半导体大会现场回顾
瑞萨电子在2024年4月参加了由华强电子网在深圳主办的《2024半导体产业发展趋势大会》。本届大会现场参会观众达4700+人次，同时现场视频、照片直播近37万＋人次观看。瑞萨电子EPBD的高级经理谭绍鹏在大会现场发表了《打造中国工业自动化“核芯”，赋能中国制造产业升级》的主题演讲。
瑞萨电子EPBD高级经理谭绍鹏
瑞萨的主题演讲包括以下几个部分：
1、MCU/MPU产品阵容
2、新产品介绍，包括RA8及RA0 MCU
3、瑞萨电子在工业自动化的重点部署
4、功能安全解决方案
关于瑞萨MCU/MPU产品阵容，瑞萨电子拥有广泛且丰富的产品线。从私有内核的16位RL78 MCU到32位的RX MCU，目前可以支持到22nm最先进的工艺制程。再到基于ARM内核的RA MCU，RZ MPU以及基于RISC-V内核的MCU/MPU等。
RA8 MCU
在新产品方面，瑞萨电子近期发布了“地表最强”的ARM Cortex-M85内核MCU。瑞萨电子处于MCU行业领先地位，随着RA8系列MCU推出，成为业内第一家基于CM85内核的MCU供应商。
CM85内核基于Arm v8.1m架构，比Cortex-M7内核更高性能、更节能，为RA系列带来了高性能产品。RA8继续保持RA系列的开发环境，包括软件、工具、套件及广泛的参考方案设计。RA8提供FSP软件和一整套工具、EK和解决方案等，方便客户开发，减少开发时间。RA8将CM85内核与嵌入式闪存和SRAM以及丰富的外设集成在一起，为我们的客户降低成本和设计复杂性安全性是RA系列的关键价值主张之一，每一款新产品，我们都会增强我们的安全产品。在RA8x1上，我们支持具有领先安全算法的最新瑞萨安全IP、第一阶段引导加载程序的不可变存储、具有动态解密功能的OSPI、DPA/SPA侧信道攻击保护、安全调试和完整的安全解决方案。此外，Arm v8.1m架构将TrustZone带到了这个高性能内核，这是CM7内核所不具备的。RA8系列工作电压低至1.68v，以及多种低功耗模式，供客户选择，减低功耗。
RA8作为通用MCU，适用于工业自动化、新能源、智能家居及智慧建筑、消费及物联网、办公自动化和医疗健康等多个细分市场的各种高性能应用，包括AI/ML方面的要求。被设计到的产品是多种多样的。有智能电表、指纹扫描仪、恒温器、工业应用、条形码扫描仪等。RA8 MCU在设计时充分考虑了这些应用的不同需求。RA8拥有4个关键优势，内核的高算力、helium能力、大内存容量，加上多种外接选项、丰富HMI功能，外部总线支持等，确保RA8能够满足这些不同市场的需求。
M85是ARM CORTEX M系列中最新的处理器。全新RA8系列是业界首款基于全新Arm Cortex-M85内核的MCU。新的Arm CM-85内核采用Arm v8.1m框架，是业界性能最高的Cortex-M内核，并引入了Helium，可显著加速数字信号处理（DSP）和机器学习（ML）功能，与旧的Cortex-M7内核相比，ML任务的ML任务速度提高了4倍。
Helium是指令集的单指令多数据（SIMD）扩展，可以通过处理每条指令的多个数据元素来提升性能。这类似于Arm A系列处理器内核上的Neon，但针对资源受限和低功耗微控制器进行了更优化。如果以最佳方式使用，则无需在系统中增加一个DSP内核。
Helium将智能处理引入边缘，实现本地处理（减少云流量并降低成本）并降低整体系统功耗，使小型、低功耗嵌入式系统能够满足音频处理、无人机导航和控制、传感器集线器和图像处理等各种应用中的计算需求。
Arm v8.1m架构还增强了安全性，TrustZone可将系统高效划分为安全区域和非安全区域，并具有指针身份验证和分支目标识别（PACBTI）功能，可缓解面向返回/跳转的编程攻击。
它还为标量和矢量运算引入了半精度（HP）浮点支持，使每个周期的MAC性能翻了一番，并支持指令集增强功能以优化分支和循环运算。
瑞萨发布的最新的RA8 MCU采用CM85内核，最大运行频率为480MHz。这些器件支持1MB和2MB闪存选项，具有1MB SRAM，其中包括128KB的TCM（紧密耦合内存）。用户SRAM的一部分受到ECC保护，TCM和I/D缓存也是如此。RA8支持一整套连接功能，包括多个串行接口，如I2C、I3C、SPI和SCI。它们还支持以太网、高速USB 2.0和CAN-FD接口。八通道SPI端口可用于连接到外部存储器（闪存或RAM），并具有就地执行（XIP）和动态解密（DOTF）功能。高级安全性是RA8的关键价值，我们支持先进的加密引擎，支持先进的对称和非对称算法、第一阶段引导程序的不可变存储以实现强大的信任根，以及用于系统资源分区的TrustZone。RA8还支持ADC、DAC和比较器等模拟功能以及多个定时器。封装范围从100LQFP到224BGA不同封装选择。
我们还在会上展示了基于RA8 M85内核的一个非常有趣的应用案例：人形检测。该示例充分利用了RA8D1 MCU上的资源，如：
1) CM85内核实现了RA8D1的高性能，有助于图像格式转换和神经网络的处理
2) Helium用于加速运行在核心上的人员检测神经网络
3) 用于视频/图像采集的相机接口
4) 用于将图像渲染到显示器的2D引擎
5) 大内存，包括内部和外部。更宽的SDRAM接口为用于存储帧缓冲器的外部SDRAM提供高吞吐量接口。
通过此应用程序，我们能够演示RA8D1在处理计算密集型神经网络方面的性能，以及使用Helium提高推理速度。我们展示了13fps的推理性能，比Cortex-M7内核提升了3.6倍。
如您所见，该视觉AI应用程序充分利用了具有Cortex-M85内核的RA8D1和Helium的更高性能来加速神经网络。相机和显示器的接口以及外部存储器也是这些应用的关键，RA8D1完全支持这些应用。
