論物聯網應用處理器的正確打開方式

得益於覆蓋更廣的網路、技術的不斷優化和進入商用以及在物聯網(IoT)上更多的投資,物聯網商用的步伐正全面開花。市場調研機構分析,2020年全球物聯網市場規模將達11萬億元,我國市場或突破萬億元,物聯網浪潮正呈席捲之勢。晶元作為物聯網感知層、傳輸層和應用層的核心器件,市場也隨之水漲船高。據預測,2016-2022 年全球物聯網晶元市場複合成長率將高達11.5%,2022 全球物聯網晶元市場規模或將超100 億美元。伴隨著物聯網的進階,晶元已從性能導向轉到應用導向,單一器件需求轉向平台化方案需求,多元化市場對晶元亦提出更多定製化、差異化需求,IC企業如何基於用戶和應用需求進行技術整合,進行定製化優化成為全新考驗。

IoT邁向智能+時代

IoT催生了無數潛力應用,可穿戴設備、智能家居、智能汽車、智能醫療、工業4.0等都商機無限。誠然,物聯網是一個多元化但仍碎片化的市場,面臨標準不統一、安全性待提升、商業模式不成熟、智能硬體多踏空的挑戰,但這是任何新興產業必然要歷過的「險灘」,通過不斷儘管是稍顯緩慢的迭代,以及領導廠商的不斷試水和探路,這些挑戰有望在洗禮的過程中逐一破解。

論物聯網應用處理器的正確打開方式

採用Marvell IAP140與Avastar Wi-Fi/藍牙SoC實現的智能酒櫃

近日,關於物聯網的利好消息不斷,前不久由中國、歐盟、日本、韓國和美洲5G推進組織共同主辦的第一屆全球5G大會上權威人士表示我國將在2020年啟動5G商用,5G的連續廣域覆蓋、熱點高容量、低功耗大連接和低時延高可靠四大場景中,后兩者主要對接物聯網。近日NB-IoT(窄帶蜂窩物聯網)標準獲得國際組織3GPP通過,NB-IoT 標準的確立,不僅是傳輸層的重大突破,更引爆了上下游的發展,產業鏈全面爆發在即。

隨著硬體成本下降、雲計算大數據與行業結合、5G和NB-IOT 技術推進,驅動生態發展的因素逐漸成熟。並且,在人工智慧技術達到一定水平后,物聯網開始迎來「智能+」時代。物聯網在應用體驗和普及範圍方面都將達到新的高度,並在更智能的機器、更智能的網路、更智能的交互下,將創造出更智能的經濟發展模式和生態系統。

因而,內外因的共同發力、智能化時代的指引,引發物聯網應用對晶元的「芯」要求。不僅是單一晶元各項能力的提升,還需要提供包括晶元、參考設計、系統層(SDK)等在內的整合技術方案,同時要為客戶架接雲端服務,這無論是對晶元層面的「革新」,還是軟體平台和垂直行業應用的升級都提出了新的命題,重要的是如何「智慧」地迎難而上。

對AP提出多重挑戰

物聯網主晶元自然當「擔當」這一重任,對隨著物聯網應用的深入和升級,應用處理器(AP)成為新的「網紅」。

雖然在相對簡單的應用中,物聯網晶元多是MCU「加上」無線連接模組,如WiFi/藍牙/ZigBee通信模塊,運行RTOS操作系統或簡單的應用程序。但後續除了簡單的網路連接,物聯網智能化趨勢將涉及更多的內容和服務,例如智能視頻監控中的視頻分析、智能洗衣機的數據模型演算法,這不僅對晶元本地計算、存儲和數據處理能力提出新的要求,還需要支持多元化地操作系統,同時要注重差異化應用,AP亦將大行其道。

而要在物聯網市場取得成功,對AP的要求也與以往產業全然不同,既需要「十八般武藝」,又需要「因地制宜」,即AP需針對應用在封裝尺寸、計算能力以及周邊外設的集成等多方面進行定製化優化,並擁有更好的擴展性和開發便利性。

「總結各個不同物聯網應用平台的需求,需要IC廠商提供全能型的超低功耗、連接和處理多個感測器數據、支持多種無線連接技術、支持多媒體處理、支持多種操作系統、針對應用特別優化的AP,以及完整的開發平台。」 Marvell IoT產品總監 Amy Wong總結說。

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Marvell IAP220 Sensor Fusion演示

度身定製AP方案

在這麼一個碎片化而差異化的市場,要求AP「致廣大而盡精微」的功力十足。在物聯網產業深耕多年的Marvell推出量身定製的全新IAP系列AP,亦在多維層面進行了不一樣的「裁剪」。

Marvell IAP系列產品中包括採用Cortex A53核的IAP 140以及搭載雙核Cortex A7 內核的IAP220。IAP系列平台針對智能家居進行了優化,提供運算能力、多媒體處理能力,因而提高客戶體驗度、舒適度及安全性。針對可穿戴設備的平台,IAP提供超低功耗架構和感測器的融合,實時進行數據處理。針對工業方面的IoT應用,提供感測器的集線器或感測器的資料庫,搭載Kinoma架構,Android以及generic架構,可讓客戶進行定製化的開發。

IAP220 SoC內置多媒體支持,包括3D繪圖引擎、顯示器控制器、數字攝像機介面和視頻編解碼器,因此該SoC非常適合智能家居系統。此外,平台內置sensor hub,Marvell提供多級緩存管理以及API介面庫,客戶通過API支持能夠自定義和管理各種感測器,只有達到緩存的閾值時才會喚醒CPU,不僅可快速處理感測器數據,並且兼顧低功耗,因而適合於工業自動化和智能能源管理使用的情境感知IoT設備。最後,平台採用超低耗電架構,包括低電壓運作、多種電源域以及有限的永遠在線區,可大幅延長電池的使用時間;電壓可低至0.75伏,大幅降低功耗高達50%,可謂可穿戴設備等應用的最佳選擇。

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Marvell IAP220低功耗電源模式演示

IAP140系列則為要求媒體處理、觸屏互動和靈活介面配置的IoT和嵌入式設備提供了高性能和低成本的計算能力。平台結合了可運行至1.2GHz 的4核ARM Cortex-A53 CPU和Cortex M3微控制器,以一個單獨的電源島實現低功耗的Sense Fusion。IAP140支持低功耗的Linux、安卓和Brillo平台。IAP140和Marvell Avastar無線和藍牙單晶元SoC組合起來,再加上集成的電源管理和音頻編解碼器以及Marvell的88L200R GNSS射頻IC,構成一個完整的參考設計平台。IAP140特別適合連接的智能家居控制器、儀錶板攝像機、IoT網關、智能設備、智能IP攝像機和可穿戴設備,包括手錶和智能眼鏡等。例如,IAP140已經在Sony 智能眼鏡上商用。同時,Marvell已為客戶提供了相關的參考設計,包括360度IP監控,汽車行駛記錄儀、智能手錶等,加快客戶產品的快速上市。

論物聯網應用處理器的正確打開方式

採用Marvell IAP140與Avastar Wi-Fi/藍牙SoC實現的Sony智能眼鏡

論物聯網應用處理器的正確打開方式

採用Marvell IAP140與Avastar Wi-Fi/藍牙SoC實現的智能手錶參考設計

「IAP220 SoC與已經出貨的IAP140 SoC相輔相成,將預見並滿足客戶推出下一波IoT產品時的需求。」 Marvell副總裁兼車載、無線和物聯網事業部總經理Philip Poulidis對IAP系列表現信心十足。

構建差異化生態系統

如今的物聯網也不再是某一晶元的高性價比就能「單打獨鬥」,需要全平台型的開發板和參考方案,並具有演算法移植、軟體升級的新性能。Marvell自然深諳其理,通過其AP、無線模塊等延伸,提供一站式完整的解決方案。

Marvell除提供依靠多年的積累和迭代,保證晶元的穩定性和一致性之外,Marvell還提供包括基於IP的完整平台、軟體開發套件SDK、無線連接模組和以IAP220和IAP140為基礎的系統開發板,客戶可選擇通用Linux開發板、採用Kinoma IoT應用開發架構的通用Linux開發板或Android開發板和Marvell感測器板。「在Kinoma架構上Marvell提供IoT雲端的服務與技術支持及網路上各項IoT的協定,可讓開發者可以快速地進行原型開發和各種應用,快速把設計理念轉換成量產。」 Amy Wong強調。

通過這些開放的平台,Marvell不僅可提供互聯服務、語音服務、感測器服務、雲存儲、雲控制等服務等,還開放足夠的資源讓客戶實現差異化定製,開發獨具特色的產品和應用。比如在演算法優化方面,根據客戶的定位,Marvell會與整個生態系統中的合作夥伴共同來開發以符合客戶的需求。如果有些函數是適合整合到體系當中的,Marvell也會配合進行一體化加速開發與適配。

Marvell跟隨物聯網節拍「起舞」的節奏是一系列技術實力、市場能力和生態圈構建等綜合實力的見證。可以想見,未來的物聯網時代Marvell將走得更快更遠。

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