“處理器市場經歷了幾代變化，從1999年的筆記本電腦、臺式電腦、手機、游戲機等，進入到智能手機、云計算，這是2009年-2019年十年的主題。而從2019年-2020年開始，我們進入了一個新的領域，其特征是強大的邊緣，這對安全、計算力都有很高的要求。”在恩智浦近日舉辦的i.MX應用處理器媒體溝通會上，恩智浦大中華區工業與物聯網市場高級總監金宇杰表示。
隨著5G技術、互聯網技術和邊緣計算的發展，全球的智能互聯設備開始飛速成長。據悉，到2025年，全球智能互聯設備數量將達到500億，在未來的幾年里會翻倍增長。這個增長需要每個節點和邊緣有處理能力，也需要融入人工智能和機器學習技術。恩智浦早已看到了這個機會，從去年改組成立邊緣處理事業部就可見端倪，這是要在邊緣處理上大展拳腳了呢！
根據金宇杰的介紹，恩智浦針對邊緣技術產業劃分了多個層次，包括硬件部分的SoC芯片、針對不同邊緣應用的云平臺、軟件服務以及中間件的應用程序代碼，形成產業生態完整布局。
作為嵌入式控制器領域的領先供應商，恩智浦在工業和消費電子市場都擁有深厚的根基，在8位、16位和32位平臺上擁有廣泛的MCU產品組合，具有領先的低功耗、模擬、控制和通信IP功能。恩智浦在近兩年一直加大投入，產業推進非常迅速，從原來的處理工藝到現在的納米級工藝都在迅速推廣。
全面的邊緣處理產品組合，集成了安全功能
i.MX推陳出新
恩智浦推向市場的產品包括：高市場占有率的i.MX系列，通訊領域的MPU，跨界處理器、跨界的設備與技術，傳統的支持節點的MCU和處理器。
近日，恩智浦宣布其EdgeLock?產品系列新增了跨界應用處理器，包括i.MX 8ULP、經Microsoft Azure Sphere認證的i.MX 8ULP-CS（云安全）系列和新一代高性能智能應用處理器i.MX 9系列，適用于工業和物聯網邊緣。
8ULP是7ULP產品的延伸，主打超低功耗。在邊緣上，除了算力、功耗的考慮以外，現在越來越注重安全；并且在邊緣計算時，功耗一直是市場的痛點，都希望算力更強的同時降低能耗。因此恩智浦在8ULP上還融合了兩個新的技術：EdgeLock?安全區域和創新Energy Flex架構。
另外，恩智浦還通過融入DSP提升語音處理能力，使得8ULP能夠支持手持和穿戴等便攜設備；此外，8ULP還有強大的3D、2D的圖像處理能力，整個架構超低功耗、強計算能力可以來支持圖形、語音等安全節點的應用芯片。
恩智浦還通過和第三方合作來加強其產品的技術突破性。在初始部署后使邊緣設備保持長期安全是一項挑戰，這需要不間斷的可信管理服務。恩智浦和Microsoft合作，通過i.MX 8ULP-CS（云安全）應用處理器系列中的Azure Sphere芯片到云安全，將該功能提供給客戶。除了受保護的硬件，Azure Sphere還包括受保護的Azure Sphere操作系統、基于云的Azure Sphere安全服務以及為期十年的持續操作系統更新和安全改進。
i.MX 9應用處理器以i.MX 6和i.MX 8系列為構建基礎，為智能邊緣帶來先進的性能效率、安全性和可擴展性。同時集成專用的神經處理單元（NPU），用于加速機器學習應用。另外內置的MCU能夠幫助實時響應，并對整個功耗進行控制。
i.MX 9系列還標志著恩智浦Arm Ethos U-65 microNPU的首次實現，這使得在廣泛的嵌入式設備中構建高效的低成本人工智能解決方案成為可能。該產品線的首個系列將通過特殊低功耗優化的16/12nm FinFET工藝技術制造。Energy Flex架構將異構域處理、設計技巧和工藝技術相結合，最大限度提高運行效率。
據金宇杰介紹，接下來恩智浦的很多產品是基于i.MX的單核到多核（如16核），去支持不同的應用。
“恩智浦非常強調可擴展性，我們產品的算力從初級到高端，讓大家能夠在應用領域有更多的選擇。在芯片的選擇方面，我們擁有從比較簡單的Cortex系列到A系列，從單核到多核，以及不同種類的DSP、GPU等，所以可擴展性是恩智浦產品組合一個非常大的特點。” 金宇杰指出。
EdgeLock讓安全更簡單
恩智浦在整套安全解決方案方面擁有豐富的經驗和悠久的歷史，并以此為基礎推出了EdgeLock?安全區域，安全區域是i.MX 8ULP、經Azure Sphere認證的i.MX 8ULP-CS和i.MX 9應用處理器中的標準集成功能，能為邊緣應用提供更為輕松的安全性部署。
恩智浦邊緣處理事業部軟件研發總監翁鐵成介紹，EdgeLock?安全區域是一款經過預配置的安全子系統，簡化了復雜安全加密技術的實現，并幫助設計人員避免代價高昂的錯誤。它通過對信任根、運行時認證、信任設置、安全啟動、密鑰管理和加密服務等關鍵安全功能的自主管理來增強對邊緣設備的保護，同時還簡化了獲得行業標準安全認證的途徑。當最終用戶應用運行時，EdgeLock?安全區域可智能跟蹤電源轉換，以防出現新的攻擊面。
Energy Flex架構提供高效節能技術
在設計節能的邊緣系統時，芯片級能源優化變得越來越重要。恩智浦Energy Flex架構能實現高效節能，幫助在便攜式或插入式設備中延長電池壽命并減少能源浪費。
在i.MX 8ULP和i.MX 8ULP-CS系列中，Energy Flex架構將異構域處理、設計技巧和28nm FD-SOI工藝技術相結合，能源效率比前代產品提高了75%。這些處理器中嵌入了可編程電源管理子系統，該子系統基于恩智浦構建的RISC-V內核。
該子系統能夠管理20多種不同的電源模式配置，針對多樣化的物聯網和工業領域需求提供多種選擇。如可以針對Cortex-M進行處理，也可以針對Cortex-M+A核進行處理，還可以加入GPU、DSP形成一個統一的能耗管理，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和開發人員可以自定義特定應用的電源配置文件，以最大限度提高能源效率。
eIQ Toolkit工具集降低AI落地門檻
除了做底層的芯片設計和參考電路板的設計，恩智浦還提供軟件支持。“該做法的目的有兩個，一是提升用戶體驗，客戶拿到我們的芯片以后能更快地針對特定應用場景開發自己的產品；二是能最大化發揮芯片的能力。”翁鐵成解釋道。
針對熱門的AI和ML，恩智浦了解到客戶的痛點之一是在不同的物聯網環境里，AI和ML如何落地到產品中。針對物聯網和工業，為了實現在特定的場景（如物體識別、人臉識別或者是故障檢測等）將產品和技術快速落地，恩智浦提供了一個通用的、容易上手且能提升用戶體驗的一套工具集eIQ Toolkit，并針對工具集最大地發揮硬件的能力。
客戶擁有數據并且希望能建立想要的模型，借助這個工具集，恩智浦就可以提供很多的模型選項，可以安裝在強大的PC和服務器上，其提供的界面可以做自動化的訓練。訓練完以后會產生針對恩智浦的MCU或MPU的最適用的訓練模型，通過工具下載到SoC上并滿足客戶的需求。
另外一些客戶，已經有模型但不知道是否最優，或者不知道是否最大化使用了恩智浦芯片的能力，可以使用工具BYOM（Bring Your Own Model），基于其原始模型和一部分比較有價值的數據，該工具就能訓練出針對恩智浦芯片和平臺更優的推理模型。
除了AI和ML，恩智浦針對廣泛的工業領域也提供了一些工具集，能夠讓客戶更容易打造自己的產品，其中包括特別針對國內市場工業協議的支持，例如針對EtherCAT、IGH整個協議提供完整的解決方案；還有CAN總線，恩智浦針對MPU基于CANOpen也做了一套完整的支持。隨著TSN市場越來越大，工業領域正在向TSN轉型，恩智浦在提供的工業協議里還推出了對EtherCAT、CAN、Modbus等Over TSN的支持。
i.MX RT還有很大潛力
恩智浦自2017年11月份推出業界第一顆跨界處理器產品i.MX RT1050以來，i.MX RT系列取得了優秀的市場表現。第二代跨界處理器產品i.MX RT1170將卓越的運算能力和多媒體功能與易用性和實時處理相結合，開創性地實現了業界首款GHz級別的微控制器，并且是M7+M4雙核的MCU產品，DMIPS數量在MCU領域遠遠超出了其它同類產品。
與此同時，恩智浦還在應用擴展領域研發了一些對應用針對性更強的處理器。“如i.MX RT600就集成了HiFi4的DSP，增強了音頻處理；即將發布的i.MX RT500集成FUSION的DSP做了更多傳感處理，因此更適合低功耗的應用。”恩智浦邊緣處理事業部系統工程總監王朋朋介紹道。
為了配合這些強大的產品，更需要強大的軟件、工具或者生態系統的支持。恩智浦提供了核心軟件和工具，包括SDK的軟件開發包、MCU的Xpresso IDE開發環境以及常用的一些配置工具。此外，恩智浦還聯合業界的合作伙伴做了很多的工具和軟件的開發板發布和支持，其生態如今已經非常豐富。
王朋朋重點介紹了恩智浦在軟件賦能方面的進展，包括AI機器學習、機器視覺，語音和音頻的處理，以及圖形圖像視頻的處理技術、電機控制、操作系統等。
“從大致方向看，MCU能做的事情和高端的處理器沒有區別，它們采用的流程也是一致的，區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，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上做一些實時的處理，少一點的算力模型，比較適合MCU的輸入和輸出以及接口控制。同時，MCU的功耗和成本比較低，所以可以在邊緣側做一些比較適合它的AI應用。”王朋朋分析。
在音頻上，在i.MX RT支持多個麥克風、PDM解調以及多個低麥克音頻的輸入；RT600集成了HiFi4 DSP的處理，并且有非常多的Flex的接口和比較高精度的定時器，能配合實現轉換。不僅是做音頻處理，音效器上顯示當前音量或者震動效果的功能用一顆芯片也可完成。
據王朋朋介紹，在M7內核或HiFi4的DSP上進行語音解碼，CPU的占用率只有百分之零點幾或者是百分之幾，可以省出很多帶寬去做其它的事情。在語音識別方面，主要依靠軟件的配合，在安靜的情況下，可以達到99%的識別率，在嘈雜的環境下也有80%的識別率。
視頻也是在i.MX RT特別增強之處，之前這在MCU上也很少見到。“例如MIPI的CSI、DSI接MIPI的顯示輸出，外加并行的LCD的接口可以支持多種色彩，可滿足24位、32位色彩的支持；多個硬件涂層可以實現混層、多層效果。原來在MCU上所做的界面比較簡單，但現在它顯示的效果卻非常酷炫，可以實現在手機或者其他高端顯示設備上的3D、滑動、模糊背景處理等功能。”王朋朋介紹道。
除了消費類的音頻、視頻領域，RT在工業和家電領域的電機控制方面表現也非常優秀。因為它有非常多的PWM通道也有非常多的串行接口，可以支持多電機控制；同時，實時性和效率比較高，可以做更加快速的閉環電流環控制。從技術上來看，很多場合已經可以用這一顆芯片替代原來的Arm+FPGA的架構。
由于這顆芯片有強大的處理能力，還可以把人工智能加在里面。據悉，目前已經有客戶使用一顆芯片同時做電機控制和異常檢測，電機出現異常的時候馬上可以報警或者停止其它操作。同時，因為它有網絡處理能力，可以做網絡連接的功能。
王朋朋表示，RT擁有無限可能，支持很多操作系統、高級語言和豐富的工具，生態也越來越完善，它能做的事情越來越多，客戶的應用也越來越豐富。后續RT依然會往高性能發展，但同時會注重橫向發展，針對不同的應用，會有更偏向工業應用或者是更低功耗的穿戴設備等產品出現。“我們未來將進一步豐富包括MCU、跨界處理器、應用處理器在內的產品組合，也希望可以與用戶共同創造出更多的應用案例。”金宇杰總結道。