）オーダーの消費電力で動作するモデルもあります。細かい電力制御が可能で、長期間のバッテリー駆動が求められるセンサーデバイスや、間欠的に動作する機器に適しています。

通信機能とネットワーク接続

IoT製品の核となるのが通信機能です。

ESP32は、Wi-FiとBluetoothをチップに内蔵しているため、これらの通信機能を使うIoTデバイスを開発する際には、外部に通信モジュールを追加する必要がなく、部品点数や基板設計を簡素化できます。これにより、開発期間の短縮やコスト削減につながることもあります。

STM32は、チップ単体ではWi-FiやBluetoothは内蔵していません。これらの通信機能が必要な場合は、別途外部の通信モジュールを接続する必要があります。しかし、その分、有線LAN、LoRaWAN、NB-IoTなど、より多様な通信方式に柔軟に対応できるという利点があります。特定の通信方式に特化した製品を開発する際には、STM32と最適な外部モジュールの組み合わせが有効です。

開発環境と学習コスト

開発のしやすさも、特に試作段階では重要な要素です。

ESP32は、Arduino IDEやPlatformIOといった、比較的容易に始められる開発環境が整っています。C/C++だけでなく、MicroPythonでの開発も可能で、組み込み開発の経験が浅いエンジニアでも学習コストを抑えて開発を進めやすいというメリットがあります。

STM32は、STM32CubeIDEをはじめとするSTMicroelectronics純正の開発ツールや、Keil、IARといったプロフェッショナル向けの統合開発環境が利用できます。豊富なライブラリやサンプルコードが提供されていますが、レジスタレベルでの詳細な設定が必要になることも多く、組み込み開発の専門知識が求められる傾向があります。しかし、その分、性能を最大限に引き出すための細かいチューニングが可能です。

量産コストとサプライチェーン

製品化、特に量産を見据える場合、部品の単価と安定供給は避けて通れない課題です。

ESP32は、モジュールとして提供されることが多く、手軽に利用できますが、量産規模が大きくなると、チップ単体でのコストと比べて割高になる可能性があります。チップ単体での利用も可能ですが、その場合はアンテナ設計など、高度なRF設計のノウハウが必要になります。

STM32は、非常に多くのシリーズとパッケージオプションがあり、量産規模や性能要件に合わせて最適なチップを選定することで、コストを抑えることができます。また、長期的な供給保証がされる製品も多く、サプライチェーンの安定性も強みです。量産規模が大きくなるほど、チップ単価のわずかな差が全体のコストに大きく影響します。

試作から量産まで、サイコス・ジャパンが考えるマイコン選定の視点

サイコス・ジャパンでは、機構設計から電子基板設計、組み込みソフト、クラウド、そして量産まで、製品づくりの全工程を一社でまとめています。この経験から、マイコン選定は製品のライフサイクル全体を見据えて行うべきだと考えています。

試作段階で使いやすいマイコンと、量産で有利なマイコンは同じとは限りません。目標台数が1,000台以上になると、消費電力、部品コスト、供給の安定性、認証の取りやすさの比重が大きくなり、試作で使ったものとは別のマイコンを選び直す方が全体として合理的な場合があります。当社は、他社や個人で作られた試作品の持ち込みを受けて製品化する仕事をしており、マイコン選定もその中で目標台数と要件に合わせて判断しています。

失敗しないIoT製品開発のためのマイコン選定

IoT製品開発でマイコン選定を失敗しないためには、まず、製品の具体的な要件を明確にすることが不可欠です。どのような機能が必要か、バッテリー駆動か否か、通信方式は何か、想定する販売台数とコスト目標はどの程度か、といった点を洗い出します。

特に無線機能を持つIoT製品の場合、国内での販売には電波法に基づく技術基準適合証明（技適）の取得が義務付けられています。設計段階からこれを考慮に入れる必要があります。製品によってはPSEマークやCEマークといった認証も必要になるため、開発着手前に適用される規格を確認しておくことが重要です。最新の情報は総務省や経済産業省のウェブサイトなどで確認してください。

これらの要件と各マイコンの特性を照らし合わせ、単に機能が実現できるかだけでなく、量産性、コスト、そして将来的な拡張性まで含めて総合的に判断することが、製品を成功させるための重要なステップとなります。

試作品をお持ちの方、これから製品を作りたい方は、写真と経緯のメモだけでも構いませんので、まずご相談ください。