
GreenWaves prépare un processeur ultrasobre pour l'Internet des objets "riches" Entièrement programmable et caractérisé par une puissance de calcul jusqu'à 12 giga-opérations par seconde pour une consommation de seulement 20 mW (et seulement 1 mW pour 400 méga-opérations par seconde), le SoC GAP8 de la start-up grenobloise GreenWaves aura aussi des capacités à communiquer à des débits variables jusqu’à 1 Mbit/s. Le circuit cible les objets et équipements connectés capables en local de réaliser de l’analyse et de la classification de données. ... Créée en 2014 pour développer un circuit modem radio OFDM très sobre avec la volonté de changer la donne sur le marché des réseaux longue portée et basse consommation LPWAN pour l’Internet des objets, la start-up grenobloise GreenWaves Technologies a changé de braquet en 2016. Si la jeune société n’a pas abandonné son ambition de promouvoir son procédé "disrupteur" GreenOFDM (lire notre article ici), elle vise désormais à lancer un SoC entièrement programmable sur le marché des objets connectés « riches ». Riches au sens où ces objets seront capables en local de réaliser aussi de l’analyse et de la classification de données grâce à la puissance de calcul d’un circuit… affichant aussi une grande sobriété ! Loïc Lietar, président et cofondateur de GreenWaves Technology Les applications visées sont notamment les capteurs aptes à enregistrer des signaux tels que des images de moyenne résolution, du son, des mouvements, des vibrations, ou à effectuer du monitoring de signes vitaux. « Durant l’année 2016, nous avons entamé une réflexion intense sur l’implémentation matérielle et nous avons pris contact avec Éric Flamand qui, de son côté, était en cours de création d’une start-up focalisée sur la mise au point d’un petit processeur extrêmement puissant, détaille Loïc Lietar, président de GreenWaves et cofondateur de la société avec Denis Mestdagh, Corine Lamagdeleine et Joël Cambonie. Éric nous a rejoints en tant que 5e cofondateur et c’est avec sa collaboration que nous mettons la dernière main à un SoC baptisé GAP8 qui se caractérisera par une performance jusqu'à 12 giga-opérations par seconde à 400 MHz pour une consommation de seulement 20 mW ! » N'importe quelle modulation radio IoT Ce processeur IoT aura donc vocation à exécuter le traitement , l’analyse et la classification des données, le traitement bande de base GreenOFDM et des fonctionnalités additionnelles telles que la géolocalisation, la sécurité, la réduction des interférences radio, etc. « Les capacités de programmation du GAP8 permettront aussi d’implémenter de manière logicielle, et sous le même protocole, n’importe quelle modulation radio IoT, que ce soit pour des communications bas débit et longue portée du type Sigfox ou LoRa ou pour des liaisons à moyenne portée jusqu’à 1 Mbit/s à l’instar de ce que permet notre procédé GreenOFDM, en passant éventuellement par le LTE-M ou le Wi-Fi HaLow pourquoi pas », ajoute Loïc Lietar. On se souviendra que le savoir-faire initial de GreenWaves change complètement la donne en matière de consommation électrique des modems OFDM, avec à la clé une réduction de la consommation d’un facteur 9 à 10 (lire les détails dans le portrait qu’a consacré L’Embarqué à la start-up en mars 2015). Le choix de l'architecture open source RISC-V Dans la pratique, le processeur GAP8, qui est programmable en langages C, C++ ou OpenMP et qui devrait occuper moins de 5 mm2 une fois gravé en technologie 55 nm, s’articule autour de neuf cœurs identiques à architecture RISC-V dont huit forment un cluster à mémoire partagée, tandis que le neuvième fait office de contrôleur système. A ces cœurs est adjoint un bloc propriétaire dit TPU (Tensor Processing Unit) dédié à l’exécution de la bibliothèque open source d’apprentissage automatique TensorFlow (d’origine Google). Pour rappel, l’architecture de processeur RISC-V (à prononcer risk-five) est accessible sous licence BSD et sans paiement de redevances (voir notre article Une alternative open source commence à briller au firmament des architectures de processeurs). Elle définit un jeu d’instructions sur les entiers 32, 64 voire 128 bits, basé sur les principes des architectures matérielles de processeurs Risc (Reduced Instruction Set Computer) tels ARM, Mips, Sparc ou PowerPC. Selon ses promoteurs, les caractéristiques relativement génériques du jeu d’instructions RISC-V, doublées de ses capacités d’extension (avec des instructions d’unité de calcul en virgule flottante par exemple), le rendent adapté aussi bien aux serveurs dans le cloud qu’aux terminaux mobiles ou aux systèmes embarqués les plus contraints. Avec la possibilité de l’implémenter dans des FPGA, des macros synthétisables, des SoC ou des designs intégralement personnalisés. « L’architecture RISC-V est malléable et nous avons pu l’adapter à notre usage en l’associant à des techniques de gestion de la consommation à l’état de l’art », commente Loïc Lietar. L’apport d’Éric Flamand apparaît ici fondamental. Il a en effet participé au développement du processeur 32 bits RISC-V à ultrabasse consommation PULPino, élaboré en commun par les chercheurs de l'Ecole polytechnique fédérale de Zurich (ETH Zurich) et de l'université de Bologne. Une levée de fonds en cours L’année 2017 permettra à GreenWaves, qui doit boucler une levée de fonds de deux millions d’euros d’ici à la fin de l’année, d’entrer dans une deuxième phase de son histoire, celle de la commercialisation. « Tout comme nous avons évolué sur l’architecture et les capacités de notre architecture matérielle, nous avons élargi notre modèle commercial, détaille le président de la start-up. Le premier marché que nous allons viser c’est celui des cartes de prototypage avec l’échantillonnage dès le mois de mars prochain de shields Arduino bâtis sur notre SoC GAP8. » GreenWaves devrait aussi disposer d’une offre similaire pour les environnements de programmation Raspberry Pi et Lego Mindstorms. Par la suite, la start-up, dont l'effectif s'élève aujourd'hui à une dizaine de personnes, compte proposer son SoC sur le marché des applications IoT existantes qui pourraient tirer bénéfice d’un traitement et d’une analyse en local de données, notamment dans les domaines audio et vidéo. Et Loïc Lietar de citer les caméras de surveillance connectées qui pourraient ainsi se voir dotées de capacités d’identification en interne. « A terme, nous voulons aussi positionner notre offre comme le modem logiciel "universel" des réseaux IoT bsés sur des technologies comme 802.15.4g, NB-IoT, LTE-M... avec cette capacité à adapter dynamiquement la modulation en fonction de la distance, de l’environnement électromagnétique, etc. pour une meilleure efficacité spectrale », anticipe le cofondateur de GreenWaves.

GreenWaves prépare un processeur ultrasobre pour l'Internet des objets "riches"

Entièrement programmable et caractérisé par une puissance de calcul jusqu'à 12 giga-opérations par seconde pour une consommation de seulement 20 mW (et seulement 1 mW pour 400 méga-opérations par seconde), le SoC GAP8 de la start-up grenobloise GreenWaves aura aussi des capacités à communiquer à des débits variables jusqu’à 1 Mbit/s. Le circuit cible les objets et équipements connectés capables en local de réaliser de l’analyse et de la classification de données. ...

Créée en 2014 pour développer un circuit modem radio OFDM très sobre avec la volonté de changer la donne sur le marché des réseaux longue portée et basse consommation LPWAN pour l’Internet des objets, la start-up grenobloise GreenWaves Technologies a changé de braquet en 2016. Si la jeune société n’a pas abandonné son ambition de promouvoir son procédé "disrupteur" GreenOFDM (lire notre article ici), elle vise désormais à lancer un SoC entièrement programmable sur le marché des objets connectés « riches ». Riches au sens où ces objets seront capables en local de réaliser aussi de l’analyse et de la classification de données grâce à la puissance de calcul d’un circuit… affichant aussi une grande sobriété !

Loïc Lietar, président et cofondateur de GreenWaves Technology

Les applications visées sont notamment les capteurs aptes à enregistrer des signaux tels que des images de moyenne résolution, du son, des mouvements, des vibrations, ou à effectuer du monitoring de signes vitaux. « Durant l’année 2016, nous avons entamé une réflexion intense sur l’implémentation matérielle et nous avons pris contact avec Éric Flamand qui, de son côté, était en cours de création d’une start-up focalisée sur la mise au point d’un petit processeur extrêmement puissant, détaille Loïc Lietar, président de GreenWaves et cofondateur de la société avec Denis Mestdagh, Corine Lamagdeleine et Joël Cambonie. Éric nous a rejoints en tant que 5e cofondateur et c’est avec sa collaboration que nous mettons la dernière main à un SoC baptisé GAP8 qui se caractérisera par une performance jusqu'à 12 giga-opérations par seconde à 400 MHz pour une consommation de seulement 20 mW ! »

N'importe quelle modulation radio IoT

Ce processeur IoT aura donc vocation à exécuter le traitement , l’analyse et la classification des données, le traitement bande de base GreenOFDM et des fonctionnalités additionnelles telles que la géolocalisation, la sécurité, la réduction des interférences radio, etc. « Les capacités de programmation du GAP8 permettront aussi d’implémenter de manière logicielle, et sous le même protocole, n’importe quelle modulation radio IoT, que ce soit pour des communications bas débit et longue portée du type Sigfox ou LoRa ou pour des liaisons à moyenne portée jusqu’à 1 Mbit/s à l’instar de ce que permet notre procédé GreenOFDM, en passant éventuellement par le LTE-M ou le Wi-Fi HaLow pourquoi pas », ajoute Loïc Lietar. On se souviendra que le savoir-faire initial de GreenWaves change complètement la donne en matière de consommation électrique des modems OFDM, avec à la clé une réduction de la consommation d’un facteur 9 à 10 (lire les détails dans le portrait qu’a consacré L’Embarqué à la start-up en mars 2015).

Le choix de l'architecture open source RISC-V

Dans la pratique, le processeur GAP8, qui est programmable en langages C, C++ ou OpenMP et qui devrait occuper moins de 5 mm2 une fois gravé en technologie 55 nm, s’articule autour de neuf cœurs identiques à architecture RISC-V dont huit forment un cluster à mémoire partagée, tandis que le neuvième fait office de contrôleur système. A ces cœurs est adjoint un bloc propriétaire dit TPU (Tensor Processing Unit) dédié à l’exécution de la bibliothèque open source d’apprentissage automatique TensorFlow (d’origine Google).

Pour rappel, l’architecture de processeur RISC-V (à prononcer risk-five) est accessible sous licence BSD et sans paiement de redevances (voir notre article Une alternative open source commence à briller au firmament des architectures de processeurs). Elle définit un jeu d’instructions sur les entiers 32, 64 voire 128 bits, basé sur les principes des architectures matérielles de processeurs Risc (Reduced Instruction Set Computer) tels ARM, Mips, Sparc ou PowerPC. Selon ses promoteurs, les caractéristiques relativement génériques du jeu d’instructions RISC-V, doublées de ses capacités d’extension (avec des instructions d’unité de calcul en virgule flottante par exemple), le rendent adapté aussi bien aux serveurs dans le cloud qu’aux terminaux mobiles ou aux systèmes embarqués les plus contraints. Avec la possibilité de l’implémenter dans des FPGA, des macros synthétisables, des SoC ou des designs intégralement personnalisés.

« L’architecture RISC-V est malléable et nous avons pu l’adapter à notre usage en l’associant à des techniques de gestion de la consommation à l’état de l’art », commente Loïc Lietar. L’apport d’Éric Flamand apparaît ici fondamental. Il a en effet participé au développement du processeur 32 bits RISC-V à ultrabasse consommation PULPino, élaboré en commun par les chercheurs de l'Ecole polytechnique fédérale de Zurich (ETH Zurich) et de l'université de Bologne.

Une levée de fonds en cours

L’année 2017 permettra à GreenWaves, qui doit boucler une levée de fonds de deux millions d’euros d’ici à la fin de l’année, d’entrer dans une deuxième phase de son histoire, celle de la commercialisation. « Tout comme nous avons évolué sur l’architecture et les capacités de notre architecture matérielle, nous avons élargi notre modèle commercial, détaille le président de la start-up. Le premier marché que nous allons viser c’est celui des cartes de prototypage avec l’échantillonnage dès le mois de mars prochain de shields Arduino bâtis sur notre SoC GAP8. » GreenWaves devrait aussi disposer d’une offre similaire pour les environnements de programmation Raspberry Pi et Lego Mindstorms.

Par la suite, la start-up, dont l'effectif s'élève aujourd'hui à une dizaine de personnes, compte proposer son SoC sur le marché des applications IoT existantes qui pourraient tirer bénéfice d’un traitement et d’une analyse en local de données, notamment dans les domaines audio et vidéo. Et Loïc Lietar de citer les caméras de surveillance connectées qui pourraient ainsi se voir dotées de capacités d’identification en interne. « A terme, nous voulons aussi positionner notre offre comme le modem logiciel "universel" des réseaux IoT bsés sur des technologies comme 802.15.4g, NB-IoT, LTE-M... avec cette capacité à adapter dynamiquement la modulation en fonction de la distance, de l’environnement électromagnétique, etc. pour une meilleure efficacité spectrale », anticipe le cofondateur de GreenWaves.