面向中國市場，在中國進行定義,、設計和制造,，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”的結論幾無懸念,。
“2019年,，我們的行動比以往任何一年都要密集?！盙eoff 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,。
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,，如果加上國外設計在中國制造或是在國外設計在中國做附屬設計的產(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計研發(fā)人員增加了30%以上。
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,，這種新型應用處理器的最大特點是采用了MCU內(nèi)核,，但基于應用處理器的架構方式，因此既能實現(xiàn)應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,，從而突破了應用處理器和MCU之間的界限。
當年推出的首款產(chǎn)品i.MX RT1050其內(nèi)核運行速度高達600MHz,，遠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備推出低于100元的開發(fā)工具,。
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。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，保證設備低功耗運行,。
對以省電為首要目標的i.MX 7ULP來說,，一個很好的應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,。
i.MX 7ULP處理器
“在現(xiàn)有眾多MCU方案供應商的競爭中，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?！盙eoff 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,，新增的機器學習,、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,。并同時設立了云端基礎架構實驗室,，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的出現(xiàn),，為用戶提供了完整的“一站式服務”,，能夠幫助他們實現(xiàn)從云到端的安全設備管理，更有效的機器學習運算能力,。
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,，將人臉識別技術從云端拉回至邊緣側，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，用以支持機器學習,。
AI-IOT時代的MCU該怎么設計
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),，比如云服務商開始進入嵌入式開發(fā)領域,，系統(tǒng)安全的重要性遠遠超過器件安全本身等等。Geoff Lees在接受《電子工程專輯》專訪時認為,，像阿里巴巴這樣的云端服務商正在對終端產(chǎn)品設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,，使得邊緣設備越來越簡單，越來越便宜,，甚至提供所謂的“硬件免費,，服務收費”的模式。
他說另一個值得關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,，半導體行業(yè)現(xiàn)在最新的趨勢是研究MRAM技術，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架構和生態(tài)，我們只有一個準則,，那就是和全球RISC-V社區(qū)在一起?！盙eoff Lees從以下幾個方面對該準則進行了解：
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,，導致生命周期銳減,。如果使用Arm架構的話，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，相當于Arm Cortex-M4,；另一個是ZERO-RI5CY,，相當于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),。”Geoff Lees說恩智浦今年5月已經(jīng)宣布在中國推出第一個RISC-V應用和設計大賽,，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)和汽車領域看到RISC-V量產(chǎn)可能還需要幾年，當前也沒有出現(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,。