Applikationsprozessoren

KI + sicher, skalierbar, leistungsfähig

2. März 2023, 14:40 Uhr | Iris Stroh

Mit der jüngsten Familie aus der i.MX-9-Serie von NXP Semiconductors, den i.MX-95-Anwendungsprozessoren, können dank hoher Rechenleistung Machine-Learning und andere fortschrittliche Edge-Anwendungen in den Bereichen Automotive, Industrie und IoT realisiert werden.

Die kommenden Jahre sind durch sichere, vernetzte Edge-Anwendungen geprägt, und das umfasst sowohl Software-definierte Fahrzeuge als auch Industrie 4.0/Fabrikautomatisierungsanwendungen sowie all die Milliarden vernetzter Geräte, die das IoT ausmachen. Wenn aber intelligente Edge-Anwendungen zunehmend herkömmliche PCs und Smartphones ersetzen, rücken zwei Aspekte in den Mittelpunkt: eine sichere (secure) Edge-to-Cloud-Anbindung und skalierbare KI-Fähigkeiten.

Bei der Entwicklung der i.MX-95-Familie wurden genau diese zwei Aspekte berücksichtigt, sodass mit den Bausteinen die Anforderungen aller intelligenten, vernetzten Geräte, die überall in den Häusern, Büros, Fahrzeugen, Fabriken und Städten eingesetzt werden, adressiert werden können. Das heißt, dass zu den adressierten Anwendungen beispielsweise E-Cockpits und Konnektivität im Automobilbereich gehören, aber auch Industrie 4.0/Automatisierung, HMI sowie Smart-Home- und Smart-Office-Plattformen. Die i.MX-95-Familie eignet sich auch für medizinische Plattformen, die Echtzeitsteuerung, Überwachung und Konnektivität für kritische medizinische Geräte wie Pumpen, Beatmungsgeräte und häusliche Überwachungssysteme brauchen.

Denn: Die i.MX-95-Plattform zeichnet sich nicht nur durch eine sichere Edge-Verarbeitung aus, sie bietet auch eine Beschleunigung neuronaler Netze, erfüllt modernste Sicherheitsanforderungen dank einer sicheren Enklave, bietet aber auch eine Echtzeit-Sicherheitsdomäne mit funktionaler Sicherheitszertifizierung sowie High-End-Grafik und Bildsignalverarbeitung.

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Viel Rechen-Power

Die neuen Prozessoren lässt NXP mithilfe eines 16-nm-FinFET-Prozesses fertigen. Im Applikationsbereich warten die i.MX-95-Komponenten mit bis zu sechs Cortex-A55-Prozessorkernen auf, jeder Kern mit NEON (SIMD-Einheit), FPU (Gleitkommaeinheit) sowie jeweils 32 kB Befehls- und Daten-Cache, 64 kB L2-Cache und 512 kB L3-Cache (mit ECC). Die Cortex-A55-Prozessorkerne werden mit bis zu 2 GHz getaktet.

Dazu kommen zwei unabhängige Echtzeitdomänen für Safety-/Low-Power- und High-Performance-Echtzeitanwendungen. Für Safety/Low-Power-Aufgaben steht ein Cortex-M33 zur Verfügung, im zweiten Fall können die Entwickler auf einen leistungsstarken Cortex-M7 (800 MHz) zurückgreifen. Der Cortex-M7 verfügt neben einer FPU auch über eine MPU (Memory Protection Unit) und einen NVIC (Nested Vectored Interrupt Controller) zur Priorisierung von Interrupts, plus jeweils 32 kB Daten/Befehls-Cache und 512 kB TCM mit ECC. Der Cortex-M33 (333 MHz) wartet ebenfalls mit FPU, MPU und NVIC auf, plus jeweils 16 kB Daten/Befehls-Cache und 256 kB OCRAM (On-Chip-RAM) mit ECC.

Safety: ein absolutes Muss

Die i.MX-95-Familie wurde dahingehend optimiert, dass mit diesen Komponenten ISO 26262 ASIL-B- und SIL-2 IEC- 61508-konforme Plattformen realisiert werden können, einschließlich einer funktionalen Sicherheitsdomäne. Dementsprechend tragen Edge-Plattformen, die auf der i.MX-95-Familie basieren, dazu bei, dass sicherheitskritische Aktionen in Fahrzeugen erfüllt werden können, einschließlich akustischer Warnungen, Instrumentenbeleuchtung und Ka- meradisplays, die die hohen Zuverlässigkeitsstandards der OEMs erfüllen müssen. Im industriellen Umfeld können die Bausteine dank der funktionalen Sicherheit ein industrielles Steuerungssystem in die Lage versetzen, in einen vorher festgelegten Zustand zurückzukehren, selbst wenn der Rest des Systems ausfällt.