1999年的筆記本、臺(tái)式電腦、手機(jī)等孕育了約1500億美元的半導(dǎo)體業(yè)務(wù)，2009年進(jìn)入到智能手機(jī)、云計(jì)算時(shí)期，大約有2500億美元的半導(dǎo)體業(yè)務(wù)，而從2019年和2020年開始，約5000億美元的半導(dǎo)體業(yè)務(wù)正在向我們招手，一個(gè)邊緣計(jì)算的新時(shí)代正在走來。這個(gè)增長(zhǎng)需要對(duì)每個(gè)節(jié)點(diǎn)和邊緣有處理能力，也需要融入人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)。

　　恩智浦看到了這個(gè)機(jī)會(huì)。在邊緣計(jì)算領(lǐng)域，恩智浦最近幾年推出的跨界處理器i.MX系列正發(fā)展的如火如荼，據(jù)悉，其在無人機(jī)以及工業(yè)控制領(lǐng)域已經(jīng)被廣泛采用。猶記得2017年11月，恩智浦推出了業(yè)界第一款跨界處理器產(chǎn)品i.MX RT1050，當(dāng)時(shí)引起了業(yè)界的廣泛關(guān)注，此后的三年間，恩智浦又相繼發(fā)布了RT1050、RT1020、RT1060、RT1064、RT1015、RT1010和RT1024等第一代產(chǎn)品家族，這些產(chǎn)品已經(jīng)在市場(chǎng)上證明跨界處理器是未來高性能MCU的發(fā)展方向，并改變了終端用戶的產(chǎn)品定義，加速產(chǎn)品創(chuàng)新升級(jí)。

　　如今，恩智浦將MCU插上AI的翅膀，將跨界處理器進(jìn)行到底。

　　跨界處理器“跨”出新高度

　　“跨界處理器的確給我們帶來了非常多的變化，它不僅僅是原來一個(gè)小的Arm MCU能做的一些事情”。已經(jīng)在MCU領(lǐng)域從業(yè)十幾年，經(jīng)歷了Arm MCU從初級(jí)普及階段到現(xiàn)在高端、智能的跨界處理器的階段的恩智浦邊緣處理事業(yè)部系統(tǒng)工程總監(jiān)王朋朋感慨道。而現(xiàn)在，恩智浦正在探索跨界處理器更廣闊的的星辰大海。

　　本次，恩智浦i.MX應(yīng)用處理器系列產(chǎn)品中新增了超低功耗i.MX 8ULP、經(jīng)Microsoft Azure Sphere認(rèn)證的i.MX 8ULP-CS和新一代可擴(kuò)展、高性能i.MX 9應(yīng)用處理器。在三大重磅武器的加持下，這幾款跨界處理器“跨”出了新高度。這三大武器：一個(gè)是EdgeLock?安全區(qū)域，它使得邊緣處理器的安全性取得顯著提升；另一個(gè)是Energy Flex架構(gòu)，它最大限度地提高了MCU的能源效率；再就是增強(qiáng)的eIQ機(jī)器學(xué)習(xí)軟件開發(fā)環(huán)境，其豐富的計(jì)算加速引擎賦能機(jī)器學(xué)習(xí)。

　　在i.MX 8ULP和i.MX 8ULP-CS系列中，Energy Flex架構(gòu)將異構(gòu)域處理、設(shè)計(jì)技巧和28nm FD-SOI工藝技術(shù)相結(jié)合，能源效率比前代產(chǎn)品提高了多達(dá)75%。這些處理器中嵌入了可編程電源管理子系統(tǒng)，該子系統(tǒng)能夠管理20多種不同的電源模式配置，從而提供出色的能源效率——從全功率到低至30微瓦。通過這種靈活的配置范圍，OEM和開發(fā)人員可以定制特定應(yīng)用的電源配置文件，以盡可能提高能源效率。

　　i.MX 9應(yīng)用處理器在整個(gè)系列中集成專用的神經(jīng)處理單元（NPU），在邊緣針對(duì)需要低功耗連接和機(jī)器學(xué)習(xí)加速選項(xiàng)的性能加強(qiáng)型系統(tǒng)擴(kuò)展了機(jī)器學(xué)習(xí)功能。該系列還標(biāo)志著恩智浦Arm Ethos U-65 microNPU的首次實(shí)現(xiàn)，這使得在廣泛的嵌入式設(shè)備中構(gòu)建高效的低成本人工智能解決方案成為可能。i.MX 9系列應(yīng)用處理器采用恩智浦創(chuàng)新的Energy Flex架構(gòu)，以便開發(fā)人員優(yōu)化能源效率、幫助減少碳足跡并延長(zhǎng)電池使用壽命。

　　在i.MX 9處理器中，Energy Flex架構(gòu)將異構(gòu)域處理（獨(dú)立應(yīng)用處理器和配有獨(dú)立低功耗多媒體域的實(shí)時(shí)域）、設(shè)計(jì)技巧和工藝技術(shù)相結(jié)合，以最大限度提高運(yùn)行效率。例如，實(shí)時(shí)域可為低功耗音頻用例提供支持，其中音頻可以在處理器其余部分關(guān)閉時(shí)運(yùn)行。實(shí)時(shí)域還適用于工業(yè)應(yīng)用，如需要快速啟動(dòng)（小于100毫秒）的CAN網(wǎng)絡(luò)。該產(chǎn)品線的首個(gè)系列將通過16/12nm FinFET工藝技術(shù)制造，并且功耗極低。

　　針對(duì)熱門的AI和ML，恩智浦邊緣處理事業(yè)部軟件研發(fā)總監(jiān)翁鐵成表示，在與客戶交流的過程中，恩智浦發(fā)現(xiàn)他們的痛點(diǎn)之一是在不同的物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境里，AI和ML如何落地到他們的產(chǎn)品中，而且大家的認(rèn)知不一樣，使用時(shí)對(duì)一些算法的了解也不夠。因此恩智浦提供了一個(gè)通用的、容易上手且能提升他們用戶體驗(yàn)的一套工具集eIQ Toolkit，并針對(duì)工具集最大地發(fā)揮硬件能力。

　　“客戶擁有數(shù)據(jù)，但如何基于數(shù)據(jù)經(jīng)過訓(xùn)練生成他所需要的模型對(duì)于很多客戶來說就是困難的。因此恩智浦提供一個(gè)平臺(tái)，借助這個(gè)工具集，只要有了數(shù)據(jù)，恩智浦就可以提供很多的模型選項(xiàng)，你可以選你想用Caffe還是想用TensorFlow等，然后可以安裝在強(qiáng)大的PC和服務(wù)器上，它提供的界面可以做自動(dòng)化的訓(xùn)練。訓(xùn)練完以后會(huì)產(chǎn)生針對(duì)恩智浦的MCU或者是MPU的最適用的訓(xùn)練模型，通過我們自己的工具下載到SoC上并滿足客戶的需求。”翁鐵成總結(jié)為，在eIQ Toolkit工具上，只要你有數(shù)據(jù)就行。

　　關(guān)于MCU上的AI 應(yīng)用，王朋朋講述到，從大致方向看，MCU能做的事情和高端的處理器沒有區(qū)別。從步驟上講，它們采用的流程也是一致的，比如在PC端做數(shù)據(jù)訓(xùn)練、建模，然后做一些轉(zhuǎn)換、量化降解，再分解成可以在MCU部署的模型或者是一些能夠和C語言、C++配合的量化的代碼。在目標(biāo)MCU端可以做數(shù)據(jù)的輸入和模型的運(yùn)算，比對(duì)輸出的結(jié)果。區(qū)別只是在采用的工具上，MCU需要采用更加適合MCU的模型或者是框架，比如，MPU上可以采用Tensorflow，在MCU上就需要采用Tensorflow Lite Micro，它更加適合在MCU上做一些實(shí)時(shí)的處理，少一點(diǎn)的算力模型，相對(duì)來說要簡(jiǎn)化一些，以便更好地配合，比較適合MCU的輸入和輸出以及接口控制。同時(shí)，MCU的功耗和成本比較低，所以可以在邊緣側(cè)做一些比較適合它的AI的應(yīng)用。

　　算力功耗之外，安全對(duì)邊緣尤為重要

　　需要重點(diǎn)指出的是，可以看到，i.MX 8ULP和i.MX 9系列中都融合了EdgeLock技術(shù)，因?yàn)樵谶吘壣?，除了算力、功耗的考慮以外，現(xiàn)在越來越注重安全，比如一些數(shù)據(jù)需要傳送，很多的推理、處理都在本地運(yùn)行，所以大家越來越重視數(shù)據(jù)的安全性。

　　恩智浦在整套安全解決方案方面擁有豐富的經(jīng)驗(yàn)和悠久的歷史，并以此為基礎(chǔ)推出了EdgeLock安全區(qū)域，這是一款經(jīng)過預(yù)配置的安全子系統(tǒng)，簡(jiǎn)化了復(fù)雜安全加密技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，并幫助設(shè)計(jì)人員避免代價(jià)高昂的錯(cuò)誤。

　　關(guān)于EdgeLock技術(shù)，翁鐵成做了詳細(xì)的介紹，他著重強(qiáng)調(diào)了兩點(diǎn)：一是，從安全策略啟動(dòng)和信任根來看，一方面恩智浦提供了EdgeLock2Go的技術(shù)，該技術(shù)的信任根包含在EdgeLock里面，恩智浦可以通過信任根與EdgeLock的云服務(wù)做交互，能夠保證它安全地做認(rèn)證。以恩智浦的合作伙伴微軟為例，恩智浦把微軟的相關(guān)IP也集成到里面，包含了微軟自己做Azure Sphere的信任根，它也是結(jié)合到EdgeLock里面，從而享受到Azure Sphere提供的安全的云服務(wù)。它不只是云服務(wù)，其本身也是一個(gè)操作系統(tǒng)，基于恩智浦和微軟戰(zhàn)略合作伙伴的關(guān)系，它能夠持續(xù)提供10多年以上的升級(jí)和改進(jìn)，包括安全策略的提升等服務(wù)，能夠保證在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域十多年以上的使用壽命。

　　第二是創(chuàng)新的高效節(jié)能技術(shù)，這是針對(duì)異構(gòu)架構(gòu)而言，包含了Cortex-A核的A35并具備既高效又節(jié)能的特點(diǎn)；針對(duì)實(shí)時(shí)處理，恩智浦還有Cortex-M33的核?；贓nergy Flex架構(gòu)處理時(shí)，提供了豐富的可選擇的配置，比如可以針對(duì)Cortex-M進(jìn)行處理，也可以針對(duì)Cortex-M加上A核進(jìn)行處理，還可以將GPU、DSP加到里面形成一個(gè)統(tǒng)一的能耗的管理，總共加起來大概有20多種能耗的配置，針對(duì)多樣化的物聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)領(lǐng)域需求提供多種選擇。

　　現(xiàn)在，嵌入式開發(fā)人員可以專心研究應(yīng)用，解決上市時(shí)間挑戰(zhàn)，讓EdgeLock安全區(qū)域技術(shù)來處理物聯(lián)網(wǎng)安全保護(hù)的潛在復(fù)雜性。

　　跨界還在繼續(xù)

　　硬件之外，軟件為輔?？缃缣幚砥鳛楦呒?jí)軟件技術(shù)的應(yīng)用和普及帶來了新的機(jī)遇，同樣，豐富而強(qiáng)大的軟件工具也為之作支撐。恩智浦除了做底層的芯片設(shè)計(jì)和參考電路板的設(shè)計(jì)，還給客戶提供軟件方面的支持。該做法的目的有兩個(gè)，一是提升用戶體驗(yàn)，客戶拿到恩智浦的芯片以后能更快地針對(duì)特定應(yīng)用場(chǎng)景開發(fā)自己的產(chǎn)品；二是能最大化發(fā)揮芯片的能力。

　　同時(shí)恩智浦非常強(qiáng)調(diào)可擴(kuò)展性，據(jù)恩智浦大中華區(qū)工業(yè)與物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)高級(jí)總監(jiān)金宇杰介紹，恩智浦的產(chǎn)品的算力從初級(jí)到高端，從比較簡(jiǎn)單的Cortex系列到A系列，從單核到多核，以及不同種類的DSP、GPU等都有，這就讓大家能夠在應(yīng)用領(lǐng)域有更多的選擇。所以可擴(kuò)展性是恩智浦產(chǎn)品組合一個(gè)非常大的特點(diǎn)。

　　在恩智浦看來，無論是從支持的客戶數(shù)量還是應(yīng)用的多樣化上來說，跨界處理器是成功的，這也是恩智浦做MCU這么多年以來比較火的一個(gè)系列。未來，恩智浦仍會(huì)繼續(xù)推出性能更強(qiáng)或者應(yīng)用性更強(qiáng)的跨界處理器產(chǎn)品。