編者按：五年前，恩智浦資深副總裁兼微控制器業(yè)務(wù)線總經(jīng)理Geoff Lees曾預(yù)測(cè)，全球微控制器的市場(chǎng)的推動(dòng)力將來自于物聯(lián)網(wǎng)。過去的五年驗(yàn)證了他的預(yù)言，MCU的增長(zhǎng)空間就是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用對(duì)MCU的性能和的功耗提出了新的要求，推動(dòng)了新一輪MCU的更新?lián)Q代。
人工智能和大數(shù)據(jù)推動(dòng)著工業(yè)界升級(jí)換代，限于數(shù)據(jù)傳輸帶寬和速率的制約，加強(qiáng)邊緣計(jì)算能力正在日益成為解決這下瓶頸的重要手段。
恩智浦半導(dǎo)體微控制器事業(yè)部全球產(chǎn)品總監(jiān)曾勁濤表示，作為邊緣計(jì)算領(lǐng)域重要的處理核心，下一代MCU（微控制器）的增長(zhǎng)點(diǎn)就是在機(jī)器學(xué)習(xí)，推動(dòng)終端的機(jī)器學(xué)習(xí)能力是下一代MCU的增長(zhǎng)點(diǎn)。
恩智浦所要做的不是基于云端的機(jī)器學(xué)習(xí)解決方案，而是聚焦于邊緣計(jì)算領(lǐng)域的人工智能計(jì)算，從32位的MCU到i.MX6，都可以作為終端處理的機(jī)器學(xué)習(xí)，客戶應(yīng)用它們作為終端的計(jì)算。
為了推進(jìn)MCU（微控制器）在邊緣計(jì)算中機(jī)器學(xué)習(xí)能力的普及，恩智浦近幾年不斷加大戰(zhàn)略布局，持續(xù)推進(jìn)使得MCU成為邊緣計(jì)算領(lǐng)域機(jī)器學(xué)習(xí)的重要平臺(tái)。
邊緣智能環(huán)境（eIQ）：基于 MCU的機(jī)器學(xué)習(xí)開發(fā)工具包
借助恩智浦面向重點(diǎn)應(yīng)用領(lǐng)域推出的eIQ邊緣智能軟件環(huán)境和可自定義的系統(tǒng)級(jí)解決方案，邊緣節(jié)點(diǎn)開發(fā)人員如今可利用數(shù)學(xué)升級(jí)來推動(dòng)云上機(jī)器學(xué)習(xí)(ML)的歷史性發(fā)展。
據(jù)曾勁濤介紹，eIQ軟件環(huán)境包括構(gòu)建和優(yōu)化云訓(xùn)練ML模型所需的工具，可在工業(yè)、物聯(lián)網(wǎng)(IoT)和汽車應(yīng)用等各領(lǐng)域資源受限的邊緣設(shè)備中高效運(yùn)行。一鍵式完成生產(chǎn)的解決方案專門面向語音、視覺和異常檢測(cè)應(yīng)用領(lǐng)域。通過節(jié)省成為ML專家所需的大量投資，恩智浦使成千上萬家產(chǎn)品需要機(jī)器學(xué)習(xí)功能的客戶得償所愿。
在恩智浦整個(gè)微控制器(MCU)和應(yīng)用處理器產(chǎn)品線的支持下，eIQ可提供開發(fā)人員在邊緣設(shè)備中實(shí)施ML所需的構(gòu)件塊。
曾勁濤表示，恩智浦eIQ緊跟ML不斷發(fā)展的步伐，持續(xù)進(jìn)行擴(kuò)展以包括下列功能：數(shù)據(jù)采集和管理工具；適用于各種神經(jīng)網(wǎng)(NN)框架和推理引擎的模型轉(zhuǎn)換功能，例如TensorFlow Lite、Caffe2、CNTK和Arm? NN；支持新興的NN公司，例如GLOW和XLA；傳統(tǒng)ML算法（例如支持向量機(jī)和隨機(jī)森林）；以及在恩智浦嵌入式處理器上部署異構(gòu)處理模型的工具。
此外，恩智浦最近還推出了一款軟件基礎(chǔ)架構(gòu)（稱為EdgeScale），旨在通過集中實(shí)現(xiàn)ML應(yīng)用來統(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)無縫集成，并支持在所有恩智浦設(shè)備（從低成本MCU到高性能i.MX和Layerscape應(yīng)用處理器）上部署云訓(xùn)練模型和推理引擎。
面向機(jī)器學(xué)習(xí)打造全新系列安全MCU
為了實(shí)現(xiàn)保護(hù)物聯(lián)網(wǎng)邊緣設(shè)備和云至邊緣連接安全的愿景，恩智浦半導(dǎo)體將強(qiáng)化的安全子系統(tǒng)和軟件集成到安全執(zhí)行環(huán)境（SEE）中，以提升信任、隱私和保密方面的性能標(biāo)準(zhǔn)。因而，恩智浦推出了基于Cortex-M33的解決方案LPC5500微控制器和i.MX RT600跨界處理器。
據(jù)曾勁濤介紹，為了提升機(jī)器學(xué)習(xí)速度和DSP計(jì)算性能，恩智浦具有戰(zhàn)略性地選擇了Cortex-M33架構(gòu)，充分利用Armv8-M架構(gòu)的首次全面功能實(shí)施方案。與現(xiàn)有的Cortex-M3/M0 MCU相比，具有顯著的性能和安全平臺(tái)優(yōu)勢(shì)（分別實(shí)現(xiàn)了超過15%至65%的改進(jìn)）。
LPC5500 平臺(tái)是一款面向工業(yè)和物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的多核Cortex-M33 MCU，單核或雙核Cortex-M33集成了DC-DC轉(zhuǎn)換器，可提供業(yè)界領(lǐng)先的性能，而功率預(yù)算低于同類產(chǎn)品，最高達(dá)到90 CoreMarks/mA。高密度片上存儲(chǔ)器，提供最多640KB閃存和320KB SRAM，可高效執(zhí)行復(fù)雜的邊緣應(yīng)用。此外，恩智浦的自動(dòng)可編程邏輯單元用于分擔(dān)并執(zhí)行用戶定義任務(wù)，從而增強(qiáng)實(shí)時(shí)并行性能。
i.MX RT600跨界平臺(tái) 是另外一款面向?qū)崟r(shí)機(jī)器學(xué)習(xí)（ML）/人工智能（AI）應(yīng)用的能效優(yōu)化Cortex-M33/DSP MCU，具有較寬的電壓和性能范圍，采用最高300MHz的Cortex-M33和600MHz的Cadence? Tensilica? HiFi 4 DSP，提供最多4.5MB的共享片上SRAM ，可實(shí)現(xiàn)高效本地音頻預(yù)處理、沉浸式3D音頻播放和支持語音的體驗(yàn)。為DSP提供4個(gè)32位MAC、矢量浮點(diǎn)功能單元、256位寬訪問數(shù)據(jù)總線，以及特殊激活函數(shù)（例如Sigmoid等傳遞函數(shù)）的DSP擴(kuò)展，進(jìn)一步增強(qiáng)機(jī)器學(xué)習(xí)性能。
多重防護(hù)確保邊緣領(lǐng)域機(jī)器學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)安全
作為老牌的MCU（微控制器）供應(yīng)商，恩智浦依靠自身的安全技術(shù)專業(yè)知識(shí)，構(gòu)建出通過硬件實(shí)現(xiàn)的多層保護(hù)機(jī)制。這種分層安全方法對(duì)于物理保護(hù)和運(yùn)行時(shí)保護(hù)至關(guān)重要，可通過以下方式來保護(hù)嵌入式系統(tǒng)：1、基于硬件的不可變“信任根”的安全引導(dǎo)；2、基于證書的安全調(diào)試身份驗(yàn)證；3、加密的片上固件存儲(chǔ)，提供實(shí)時(shí)的無延遲解密。
曾勁濤表示，這些功能與Armv8-M TrustZone?和內(nèi)存保護(hù)單元（MPU）的Arm Cortex-M33增強(qiáng)功能相結(jié)合，利用基于硬件的存儲(chǔ)器映射隔離來實(shí)現(xiàn)基于特權(quán)的資源和數(shù)據(jù)訪問，從而實(shí)現(xiàn)物理保護(hù)和運(yùn)行時(shí)保護(hù)。
另外，在新款MCU產(chǎn)品中還增加了恩智浦獨(dú)特的安全增強(qiáng)功能。
恩智浦基于ROM的安全引導(dǎo)過程奠定了設(shè)備可信任度的基石，它利用設(shè)備唯一密鑰，創(chuàng)建不可變的硬件“信任根”。這些密鑰現(xiàn)在能夠由基于SRAM的物理防克隆技術(shù)（PUF）在本地按需生成，該技術(shù)利用SRAM位單元固有的自然變異特性。這樣就可實(shí)現(xiàn)最終用戶與原始設(shè)備制造商（OEM）之間的封閉式事務(wù)處理，從而杜絕在可能不安全的環(huán)境中進(jìn)行第三方密鑰處理。另外，密鑰也可通過基于Fuse的傳統(tǒng)方法來注入。
此外，恩智浦的SEE通過對(duì)SRAM PUF的創(chuàng)新利用，生成設(shè)備唯一的密鑰，從而改進(jìn)了邊緣至邊緣、云至邊緣通信的對(duì)稱和非對(duì)稱加密。通過可信計(jì)算組織（TCG）制定的設(shè)備識(shí)別構(gòu)成引擎（DICE）安全標(biāo)準(zhǔn)，公鑰基礎(chǔ)設(shè)施（PKI）或非對(duì)稱加密的安全性得以增強(qiáng)。SRAM PUF根據(jù)DICE的要求，確保唯一設(shè)備密鑰（UDS）的保密性。
據(jù)悉，新推出的解決方案支持非對(duì)稱加密加速（RSA中密鑰長(zhǎng)度為1024至4096位，ECC），還支持最多256位的對(duì)稱加密和哈希（AES-256和SHA2-256），提供針對(duì)mbedTLS優(yōu)化的庫。