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強化MCU運算能力 NXP進一步提升物聯網效能

台灣恩智浦(NXP)資深應用工程師陳則理指出,新世代物聯網架構對MCU運算能力有一定程度的要求。

概念行銷將近10年的物聯網,終於在這兩年開始落地,包括家庭、製造乃至於各種環境監測的應用開始陸續浮現,在此同時AI也快速普及並與物聯網系統整合,如今AIoT已被視為智慧化系統的主力架構。新架構的出現也延伸出新需求,尤其是位於物聯網系統第一線的節點設備,台灣恩智浦(NXP)資深應用工程師陳則理指出,除了傳統的感測與通訊功能外,新世代物聯網的終端節點還被要求有一定程度的運算能力,以提升系統的即時反應能力。

過去物聯網架構的運作方式,是由底層節點設備負責擷取數據,再將數據傳送到上層雲端平台進行運算分析,不過對多數應用環境來說,數據來回傳遞所需要的時間難免會削減系統效益,而且龐大的數據也會造成上層雲端平台的沉重負荷,因此近年來市場開始出現邊緣運算架構,賦予終端設備適當的運算能力,而MCU就是最適合的元件,NXP近年推出的I.MX RT MCU就強化了運算能力,讓系統可以即時處理需要快速反應的資訊,提升系統效能。

不過相較於現在負責雲端資料運算的MPU,MCU必須要有進一步的支援,才能設計出符合業界所需的架構。陳則理進一步指出,MPU本是為了數據運算而生,因此在Linux平台上已有完整生態圈,設計者可使用的資源極為豐富。至於MCU主要功能是控制,運算並非本分,因此要讓MCU具備運算能力,供應商就必須提供更多的軟體資源,協助客戶縮短產品上市時間。

針對此需求,NXP提供了eIQ開發工具,這套工具具備AI的機器學習演算法,可應用於目前物聯網系統最常見的語音、影像辨識,尤其是語音辨識,目前NXP與Amazon、第三方合作夥伴,透過eIQ將i.MX RT應用於Amazon的Alexa系列語音助理,此款經過Amazon認證的Alexa已於2019年9月在美國上市,另外台灣廠商採用同一MCU的應用語音助理產品也已進入量產階段,將在今年第四季問世。

對物聯網架構來說,導入具備運算能力MCU的最佳效益,是強化系統的反應能力,以智慧家庭為例,語音助理收到指令後,在將訊息回傳至雲端的同時,也會直接向週邊設備下指定,縮短系統的反應時間,不過要達到此效能,MCU廠商在軟硬體兩端都必須提供足夠支援。

隨著物聯網落地速度的加快,市場需求也快速浮現,因應此需求,NXP已經擴編了內部的軟體團隊規模,作為客戶開發產品時的後盾。除了軟體外,NXP也透過硬體的強化支援設備效能。陳則理指出,NXP已針對語音、影像等辨別功能設計出專屬的IP,並將之建入i.MX RT中,透過硬體的處理能力解決現有軟體運算的速度過慢、高耗電等問題。

除了運算能力,資安也是現在市場對物聯網設備的必然要求,對此NXP以硬體加密取代過去的軟體作法,加快處理速度。另外確保安全,現在物聯網系統中,終端節點與雲端平台連結時,會要求雙方確認身份,阿里巴巴的阿里雲就是如此,對此NXP將認證加密設計為SE(Security Element),此外Amazon也有相關機制,NXP則是將憑證下載到MCU的Trust zone中,這都將有效加速與雲端的認證速度。

對於物聯網趨勢,陳則理指出過去因殺手級應用未見,因此市場成長不如預期,不過近年來語音助理與其他臉孔、指紋、影像等辨識系統陸續問世,市場已然快速啟動,這些設備都需要具有運算能力的MCU,I.MX RT已可滿足市場需求,而未來NXP將會持續強化軟硬體兩端布局,提供客戶更具競爭力的MCU產品。

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