NXP：跨界的产品，双面的属性

面向中国市场，在中国进行定义、设计和制造，讲好中国故事，这是恩智浦资深副总裁兼微控制器事业部总经理Geoff Lees及其团队最近几年工作的重中之重。尽管2019年时间刚刚过半，但多款产品和合作项目的推出，得出“2019年已成为恩智浦微控制器部门推出新产品最多的一年”的结论几无悬念。

“2019年，我们的行动比以往任何一年都要密集。”Geoff Lees表示，在中国市场，除了持续将eIQ AI/ML开发环境平台、40纳米i.MX RT1010、全球首款1GHz i.MX RT系列MCU、超低功耗i.MX 7ULP、多媒体处理器系列i.MX 8M、以及数字信号控制器(DSC)等产品推向市场外，与天津大学计划合作打造物联网联合实验室、增加在中芯国际北京Fab 2工厂的产能等工作也都在紧锣密鼓的进行中。

目前，恩智浦在华拥有超过7000名员工，50%的市场营收来自中国，如果加上国外设计在中国制造或是在国外设计在中国做附属设计的产品，这一比例将上升至70%。此外，恩智浦还在苏州、上海、北京分别拥有芯片设计研发中心和软件与系统工程中心，90%的MCU产品由恩智浦在天津的封装测试工厂完成，制造方面则一直强化同中芯国际等中国厂商的合作。过去的3年中，恩智浦在中国本土的芯片设计研发人员增加了30%以上。

左起：恩智浦大中华区微控制器事业部市场总监金宇杰；恩智浦资深副总裁兼微控制器事业部总经理Geoff Lees；恩智浦副总裁，LPC和低功耗微控制器产品线总经理于修杰；恩智浦微控制器事业部全球产品总监曾劲涛

将跨界进行到底

“跨界”嵌入式处理器是NXP在2017年提出的概念，这种新型应用处理器的最大特点是采用了MCU内核，但基于应用处理器的架构方式，因此既能实现应用处理器的高性能和丰富功能，同时又兼具传统MCU的易用性和实时低功耗运行特性，从而突破了应用处理器和MCU之间的界限。

当年推出的首款产品i.MX RT1050其内核运行速度高达600MHz，远高于市场上同期竞争解决方案400MHz的水平，可提供3015 CoreMark/1284 DMIPS的处理速度，性能高出任何其它Cortex-M7产品50%以上，高出普通市场Cortex-A5产品100%以上，是同期市场上具备最高性能水平的Cortex-M7解决方案。

恩智浦方面称，RT1050在2017年10月量产后，不到一年的时间内已在全球拥有2500家客户，发现的市场机会高达5亿美金。进入2018年后，恩智浦接连宣布推出该系列的最新产品：RT1060、更具性价比的RT1020、以及采用新封装工艺的RT1050，从而将i.MX RT产品线扩充至三个可扩展系列。

基于40纳米工艺，售价1美元以下的i.MX RT1010则是2019年的新产品，主打超级性价比优势，由中芯国际北京Fab 2工厂代工生产。恩智浦微控制器事业部全球产品总监曾劲涛认为i.MX RT1010并非传统意义上的MCU，因为“通常情况下，不到1美元的价格只能获得100MHz或以下的性能；而要想得到500MHz的性能，MCU产品价格通常会在5美元之上”，能在这个价位上提供如此高性能的产品，RT1010是第一款。另据透露，恩智浦方面接下来将准备推出低于100元的开发工具。

搭载i.MX RT1010处理器的晶圆

i.MX 7ULP是另一款同样主打超低功耗的新产品，采用Cortex-A7/Cortex-M4双核架构。虽然双核MCU产品很多，但恩智浦副总裁，LPC和低功耗微控制器产品线总经理于修杰解释说，在i.MX 7ULP中，A7和M4处于完全独立的两个域中，A7用来运行Linux操作系统，M4则用于处理基本任务，保证设备低功耗运行。

对以省电为首要目标的i.MX 7ULP来说，一个很好的应用场景就是智能手表。智能手表绝大部分时间是处于休眠状态，一天中真正需要接电话的时间不到半个小时，因此i.MX 7ULP非常适合智能手表，保证其超低功耗运行，以实现更长的续航能力。

i.MX 7ULP处理器

“在现有众多MCU方案供应商的竞争中，恩智浦往往以方案赢得客户，而方案中最重要的一环就是软件。”Geoff Lees说在过去的一年中，恩智浦大幅扩张了其位于北京的软件部门规模，除原有项目外，新增的机器学习、人工智能和边缘计算研发成为重点，目前工程师人数已经突破200名。并同时设立了云端基础架构实验室，以便与客户就特定项目直接进行合作。

eIQ开发环境、EdgeScale软件架构和EdgeVerse平台就是恩智浦在可扩展安全边缘计算方面做出的全新尝试。恩智浦大中华区微控制器事业部市场总监金宇杰表示，这一系列软件平台和架构的出现，为用户提供了完整的“一站式服务”，能够帮助他们实现从云到端的安全设备管理，更有效的机器学习运算能力。

NXP eIQ开发环境

一个典型的合作案例就是通过与科大讯飞合作，将人脸识别技术从云端拉回至边缘侧，只需一颗单核处理器就能完全实现。此外，通过与汽车厂商合作，基于i.MX RT平台可以打造疲劳识别、语音识别解决方案，完成语音消噪系统，让车主在车内环境中指挥汽车变得更有效。未来，NXP还将与第三方公司合作，在i.MX 8M Mini和i.MX 7ULP上开发类似算法，用以支持机器学习。

AI-IOT时代的MCU该怎么设计

AI-IOT时代，MCU的开发者们在软件、硬件和生态系统上遇到了很多新的变化与挑战，比如云服务商开始进入嵌入式开发领域，系统安全的重要性远远超过器件安全本身等等。Geoff Lees在接受《电子工程专辑》专访时认为，像阿里巴巴这样的云端服务商正在对终端产品设计起到越来越重要的影响——他们完全可以选择将更多的功能放在云端，使得边缘设备越来越简单，越来越便宜，甚至提供所谓的“硬件免费，服务收费”的模式。

他说另一个值得关注的市场新趋势是随着产品功能的日益丰富，对存储单元的要求也水涨船高。例如对RAM而言，由于要运行Wi-Fi、蓝牙、图形处理等多重功能，RAM容量也时刻看涨，以前几KB甚至Byte级别的RAM配置水平现在完全没有市场。同时，由于串口闪存价格不断下跌，很多MCU厂商选择将闪存放在片外，给片上RAM留出扩容空间，以便其更快更安全的运行，这是目前MCU的设计趋势。但此举又对安全加密提出了新要求，因为一旦选择将闪存置于片外，就必须同时提供一套边读取、边在线加解密的系统，以防资料被窃取。

根据Geoff Lees的介绍，半导体行业现在最新的趋势是研究MRAM技术，它不是用来替代闪存的，而是用来处理运算过程中产生的数据。MRAM具有高速读写能力，同时也能永久地保存数据，所以它属于RAM，又能兼顾非易失性。2017-2018年间，NXP联合其他几家合作伙伴一起开发了MRAM测试芯片，i.MX RT团队正在研究将其内置于下一代产品中，并于今年内推出样片。

另一个双重属性

如果说采用“MCU+应用处理器”理念的跨界处理器，在某种程度上体现了NXP在产品设计上采取的双重属性，那么笔者还注意到NXP身上具备的另一个双重属性——既是中国最大的ARM MCU供应商，也是RISC-V基金会的白金级会员和董事会成员。那么，恩智浦对于RISC-V架构是怎样的一种态度？他们在RISC-V生态系统中将扮演怎样的角色？

“事实的确如此。我们有RISC-V芯片，但目前并不公开出售，只是用来做软件测试。对于RISC-V架构和生态，我们只有一个准则，那就是和全球RISC-V社区在一起。”Geoff Lees从以下几个方面对该准则进行了解：

首先，RISC-V会以IP核的形式存在于NXP的产品序列中。目前很多大型系统的子系统异常复杂，甚至超过了普通的MCU和处理器，对于那些以前老旧的内核产品来说，由于缺乏及时的软件和开发工具支持，导致生命周期锐减。如果使用Arm架构的话，出售给客户的系统内有的子系统可以收费，有的却又是免费，从而带来复杂的收费系统。相比之下，RISC-V就非常有优势，内核非常灵活。

其次，RISC-V指令集架构非常稳定，同时它现在也拥有一个快速增长的生态系统，是一个非常理想的选择。目前，NXP提供了两个开源内核产品，一个是RI5CY，相当于Arm Cortex-M4；另一个是ZERO-RI5CY，相当于Arm Cortex-M0+，均集成在恩智浦VEGA平台中。据称，工程师能够很容易地将以前在Cortex-M4上运行的软件移植到RISC-V上。

“我们为VEGA中文取名为‘织女星’，意思是希望能够激励自身像织女一样辛勤地耕耘RISC-V生态。”Geoff Lees说恩智浦今年5月已经宣布在中国推出第一个RISC-V应用和设计大赛，主要面向学生和年轻的工程师群体。同时，恩智浦还向RISC-V全球社区捐赠了2000块开发板，用以支持开发者们开发属于自己的创新应用。

但他也坦诚，受制于开发环境和生态系统的成熟度，RISC-V现在的商用规模还不大，要想在工业和汽车领域看到RISC-V量产可能还需要几年，当前也没有出现客户坚决要求不用Arm，而只用RISC-V的现象，所以一切都还处于耕耘阶段。但可喜之处在于，高校、研究机构和政府部门目前对RISC-V的兴趣甚至超过了Arm，RISC-V社区里也诞生了很多新的想法。未来某一天，基于RISC-V架构诞生的创新产品如果超过Arm，也不是一件令人感到意外的事情。