La famille des microcontrôleurs Ensemble E1C de la société Alif Semiconductor, tous dotés d'une unité neuronale intégrée (NPU, Neuronal Processor Unit), vise explicitement les applications industrielles embarquées qui gèrent des algorithmes d’apprentissage automatique dans des environnements fortement contraints en encombrement et en consommation.
Ces microcontrôleurs combinent un cœur de processeur Arm Cortex-M55 avec une extension vectorielle Helium, une unité neuronale Arm Ethos-U55 d'une capacité de traitement de 46 gigaopérations/s (Gops) avec jusqu’à 2 Mo de mémoire SRam étroitement associée, le tout disponible dans un boîtier WLCSP de 3,9 x 3,9 mm seulement.
Selon Alif, ces puces ciblent les concepteurs qui souhaitent tirer parti de la combinaison de performances IA élevées et d'une très basse consommation dans un environnement fondé sur des cœurs Arm familiers.
Ainsi les performances affichées par le cœur Ethos-U55 sont associées à un système de gestion d’alimentation baptisées aiPM, développé par Alif, ouvrant la voie à la mise en œuvre d’algorithmes IA sur de petits systèmes IoT alimentés sur batterie. Avec à la clé la possibilité d'exécuter des charges de travail locales d’apprentissage automatique pour de la reconnaissance d’objet, de la reconnaissance vocale, de la fusion de capteurs, de l’annulation de bruit adaptative, etc.
Dans le détail, l’unité de gestion de puissance aiPM, qui implante quatre modes de consommation au niveau système, y compris un mode d’arrêt qui demande seulement 700 nA, peut alimenter de manière dynamique uniquement la logique et la mémoire associée utilisées, permettant ainsi la plus faible consommation système globale.
Le processeur Ethos-U55 exécute 128 MAC/cycle pour générer une puissance de 46 Gops avec une décompression à la volée. Ce qui se traduit par une performance d’inférence, selon Alif, 100 fois plus rapide et économe en énergie que les microcontrôleurs concurrents fondés sur un cœur Arm Cortex-M4.
Les cœurs de traitement numérique de l’E1C sont quant à eux flanqués de jusqu’à 2 Mo de mémoire MRam non volatile, ainsi que de jusqu’à 2 Mo de SRam sans temps d’attente. Une interface Octal SPI haut débit permet en outre l’extension vers une mémoire externe si besoin.
Les microcontrôleurs EIC, fournis avec ou sans NPU, procurent un ensemble de périphériques analogiques et de connectivité : deux convertisseurs analogique/numérique SAR (approximation successive) sur 12 bits et un convertisseur analogique/numérique sigma-delta sur 24 bits, ainsi qu’un convertisseur numérique/analogique sur 12 bits, des ports USB 2.0, deux CAN FD et une interface I3C.
Côté sécurité, les circuirs E1C disposent d’une enclave de sécurité avancée, qui fournit un lien de sécurité matérielle assurant la génération d’une clé de sécurité et son stockage, une initialisation sécurisée, des accélérateurs cryptographiques et une gestion des certificats, évitant de ce fait, selon Alif, d’avoir recours à un microcontrôleur sécurisé externe.
