半導(dǎo)體大會現(xiàn)場回顧

瑞薩電子在2024年4月參加了由華強(qiáng)電子網(wǎng)在深圳主辦的《2024半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢大會》。本屆大會現(xiàn)場參會觀眾達(dá)4700+人次，同時現(xiàn)場視頻、照片直播近37萬＋人次觀看。瑞薩電子EPBD的高級經(jīng)理譚紹鵬在大會現(xiàn)場發(fā)表了《打造中國工業(yè)自動化“核芯”，賦能中國制造產(chǎn)業(yè)升級》的主題演講。

瑞薩電子EPBD高級經(jīng)理譚紹鵬

瑞薩的主題演講包括以下幾個部分：

1、MCU/MPU產(chǎn)品陣容

2、新產(chǎn)品介紹，包括RA8及RA0 MCU

3、瑞薩電子在工業(yè)自動化的重點(diǎn)部署

4、功能安全解決方案

關(guān)于瑞薩MCU/MPU產(chǎn)品陣容，瑞薩電子擁有廣泛且豐富的產(chǎn)品線。從私有內(nèi)核的16位RL78 MCU到32位的RX MCU，目前可以支持到22nm最先進(jìn)的工藝制程。再到基于ARM內(nèi)核的RA MCU，RZ MPU以及基于RISC-V內(nèi)核的MCU/MPU等。

RA8 MCU

在新產(chǎn)品方面，瑞薩電子近期發(fā)布了“地表最強(qiáng)”的ARM Cortex-M85內(nèi)核MCU。瑞薩電子處于MCU行業(yè)領(lǐng)先地位，隨著RA8系列MCU推出，成為業(yè)內(nèi)第一家基于CM85內(nèi)核的MCU供應(yīng)商。

CM85內(nèi)核基于Arm v8.1m架構(gòu)，比Cortex-M7內(nèi)核更高性能、更節(jié)能，為RA系列帶來了高性能產(chǎn)品。RA8繼續(xù)保持RA系列的開發(fā)環(huán)境，包括軟件、工具、套件及廣泛的參考方案設(shè)計(jì)。RA8提供FSP軟件和一整套工具、EK和解決方案等，方便客戶開發(fā)，減少開發(fā)時間。RA8將CM85內(nèi)核與嵌入式閃存和SRAM以及豐富的外設(shè)集成在一起，為我們的客戶降低成本和設(shè)計(jì)復(fù)雜性安全性是RA系列的關(guān)鍵價值主張之一，每一款新產(chǎn)品，我們都會增強(qiáng)我們的安全產(chǎn)品。在RA8x1上，我們支持具有領(lǐng)先安全算法的最新瑞薩安全I(xiàn)P、第一階段引導(dǎo)加載程序的不可變存儲、具有動態(tài)解密功能的OSPI、DPA/SPA側(cè)信道攻擊保護(hù)、安全調(diào)試和完整的安全解決方案。此外，Arm v8.1m架構(gòu)將TrustZone帶到了這個高性能內(nèi)核，這是CM7內(nèi)核所不具備的。RA8系列工作電壓低至1.68v，以及多種低功耗模式，供客戶選擇，減低功耗。

RA8作為通用MCU，適用于工業(yè)自動化、新能源、智能家居及智慧建筑、消費(fèi)及物聯(lián)網(wǎng)、辦公自動化和醫(yī)療健康等多個細(xì)分市場的各種高性能應(yīng)用，包括AI/ML方面的要求。被設(shè)計(jì)到的產(chǎn)品是多種多樣的。有智能電表、指紋掃描儀、恒溫器、工業(yè)應(yīng)用、條形碼掃描儀等。RA8 MCU在設(shè)計(jì)時充分考慮了這些應(yīng)用的不同需求。RA8擁有4個關(guān)鍵優(yōu)勢，內(nèi)核的高算力、helium能力、大內(nèi)存容量，加上多種外接選項(xiàng)、豐富HMI功能，外部總線支持等，確保RA8能夠滿足這些不同市場的需求。

M85是ARM CORTEX M系列中最新的處理器。全新RA8系列是業(yè)界首款基于全新Arm Cortex-M85內(nèi)核的MCU。新的Arm CM-85內(nèi)核采用Arm v8.1m框架，是業(yè)界性能最高的Cortex-M內(nèi)核，并引入了Helium，可顯著加速數(shù)字信號處理（DSP）和機(jī)器學(xué)習(xí)（ML）功能，與舊的Cortex-M7內(nèi)核相比，ML任務(wù)的ML任務(wù)速度提高了4倍。

Helium是指令集的單指令多數(shù)據(jù)（SIMD）擴(kuò)展，可以通過處理每條指令的多個數(shù)據(jù)元素來提升性能。這類似于Arm A系列處理器內(nèi)核上的Neon，但針對資源受限和低功耗微控制器進(jìn)行了更優(yōu)化。如果以最佳方式使用，則無需在系統(tǒng)中增加一個DSP內(nèi)核。

Helium將智能處理引入邊緣，實(shí)現(xiàn)本地處理（減少云流量并降低成本）并降低整體系統(tǒng)功耗，使小型、低功耗嵌入式系統(tǒng)能夠滿足音頻處理、無人機(jī)導(dǎo)航和控制、傳感器集線器和圖像處理等各種應(yīng)用中的計(jì)算需求。

Arm v8.1m架構(gòu)還增強(qiáng)了安全性，TrustZone可將系統(tǒng)高效劃分為安全區(qū)域和非安全區(qū)域，并具有指針身份驗(yàn)證和分支目標(biāo)識別（PACBTI）功能，可緩解面向返回/跳轉(zhuǎn)的編程攻擊。

它還為標(biāo)量和矢量運(yùn)算引入了半精度（HP）浮點(diǎn)支持，使每個周期的MAC性能翻了一番，并支持指令集增強(qiáng)功能以優(yōu)化分支和循環(huán)運(yùn)算。

瑞薩發(fā)布的最新的RA8 MCU采用CM85內(nèi)核，最大運(yùn)行頻率為480MHz。這些器件支持1MB和2MB閃存選項(xiàng)，具有1MB SRAM，其中包括128KB的TCM（緊密耦合內(nèi)存）。用戶SRAM的一部分受到ECC保護(hù)，TCM和I/D緩存也是如此。RA8支持一整套連接功能，包括多個串行接口，如I2C、I3C、SPI和SCI。它們還支持以太網(wǎng)、高速USB 2.0和CAN-FD接口。八通道SPI端口可用于連接到外部存儲器（閃存或RAM），并具有就地執(zhí)行（XIP）和動態(tài)解密（DOTF）功能。高級安全性是RA8的關(guān)鍵價值，我們支持先進(jìn)的加密引擎，支持先進(jìn)的對稱和非對稱算法、第一階段引導(dǎo)程序的不可變存儲以實(shí)現(xiàn)強(qiáng)大的信任根，以及用于系統(tǒng)資源分區(qū)的TrustZone。RA8還支持ADC、DAC和比較器等模擬功能以及多個定時器。封裝范圍從100LQFP到224BGA不同封裝選擇。

我們還在會上展示了基于RA8 M85內(nèi)核的一個非常有趣的應(yīng)用案例：人形檢測。該示例充分利用了RA8D1 MCU上的資源，如：

1) CM85內(nèi)核實(shí)現(xiàn)了RA8D1的高性能，有助于圖像格式轉(zhuǎn)換和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的處理

2) Helium用于加速運(yùn)行在核心上的人員檢測神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

3) 用于視頻/圖像采集的相機(jī)接口

4) 用于將圖像渲染到顯示器的2D引擎

5) 大內(nèi)存，包括內(nèi)部和外部。更寬的SDRAM接口為用于存儲幀緩沖器的外部SDRAM提供高吞吐量接口。

通過此應(yīng)用程序，我們能夠演示RA8D1在處理計(jì)算密集型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方面的性能，以及使用Helium提高推理速度。我們展示了13fps的推理性能，比Cortex-M7內(nèi)核提升了3.6倍。

如您所見，該視覺AI應(yīng)用程序充分利用了具有Cortex-M85內(nèi)核的RA8D1和Helium的更高性能來加速神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。相機(jī)和顯示器的接口以及外部存儲器也是這些應(yīng)用的關(guān)鍵，RA8D1完全支持這些應(yīng)用。