明确产品发展思路，恩智浦在AI和IoT上有了大动作

作者:单祥茹  来源:中国电子商情

发布时间:2018-11-02

五年前，恩智浦资深副总裁兼微控制器业务线总经理Geoff Lees就预测，在全球微控制器市场，物联网将是下一波发展的推动力。过去的五年验证了他的预言，在MCU市场，真正的增长主要来源于物联网。现在，Geoff认为，下一代MCU的增长点主要来自机器学习（ML），终端的机器学习更是下一代MCU的增长点。

针对机器学习、边缘计算以及人工智能（AI）等应用，恩智浦再一次梳理了其MCU的发展路线图，如图1，其中包含超低价格、超低功耗的Kinetis和LPC系列，高性价比的i.MX RT 跨界处理器，多核高性能的Layerscape应用处理器，搭载GPU/DSP的超高性能的i.MX应用处理器。

通常，机器学习的性能与成本和功耗成正比，性能越高成本越高，功耗也越高，比如语音识别、视频等应用。“最近几年，我们一直在努力尝试一件事，那就是把高性能MCU的一些特性移植到较低端的MCU中。现在，这个目标有了结果。恩智浦最新推出的两款微控制器：LPC5500单核和双核MCU和i.MX RT600跨界处理器完美地实现了这个愿景。两款产品均基于arm公司面向人工智能和物联网（IoT）应用特别优化的Cortex-M33内核，也是业界率先采用Cortex-M33内核的多核解决方案。可以说，尽管IoT的应用千差万别，在恩智浦的MCU产品线上，总能选择到一款满足需要的处理器。” 恩智浦半导体微控制器事业部全球产品总监曾劲涛表示。

图1 针对人工智能应用，恩智浦提供全系列的MCU产品

LPC5500：面向工业和物联网应用的多核Cortex-M33 MCU
LPC5500 MCU是业界首创的采用单核和双核Arm Cortex-M33及Arm TrustZone技术的微控制器平台，旨在加快低成本安全边缘处理。该产品基于低功耗40nm嵌入式闪存工艺构建，其处理效率、安全性和功能均达到全新水平。

Cortex-M33的主要特性之一是专用协处理器接口，它实现了紧耦合协处理器的高效集成，从而扩展了CPU的处理能力，同时还保持完全的生态系统和工具链兼容性。恩智浦利用这种功能来实现协处理器，用于加快关键的机器学习和DSP功能的执行速度，例如卷积、关联、矩阵运算、传递函数和滤波；与在Cortex-M33上执行相比，性能提升达10倍。协处理器还进一步利用常见CMSIS-DSP库调用（API）来简化客户代码移植。

在工业和物联网应用中，要实现千万级别智能设备的联网，就必须增加用户对这些设备的信任，恩智浦在保护互联设备的安全上用足了功夫，除了依靠TrustZone技术的安全机制，还融入了Arm的平台安全架构（PSA）的设计原则。此外LPC5500 MCU集成的基准安全功能，具有不可变硬件“信任根”的安全引导、基于SRAM物理防克隆（PUF）技术的唯一密钥存储、基于证书的安全调试身份验证、AES-256和SHA2-256加速，以及面向安全云至边缘通信的DICE安全标准实施。ECC和RSA算法的专用非对称加速器进一步加快了公钥基础设施（PKI）或非对称加密的速度。

i.MX RT600：能效优化的实时机器学习/人工智能应用跨界平台
i.MX RT600主要面向超低功耗的安全机器学习和人工智能等边缘应用，包括需要高性能的远场语音输入和沉浸式3D音频播放。i.MX RT600是多核跨界处理器系列，采用最高300 MHz的Arm Cortex-M33和600 MHz的Cadence Tensilica HiFi 4音频/语音数字信号处理器（DSP），提供4个MAC以及基于硬件的超越函数和激活函数。利用28nm FD-SOI技术，i.MX RT600支持高性能内核，搭载4.5MB的片上低漏电SRAM，可配置实现同时零等待状态访问，非常适合实时执行音频/语音、机器学习以及基于神经网络的应用。 

“在i.MX RT600内部，我们第一次把高性能的DSP嵌入到微控制器环境，这也是业界第一款带有硬核DSP的MCU。这不是一个简单的DSP，是真正全功能的HiFi 4 DSP。与Arm Cortex-M33相比，性能提升达10倍。即使与Cortex A55、A72相比，这个DSP的功能也要高出很多。”曾劲涛表示。

为了改善能效，还可将i.MX RT600片上SRAM分区，形成30个可配置的共享存储器块，以确保例程和I/O不会争夺总线时间。每个分区可独立置于低功耗保留模式下，或者完全断电以减少泄漏。HiFi 4还提供64K的紧耦合指令和数据存储器（TCM），以及经过优化的指令和数据缓存，用于共享SRAM之外的执行。另外还通过四通道/八通道SPI闪存接口，提供额外的片外存储器扩展，利用实时解密引擎和8KB缓存进一步优化。

同样地，i.MX RT600 MCU的安全性能也有了很大提高，集成了基准安全功能，也具有不可变硬件“信任根”的安全引导、基于SRAM PUF技术的唯一密钥存储、基于证书的安全调试身份验证等安全措施。除了SRAM PUF之外，i.MX RT600包括可选的基于Fuse的根密钥存储机制，以实现安全引导和加密操作。

为了继续引领边缘设备机器学习，恩智浦还发布了边缘智能环境(eIQ)。据恩智浦半导体微控制器事业部系统工程总监王朋朋介绍，这是一套完整的机器学习工具包，支持TensorFlow Lite、Caffe2和其他神经网络框架，以及非神经ML算法。同时，还面向语音、视觉和异常检测应用推出一键式集成ML解决方案，包括数据采集、训练模型，并具备用户自定义功能。
eIQ软件环境包括构建和优化云训练ML模型所需的工具，可在工业、物联网和汽车应用等各领域资源受限的边缘设备中高效运行。一键式完成生产的解决方案专门面向语音、视觉和异常检测应用领域。借助eIQ边缘智能软件环境和可自定义的系统级解决方案，边缘节点开发人员可利用数学升级来推动云上机器学习的发展。

为了实现保护物联网边缘设备和云至边缘连接安全的愿景，恩智浦推出了基于Cortex-M33的解决方案LPC5500微控制器和i.MX RT600跨界处理器，新安全功能无疑是其中的主要亮点。将高性能微处理器的部分功能移植到低成本的产品中，使之更好地满足市场需求，是恩智浦在ML和AI市场的一个大动作，它将Cadence Tensilica HiFi 4 DSP与Arm Cortex-M33结合在一起构建了一个高性能的跨界处理器，使成千上万需要机器学习功能的客户得偿所愿。清晰的产品发展路线图，高性价比的产品，将进一步巩固恩智浦在工业和物联网应用、机器学习和人工智能领域的技术和产品优势。