AIOTN需的嵌入式芯片是什么樣

ROSS Sabolcik

1AIOT的應(yīng)用機會

AIoT（人工智能+物聯(lián)網(wǎng)）是一個新興市場，它推動著物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)處理從集中式數(shù)據(jù)中心向網(wǎng)絡(luò)邊緣發(fā)展。AIoT是針對需要更低延遲和更即時的實時處理的應(yīng)用而推出的，在這方面它能比云計算做得更好。AIoT也正在帶動邊緣計算興旺發(fā)展，邊緣計算需要全新品類的物聯(lián)網(wǎng)路由器、服務(wù)器、存儲平臺和專用的機器對機器（M2M）工作負載加速器，它們可以將非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為結(jié)構(gòu)化元數(shù)據(jù)，以供實時智能響應(yīng)系統(tǒng)進行分析、搜索和處理。

Silicon Labs正在通過頻率靈活的時鐘發(fā)生器、可編程振蕩器和低歪斜/低抖動時鐘緩沖器等先進的時鐘解決方案，來滿足邊緣計算和AIoT應(yīng)用的需求。SiliconLabs還提供了基于Arm Cortex-M33內(nèi)核的第2代無線系統(tǒng)級芯片（SoC）和模塊，它們具有足夠的處理能力和片上存儲，可支持邊緣節(jié)點設(shè)備中的許多機器學(xué)習應(yīng)用。

Silicon Labs最近與AI創(chuàng)新公司Cartesiam合作創(chuàng)建了一個預(yù)測性維護演示，該演示使用了在Silicon Labs無線SoC上運行的Cartesiam～聯(lián)網(wǎng)優(yōu)化算法。這項演示展示了邊緣AI可以為電機控制等工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用帶來的強大功能。在演示中，機器學(xué)習算法針對風扇運行模式進行訓(xùn)練，當它檢測到異常時，會通過藍牙將警報發(fā)送到顯示器上。預(yù)測性維護通過在系統(tǒng)發(fā)生故障之前檢測出異常運行狀況來避免系統(tǒng)停機。這些算法專門針對ArmCortex-M系列內(nèi)核設(shè)計，是計算能力有限的功耗敏感型邊緣應(yīng)用的理想選擇。

AIoT的其他應(yīng)用還包括電力負荷分解，用戶能夠從電表測量的總用電量中檢測出設(shè)備級別的電量使用情況。通過使用AIoT技術(shù)測量一段時間內(nèi)的實時用電情況，可以了解每個負載的“指紋”（指每個負載的用電特點）。了解各個負載用電量的用戶更有可能減少其電量使用。

聲音和語音處理是AIoT的另一大目標應(yīng)用領(lǐng)域，例如語音助手喚醒詞處理、玻璃破碎監(jiān)測以及其他用于各種安全系統(tǒng)的聲音分類等應(yīng)用。

2如何看待8位MCU以及32位MCU/SoC的機會前景

8位MCU和32位MCU在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域中都有一席之地。無論是用于簡單的成本敏感型物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，還是在更復(fù)雜的系統(tǒng)中作為外圍處理器，更小且更具成本效益的8位MCU都是理想選擇。例如，Silicon Labs的EFM88～MCU提供了一種高功能和低成本的獨特組合，這使得它們對于那些對成本非常敏感的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備極具吸引力。8位MCU的目標應(yīng)用還包括通常運行專有無線協(xié)議的簡單無線設(shè)備。

具有一定復(fù)雜度的物聯(lián)網(wǎng)連接設(shè)備或運行低功耗藍牙、Zigbee、Thread和專有協(xié)議的設(shè)備，通常需要性能更高的32位Mcu或無線MCU。32位MCU對于要求更高性能的應(yīng)用是必要的，而且在信號處理方面，它們相比8位MCU具有關(guān)鍵的優(yōu)勢。

我們認為16位Mcu在嵌入式市場中正逐漸失去陣地，因為它們既不像8位Mcu那樣具有成本效益，也不能像32位MCU那樣處理諸如AIoT等復(fù)雜應(yīng)用。

3RISC-V MCU的機會和前景

RISC-V對于半導(dǎo)體技術(shù)而言是一種重要的、顛覆性的技術(shù)，Silicon Labs正在評估它在未來無線SoC設(shè)計中的潛在應(yīng)用。Silicon Labs是RISC-V基金會（RISC-VFoundation）的成員，也是OpenHW集團（OpenHWGroup）的主要發(fā)起者和創(chuàng)始成員，OpenHW集團正在推動基于RISC-V的CORE-V系列開源內(nèi)核以及相關(guān)IP、工具和軟件的開發(fā)。Silicon Labs計劃在未來的集成電路（Ic）產(chǎn)品中實施CORE-V技術(shù)。

RISC-V適用于多核設(shè)備，包括異構(gòu)設(shè)計，即設(shè)備包含多個基于不同指令集架構(gòu)（ISA）的內(nèi)核。例如，物聯(lián)網(wǎng)SoC可以集成一個Arm Cortex-M33內(nèi)核作為主處理器以運行客戶的應(yīng)用，同時具有一個或多個基于RISC-V的內(nèi)核來處理諸如安全加速或無線電調(diào)度等固定功能。

許多硬件開發(fā)人員被RISC-V吸引，因為它是一種開源指令集架構(gòu)，沒有授權(quán)費用。然而，就另一層意義而言，它并不是完全“免費”的，芯片制造商仍要對軟件和工具鏈進行投資，以將基于RISC-V的器件推向市場，并確保在商業(yè)上獲得成功。

RISC-V會打破Arm的市場主導(dǎo)地位嗎？可能不會很快。Arm是一家久負盛名的IP供應(yīng)商，為大部分器件提供支持，這些器件每年被用于大量的移動、嵌入式、汽車和物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。與RISC-V不同，Arm由一個成熟的、廣泛的、不斷成長的軟件和工具生態(tài)系統(tǒng)提供支持。

總之，RISC-V的出現(xiàn)是一種健康且必要的發(fā)展。競爭對整個行業(yè)是有益的，并將推動技術(shù)創(chuàng)新及實現(xiàn)新的業(yè)務(wù)模式。Arm當然也明白這一點，因此在響應(yīng)客戶需求和開源架構(gòu)帶來的競爭性挑戰(zhàn)時，Arm不會停滯不前。