AIoT所需的嵌入式芯片是什么樣

　　Ross?Sabolcik?（Silicon?Labs?副總裁兼工業(yè)和商業(yè)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品總經(jīng)理）

　　1 AIoT的應用機會(huì )

　　AIoT（人工智能+物聯(lián)網(wǎng)）是一個(gè)新興市場(chǎng)，它推動(dòng)著(zhù)物聯(lián)網(wǎng)數據處理從集中式數據中心向網(wǎng)絡(luò )邊緣發(fā)展。AIoT是針對需要更低延遲和更即時(shí)的實(shí)時(shí)處理的應用而推出的，在這方面它能比云計算做得更好。AIoT也正在帶動(dòng)邊緣計算興旺發(fā)展，邊緣計算需要全新品類(lèi)的物聯(lián)網(wǎng)路由器、服務(wù)器、存儲平臺和專(zhuān)用的機器對機器（M2M）工作負載加速器，它們可以將非結構化數據轉換為結構化元數據，以供實(shí)時(shí)智能響應系統進(jìn)行分析、搜索和處理。

　　Silicon Labs正在通過(guò)頻率靈活的時(shí)鐘發(fā)生器、可編程振蕩器和低歪斜/低抖動(dòng)時(shí)鐘緩沖器等先進(jìn)的時(shí)鐘解決方案，來(lái)滿(mǎn)足邊緣計算和AIoT應用的需求。SiliconLabs還提供了基于A(yíng)rm Cortex-M33內核的第2代無(wú)線(xiàn)系統級芯片（SoC）和模塊，它們具有足夠的處理能力和片上存儲，可支持邊緣節點(diǎn)設備中的許多機器學(xué)習應用。

　　Silicon Labs最近與AI創(chuàng )新公司Cartesiam合作創(chuàng )建了一個(gè)預測性維護演示，該演示使用了在Silicon Labs無(wú)線(xiàn)SoC上運行的Cartesiam物聯(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)應用帶來(lái)的強大功能。在演示中，機器學(xué)習算法針對風(fēng)扇運行模式進(jìn)行訓練，當它檢測到異常時(shí)，會(huì )通過(guò)藍牙將警報發(fā)送到顯示器上。預測性維護通過(guò)在系統發(fā)生故障之前檢測出異常運行狀況來(lái)避免系統停機。這些算法專(zhuān)門(mén)針對ArmCortex-M系列內核設計，是計算能力有限的功耗敏感型邊緣應用的理想選擇。

　　AIoT的其他應用還包括電力負荷分解，用戶(hù)能夠從電表測量的總用電量中檢測出設備級別的電量使用情況。通過(guò)使用AIoT技術(shù)測量一段時(shí)間內的實(shí)時(shí)用電情況，可以了解每個(gè)負載的“指紋”（指每個(gè)負載的用電特點(diǎn)）。了解各個(gè)負載用電量的用戶(hù)更有可能減少其電量使用。

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

　　2 如何看待8位MCU以及32位MCU/SoC的機會(huì )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(wú)論是用于簡(jiǎn)單的成本敏感型物聯(lián)網(wǎng)設備，還是在更復雜的系統中作為外圍處理器，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位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)設備極具吸引力。8位MCU的目標應用還包括通常運行專(zhuān)有無(wú)線(xiàn)協(xié)議的簡(jiǎn)單無(wú)線(xiàn)設備。

　　具有一定復雜度的物聯(lián)網(wǎng)連接設備或運行低功耗藍牙、Zigbee、Thread和專(zhuān)有協(xié)議的設備，通常需要性能更高的32位MCU或無(wú)線(xiàn)MCU。32位MCU對于要求更高性能的應用是必要的，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(chǎng)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等復雜應用。

　　3 RISC-V MCU的機會(huì )和前景

　　RISC-V對于半導體技術(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(lái)無(wú)線(xiàn)SoC設計中的潛在應用。Silicon Labs是RISC-V基金會(huì )（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(dòng)基于RISC-V的CORE-V系列開(kāi)源內核以及相關(guān)IP、工具和軟件的開(kāi)發(fā)。Silicon Labs計劃在未來(lái)的集成電路（IC）產(chǎn)品中實(shí)施CORE-V技術(shù)。

　　RISC-V適用于多核設備，包括異構設計，即設備包含多個(gè)基于不同指令集架構（ISA）的內核。例如，物聯(lián)網(wǎng)SoC可以集成一個(gè)Arm Cortex-M33內核作為主處理器以運行客戶(hù)的應用，同時(shí)具有一個(gè)或多個(gè)基于RISC-V的內核來(lái)處理諸如安全加速或無(wú)線(xiàn)電調度等固定功能。

　　許多硬件開(kāi)發(fā)人員被RISC-V吸引，因為它是一種開(kāi)源指令集架構，沒(méi)有授權費用。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(jìn)行投資，以將基于RISC-V的器件推向市場(chǎng)，并確保在商業(yè)上獲得成功。

　　RISC-V會(huì )打破Arm的市場(chǎng)主導地位嗎？可能不會(huì )很快。Arm是一家久負盛名的IP供應商，為大部分器件提供支持，這些器件每年被用于大量的移動(dòng)、嵌入式、汽車(chē)和物聯(lián)網(wǎng)應用。與RISC-V不同，Arm由一個(gè)成熟的、廣泛的、不斷成長(cháng)的軟件和工具生態(tài)系統提供支持。

　　總之，RISC-V的出現是一種健康且必要的發(fā)展。競爭對整個(gè)行業(yè)是有益的，并將推動(dòng)技術(shù)創(chuàng )新及實(shí)現新的業(yè)務(wù)模式。Arm當然也明白這一點(diǎn)，因此在響應客戶(hù)需求和開(kāi)源架構帶來(lái)的競爭性挑戰時(shí)，Arm不會(huì )停滯不前。