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(yīng)用機(jī)會(huì)

　　AIoT（人工智能+物聯(lián)網(wǎng)）是一個(gè)新興市場，它推動(dòng)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(shí)的實(shí)時(shí)處理的應(yīng)用而推出的，在這方面它能比云計(jì)算做得更好。AIoT也正在帶動(dòng)邊緣計(jì)算興旺發(fā)展，邊緣計(jì)算需要全新品類的物聯(lián)網(wǎng)路由器、服務(wù)器、存儲(chǔ)平臺(tái)和專用的機(jī)器對機(jī)器（M2M）工作負(fù)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(shí)時(shí)智能響應(yīng)系統(tǒng)進(jìn)行分析、搜索和處理。

　　Silicon Labs正在通過頻率靈活的時(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，來滿足邊緣計(jì)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(chǔ)，可支持邊緣節(jié)點(diǎn)設(shè)備中的許多機(jī)器學(xué)習(xí)應(yīng)用。

　　Silicon Labs最近與AI創(chuàng)新公司Cartesiam合作創(chuàng)建了一個(gè)預(yù)測性維護(hù)演示，該演示使用了在Silicon Labs無線SoC上運(yùn)行的Cartesiam物聯(lián)網(wǎng)優(yōu)化算法。這項(xiàng)演示展示了邊緣AI可以為電機(jī)控制等工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用帶來的強(qiáng)大功能。在演示中，機(jī)器學(xué)習(xí)算法針對風(fēng)扇運(yùn)行模式進(jìn)行訓(xùn)練，當(dāng)它檢測到異常時(shí)，會(huì)通過藍(lán)牙將警報(bào)發(fā)送到顯示器上。預(yù)測性維護(hù)通過在系統(tǒng)發(fā)生故障之前檢測出異常運(yùn)行狀況來避免系統(tǒng)停機(jī)。這些算法專門針對ArmCortex-M系列內(nèi)核設(shè)計(jì)，是計(jì)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(fù)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(shí)間內(nèi)的實(shí)時(shí)用電情況，可以了解每個(gè)負(fù)載的“指紋”（指每個(gè)負(fù)載的用電特點(diǎn)）。了解各個(gè)負(fù)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(biāo)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(jī)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位MCU提供了一種高功能和低成本的獨(dú)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(biāo)應(yīng)用還包括通常運(yùn)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(yùn)行低功耗藍(lán)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(rèn)為16位MCU在嵌入式市場中正逐漸失去陣地，因?yàn)樗鼈兗炔幌?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。

　　3 RISC-V MCU的機(jī)會(huì)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(jì)中的潛在應(yīng)用。Silicon Labs是RISC-V基金會(huì)（RISC-VFoundation）的成員，也是OpenHW集團(tuán)（OpenHWGroup）的主要發(fā)起者和創(chuàng)始成員，OpenHW集團(tuán)正在推動(dòng)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(jì)劃在未來的集成電路（IC）產(chǎn)品中實(shí)施CORE-V技術(shù)。

　　RISC-V適用于多核設(shè)備，包括異構(gòu)設(shè)計(jì)，即設(shè)備包含多個(gè)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(gè)Arm Cortex-M33內(nèi)核作為主處理器以運(yùn)行客戶的應(yīng)用，同時(shí)具有一個(gè)或多個(gè)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?yàn)樗且环N開源指令集架構(gòu)，沒有授權(quán)費(fèi)用。然而，就另一層意義而言，它并不是完全“免費(fèi)”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，并確保在商業(yè)上獲得成功。

　　RISC-V會(huì)打破Arm的市場主導(dǎo)地位嗎？可能不會(huì)很快。Arm是一家久負(fù)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(dòng)、嵌入式、汽車和物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。與RISC-V不同，Arm由一個(gè)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(gè)行業(yè)是有益的，并將推動(dòng)技術(shù)創(chuàng)新及實(shí)現(xiàn)新的業(yè)務(wù)模式。Arm當(dāng)然也明白這一點(diǎn)，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(shí)，Arm不會(huì)停滯不前。