Renesas Electronics Corporation przedstawił grupę mikrokontrolerów (MCU) RA8P1 przeznaczonych do zastosowań w sztucznej inteligencji (AI) i uczeniu maszynowym (ML), a także do analizy danych w czasie rzeczywistym. Nowe mikrokontrolery wyznaczają nowy poziom wydajności, łącząc rdzenie procesora Arm® Cortex®-M85 1 GHz i Cortex-M33 250 MHz z jednostką przetwarzania neuronowego (NPU) Arm Ethos™-U55. Połączenie takie zapewnia najwyższą wydajność procesora wynoszącą ponad 7300 CoreMarks i wydajność AI wynoszącą 256 GOPS przy 500 MHz.

Źródło: Renesas

Charakterystyka mikrokontrolerów RA8P1

• Wydajność ponad 7300 CoreMarks1 dzięki dwóm rdzeniom procesora Arm.
• Proces TSMC 22ULL zapewniający wysoką wydajność i niskie zużycie energii.
• Wbudowana pamięć MRAM o większej szybkości zapisu, większej wytrzymałości i lepszej retencji danych.
• Dedykowane urządzenia peryferyjne zoptymalizowane pod kątem sztucznej inteligencji wizualnej i głosowej oraz analizy w czasie rzeczywistym.
• Nowa platforma oprogramowania AI ułatwiająca rozwój i umożliwiająca łatwą migrację z procesorów MPU.
• Funkcje bezpieczeństwa zapewniające prywatność danych.

Zaprojektowany z myślą o Edg/Enda point AI

RA8P1 jest zoptymalizowany pod kątem zastosowań sztucznej inteligencji na obrzeżach sieci i w punktach końcowych. Wykorzystuje procesor Ethos-U55 NPU do odciążenia procesora w operacjach wymagających dużej mocy obliczeniowej w konwolucyjnych i rekurencyjnych sieciach neuronowych (CNN i RNN), zapewniając do 256 operacji MAC na cykl, co daje wydajność 256 GOPS przy częstotliwości 500 MHz. Nowy procesor NPU obsługuje najczęściej używane sieci, w tym DS-CNN, ResNet, Mobilenet TinyYolo i inne. W zależności od używanej sieci neuronowej, Ethos-U55 zapewnia do 35 razy więcej wniosków na sekundę niż sam procesor Cortex-M85.

Zaawansowana technologia

Mikrokontrolery RA8P1 są produkowane w procesie 22ULL (22 nm ultra-low leakage) firmy TSMC, co zapewnia bardzo wysoką wydajność przy bardzo niskim zużyciu energii. Proces ten umożliwia również zastosowanie w nowych mikrokontrolerach wbudowanej pamięci magnetorezystancyjnej RAM (MRAM). Pamięć MRAM zapewnia większą szybkość zapisu oraz wyższą wytrzymałość i retencję w porównaniu z pamięcią Flash.

– Obserwujemy gwałtowny wzrost popytu na wysokowydajne aplikacje AIoT typu edge. […] Urządzenia RA8P1 są przykładem naszej technologii i wiedzy rynkowej oraz podkreślają silne partnerstwa, które zbudowaliśmy w całej branży. Klienci chętnie wykorzystują te nowe mikrokontrolery w wielu aplikacjach AI — powiedział Daryl Khoo, wiceprezes działu marketingu procesorów wbudowanych w firmie Renesas.

– Tempo innowacji w erze sztucznej inteligencji jest szybsze niż kiedykolwiek, a nowe zastosowania brzegowe wymagają coraz lepszej wydajności i uczenia maszynowego w urządzeniach. Wykorzystując zaawansowane możliwości sztucznej inteligencji platformy obliczeniowej Arm, mikrokontrolery RA8P1 firmy Renesas spełniają wymagania aplikacji głosowych i wizualnych nowej generacji, pomagając w skalowaniu inteligentnych, kontekstowych doświadczeń sztucznej inteligencji – powiedział Paul Williamson, starszy wiceprezes i dyrektor generalny działu IoT w firmie Arm.

– Cieszy nas, że firma Renesas wykorzystuje wydajność i niezawodność technologii wbudowanej pamięci MRAM TSMC 22ULL, aby osiągnąć znakomite wyniki w swoich urządzeniach RA8P1. W miarę jak TSMC nadal rozwija technologie wbudowanej pamięci nieulotnej (eNVM), liczymy na wzmocnienie naszej długotrwałej współpracy z firmą Renesas w celu wprowadzania innowacji w przyszłych przełomowych urządzeniach – powiedział Chien-Hsin Lee, starszy dyrektor ds. rozwoju technologii specjalistycznych w TSMC.

Zoptymalizowany zestaw urządzeń peryferyjnych dla sztucznej inteligencji

Firma Renesas zintegrowała dedykowane urządzenia peryferyjne, obszerną pamięć i zaawansowane zabezpieczenia, aby sprostać wymaganiom aplikacji sztucznej inteligencji w zakresie rozpoznawania głosu i obrazu oraz analizy w czasie rzeczywistym. W przypadku sztucznej inteligencji w zakresie rozpoznawania obrazu zastosowano 16-bitowy interfejs kamery (CEU), który obsługuje czujniki o rozdzielczości do 5 megapikseli, umożliwiając obsługę kamery i wymagających aplikacji Vision AI. Z kolei MIPI CSI-2 oferuje interfejs o małej liczbie pinów z dwoma pasmami, każde o przepustowości do 720 Mb/s. Ponadto, wiele interfejsów audio, w tym I²S i PDM, obsługuje wejścia mikrofonowe dla aplikacji AI związanych z głosem.

RA8P1 oferuje zarówno wbudowaną, jak i zewnętrzną pamięć, co zapewnia wydajne przetwarzanie sieci neuronowych z małym opóźnieniem. Mikrokontroler zawiera 2 MB pamięci SRAM do przechowywania aktywacji pośrednich lub buforów ramki graficznej. Dostępny jest również 1 MB wbudowanej pamięci MRAM dla kodu aplikacji i przechowywania wag modeli lub zasobów graficznych. Dla większych modeli przeznaczone są szybkie interfejsy pamięci zewnętrznej, a dla bardziej wymagających aplikacji AI dostępne są również opcje SIP z 4 lub 8 MB zewnętrznej pamięci Flash w jednym pakiecie.

Nowa platforma RUHMI

Wraz z mikrokontrolerami RA8P1 firma Renesas wprowadziła RUHMI (Renesas Unified Heterogenous Model Integration), kompleksową platformę dla mikrokontrolerów i procesorów MPU. RUHMI zapewnia wydajne wdrażanie sztucznej inteligencji w najnowszych modelach sieci neuronowych w sposób niezależny od platformy. Umożliwia optymalizację modeli, kwantyzację, kompilację i konwersję grafów oraz generuje wydajny kod źródłowy. RUHMI zapewnia natywną obsługę frameworków AI do uczenia maszynowego, takich jak TensorFlow Lite, Pytorch i ONNX. Zapewnia również niezbędne narzędzia, interfejsy API, generator kodu i środowisko uruchomieniowe potrzebne do wdrożenia wstępnie wytrenowanej sieci neuronowej, w tym gotowe do użycia przykłady aplikacji i modele zoptymalizowane dla RA8P1. RUHMI jest zintegrowane z własnym środowiskiem IDE e2Studio firmy Renesas, co umożliwia płynny rozwój AI. Integracja ta ułatwi stworzenie wspólnej platformy programistycznej dla mikrokontrolerów i procesorów MPU.

Zaawansowane funkcje bezpieczeństwa

Mikrokontrolery RA8P1 zapewniają najnowocześniejsze zabezpieczenia dla krytycznych zastosowań. Nowa technologia Renesas Security IP (RSIP-E50D) obejmuje liczne akceleratory kryptograficzne, w tym CHACHA20, Ed25519, krzywe NIST ECC do 521 bitów, ulepszony RSA do 4K, SHA2 i SHA3. W połączeniu z Arm TrustZone® zapewnia to kompleksową i w pełni zintegrowaną funkcjonalność podobną do elementów bezpieczeństwa. Nowe mikrokontrolery zapewniają również silny sprzętowy system Root-of-Trust i Secure Boot z First Stage Bootloader (FSBL) w pamięci stałej. Interfejsy XSPI z funkcją deszyfrowania w locie (DOTF) umożliwiają przechowywanie zaszyfrowanych obrazów kodu w zewnętrznej pamięci Flash i deszyfrowanie ich w locie podczas bezpiecznego przesyłania do mikrokontrolera w celu wykonania.

Najważniejsze cechy mikrokontrolerów RA8P1

• Procesory: 1 GHz Arm Cortex-M85, 500 MHz Ethos-U55, 250 MHz Arm Cortex-M33 (opcjonalnie)
• Pamięć: 1 MB/512 KB wbudowanej pamięci MRAM, 4 MB/8 MB zewnętrznej pamięci Flash SIP, 2 MB pamięci SRAM z pełną ochroną ECC, 32 KB pamięci podręcznej I/D na rdzeń
• Urządzenia graficzne: kontroler graficzny LCD obsługujący rozdzielczości do WXGA (1280×800), równoległe interfejsy wyświetlacza RGB i MIPI-DSI, wydajny silnik rysowania 2D, równoległe 16-bitowe interfejsy kamery CEU i MIPI CSI-2, 32-bitowy interfejs zewnętrznej magistrali pamięci (SDRAM i CSC)
• Inne urządzenia peryferyjne: Gigabit Ethernet i przełącznik TSN, XSPI (Octal SPI) z XIP i DOTF, SPI, I2C/I3C, SDHI, USBFS/HS, CAN-FD, PDM i interfejsy audio SSI, 16-bitowy przetwornik analogowo-cyfrowy z obwodami S/H, przetwornik cyfrowo-analogowy, komparatory, czujnik temperatury, timery
• Zabezpieczenia: zaawansowany silnik kryptograficzny RSIP-E50D, TrustZone, niezmienna pamięć, bezpieczny rozruch, odporność na manipulacje, ochrona przed atakami DPA/SPA, bezpieczne debugowanie, bezpieczne programowanie fabryczne, zarządzanie cyklem życia urządzenia
• Obudowy: 224BGA, 289BGA

Firma Renesas połączyła nowe mikrokontrolery RA8P1 z wieloma kompatybilnymi układami ze swojego portfolio, w tym kamerę do wideokonferencji z funkcjami AI, ramię robota do rysowania AI oraz kamerę monitorującą z funkcjami AI.

Źródło informacje prasowe