《電子技術(shù)應(yīng)用》
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NXP:跨界的產(chǎn)品,,雙面的屬性

2019-07-02
關(guān)鍵詞: NXP 控制器

  面向中國市場,,在中國進行定義、設(shè)計和制造,,講好中國故事,,這是恩智浦資深副總裁兼微控制器事業(yè)部總經(jīng)理Geoff Lees及其團隊最近幾年工作的重中之重。盡管2019年時間剛剛過半,,但多款產(chǎn)品和合作項目的推出,,得出“2019年已成為恩智浦微控制器部門推出新產(chǎn)品最多的一年”的結(jié)論幾無懸念。

  “2019年,,我們的行動比以往任何一年都要密集,。”Geoff Lees表示,,在中國市場,,除了持續(xù)將eIQ AI/ML開發(fā)環(huán)境平臺、40納米i.MX RT1010,、全球首款1GHz i.MX RT系列MCU,、超低功耗i.MX 7ULP、多媒體處理器系列i.MX 8M,、以及數(shù)字信號控制器(DSC)等產(chǎn)品推向市場外,,與天津大學(xué)計劃合作打造物聯(lián)網(wǎng)聯(lián)合實驗室、增加在中芯國際北京Fab 2工廠的產(chǎn)能等工作也都在緊鑼密鼓的進行中,。

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  目前,,恩智浦在華擁有超過7000名員工,,50%的市場營收來自中國,如果加上國外設(shè)計在中國制造或是在國外設(shè)計在中國做附屬設(shè)計的產(chǎn)品,,這一比例將上升至70%,。此外,恩智浦還在蘇州,、上海,、北京分別擁有芯片設(shè)計研發(fā)中心和軟件與系統(tǒng)工程中心,90%的MCU產(chǎn)品由恩智浦在天津的封裝測試工廠完成,,制造方面則一直強化同中芯國際等中國廠商的合作,。過去的3年中,恩智浦在中國本土的芯片設(shè)計研發(fā)人員增加了30%以上,。

  

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  左起:恩智浦大中華區(qū)微控制器事業(yè)部市場總監(jiān)金宇杰,;恩智浦資深副總裁兼微控制器事業(yè)部總經(jīng)理Geoff Lees;恩智浦副總裁,,LPC和低功耗微控制器產(chǎn)品線總經(jīng)理于修杰,;恩智浦微控制器事業(yè)部全球產(chǎn)品總監(jiān)曾勁濤

  將跨界進行到底

  “跨界”嵌入式處理器是NXP在2017年提出的概念,這種新型應(yīng)用處理器的最大特點是采用了MCU內(nèi)核,,但基于應(yīng)用處理器的架構(gòu)方式,,因此既能實現(xiàn)應(yīng)用處理器的高性能和豐富功能,同時又兼具傳統(tǒng)MCU的易用性和實時低功耗運行特性,,從而突破了應(yīng)用處理器和MCU之間的界限,。

  當(dāng)年推出的首款產(chǎn)品i.MX RT1050其內(nèi)核運行速度高達600MHz,遠(yuǎn)高于市場上同期競爭解決方案400MHz的水平,,可提供3015 CoreMark/1284 DMIPS的處理速度,,性能高出任何其它Cortex-M7產(chǎn)品50%以上,高出普通市場Cortex-A5產(chǎn)品100%以上,,是同期市場上具備最高性能水平的Cortex-M7解決方案,。

  恩智浦方面稱,RT1050在2017年10月量產(chǎn)后,,不到一年的時間內(nèi)已在全球擁有2500家客戶,,發(fā)現(xiàn)的市場機會高達5億美金。進入2018年后,,恩智浦接連宣布推出該系列的最新產(chǎn)品:RT1060、更具性價比的RT1020,、以及采用新封裝工藝的RT1050,,從而將i.MX RT產(chǎn)品線擴充至三個可擴展系列。

  基于40納米工藝,,售價1美元以下的i.MX RT1010則是2019年的新產(chǎn)品,,主打超級性價比優(yōu)勢,,由中芯國際北京Fab 2工廠代工生產(chǎn)。恩智浦微控制器事業(yè)部全球產(chǎn)品總監(jiān)曾勁濤認(rèn)為i.MX RT1010并非傳統(tǒng)意義上的MCU,,因為“通常情況下,,不到1美元的價格只能獲得100MHz或以下的性能;而要想得到500MHz的性能,,MCU產(chǎn)品價格通常會在5美元之上”,,能在這個價位上提供如此高性能的產(chǎn)品,RT1010是第一款,。另據(jù)透露,,恩智浦方面接下來將準(zhǔn)備推出低于100元的開發(fā)工具。

  

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  搭載i.MX RT1010處理器的晶圓

  i.MX 7ULP是另一款同樣主打超低功耗的新產(chǎn)品,,采用Cortex-A7/Cortex-M4雙核架構(gòu),。雖然雙核MCU產(chǎn)品很多,但恩智浦副總裁,,LPC和低功耗微控制器產(chǎn)品線總經(jīng)理于修杰解釋說,,在i.MX 7ULP中,A7和M4處于完全獨立的兩個域中,,A7用來運行Linux操作系統(tǒng),,M4則用于處理基本任務(wù),保證設(shè)備低功耗運行,。

  對以省電為首要目標(biāo)的i.MX 7ULP來說,,一個很好的應(yīng)用場景就是智能手表。智能手表絕大部分時間是處于休眠狀態(tài),,一天中真正需要接電話的時間不到半個小時,,因此i.MX 7ULP非常適合智能手表,保證其超低功耗運行,,以實現(xiàn)更長的續(xù)航能力,。

  

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  i.MX 7ULP處理器

  “在現(xiàn)有眾多MCU方案供應(yīng)商的競爭中,恩智浦往往以方案贏得客戶,,而方案中最重要的一環(huán)就是軟件,。”Geoff Lees說在過去的一年中,,恩智浦大幅擴張了其位于北京的軟件部門規(guī)模,,除原有項目外,新增的機器學(xué)習(xí),、人工智能和邊緣計算研發(fā)成為重點,,目前工程師人數(shù)已經(jīng)突破200名。并同時設(shè)立了云端基礎(chǔ)架構(gòu)實驗室,,以便與客戶就特定項目直接進行合作,。

  eIQ開發(fā)環(huán)境,、EdgeScale軟件架構(gòu)和EdgeVerse平臺就是恩智浦在可擴展安全邊緣計算方面做出的全新嘗試。恩智浦大中華區(qū)微控制器事業(yè)部市場總監(jiān)金宇杰表示,,這一系列軟件平臺和架構(gòu)的出現(xiàn),,為用戶提供了完整的“一站式服務(wù)”,能夠幫助他們實現(xiàn)從云到端的安全設(shè)備管理,,更有效的機器學(xué)習(xí)運算能力,。

  

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  NXP eIQ開發(fā)環(huán)境

  一個典型的合作案例就是通過與科大訊飛合作,將人臉識別技術(shù)從云端拉回至邊緣側(cè),,只需一顆單核處理器就能完全實現(xiàn),。此外,通過與汽車廠商合作,,基于i.MX RT平臺可以打造疲勞識別,、語音識別解決方案,完成語音消噪系統(tǒng),,讓車主在車內(nèi)環(huán)境中指揮汽車變得更有效,。未來,NXP還將與第三方公司合作,,在i.MX 8M Mini和i.MX 7ULP上開發(fā)類似算法,,用以支持機器學(xué)習(xí)。

  AI-IOT時代的MCU該怎么設(shè)計

  AI-IOT時代,,MCU的開發(fā)者們在軟件,、硬件和生態(tài)系統(tǒng)上遇到了很多新的變化與挑戰(zhàn),比如云服務(wù)商開始進入嵌入式開發(fā)領(lǐng)域,,系統(tǒng)安全的重要性遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過器件安全本身等等,。Geoff Lees在接受《電子工程專輯》專訪時認(rèn)為,像阿里巴巴這樣的云端服務(wù)商正在對終端產(chǎn)品設(shè)計起到越來越重要的影響——他們完全可以選擇將更多的功能放在云端,,使得邊緣設(shè)備越來越簡單,,越來越便宜,甚至提供所謂的“硬件免費,,服務(wù)收費”的模式,。

  他說另一個值得關(guān)注的市場新趨勢是隨著產(chǎn)品功能的日益豐富,對存儲單元的要求也水漲船高,。例如對RAM而言,,由于要運行Wi-Fi、藍(lán)牙,、圖形處理等多重功能,,RAM容量也時刻看漲,以前幾KB甚至Byte級別的RAM配置水平現(xiàn)在完全沒有市場。同時,,由于串口閃存價格不斷下跌,很多MCU廠商選擇將閃存放在片外,,給片上RAM留出擴容空間,,以便其更快更安全的運行,這是目前MCU的設(shè)計趨勢,。但此舉又對安全加密提出了新要求,,因為一旦選擇將閃存置于片外,就必須同時提供一套邊讀取,、邊在線加解密的系統(tǒng),,以防資料被竊取。

  根據(jù)Geoff Lees的介紹,,半導(dǎo)體行業(yè)現(xiàn)在最新的趨勢是研究MRAM技術(shù),,它不是用來替代閃存的,而是用來處理運算過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù),。MRAM具有高速讀寫能力,,同時也能永久地保存數(shù)據(jù),所以它屬于RAM,,又能兼顧非易失性,。2017-2018年間,NXP聯(lián)合其他幾家合作伙伴一起開發(fā)了MRAM測試芯片,,i.MX RT團隊正在研究將其內(nèi)置于下一代產(chǎn)品中,,并于今年內(nèi)推出樣片。

  另一個雙重屬性

  如果說采用“MCU+應(yīng)用處理器”理念的跨界處理器,,在某種程度上體現(xiàn)了NXP在產(chǎn)品設(shè)計上采取的雙重屬性,,那么筆者還注意到NXP身上具備的另一個雙重屬性——既是中國最大的ARM MCU供應(yīng)商,也是RISC-V基金會的白金級會員和董事會成員,。那么,,恩智浦對于RISC-V架構(gòu)是怎樣的一種態(tài)度?他們在RISC-V生態(tài)系統(tǒng)中將扮演怎樣的角色,?

  “事實的確如此,。我們有RISC-V芯片,但目前并不公開出售,,只是用來做軟件測試,。對于RISC-V架構(gòu)和生態(tài),我們只有一個準(zhǔn)則,,那就是和全球RISC-V社區(qū)在一起,。”Geoff Lees從以下幾個方面對該準(zhǔn)則進行了解:

  首先,RISC-V會以IP核的形式存在于NXP的產(chǎn)品序列中,。目前很多大型系統(tǒng)的子系統(tǒng)異常復(fù)雜,,甚至超過了普通的MCU和處理器,對于那些以前老舊的內(nèi)核產(chǎn)品來說,,由于缺乏及時的軟件和開發(fā)工具支持,,導(dǎo)致生命周期銳減。如果使用Arm架構(gòu)的話,,出售給客戶的系統(tǒng)內(nèi)有的子系統(tǒng)可以收費,,有的卻又是免費,從而帶來復(fù)雜的收費系統(tǒng),。相比之下,,RISC-V就非常有優(yōu)勢,內(nèi)核非常靈活,。

  其次,,RISC-V指令集架構(gòu)非常穩(wěn)定,同時它現(xiàn)在也擁有一個快速增長的生態(tài)系統(tǒng),,是一個非常理想的選擇,。目前,NXP提供了兩個開源內(nèi)核產(chǎn)品,,一個是RI5CY,,相當(dāng)于Arm Cortex-M4;另一個是ZERO-RI5CY,,相當(dāng)于Arm Cortex-M0+,,均集成在恩智浦VEGA平臺中。據(jù)稱,,工程師能夠很容易地將以前在Cortex-M4上運行的軟件移植到RISC-V上,。

  “我們?yōu)閂EGA中文取名為‘織女星’,意思是希望能夠激勵自身像織女一樣辛勤地耕耘RISC-V生態(tài),?!盙eoff Lees說恩智浦今年5月已經(jīng)宣布在中國推出第一個RISC-V應(yīng)用和設(shè)計大賽,主要面向?qū)W生和年輕的工程師群體,。同時,,恩智浦還向RISC-V全球社區(qū)捐贈了2000塊開發(fā)板,用以支持開發(fā)者們開發(fā)屬于自己的創(chuàng)新應(yīng)用,。

  但他也坦誠,,受制于開發(fā)環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)的成熟度,RISC-V現(xiàn)在的商用規(guī)模還不大,,要想在工業(yè)和汽車領(lǐng)域看到RISC-V量產(chǎn)可能還需要幾年,,當(dāng)前也沒有出現(xiàn)客戶堅決要求不用Arm,而只用RISC-V的現(xiàn)象,所以一切都還處于耕耘階段,。但可喜之處在于,,高校、研究機構(gòu)和政府部門目前對RISC-V的興趣甚至超過了Arm,,RISC-V社區(qū)里也誕生了很多新的想法,。未來某一天,基于RISC-V架構(gòu)誕生的創(chuàng)新產(chǎn)品如果超過Arm,,也不是一件令人感到意外的事情。


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