Dévoilés il y a plus de deux ans par la jeune société Alif Semiconductor (lire notre article), les microcontrôleurs de la famille Ensemble, qui associent accélération IA (intelligence artificielle), sécurité et très grande sobriété, sont désormais disponibles auprès des canaux de distribution mondiaux de la start-up créée en 2019.

La famille Ensemble se distingue par l’intégration sur une même puce de technologies Arm récentes et s’étage entre des microcontrôleurs à unique cœur Arm Cortex-M55 et une nouvelle classe de composants multicœurs qu’Alif qualifie de processeurs de "fusion" et qui associent jusqu’à deux cœurs Cortex-M55, jusqu’à deux cœurs Cortex-A32 aptes à exécuter des systèmes d’exploitation de haut niveau et jusqu’à deux microNPU Arm Ethos-U55, destinés à accélérer des tâches d’intelligence artificielle (IA) et d’apprentissage automatique (ML).

Selon Alif, les microcontrôleurs et processeurs de fusion 32 bits Ensemble ont été conçus dans l’optique de doubler, au minimum, les performances d’inférence d’un large éventail de modèles IA par rapport aux microcontrôleurs 32 bits classiques, à charges de travail similaires. Cette amélioration découle de l’architecture d’Alif qui intègre de manière efficace un microNPU auprès de chaque cœur CPU. A titre d’exemple, l’utilisation d’un microNPU et d’un cœur CPU pour exécuter un modèle de détection d’objet permettrait de diviser par 74 le temps d’inférence, comparé à un cœur CPU seul.

Du fait que le cœur Arm Cortex-M55 retenu par Alif affiche déjà des performances IA/ML dix fois supérieures au cœur Cortex-M utilisé dans les microcontrôleurs plus traditionnels, c’est donc une performance globale de 740 fois supérieure qui serait attendue. Et ce sans grever la consommation d’énergie car dans l’exemple donné par Alif, chaque inférence du modèle de détection d’objet a consommé seulement 0,27 mJ, soit deux fois moins que les MCU conventionnels.

« Nous nous sommes rapidement aperçu du fossé qui se creusait sur le marché, assure Mark Rootz, le vice-président marketing d’Alif Semiconductor. De nombreuses applications ML de périphérie de réseau (edge) ont besoin d’une puissance de calcul de 50 à 250 gigaopérations par seconde pour être réellement utiles. Les microcontrôleurs 32 bits conventionnels sont loin d’atteindre ce niveau de performance. Pour trouver une solution, les développeurs ont donc dû passer aux accélérateurs articulés sur des processeurs graphiques GPU à près de 1 000 Gops, ce qui est tout à fait exagéré en matière de consommation, de dimensions, de coût et de complexité. Seul Alif comble aujourd’hui l’écart entre les deux approches. Notre offre se présente comme le meilleur compromis pour les produits edge alimentés sur batterie. »

Les puces Ensemble d’Alif s’architecturent autour d’un simple ou d’un double cœur Arm Cortex-M55 aptes à exécuter des OS temps réel, éventuellement renforcés par des microNPU Arm Ethos-U55 pour l’accélération ML, les processeurs de fusion y ajoutant un ou deux Cortex-A32 permettant d’héberger des systèmes d’exploitation de haut niveau tels que Linux. La compatibilité de l’architecture sur l’ensemble de la gamme permet une réutilisation du logiciel des projets, de l’entrée au haut de gamme, affirme Alif.

Les processeurs de la famille Ensemble contiennent également une enclave sécurisée qui fournit plusieurs couches de sécurité, telles que la protection du code applicatif et des modèles ML contre le vol de propriété intellectuelle, la protection de l'intégrité du code contre les attaques malveillantes, la protection via un chiffrement complet des données secrètes et privées stockées en local ou échangées sur les canaux de communication…

Par ailleurs, afin de répondre aux exigences d’autonomie de produits IoT alimentés sur piles ou batteries, la start-up a mis au point une technologie propriétaire dénommée aiPM (Autonomous Intelligent Power Management) et censée assurer un contrôle fin et précis du moment où telle ou telle ressource de la puce doit être alimentée.

En Europe, les puces Ensemble, ainsi que le kit de développement AI/ML associé, sont disponibles auprès du distributeur Arrow ainsi qu’auprès du rep européen ISMOsys, passé dans le giron du distributeur britannique Astute Electronics en 2021.

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