單核A7玩轉(zhuǎn)人臉識(shí)別 恩智浦“跨界處理器”又玩出新花樣！

近日，“恩智浦微控制器業(yè)務(wù)2019媒體交流會(huì)”在北京舉行。恩智浦微控制器（MCU）事業(yè)部總經(jīng)理Geoff Lees及其團(tuán)隊(duì)分享了對(duì)微控制器、邊緣計(jì)算和機(jī)器學(xué)習(xí)等領(lǐng)域的看法，并介紹了恩智浦微控制器業(yè)務(wù)發(fā)展戰(zhàn)略與在中國(guó)市場(chǎng)的布局，以及最新的i.MX處理器產(chǎn)品。

“跨界處理器”概念獲得認(rèn)可

一直以來(lái)微控制器/微處理器（MCU）都是一種應(yīng)用非常廣泛的半導(dǎo)體芯片，雖然其性能非常有限，但是功耗卻非常的低。得益于近年來(lái)物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)的興起，對(duì)于MCU的需求也呈爆炸式增長(zhǎng)。不過(guò)，隨著人工智能（AI）、邊緣計(jì)算的快速發(fā)展以及與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的融合，也對(duì)于MCU提出了更高的要求。比如在保證低功耗的同時(shí)，進(jìn)一步提升性能、能效，支持邊緣計(jì)算，同時(shí)加入機(jī)器學(xué)習(xí)的能力等等。

對(duì)此早在2017年，恩智浦半導(dǎo)體就宣布推出了“跨界處理器”的概念，所謂跨界處理器，就是指介于常規(guī)的應(yīng)用處理器（AP）與MCU之間的處理器。其最大特點(diǎn)是采用了MCU內(nèi)核，但基于AP的架構(gòu)方式，因此既能實(shí)現(xiàn)AP的高性能和豐富功能，同時(shí)又兼具傳統(tǒng)MCU的易用性（沿用MCU工具鏈）、低功耗、低成本的特性，從而突破了AP和MCU之間的界限。

而i.MX RT1050就是恩智浦當(dāng)時(shí)推出的第一款跨界處理器產(chǎn)品，基于Arm Cortex-M7內(nèi)核，主頻高達(dá)600MHz，可提供3015 CoreMark/1284 DMIPS的處理速度，性能高出任何其他Cortex-M7產(chǎn)品50%以上，高出普通市場(chǎng)Cortex-A5產(chǎn)品100%以上，是同期市場(chǎng)上最高性能的Cortex-M7解決方案。

而這款產(chǎn)品一經(jīng)推出，很快就獲得了市場(chǎng)認(rèn)可。據(jù)恩智浦介紹，RT1050在2017年10月量產(chǎn)后，不到一年的時(shí)間內(nèi)已在全球擁有2500家客戶，發(fā)現(xiàn)的市場(chǎng)機(jī)會(huì)高達(dá)5億美金。

得益于首款跨界處理器產(chǎn)品i.MX RT1050在市場(chǎng)上的大獲成功，2018年恩智浦又推出了兩款全新的跨界處理器產(chǎn)品：功能更強(qiáng)的RT1060（片內(nèi)存儲(chǔ)器增加至1MB、支持高速GPIO、CAN-FD和支持同步并行接口的NAND/NOR /PSRAM外擴(kuò)存儲(chǔ)控制器，還加入了圖形加速功能）和主打高性?xún)r(jià)比的RT1021。

此外，恩智浦當(dāng)時(shí)還宣布推出了一款基于28nm FD-SOI（全耗盡絕緣硅）工藝制造的支持Linux系統(tǒng)的微處理器產(chǎn)品——i.MX 7ULP，不僅性能大幅提升，同時(shí)功耗也接近了市場(chǎng)上微處理器的最低功耗。不過(guò)，當(dāng)時(shí)恩智浦并未詳細(xì)對(duì)i.MX 7ULP進(jìn)行介紹。

并入“跨界處理器”的i.MX 7ULP

在今年6月25日的“恩智浦微控制器業(yè)務(wù)2019媒體交流會(huì)”上，恩智浦首次對(duì)媒體詳細(xì)解析了i.MX 7ULP這款產(chǎn)品，同時(shí)還將這款產(chǎn)品歸類(lèi)到了“跨界處理器”產(chǎn)品線當(dāng)中。

于修杰表示，目前市場(chǎng)上已經(jīng)有更多的人對(duì)“跨界處理器”的概念表示了認(rèn)可。兩年以前給大家介紹的“跨界處理器”概念不是終結(jié)，今天介紹的i.MX 7ULP是一個(gè)新的“跨界處理器”概念。

據(jù)介紹，i.MX 7ULP首次開(kāi)創(chuàng)性的采用了Arm Cortex-A7內(nèi)核+ Cortex-M4內(nèi)核的組合，這兩個(gè)核是處于完全獨(dú)立的兩個(gè)域，在大多數(shù)情況下，Cortex-A7核是處于關(guān)閉狀態(tài)，只是在有高性能需求時(shí)才會(huì)啟動(dòng)，Cortex-M4則更多的處理一些基本的任務(wù)，保證設(shè)備低功耗運(yùn)行。這有點(diǎn)類(lèi)似于Arm在手機(jī)處理器領(lǐng)域的big-LITTLE大小核架構(gòu)，其目的同樣是在提供強(qiáng)大性能的同時(shí)，能夠?qū)⒐倪M(jìn)一步降低。但是，將Arm的AP小核與微控制器內(nèi)核進(jìn)行類(lèi)似的大小核組合似乎倒是首次。

而之所以選擇Cortex-A7和Cortex-M4這樣的組合，主要是因?yàn)镃ortex-A7是目前Arm能效比最高、應(yīng)用最廣泛的一個(gè)AP內(nèi)核，同時(shí)成本也非常的低，而且可以跑Linux操作系統(tǒng)。同樣，Cortex-M4應(yīng)用也是非常的廣泛的被應(yīng)用于MCU當(dāng)中，能效比也很高，成本也比較低。采用Cortex-A7和Cortex-M4的組合，不僅可以提供最佳的性能和功耗，同時(shí)也能夠具備較低的成本和較高的易用性。

此外，i.MX 7ULP內(nèi)部的Cortex-A7所在的域，還集成了低成本的片上DDR以及Vivante GPU內(nèi)核（原圖芯技術(shù)的GPU，已被芯原微電子收購(gòu)）。這也使得i.MX 7ULP能夠進(jìn)行復(fù)雜的圖形處理加速。

恩智浦LPC和低功耗微控制器產(chǎn)品線總經(jīng)理于修杰表示，”i.MX 7ULP的一個(gè)很好的應(yīng)用場(chǎng)景就是智能手表，因?yàn)橹悄苁直斫^大部分時(shí)間是處于休眠狀態(tài)，一天中真正需要啟動(dòng)各種應(yīng)用或者接電話的時(shí)間可能還不到半個(gè)小時(shí)，因此i.MX 7ULP非常適合智能手表，既能夠提供各種應(yīng)用功能所需的高性能支持，又能夠保證其超低功耗運(yùn)行，以實(shí)現(xiàn)更長(zhǎng)的續(xù)航能力“。

我們都知道，MCU和應(yīng)用處理器在功耗有很大的差別，可以說(shuō)是1-2個(gè)數(shù)量級(jí)的差別。比如，基于MCU的小米手環(huán)充一次電可以用數(shù)周，而采用應(yīng)用處理器的Apple Watch最多只能用2天。雖然，傳統(tǒng)的MCU功耗很低，但是卻無(wú)法支持Apple Watch對(duì)于高性能和復(fù)雜功能實(shí)現(xiàn)的要求。因此，i.MX 7ULP這款產(chǎn)品確實(shí)非常適合智能手表。

恩智浦微控制器事業(yè)部全球產(chǎn)品總監(jiān)曾勁濤解釋稱(chēng)，對(duì)于Apple Watch一類(lèi)的智能手表來(lái)說(shuō)，”有時(shí)候要進(jìn)行復(fù)雜圖形處理就可以將i.MX 7ULP當(dāng)中的Cortex-A7打開(kāi)，運(yùn)行結(jié)束后立即關(guān)閉。內(nèi)置的2D GPU和3D GPU也是同樣的用法，可以先通過(guò)3D GPU將畫(huà)面處理好，然后關(guān)閉，接著通過(guò)2D運(yùn)行。比如應(yīng)用到智能手表上，可以通過(guò)3D GPU處理表盤(pán)畫(huà)面，而切換時(shí)間可以通過(guò)Cortex-M4執(zhí)行“。這樣就可以在滿足性能和功能要求的同時(shí)，將功耗控制到最低，極大的延長(zhǎng)智能手表的續(xù)航時(shí)間。

除此之外，得益于內(nèi)置的Cortex-A7內(nèi)核和GPU，i.MX 7ULP還可支持人臉識(shí)別智能門(mén)禁、人臉識(shí)別智能門(mén)鎖一類(lèi)的應(yīng)用。

現(xiàn)場(chǎng)展示另一款的基于i.MX 7ULP的人臉識(shí)別智能模塊，可支持紅外攝像和紅外補(bǔ)光模式，集成高精度的3D人臉識(shí)別算法；此外還可支持USB的3D結(jié)構(gòu)光攝像頭，集成3D人臉識(shí)別算法?？芍С侄噙_(dá)5000張的本地人臉圖片比對(duì)識(shí)別，也可支持在線人臉圖庫(kù)的導(dǎo)入。

于修杰表示，“這些客戶的需求有一個(gè)特性，要么是需要很好的顯示能力，要么需要很強(qiáng)的計(jì)算能力，要么是與網(wǎng)絡(luò)、云端不停通訊，但是這些應(yīng)用又需要低功耗。我們認(rèn)為i.MX 7ULP是針對(duì)這些應(yīng)用的最好的一款產(chǎn)品，已經(jīng)被很多客戶采用”。

據(jù)透露，目前i.MX 7ULP已經(jīng)開(kāi)始生產(chǎn)了，并且在很短時(shí)間內(nèi)，已經(jīng)賣(mài)出了超過(guò)100萬(wàn)顆，獲得了很多客戶的認(rèn)可。

于修杰強(qiáng)調(diào)：“新的i.MX 7ULP，跟i.MX RT系列中的產(chǎn)品非常不一樣。最主要的是它有兩個(gè)核心，一個(gè)是Cortex-A7，另外一個(gè)是Cortex-M4，它的操作系統(tǒng)也不一樣。如果我們只做MCU或者只做應(yīng)用處理器，就很難做出現(xiàn)在我們介紹的這種產(chǎn)品。恩智浦是世界上唯一一個(gè)MCU和應(yīng)用處理器兩種都做的芯片企業(yè)，因此對(duì)我們來(lái)說(shuō)做跨界處理器是很自然的，如果你只做MCU或者只做應(yīng)用處理器要做一個(gè)跨界處理器，就非常困難?！?/p>

中國(guó)設(shè)計(jì)+制造的跨界處理器：i.MX RT1010

特別值得一提的是，此次恩智浦還推出了在中國(guó)設(shè)計(jì)和制造的跨界處理器——i.MX RT1010。

在當(dāng)天的媒體會(huì)上，Geoff Lees非常高興的宣布：“這（i.MX RT1010）是我們真正在中國(guó)設(shè)計(jì)、中國(guó)生產(chǎn)的一款芯片。”

據(jù)介紹，i.MX RT1010這款產(chǎn)品是完全由恩智浦中國(guó)研發(fā)團(tuán)隊(duì)獨(dú)立設(shè)計(jì)完成的，并交由中芯國(guó)際北京亦莊廠代工生產(chǎn)，采用的是40納米制程工藝。其不僅擁有更小的封裝尺寸，并且主頻也提高到了500MHz，整體性能達(dá)到了競(jìng)品的兩倍，更為關(guān)鍵的是，其價(jià)格也只有原來(lái)i.MX RT1050的一半，只要6.88元，約1美元左右?？梢哉f(shuō)，性?xún)r(jià)比非常的高。

“這個(gè)不是大家見(jiàn)過(guò)的傳統(tǒng)意義上的1美金以下的MCU。i.MX RT1010的主頻可以達(dá)到500MHz，其算力相比以前英特爾的奔騰處理器還高。售價(jià)1美金的產(chǎn)品可以達(dá)到這樣的性能，這在以往市場(chǎng)上是沒(méi)有的?！痹鴦艥龔?qiáng)調(diào)：“目前市場(chǎng)上達(dá)到500MHz的MCU，價(jià)格通常高達(dá)5-6美金、甚至8-9美金。而1美金價(jià)位的MCU，主頻僅能夠達(dá)到100MHz或者100MHz以下的水平。在這個(gè)價(jià)位上做到這樣的能力，i.MX RT1010是第一款?！?/p>

“eIQ”與“EdgeScale”

正如前面所提到的，隨著人工智能（AI）、邊緣計(jì)算的快速發(fā)展以及與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的融合，也對(duì)于MCU提出了更高的要求。比如在保證低功耗的同時(shí)，進(jìn)一步提升性能、能效，支持邊緣計(jì)算，同時(shí)加入AI的能力等等。

而為了發(fā)揮自身芯片的AI能力，恩智浦此次還向市場(chǎng)推出了一個(gè)恩智浦自己研發(fā)的機(jī)器學(xué)習(xí)的開(kāi)發(fā)環(huán)境“eIQ”。

現(xiàn)在市場(chǎng)上有各種各樣AI模型，根據(jù)模型不同所配的硬件也不一樣，可以用CPU/MCU運(yùn)行，也可以用GPU/DSP運(yùn)行，也可以用專(zhuān)用的AI協(xié)處理器來(lái)運(yùn)行。

而恩智浦推出的eIQ平臺(tái)，則可以根據(jù)不同的硬件來(lái)優(yōu)化機(jī)器學(xué)習(xí)的模型。據(jù)介紹，eIQ環(huán)境可以與市場(chǎng)上幾乎所有的開(kāi)源訓(xùn)練工具、建模、編輯器兼容。市場(chǎng)上現(xiàn)有的幾乎所有公開(kāi)的標(biāo)準(zhǔn)或者客戶定制的標(biāo)準(zhǔn)，都可以在這個(gè)開(kāi)發(fā)環(huán)境下進(jìn)行開(kāi)發(fā)。因此，基于eIQ平臺(tái)，開(kāi)發(fā)者可以非常輕松的將機(jī)器學(xué)習(xí)應(yīng)用部署到恩智浦所有的產(chǎn)品線上，從低端的微控制器到高端的處理器。

Geoff Lees表示：“我們這套eIQ的平臺(tái)可以幫助客戶優(yōu)化他們的算法，客戶可以根據(jù)自己對(duì)功耗或性能的需求選擇一款適合于其應(yīng)用的硬件，基于恩智浦MCU或是高端的處理器開(kāi)發(fā)他們的應(yīng)用。不一定只有高性能的處理器才是最適合機(jī)器學(xué)習(xí)的，這套開(kāi)發(fā)平臺(tái)可以幫助客戶在很低端的MCU上都可以運(yùn)行高達(dá)10倍、20倍或更高的性能?！?/p>

此外，恩智浦還推出了一款軟件基礎(chǔ)架構(gòu)EdgeScale，旨在通過(guò)集中實(shí)現(xiàn)ML應(yīng)用來(lái)統(tǒng)一邊緣設(shè)備中的數(shù)據(jù)收集、管理和處理方式。EdgeScale可與基于云的人工智能（AI）／ML服務(wù)無(wú)縫集成，并支持在所有恩智浦硬件平臺(tái)上部署云訓(xùn)練模型和推理引擎。

恩智浦大中華區(qū)微控制器事業(yè)部市場(chǎng)總監(jiān)金宇杰表示：“EdgeScale軟件架構(gòu)是從云到端支持安全設(shè)備管理的架構(gòu)，可以提供更有效的機(jī)器學(xué)習(xí)運(yùn)算能力。其通過(guò)在PaaS層上建立一個(gè)優(yōu)質(zhì)的開(kāi)發(fā)工具，為大量運(yùn)算提供系統(tǒng)級(jí)支持。目前國(guó)內(nèi)的一些手機(jī)制造商、工廠、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商等都已經(jīng)在使用此平臺(tái)優(yōu)化其管理環(huán)境，和加強(qiáng)對(duì)其安全設(shè)備的管理?！?/p>

此外，恩智浦還可以為客戶提供完整的AI解決方案，即“一站式服務(wù)”。

據(jù)介紹，恩智浦與國(guó)內(nèi)的包括語(yǔ)音識(shí)別、人臉識(shí)別等方面的頂級(jí)算法公司，都有非常廣泛的合作，涉及的項(xiàng)目也非常廣泛。

“我們與人臉識(shí)別算法公司合作，將人臉識(shí)別技術(shù)運(yùn)行在一個(gè)單核處理器上（比如上面提到的i.MX 7ULP，實(shí)際是通過(guò)單核Cortex-A7來(lái)運(yùn)行人臉識(shí)別算法），而原來(lái)這是一個(gè)在云端的非常大的模型，現(xiàn)在我們已經(jīng)成功將其移到了邊緣。此外，現(xiàn)場(chǎng)還展示了基于恩智浦高性能MCU以及科大訊飛的語(yǔ)音識(shí)別算法的產(chǎn)品。這些都是恩智浦與合作伙伴一起，在恩智浦完整的解決方案的基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化實(shí)現(xiàn)的。未來(lái)我們會(huì)繼續(xù)為客戶提供這樣的完整解決方案?！苯鹩罱芘e例介紹到。

繼續(xù)加強(qiáng)在中國(guó)市場(chǎng)的投入

作為全球最大的微控制器消費(fèi)市場(chǎng)之一，恩智浦對(duì)中國(guó)市場(chǎng)也是非常的重視，并且正在不斷加大對(duì)于中國(guó)市場(chǎng)的投入。

除了此次重點(diǎn)發(fā)布的在中國(guó)設(shè)計(jì)、中國(guó)制造的跨界處理器i.MX RT1010之外，Geoff Lees指出，恩智浦蘇州設(shè)計(jì)中心是中國(guó)第一家芯片設(shè)計(jì)研發(fā)中心，去年底剛剛舉辦了慶祝成立20周年的活動(dòng)。恩智浦在去年還與蘇州大學(xué)合作成立了一個(gè)實(shí)驗(yàn)室，為它們提供足夠的技術(shù)支持，為學(xué)生提供更好的培訓(xùn)。

與此同時(shí)，恩智浦在去年還擴(kuò)大了在北京的軟件部門(mén)，很多新增的軟件工程師都身處北京。目前恩智浦在北京的部門(mén)已有超過(guò)200名工程師。恩智浦在原有北京原有部門(mén)所持能力的基礎(chǔ)上，又增加了機(jī)器學(xué)習(xí)、人工智能和邊緣計(jì)算的能力。此外，恩智浦在北京還設(shè)立了實(shí)驗(yàn)室，以便與客戶直接就特定項(xiàng)目進(jìn)行合作。

在當(dāng)天的媒體會(huì)上，Geoff Lees還宣布恩智浦將與天津大學(xué)計(jì)劃合作打造物聯(lián)網(wǎng)聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，該實(shí)驗(yàn)室的成立還受到了天津?yàn)I海新區(qū)政府支持，并計(jì)劃在明年正式啟用該全新實(shí)驗(yàn)室。此外，Geoff Lees還透露，接下來(lái)還將會(huì)與上海、廣州和深圳等地的大學(xué)進(jìn)行合作。

6月26日，天津開(kāi)發(fā)區(qū)管委會(huì)與恩智浦半導(dǎo)體公司進(jìn)行了《人工智能應(yīng)用示范基地項(xiàng)目投資合作協(xié)議》的簽約，恩智浦人工智能及物聯(lián)網(wǎng)示范項(xiàng)目正式落戶天津開(kāi)發(fā)區(qū)。據(jù)悉截止目前，恩智浦半導(dǎo)體在天津開(kāi)發(fā)區(qū)累計(jì)投資總額已達(dá)約8.52億美元。

Geoff Lees在當(dāng)天的媒體會(huì)上多次強(qiáng)調(diào)：“中國(guó)市場(chǎng)一直是恩智浦的戰(zhàn)略重點(diǎn)，面向中國(guó)市場(chǎng)進(jìn)行產(chǎn)品定義、設(shè)計(jì)和制造是過(guò)去恩智浦一直強(qiáng)調(diào)的主題”。