Mikrocontroller mit integrierter NPU
Crossover-MCUs von NXP für Edge-KI
Mit der Neural Processing Unit (NPU) »NXP eIQ Neutron« sind die hochintegrierten Crossover-Mikrocontroller der Familie i.MX RT700 von NXP Semiconductors ausgestattet. Sie sind für intelligente, KI-fähige Edge-Systeme wie Wearables, Medizingeräte, Smart-Home-Lösungen und HMI-Plattformen entwickelt.
Die i.MX-RT700-Bausteine bieten bis zu fünf Prozessorkerne, und erstmals kommt in Crossover-Mikrocontrollern die NPU »NXP eIQ Neutron« zum Einsatz. Dies ermöglicht laut NXP eine bis zu 172-fache Beschleunigung von KI-Berechnungen bei gleichzeitig bis zu 119-fach reduziertem Stromverbrauch pro Inferenz. Zudem haben die Mikrocontroller bis zu 7,5 MB Ultra-Low-Power-SRAM und zeichnen sich insgesamt durch einen um 30 bis 70 Prozent geringeren Energieverbrauch im Vergleich zu früheren Generationen aus.
KI-fähige Edge-Geräte erfordern hohe Rechenleistung und erweiterte Funktionen. Weil viele der Geräte batteriebetrieben sind, wächst der Bedarf an besonders energieeffizienten Mikrocontrollern. Die i.MX-RT700-Bausteine erfüllen diese Anforderungen dank ihres energiesparenden Multicore-Designs, das leistungsstarke Grafikberechnungen und KI-Hardwarebeschleunigung ermöglicht und erweiterte Sicherheitsfunktionen sowie ein Sense-Compute-Subsystem bietet. Damit können Unternehmen eine Vielzahl von Produkten mit multimodalen KI-Funktionen - wie Sprachsteuerung, Anwesenheitserkennung, Gestenerkennung und vieles mehr - auf einer einzigen, einheitlichen Plattform entwickeln.
»Als Pioniere auf dem Gebiet der Crossover-Mikrocontroller setzen wir mit dem i.MX RT700 neue Maßstäbe, was im Edge-KI-Bereich möglich ist«, sagt Charles Dachs, Senior Vice President und General Manager Industrial and IoT bei NXP. »Der i.MX RT700 bietet signifikante Verbesserungen hinsichtlich des Stromverbrauchs und der Effizienz. Dies führt zu einem Quantensprung in der Lebensdauer der Batterie und sorgt für Zuverlässigkeit in ressourcenbeschränkten Anwendungsszenarien. Darüber hinaus ermöglicht die integrierte eIQ-Neutron-NPU unseren Kunden die Entwicklung innovativer Machine-Learning-Anwendungen und steigert sowohl die KI-Leistung als auch die Multitasking-Fähigkeit von Low-Power-Edge-Geräten.«
Die i.MX-RT700-Bausteine bieten bis zu fünf Prozessorkerne:
● Hierzu gehört als Hauptprozessor ein mit 325 MHz getakteter Arm-Cortex-M33 mit integriertem Cadence-Tensilica-HIFI4-DSP für anspruchsvolle digitale Signalverarbeitung und Audio-Workflows.
● Zusätzlich ist eine eIQ-Neutron-NPU von NXP integriert, die mit der eIQ-Software-Entwicklungsumgebung für Machine Learning ausgestattet ist. Die Bausteine können Prozessen bis zu 7,5 MB Ultra-Low-Power-SRAM im Zero-Wait-State-Zugriff zuweisen – laut NXP ein Spitzenwert für Geräte dieser Art. Außerdem kann die eIQ-Neutron-NPU bestimmte Aufgaben schneller ausführen. Das führt je nach KI-Modell beispielsweise zu einer bis zu 20-mal schnelleren Erkennung von Anomalien oder einer bis zu 172-mal schnelleren Klassifikation von Bildern, verglichen mit der Ausführung im Cortex-M33 alleine.
● Der i.MX RT700 verfügt außerdem über ein stromsparendes Sense-Compute-Subsystem mit einem zweiten Cortex-M33-Prozessor und einem integrierten Cadence-Tensilica-HIFI1-DSP. Dadurch wird ein externer Sensor-Hub überflüssig, was das Systemdesign vereinfacht, die Stücklistenkosten senkt und Platz spart.
Dank ihres leistungsstarken und innovativen Designs bieten die i.MX-RT700-Crossover-Mikrocontroller vielseitige Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten:
● Geringer Stromverbrauch für eine lange Batterielebensdauer - Die i.MX-RT700-Bausteine bieten eine 30-70 Prozent höhere Energieeffizienz durch innovative Techniken in der Stromversorgungsarchitektur. Die Verbesserungen führen zu einer längeren Batterielaufzeit oder ermöglichen die Nutzung kleinerer Batterien, was wiederum eine größere Flexibilität bei der Gestaltung der Endgeräte bietet.
● Flexibilität beim Programmieren durch einen hochintegrierten Mikrocontroller - Die i.MX-RT700-Bausteine erhöhen die Systemleistung und -flexibilität durch einen integrierten, hocheffizienten DC/DC-Wandler und eine zentrale Speicherverwaltungseinheit. Die Bausteine unterstützen jetzt auch analoge Peripheriegeräte der nächsten Generation und sind die ersten Crossover-Mikrocontroller von NXP, die mit dem neuen eUSB-Standard kompatibel sind, sodass USB-2.0-Schnittstellen mit I/O-Spannungen von 1 V oder 1,2 V anstelle von 3,3 V betrieben werden können.
● Einhalten von Cybersecurity-Standards und -Vorschriften - Cybersecurity und Datenschutz für intelligente, vernetzte Verbrauchergeräte sind heutzutage wichtiger denn je, vor allem angesichts der bevorstehenden Cybersecurity-Vorschriften wie des U.S. Trust Mark und des European Cyber Resilience Act. Die i.MX-RT700-Familie beschleunigt die Compliance-Verfahren zu diesen Vorschriften und unterstützt die Einhaltung von Sicherheitsstandards für Verbrauchergeräte, einschließlich ETSI 303 645.
● IT-Sicherheit wird zum zentralen Bestandteil von Edge-Geräten - IT-Sicherheit und der Schutz sensibler Daten von Verbrauchern sind zentrale Bestandteile der i.MX-RT700-Bausteine. Die Mikrocontroller verfügen über eine »EdgeLock Secure Enclave« (Core Profile), die intelligente Endgeräte mit erweiterten Sicherheitsfunktionen ausstattet: Sicheres Booten im Energiesparmodus, sicherer Datenzugriff und sichere Updates sowie direkte Speicherverschlüsselung. Darüber hinaus ermöglicht die Secure Enclave eine starke Geräteauthentifizierung dank integrierter PUF-Technologie (Physical Unclonable Function).
Die i.MX-RT700-Bausteine werden derzeit als Muster für ausgewählte Early-Access-Kunden gefertigt.
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