靈活拓展計算硬件結(jié)合關(guān)鍵技術(shù)專長，NXP賦能端側(cè)AI/ML全覆蓋

時間：2024-10-17 11:26:41

關(guān)鍵字： RT700 NXP 恩智浦端側(cè)AI ML IIoT

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[導讀]從市場趨勢來看，智能互聯(lián)設(shè)備的數(shù)量預計到2030年將超過500億臺。根據(jù)預測，智能家居市場在2021到2025年間的復合年增長率將達到20%，AI半導體收入到2025年預計達到750億美元。同時，約50%的汽車將在2030年實現(xiàn)電氣化和L2輔助駕駛，5G也將在2026年覆蓋全球約60%的地區(qū)。這些趨勢表明，邊緣智能將在各個領(lǐng)域中繼續(xù)快速增長和創(chuàng)新。

隨著物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備數(shù)量的迅速增加，傳統(tǒng)中心化處理模式正面臨巨大的帶寬和延遲壓力。為了應對這些挑戰(zhàn)，邊緣智能逐漸成為必不可少的解決方案。

從市場趨勢來看，智能互聯(lián)設(shè)備的數(shù)量預計到2030年將超過500億臺。根據(jù)預測，智能家居市場在2021到2025年間的復合年增長率將達到20%，AI半導體收入到2025年預計達到750億美元。同時，約50%的汽車將在2030年實現(xiàn)電氣化和L2輔助駕駛，5G也將在2026年覆蓋全球約60%的地區(qū)。這些趨勢表明，邊緣智能將在各個領(lǐng)域中繼續(xù)快速增長和創(chuàng)新。

隨著邊緣智能在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIoT）領(lǐng)域的應用不斷深入，系統(tǒng)的復雜性也在增加。邊緣智能在工廠自動化、醫(yī)療健康、樓宇和能源管理、智慧家庭等場景中扮演著重要角色，主要面臨以下挑戰(zhàn)：

首先，系統(tǒng)的異構(gòu)性使得不同設(shè)備之間的互操作變得困難。例如，工廠自動化中的邊緣節(jié)點需要與各種傳感器、控制器和機器人協(xié)同工作，這些設(shè)備往往來自不同廠商，遵循不同的通信標準。實現(xiàn)實時控制和數(shù)據(jù)共享需要系統(tǒng)具備高度的兼容性和靈活性。

其次，邊緣智能中的數(shù)據(jù)處理和分析任務復雜且資源有限。例如，醫(yī)療健康領(lǐng)域中，患者監(jiān)測設(shè)備生成大量數(shù)據(jù)，邊緣節(jié)點需實時處理以支持醫(yī)生決策。不同類型的設(shè)備需要數(shù)據(jù)融合和分析，這對算法效率提出了更高要求。

此外，系統(tǒng)的可擴展性和管理難度隨著應用場景增加而上升。在樓宇和能源管理中，邊緣節(jié)點需管理多種能源設(shè)備，以實現(xiàn)能效優(yōu)化。隨著設(shè)備數(shù)量增加，系統(tǒng)必須具備動態(tài)擴展能力，適應不斷變化的需求。

連接帶來的信息安全問題也是邊緣智能面臨的重大挑戰(zhàn)之一。在IIoT環(huán)境中，邊緣節(jié)點與設(shè)備的頻繁通信增加了攻擊面，容易受到網(wǎng)絡攻擊和數(shù)據(jù)竊取威脅。因此，邊緣智能系統(tǒng)必須在數(shù)據(jù)傳輸、存儲和處理環(huán)節(jié)加強安全措施，如加密通信和身份驗證，以保障系統(tǒng)安全和用戶隱私。

在近日召開的恩智浦安全邊緣處理業(yè)務媒體溝通會上，我們了解到了恩智浦如何幫助客戶應對這種軟硬件的系統(tǒng)復雜性?！拔覀冃枰獙⒌讓犹幚砼c我們的技術(shù)專長聰明地組合，以一種更有效也更有意義的方式打造一套完整的系統(tǒng)級解決方案，用以更好地解決客戶的問題，帶來更好的用例，以及實現(xiàn)我們試圖實施的應用。”恩智浦全球資深副總裁、工業(yè)及物聯(lián)網(wǎng)邊緣業(yè)務總經(jīng)理Charles Dachs分享到。

可拓展的底層計算硬件，全面覆蓋端側(cè)計算需求

恩智浦（NXP）致力于為邊緣智能提供可拓展的底層計算硬件，以應對工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域日益增長的復雜性和需求。通過提供靈活的硬件平臺，恩智浦幫助客戶在多樣化的應用場景中實現(xiàn)高效的計算能力。恩智浦的邊緣計算硬件不僅能夠支持復雜的數(shù)據(jù)處理任務，還具備出色的能效表現(xiàn)，適應多樣化的工業(yè)和消費應用需求。

恩智浦的產(chǎn)品路線圖覆蓋了從傳統(tǒng)MCU到跨界處理器，再到應用處理器的不同層次計算需求。從幾十兆赫的傳統(tǒng)MCU到GHz級別的跨界處理器，再到更高主頻和更復雜的多核應用處理器，恩智浦的產(chǎn)品布局十分廣泛，能夠有效應對軟硬件系統(tǒng)復雜性。這種全面性對于應對日益增長的軟硬件系統(tǒng)復雜性至關(guān)重要?！皩嶋H上，沒有多少公司能夠提供整個處理過程的解決方案，涵蓋從傳統(tǒng)MCU到跨界處理器，再到應用處理器的完整產(chǎn)品鏈?！盋harles Dachs強調(diào)，“隨著不同細分市場的復雜性增加，對軟件的需求也在不斷上升。恩智浦不僅提供硬件，還為客戶提供自己的軟件開發(fā)工具，使客戶能夠輕松地在整個豐富的產(chǎn)品系列中進行軟件重用和復用，以應對不斷上升的軟件復雜性?！蓖ㄟ^整合底層處理與技術(shù)專長，恩智浦致力于為客戶打造更有效的系統(tǒng)級解決方案，助力各行業(yè)應用的實現(xiàn)和用例的提升。

在需要永久在線和極低功耗的端側(cè)系統(tǒng)中，MCU負責實時性高的處理和相對較小的數(shù)據(jù)處理任務。在這方面，NXP主推今年新命名的MCX系列，包括5個子系列：MCX N率先在MCU中集成NPU以支持邊緣人工智能和機器學習，定位于高性能的高級信號處理；MCX A具備高性能智能外設(shè)，適用于主流和廣泛的應用場景；MCX C專為入門級低功耗應用設(shè)計，具備極具競爭力的價格；MCX L是超低功耗系列，適用于始終在線的設(shè)備，特別適合需要持續(xù)供電或手持的應用；MCX W則是安全、互聯(lián)的窄帶微控制器，結(jié)合了ZigBee、Thread和藍牙等協(xié)議，滿足特定連接需求。NXP還計劃進一步擴展更多產(chǎn)品，以應對不斷增長的應用需求。

能夠處理復雜的計算任務，如多媒體處理、音頻信號處理以及機器學習推理的系統(tǒng)中，需要的是應用處理器（MPU）作為計算大腦。在此領(lǐng)域，NXP提供了豐富型號的i.MX9系列。這些處理器支持異構(gòu)多核計算，集成了Cortex-A和Cortex-M內(nèi)核。其中i.MX 91是入門級處理器，具備較高的性價比，適用于基礎(chǔ)應用場景。而i.MX 95和i.MX 93均集成了NPU，可高效處理AI和機器學習任務；i.MX 95相較于i.MX 93具有更多內(nèi)核，適合高性能多媒體應用。同時，所有的這些處理器都具備功能安全特性，能夠運行在Linux平臺上。

而在需要更復雜的處理、圖像、音頻等功能，同時保持一定能效的系統(tǒng)中，MCU和應用處理器都顯得不夠適合，而由NXP在當年率先提出的跨界處理器這一產(chǎn)品類型，則是更好的選擇。2017年10月，NXP首款跨界處理器推出，結(jié)合了MCU的實時性與應用處理器的高性能特性。此后該類產(chǎn)品家族不斷拓展，今年來到了最新的i.MX RT700系列，這一系列也將迎合端側(cè)AI/ML應用對于計算硬件的關(guān)鍵要求。

Charles對RT700進行了重點講解，這是首款集成NPU的跨界處理器，能夠支持邊緣側(cè)的人工智能和機器學習任務，與前幾代產(chǎn)品相比，其功耗有顯著降低。由于其集成了GPU以支持多媒體處理，因此特別適用于AR眼鏡等產(chǎn)品，尤其適合穿戴設(shè)備、醫(yī)療設(shè)備和智能家居應用。RT700包含兩個Cortex-M內(nèi)核、兩個DSP和一個NPU，共五個內(nèi)核，以提供強大的并行計算能力。此外，NXP還提供了eIQ工具，幫助客戶輕松進行模型的開發(fā)、訓練、部署和測試，這使RT700的開發(fā)過程變得更加簡單便捷。在需要低功耗的連續(xù)處理場景，RT700系列為客戶解決復雜應用提供了高效的硬件支持。

安全+AI+連接三大關(guān)鍵技術(shù)專長，筑就智能端側(cè)方案競爭力

為了幫助客戶應對越來越復雜的邊緣系統(tǒng)開發(fā)，僅僅需要可拓展的底層硬件是不夠的，還需要來自其他關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域的支持、以及中間件和軟件的融合，才能構(gòu)成一個完整的系統(tǒng)方案。而這正是NXP相比其他廠商的獨到之處，不僅有可拓展的底層計算硬件覆蓋了各種端側(cè)計算需求，還全面覆蓋了12大技術(shù)領(lǐng)域，提供技術(shù)專長。

恩智浦目前定義了12個重點技術(shù)領(lǐng)域，包含有信息安全、連接、人工智能和機器學習、圖像和顯示、觸摸、電機控制、功能安全、網(wǎng)絡連接、語音、視覺、能源轉(zhuǎn)換和低功耗。每個領(lǐng)域都投入了大量的研發(fā)資金，以確保能夠提供真正獨特的產(chǎn)品給到客戶。

而在此次媒體溝通會上，Charles重點介紹了NXP在功能安全、連接技術(shù)以及AI/ML三大技術(shù)領(lǐng)域的突破。

【EdgeLock安全技術(shù)：從端到云，從現(xiàn)代加密到未來量子加密】

在一切產(chǎn)品研發(fā)過程中，安全都要作為首要考慮。在IIoT的今天，要實現(xiàn)的是從設(shè)備端到云端的全面安全保障。NXP提供了覆蓋不同安全等級需求的硬件方案，既包括基礎(chǔ)且經(jīng)濟高效的安全性，也涵蓋更高級別的安全保障，并集成了真正的硬件安全區(qū)域（EdgeLock?安全區(qū)域），這使得其在市場中具有明顯的競爭優(yōu)勢。

NXP還提供獨立的安全微控制器，專門用于管理系統(tǒng)中的安全任務，進一步增強了產(chǎn)品的安全性。例如EdgeLock? SE050安全芯片，專為需要極高信息安全保護的應用而設(shè)計，與NXP的處理器結(jié)合可以提供最頂級的信息安全防護。通過采用完整的硬件和軟件結(jié)合的安全方案，NXP能夠確?；谄涮幚砟芰?gòu)建的基礎(chǔ)設(shè)施免受日益頻繁的惡意軟件攻擊。

不僅如此，NXP在產(chǎn)品層面之外，還提供了完整的云基礎(chǔ)設(shè)施，以便客戶管理其微控制器中的安全密鑰，形成了硬件、軟件與云服務的三位一體模式。EdgeLock 2GO是NXP提供的密鑰注入和管理服務，為客戶的設(shè)備提供密鑰管理的云端支持，確保從設(shè)備到云的端到端安全。NXP是少數(shù)能提供這種完整解決方案的公司之一，從硬件到終端設(shè)備，通過云服務，NXP為客戶提供了真正的信任根。例如，借助安全邊緣的能力，NXP成為首家獲得Matter認證的公司，進一步證明了其在安全領(lǐng)域的領(lǐng)先地位。

面對未來量子計算帶來的挑戰(zhàn)，NXP也走在了前列。Charles是首家為量子計算加密做好準備的安全芯片公司。由于客戶設(shè)備和基礎(chǔ)設(shè)施的使用周期往往長達十多年，量子計算對現(xiàn)有加密技術(shù)的潛在威脅使得對未來安全的準備愈發(fā)重要。NXP通過提供具備量子安全特性的處理解決方案，為客戶的長周期應用提供保障，體現(xiàn)了其對市場趨勢的前瞻性洞察，以及通過創(chuàng)新為客戶創(chuàng)造價值的承諾。

【eIQNPU+eIQ軟件框架：創(chuàng)新機器學習解決方案，全面覆蓋硬件與軟件的AI/ML支持】

在端側(cè)的AL/ML方面，NXP通過eIQ NPU硬件加速器和eIQ軟件工具包的結(jié)合，形成了一個完整的機器學習解決方案，支持從低算力MCU到高算力應用處理器，適用于廣泛的邊緣AI應用場景。

硬件方面集成了32位微控制器、跨界MCU、應用處理器等，并結(jié)合eIQ軟件框架支持AI模型的開發(fā)和部署，覆蓋從數(shù)據(jù)采集、標注、訓練到部署的完整流程，適用于從低算力MCU到高算力應用處理器的硬件平臺，滿足廣泛的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)和邊緣AI需求。

值得一提的是，NXP的AI/ML加速器（即eIQ Neutron神經(jīng)處理單元）提供從10 GOPS到多TOPS的廣泛算力支持，能夠應對不同復雜度的AI任務，適用于各種邊緣應用場景。當前可提供的示例包括命令識別、機器視覺、異常檢測、網(wǎng)絡安全、身份識別和家用設(shè)備的能效優(yōu)化等，這些解決方案可以幫助客戶在智能家居、工業(yè)自動化和物聯(lián)網(wǎng)中實現(xiàn)AI賦能。

正是憑借著這種強大的軟硬件能力耦合，在端側(cè)設(shè)備上運行大語言模型成為了可能。“由于延遲和隱私監(jiān)管方面的原因，越來越多的AI/ML功能將走向邊緣。如今，很多功能，尤其是看到這些非常先進的AI/ML模型時，都是在云端實現(xiàn)的。”Charles分享到，“就在幾個月前，我們展示了在我們的i.MX 9系列產(chǎn)品上，可以在邊緣運行大語言模型，甚至無需連接到云端。因此，現(xiàn)在可以真正啟用不需要云連接的應用，設(shè)備可以變得智能和自主，并自行做出決策?！?

【集合所有連接元素，實現(xiàn)無縫連接體驗】

在連接方面，NXP產(chǎn)品支持的多種無線連接標準，包括Wi-Fi、藍牙（Bluetooth）、Thread、Zigbee、超寬帶（UWB）、以及NFC等。這些連接選項使得NXP的產(chǎn)品在智能家居、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域可以實現(xiàn)無縫連接和通信，滿足多樣化的需求。

NXP的連接技術(shù)具有良好的擴展性、適應性和穩(wěn)定性，可以全面集成到其他恩智浦產(chǎn)品中。憑借著廣泛連接能力和可拓展的處理能力結(jié)合，NXP為客戶提供了多套靈活且高效的邊緣計算和物聯(lián)網(wǎng)解決方案。

Charles強調(diào)，NXP是唯一一家擁有讓客戶訪問智能連接設(shè)備所需的所有不同連接元素的公司，如何將其與底層處理能力相結(jié)合，是恩智浦可以幫助生態(tài)系統(tǒng)及幫助客戶開發(fā)其用例的關(guān)鍵之一。

端側(cè)AI/ML將無處不在，NXP賦能IIoT智能邊緣

憑借著靈活可拓展的底層計算硬件，加上多項關(guān)鍵技術(shù)專長，NXP正在幫助端側(cè)AI/ML技術(shù)不斷滲透到工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的方方面面。從制造業(yè)到家庭智能設(shè)備，機器學習模型在邊緣實現(xiàn)將會實現(xiàn)更多的應用。在此次媒體溝通會現(xiàn)場，Charles也通過幾個具體的案例，展示了NXP是如何幫助客戶將AI/ML技術(shù)無縫融入IIoT領(lǐng)域中，實現(xiàn)智能決策、優(yōu)化能效和提升用戶體驗。

在電動工具領(lǐng)域，NXP結(jié)合AI/ML和電機控制技術(shù)，提供了單芯片解決方案（MCX N947），實現(xiàn)了電動工具中的自動停止功能和電機控制。MCX N系列芯片支持本地模型推理，eIQ工具幫助客戶開發(fā)解決方案。這一解決方案在單一芯片上實現(xiàn)了馬達控制與AI功能的結(jié)合，典型應用是電動工具在遇到特定情況時自動停止。

在電力轉(zhuǎn)換領(lǐng)域，NXP的MCX N系列和MCX W系列相結(jié)合，為逆變器和儲能產(chǎn)品提供了一整套AFCI（拉弧檢測）功能的解決方案。通過處理、連接和AI/ML能力的結(jié)合，確保提供最高效的電力轉(zhuǎn)換解決方案，并提供本地實驗室和技術(shù)支持，助力客戶快速實現(xiàn)功能落地。

在醫(yī)療領(lǐng)域，NXP將AI/ML與聲音檢測相結(jié)合，應用于傳統(tǒng)的呼吸機中，用于識別患者的打鼾聲，將其從其他聲音中分離出來，從而保護患者。該解決方案結(jié)合了i.MX RT系列處理器和相關(guān)軟件，實現(xiàn)了處理與AI/ML的集成應用。

在智能工廠中，NXP的AI/ML技術(shù)用于視覺檢測，幫助提高效率和準確性。NXP提供了包含MCU、MPU以及連接方案的完整解決方案，廣泛應用于智慧工廠中，并支持多個生態(tài)合作伙伴，以模組級或方案級產(chǎn)品形式加速客戶的開發(fā)和量產(chǎn)。

在家用電器領(lǐng)域，NXP的語音控制技術(shù)正得到廣泛應用，支持多語言能力。NXP的VIT Speech to Intent引擎可在任何微控制器上運行，支持多語言語音控制，適用于面向全球市場的家電產(chǎn)品。

在邊緣應用大型語言模型方面，NXP的i.MX 95處理器結(jié)合PMIC和連接芯片，提供了一整套適用于家庭和工廠環(huán)境中進行智能決策的解決方案，實現(xiàn)了無需云連接的本地大語言模型推理。