AIoT時代，嵌入式芯片也在不斷改變

問：貴公司關注哪類智能物聯網的應用？

Ross Sabolcik：AIoT（人工智能+物聯網）是一個新興市場，它推動著物聯網（IoT）數據處理從集中式數據中心向網絡邊緣發展。AIoT是針對需要更低延遲和更即時的實時處理的應用而推出的，在這方面它能比云計算做得更好。AIoT也正在帶動邊緣計算興旺發展，邊緣計算需要全新品類的物聯網路由器、服務器、存儲平臺和專用的機器對機器（M2M）工作負載加速器，它們可以將非結構化數據轉換為結構化元數據，以供實時智能響應系統進行分析、搜索和處理。

Silicon Labs正在通過頻率靈活的時鐘發生器、可編程振蕩器和低歪斜/低抖動時鐘緩沖器等先進的時鐘解決方案來滿足邊緣計算和AIoT應用的需求。我們還提供了基于Arm Cortex-M33內核的第2代無線系統級芯片（SoC）和模塊，它們具有足夠的處理能力和片上存儲，可支持邊緣節點設備中的許多機器學習應用。

Silicon Labs最近與人工智能（AI）創新公司Cartesiam合作創建了一個預測性維護演示，該演示使用了在Silicon Labs無線SoC上運行的Cartesiam物聯網優化算法。這項演示展示了邊緣AI可以為電機控制等工業物聯網應用帶來的強大功能。在演示中，機器學習算法針對風扇運行模式進行訓練，當它檢測到異常時，會通過藍牙將警報發送到顯示器上。預測性維護通過在系統發生故障之前檢測出異常運行狀況來避免系統停機。這些算法專門針對Arm Cortex M系列內核設計，是計算能力有限的功耗敏感型邊緣應用的理想選擇。

AIoT的其他應用還包括電力負荷分解，用戶能夠從電表測量的總用電量中檢測出設備級別的電量使用情況。通過使用AIoT技術測量一段時間內的實時用電情況，可以了解每個負載的“指紋”（指每個負載的用電特點）。了解各個負載用電量的用戶更有可能減少其電量使用。

聲音和語音處理是AIoT的另一大目標應用領域，例如語音助手喚醒詞處理、玻璃破碎監測以及其他用于各種安全系統的聲音分類等應用。

Silicon Labs副總裁兼工業和商業物聯網產品總經理 Ross Sabolcik

問：如何讓嵌入式設備更安全？

Ross Sabolcik：Silicon Labs最近發布了Secure Vault技術，這是一款全新的先進安全功能套件，旨在幫助連網設備制造商應對物聯網不斷升級的安全威脅和監管要求。Silicon Labs的Wireless Gecko第2代平臺通過將一流的安全軟件功能與物理不可克隆功能（PUF）硬件技術相結合，充分發揮Secure Vault的優勢，大大降低了物聯網安全漏洞和知識產權受損的風險。安全子系統（包括專用內核、總線和存儲器）與主機處理器分離。這種獨特的硬件分離設計將關鍵功能（例如安全密鑰管理和加密）隔離到其各自的功能區域中，從而使整個設備更加安全。

Secure Vault能夠利用當今可用于無線物聯網SoC的最先進硬件和軟件安全保護功能，幫助連網設備制造商開發面向未來的產品。這種硬件和軟件功能的強大組合使產品制造商更容易保護其品牌、設計和消費者數據。將安全系統與無線SoC集成在一起可以幫助設計人員簡化開發過程，加快產品上市時間，并可以在整個產品生命周期中通過無線（OTA）方式安全地對連網設備進行更新。

問：如何簡化IoT終端設備的設計？

Ross Sabolcik：Silicon Labs一直在投資創建一個全面的、支持廣泛無線協議和應用的物聯網平臺。該物聯網平臺包括我們的SoC器件、軟件和協議棧。使用我們的眾多無線產品（諸如支持低功耗藍牙、藍牙mesh、Z-Wave、Zigbee、Thread、OpenThread、Wi-Fi和sub-GHz等協議的產品）之一進行設計的客戶，可以從Silicon Labs對通用底層硬件平臺超過10年的投資中受益，進而簡化開發過程。當在無線標準之間轉換時，該通用平臺支持客戶將其代碼的重要部分重用于外圍設備和驅動程序。另外，通過提供業界領先的性能、可靠性和互操作性，我們隨SoC提供的經現場驗證的無線通信協議棧可以進一步簡化客戶的開發過程。

此外，Silicon Labs持續對開發工具和軟件進行投資，以幫助客戶能夠更快地構建其產品，從而將更多精力放在創新上。這種方法的核心是Simplicity Studio，它是一套旨在幫助開發人員同時簡化MCU和無線應用開發的工具。Simplicity Studio包括一個綜合性的集成開發環境（IDE），以及可幫助開發人員構建和配置其應用的工具（例如Simplicity Application Builder和Simplicity Configurator）與可幫助調試和優化應用的工具（例如用于能量優化和調試的Energy Profiler與用于網絡優化和調試的Network Analyzer）。Simplicity Studio還支持對文檔、應用實例和客戶支持服務進行輕松訪問。

問：如何追上機器學習和邊緣AI的創新速度？

Ross Sabolcik：Silicon Labs正在通過投資自己內部開發的機器學習知識產權（IP）以及與Cartesiam等邊緣AI領域的行業領導者開展合作來推動機器學習和AIoT的創新。（請參考第一個問題的回答中關于Silicon Labs和Cartesiam聯合開發機器學習預測性維護演示的例子）。低功耗無線SoC需要優化的處理能力，以確保自己能夠在性能和能效之間實現恰到好處的平衡。除了我們的Arm Cortex-M MCU內核和其他AI加速器，我們還為AIoT應用提供了多個關鍵的處理功能。

問：如何看待8位、16位MCU的機會？

Ross Sabolcik：我們認為這個問題應該被重新表述為：我們如何看待8位MCU以及32位MCU和SoC的機會和前景。

8位MCU和32位MCU在物聯網領域中都有一席之地。無論是用于簡單的成本敏感型物聯網設備，還是在更復雜的系統中作為外圍處理器，更小且更具成本效益的8位MCU都是理想選擇。例如，Silicon Labs的EFM8 8位MCU提供了一種高功能和低成本的獨特組合，這使得它們對于那些對成本非常敏感的物聯網設備極具吸引力。8位MCU的目標應用還包括通常運行專有無線協議的簡單無線設備。

具有一定復雜度的物聯網連接設備或運行低功耗藍牙、Zigbee、Thread和專有協議的設備通常需要性能更高的32位MCU或無線MCU。32位MCU對于要求更高性能的應用是必要的，而且在信號處理方面它們相比8位MCU具有關鍵的優勢。

我們認為16位MCU在嵌入式市場中正逐漸失去陣地，因為它們既不像8位MCU那樣具有成本效益，也不能像32位MCU那樣處理諸如AIoT等復雜應用。

問：RISC-V MCU的機會和前景如何？

Ross Sabolcik：我們認為RISC-V對于半導體技術而言是一種重要的、顛覆性的技術，我們正在評估它在未來無線SoC設計中的潛在應用。Silicon Labs是RISC-V基金會（RISC-V Foundation）的成員，也是OpenHW集團（OpenHW Group）的主要發起者和創始成員，OpenHW集團正在推動基于RISC-V的CORE-V系列開源內核以及相關IP、工具和軟件的開發。我們計劃在未來的集成電路（IC）產品中實施CORE-V技術。

RISC-V適用于多核設備，包括異構設計，即設備包含多個基于不同指令集架構（ISA）的內核。例如，物聯網SoC可以集成一個Arm Cortex-M33內核作為主處理器以運行客戶的應用，同時具有一個或多個基于RISC-V的內核來處理諸如安全加速或無線電調度等固定功能。

許多硬件開發人員被RISC-V吸引，因為它是一種開源指令集架構，沒有授權費用。然而，就另一層意義而言，它并不是完全“免費”的，芯片制造商仍要對軟件和工具鏈進行投資，以將基于RISC-V的器件推向市場，并確保在商業上獲得成功。RISC-V會打破Arm的市場主導地位嗎？可能不會很快。Arm是一家久負盛名的IP供應商，為大部分器件提供支持，這些器件每年被用于大量的移動、嵌入式、汽車和物聯網應用。與RISC-V不同，Arm由一個成熟的、廣泛的、不斷成長的軟件和工具生態系統提供支持。

總之，RISC-V的出現是一種健康且必要的發展。競爭對整個行業是有益的，并將推動技術創新及實現新的業務模式。Arm當然也明白這一點，因此在響應客戶需求和開源架構帶來的競爭性挑戰時，它不會停滯不前。

問：未來芯片的競爭焦點將會從單純的產品性能提升，轉移到面向應用的平臺化上嗎？

Ross Sabolcik：正如前面的回答所述，Silicon Labs一直在投資創建一個全面的、支持廣泛無線協議和應用的物聯網平臺。這個Wireless Gecko物聯網平臺包括我們的SoC器件、軟件和協議棧。我們的第1代Wireless Gecko解決方案是一個基于多協議無線SoC的通用平臺，同時帶有連接協議棧和軟件工具，可以滿足各種智能家居、商業和工業應用的需求。我們的新一代Wireless Gecko解決方案稱為Wireless Gecko第2代平臺，是一個針對應用進行了優化的平臺，包括專門針對特定應用設計的SoC和無線模塊。例如，我們的新型EFR32BG22 SoC的目標應用是低功耗藍牙、藍牙mesh和藍牙定位服務應用。我們最近還推出了專為Zigbee Green Power應用設計的EFR32MG22 SoC，以及面向電子貨架標簽（ESL）和其他需要2.4 GHz專有協議的功耗敏感型商業和工業應用的EFR32FG22 SoC。

問：當前的疫情對您所關注的行業有何影響？

Ross Sabolcik：我們的員工及其家人的健康和安全對我們是非常重要的。由于冠狀病毒正在影響世界各地許多人的日常生活，所以我們和國際社會一樣也在對此進行關注。我們每天都在密切注視事態的發展，并遵循衛生部門和政府當局的指導。