MCU a core singolo e duale, integrano i core Arm Cortex-M85 e M33 e la NPU Arm Ethos-U55 per offrire prestazioni superiori, fino a 256 Giga Operations
Renesas Electronics Corporation ha ufficialmente presentato il suo nuovo gruppo di microcontrollori (MCU) RA8P1, pensato per applicazioni di Intelligenza Artificiale (IA) e Machine Learning (ML), nonché per analisi dati in tempo reale. Questi MCU stabiliscono un nuovo livello di prestazioni per i microcontrollori, combinando i core Arm Cortex-M85 da 1 GHz e Arm Cortex-M33 da 250 MHz con l’Unità di Elaborazione Neurale (NPU) Arm Ethos-U55. Questa architettura offre massime prestazioni per le CPU, con oltre 7300 CoreMark, e performance IA di 256 GOPS (Giga Operations) a 500MHz.
RA8P1, progettato per applicazioni IA locali
RA8P1 è ottimizzato per applicazioni IA locali, sul MCU, sfruttando la NPU Ethos-U55 per alleggerire il carico della CPU durante le operazioni ad alta intensità di calcolo per Reti Neurali Convoluzionali e Ricorrenti (CNN e RNN), offrendo fino a 256 MAC per ciclo, con prestazioni di 256 GOPS a 500 MHz. La nuova NPU supporta le reti più comunemente utilizzate, tra cui DS-CNN, ResNet, Mobilenet TinyYolo e molte altre ancora. A seconda della rete neurale utilizzata, Ethos-U55 fornisce fino a 35 volte più inferenze al secondo rispetto al processore Cortex-M85 da solo.
Tecnologia avanzata
Gli MCU RA8P1 sono basati sul processo produttivo 22ULL (22nm a bassissime perdite) di TSMC, che consente di ottenere prestazioni elevatissime, con consumi energetici estremamente ridotti. Inoltre, questo processo consente l’utilizzo di RAM Magnetoresistiva (MRAM) nei nuovi MCU. La memoria non volatile MRAM offre velocità di scrittura più elevate, oltre a una maggiore durata e ritenzione, in confronto alla memoria Flash.
“La domanda di applicazioni locali AIoT ad alte prestazioni sta crescendo vertiginosamente. Siamo emozionati a presentare quelli che riteniamo essere i migliori MCU per rispondere a questa tendenza”, dichiara Daryl Khoo, Vicepresidente della divisione Embedded Processing Marketing in Renesas. “I dispositivi RA8P1 sono il frutto della nostra esperienza tecnologica e di mercato, e dimostrano le nostre collaborazioni consolidate che abbiamo costruito nel settore. I clienti sono entusiasti di utilizzare questi nuovi MCU in molteplici applicazioni AI.”
“Il rio dell’innovazione nell’era dell’IA è più veloce che mail, e nuovi casi d’uso richiedono prestazioni in continuo aumento e machine learning direttamente sul dispositivo,” afferma Paul Williamson, senior vice president e general manager, IoT Line of Business in Arm. “Il microcontrollore RA8P1 di Renesas, creato sfruttando le più avanzate funzionalità di elaborazione per IA offerte dalla piattaforma Arm, soddisfa le esigenze delle applicazioni vocali e di visione di prossima generazione, supportando esperienze AI scalabili, intelligenti e flessibili in base al contesto.”
“Siamo orgogliosi di vedere le altissime prestazioni e affidabilità della tecnologia MRAM 22ULL di SC riflesse nei prodotti Renesas, consentendo di raggiungere eccezionali risultati da parte di RA8P1”, dichiara Chien-Hsin Lee, Senior Director, Specialty Technology Business Development in TSMC. “Mentre TSMC continua a progredire nello sviluppo delle tecnologie per memorie non volatili per embedded (eNVM), non vediamo l’ora di rafforzare il nostro rapporto di lunga data con Renesas, per guidare l’innovazione su futuri dispositivi rivoluzionari.”
Set di periferiche robuste, ottimizzate per IA
Renesas ha integrato periferiche dedicate, un’ampia memoria e sicurezza avanzata per supportare le applicazioni di visione e voce artificiale, e le applicazioni di IA che necessitano di analisi dati in tempo reale. Per le applicazioni di visione artificiale, è inclusa l’interfaccia per telecamera a 16 bit (CEU) che supporta sensori fino a 5 megapixel, consentendo di implementare soluzioni ad alta precisione. Il MCU offre inoltre un’interfaccia MIPI CSI-2 separata, con ridotto numero di pin e due soli fili, ciascuno fino a 720 Mbps. Inoltre, diverse interfacce audio, tra cui I2S e PDM, supportano l’ingresso per un microfono, per applicazioni di IA vocali.
RA8P1 offre opzioni di memoria sia integrate sia esterne per un’elaborazione efficiente e a bassa latenza per le reti neurali. Il MCU include 2MB di SRAM per la memorizzazione delle attivazioni intermedie o per i framebuffer grafici. È inoltre disponibile 1MB di MRAM integrata per il codice applicativo ed il salvataggio dei pesi per i modelli o per le risorse grafiche. I modelli RA8P1 più grandi dispongono anche di interfacce per memorie esterne ad alta velocità. Per le applicazioni di IA più complesse, sono disponibili anche opzioni SIP (System In Package) con 4 o 8 MB di flash esterna nello stesso package del MCU.
Nuovo framework RUHMI
Insieme con gli MCU RA8P1, Renesas ha introdotto RUHMI (Renesas Unified Heterogenous Model Integration), un framework completo per MCU e MPU. RUHMI consente un'implementazione efficiente dell’IA con i più recenti modelli di rete neurale, in modo agnostico rispetto al framework. Esso permette l’ottimizzazione dei modelli, la quantizzazione, la compilazione e conversione di grafici, e genera codice sorgente efficiente. RUHMI fornisce supporto nativo per i framework IA di machine learning come TensorFlow Lite, Pytorch e ONNX. Fornisce inoltre gli strumenti necessari, le API, il generatore di codice ed il runtime necessari per sviluppare una rete neurale pre-addestrata, inclusi esempi di applicazioni pronti all’uso e modelli ottimizzati per RA8P1. RUHMI è integrato con l’IDE e2 studio di Renesas per consentire uno sviluppo IA senza difficoltà. Questa soluzione integrata permetterà di facilitare la progettazione attraverso una piattaforma comune tra MCU e MPU.
Microcontrollori RA8P1: funzionalità di sicurezza avanzate
I microcontrollori RA8P1 offrono sicurezza all’avanguardia, adatta per le applicazioni più critiche. La nuova IP di security di Renesas (RSIP-E50D) include numerosi acceleratori criptografici, tra cui CHACHA20, Ed25519, NIST ECC fino a 521 bit, RSA potenziato fino a 4K, SHA2 e SHA3. Insieme con la TrustZone di Arm, questo sistema offre una funzionalità completa e totalmente integrata, simile a quella offerta da un elemento sicuro. I nuovi MCU supportano inoltre un solido Root-of-Trust, boot sicuro con bootloader di primo stadio (FSBL) a memorizzazione immutabile, grazie a funzionalità hardware dedicate. Le interfacce XSPI con decriptazione al volo (DOTF) consentono di archiviare immagini di codice crittografato su flash esterna e di decriptarle durante il trasferimento sicuro verso il MCU per l’esecuzione.
Soluzioni pronte all’uso
Renesas offre un’ampia gamma di strumenti e soluzioni di facile utilizzo per i microcontrollori RA8P1, tra cui il Flexible Software Package (FSP), kit di valutazione e strumenti di sviluppo. Sono supportati i sistemi operativi FreeRTOS e Azure, così come Zephyr. Renesas mette a disposizione diversi progetti di esempio software e application note per accelerare il tempo richiesto per la progettazione e lancio sul mercato. Inoltre, anche diverse soluzioni di partner supportano i clienti nello sviluppo con i MCU RA8P1: per esempio il monitoraggio del guidatore, soluzione di Nota.AI e le soluzioni di monitoraggio del traffico/pedoni di Irida Labs. Altre soluzioni sono a disposizione su Renesas RA Partner Ecosystem Solutions Page.
Caratteristiche principali dei MCU RA8P1
- Processori: Arm Cortex-M85 da 1GHz, Ethos-U55 da 500MHz, Arm Cortex-M33 da 250 MHz (opzionale)
- Memoria: MRAM integrata da 1MB/512KB, opzioni SIP con memoria Flash SPI esterna da 4MB/8MB, SRAM da 2MB completamente protetta da ECC, cache I/D da 32KB per core
- Periferiche grafiche: Controller grafico per display LCD che supporta risoluzioni fino a WXGA (1280x800), interfacce di collegamento per il display parallela RGB e MIPI-DSI, potente motore grafico 2D, interfacce CEU (Capture Engine Unit) a 16bit per telecamere parallele e MIPI CSI-2, interfaccia bus per memoria esterna a 32 bit (SDRAM e CSC)
- Altre periferiche: Ethernet Gigabit e Switch TSN, XSPI (Octal SPI) con XIP (esecuzione in locale) e DOTF (de-criptazione al volo), SPI, I2C/I3C, SDHI, USBFS/HS, CAN-FD, interfaccia audio PDM e SSI, ADC a 16bit con circuiti S/H, DAC, comparatori, sensore di temperatura, svariati canali di timer
- Security: Motore criptografico RSIP-E50D avanzato, TrustZone, possibilità di memorizzazione immutabile, boot sicuro, protezioni dalla manomissione, protezione dagli attacchi DPA/SPA, debug sicuro, programmazione in fabbrica sicura, gestione del ciclo di vita del dispositivo
- Package: 224BGA, 289BGA
