La nouvelle famille de microcontrôleurs hybrides, ou crossover, i.MX RT700 de NXP est pensée par le fabricant de semi-conducteurs pour alimenter les appareils de périphérie (edge) intelligents capables de traiter des applications d’intelligence artificielle (IA), tels que les dispositifs électroniques portés sur soi, les appareils médicaux grand public, les appareils domestiques intelligents et les interfaces homme-machine.

Sur cette puce qui se situe dans la droite ligne des microcontrôleurs crossover i.MX RT500 et i.MX RT600 de la société, avec notamment des cœurs de calcul Arm Cortex-M33 et des DSP d’origine Tensilica de Cadence, on trouve désormais aussi le cœur neuronal eIQ Neutron de NXP (*). Ce dernier procure, selon la société, une accélération de l’exécution des algorithmes IA jusqu'à 172 fois, tout en réduisant simultanément l'énergie par inférence jusqu'à 119 fois, par rapport à un cœur de calcul classique.

Les microcontrôleurs crossover i.MX RT700 intègrent également jusqu'à 7,5 Mo de mémoire SRam à ultrabasse consommation et assurent, selon NXP, une réduction de 30 à 70 % de la consommation d'énergie par rapport aux générations précédentes. Et ce grâce à une série d'innovations architecturales au niveau de l'alimentation, telles que des techniques avancées de veille profonde adaptative, des architectures d'horloge optimisées avec des schémas de cache à faible consommation d'énergie, un cycle de veille/sommeil avancé, etc.

En conséquence, les appareils finaux peuvent soit prolonger l'autonomie de leur batterie, soit utiliser des batteries plus petites, ce qui permet une plus grande flexibilité de conception. De ce fait aussi, les systèmes informatiques embarqués alimentés par batterie et qui intègrent de l’IA peuvent s’appuyer sur cette architecture unifiée capable de gérer à la fois des calculs classiques, mais aussi une accélération matérielle pour l’IA, un sous-système de traitement de détection (analyse de présence/absence, reconnaissance de gestes…) et de la commande vocale pour une consommation limitée.

« En tant que pionniers des microcontrôleurs crossover, nous proposons aux développeurs avec l'i.MX RT700 des améliorations significatives en matière de consommation d'énergie et d'efficacité, permettant des avancées qui prolongent l'autonomie de la batterie tout en garantissent la fiabilité dans les applications à ressources limitées, explique Charles Dachs, vice-président et directeur général Industrie et IoT chez NXP. De plus, l'intégration de notre NPU eIQ Neutron permet dorénavant aux utilisateurs de créer des applications d'apprentissage automatique innovantes, améliorant l'IA et les capacités multitâches des appareils à faible consommation. »

La puce comprend donc un cœur Arm Cortex-M33 principal fonctionnant à 325 MHz, un DSP Tensilica HiFi 4 de Cadence pour le traitement des tâches audio exigeantes et un processeur neuronal, le cœur eIQ Neutron de NXP, activé avec l'environnement de développement logiciel d'apprentissage automatique eIQ. L'i.MX RT700 comprend également un sous-système de traitement de détection à ultrabasse consommation avec un deuxième Cortex-M33 et un DSP Cadence Tensilica HiFi 1 intégré. Ce qui élimine, selon NXP, le recours à un "sensor hub" externe, réduisant ainsi la complexité de conception d’un système, l'encombrement et les coûts de nomenclature.

Sur le microcontrôleur, en vue de libérer le potentiel apporté par les algorithmes IA, le NPU (Neural Processor Unit) eIQ Neutron accélère les tâches d'inférence IA en déchargeant cette charge de travail du Cortex-M33. Ce qui permet au NPU, selon NXP, d'accomplir des tâches plus rapidement, comme une détection d'anomalies jusqu'à 18 fois plus rapide ou une classification d'images jusqu'à 172 fois plus rapide, selon le modèle, par rapport à l'exécution de ces tâches sur le Cortex-M33 seul.

Au-delà, NXP estime que l’i.MX RT700 améliore les performances et la flexibilité du système final dans lequel il est mis en oeuvre grâce à un convertisseur continu-continu à haut rendement, une unité de gestion de mémoire optimisée et la prise en charge des périphériques analogiques. Il s'agit également, toujours selon NXP, du premier microcontrôleur crossover à prendre en charge la norme émergente eUSB, permettant aux interfaces USB 2.0 de fonctionner à des tensions d'entrées/sortie de 1 V ou 1,2 V au lieu de 3,3 V.

Enfin, côté sécurité, la famille i.MX RT700 procure un chemin de conformité accéléré aux réglementations comme le Trust Mark américain et le Cyber Resilient Act européen ou la norme Etsi 303 645 pour les appareils grand public. Pour y parvenir, le microcontrôleur intègre une enclave sécurisée EdgeLock apportant aux appareils intelligents des fonctions de sécurité comme un démarrage sécurisé avec un mode d'économie de batterie, une mise à jour sécurisée, un chiffrement mémoire transparent et un accès sécurisé aux données. Le circuit dispose également d'une authentification forte des appareils avec une fonction physiquement non clonable (PUF, Physically Unclonable Function) intégrée.

(*) L'unité de traitement neuronal eIQ Neutron de NXP a été intégrée pour la première fois dans les microprocesseurs i.MX 95 (voir notre article).

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