MCU的設(shè)計(jì)重點(diǎn)有四：安全感、豐富的連接性、低功耗和可靠性。如果能在IP階段融入這幾個(gè)關(guān)鍵要素，則對(duì)下游的MCU廠商來說，就可以省下不少的設(shè)計(jì)麻煩。同時(shí)，中國的MCU市場(chǎng)相對(duì)于全球，也會(huì)有一些特殊的特色需求。

日前，安謀中國（Arm中國）推出了其首款星辰（STAR）處理器IP，安謀中國產(chǎn)品研發(fā)副總裁劉澍為我們介紹了其具體情況。并邀請(qǐng)到靈動(dòng)微電子和全志科技的兩位發(fā)言人從應(yīng)用和中國市場(chǎng)的角度談?wù)摿诉@款I(lǐng)P是否符合他們的潛在需求。

劉澍介紹說，星辰處理器是安謀中國對(duì)IoT應(yīng)用處理器系列產(chǎn)品的品牌命名。現(xiàn)在發(fā)布的STAR-MC1處理器是它的第一個(gè)產(chǎn)品。“目前，這款處理器已經(jīng)有很多的客戶進(jìn)行了采用，并且已經(jīng)取得了一些流片，可能會(huì)有部分客戶立刻進(jìn)入量產(chǎn)的階段?！眲硎荆皬娜ツ?月份，安謀中國對(duì)Arm的核心架構(gòu)進(jìn)行了升級(jí)，加入了一個(gè)定制化的指令集。在今年6月30日，STAR-MC1發(fā)布了第二個(gè)版本，也是我們最終的版本，它支持了現(xiàn)在Armv8-M架構(gòu)里所有的特點(diǎn)和最新的指令擴(kuò)展。”

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“從Arm v6開始到v7架構(gòu)增加了更多的處理能力，包括SMID和DSP指令擴(kuò)展以及浮點(diǎn)協(xié)處理器擴(kuò)展，而使得處理能力不斷得到提升。到了Armv8-M的架構(gòu)里，除了所有的特色被繼承下來以后，還進(jìn)一步拓展了重要的TrustZone安全性。在未來的智能物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備里，無論是生活還是工業(yè)生產(chǎn)、汽車電子等領(lǐng)域，安全性將會(huì)是下一個(gè)重點(diǎn)。因此，安謀中國也把搭載在手機(jī)AP里的安全技術(shù)引入到了這一面向IoT的微處理器里，進(jìn)一步從一個(gè)生態(tài)可集成的角度來發(fā)展微處理器的安全技術(shù)?！?/p>

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安謀中國為合作伙伴在Armv8-M的結(jié)構(gòu)里植入了兩個(gè)用于定制化擴(kuò)展的重要特色：

第一，協(xié)處理器接口。對(duì)一個(gè)通用的處理器來說，很重要的一點(diǎn)是能在一些細(xì)分市場(chǎng)里突出一些特點(diǎn)。比如想加入一些FFT的加速，或者是加入某些編解碼的加速，這些加速可以通過接入一個(gè)協(xié)處理器快速完成，因此星辰處理器在Arm架構(gòu)上擴(kuò)展了協(xié)處理器接口。

第二，加入了用戶可定制化指令集的拓展。在新的Arm處理器中，客戶可以自己定制自己的指令集。這樣一方面可以把所需要的有特色的操作固化在CPU的流水線里面，提供非常高效的執(zhí)行效率。同時(shí)也能對(duì)客戶的知識(shí)產(chǎn)權(quán)做到很好的保護(hù)和差異化。

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STAR-MC1是非常緊耦合的高效的微處理器結(jié)構(gòu)，它的性能達(dá)到了1.5DMIPS、4.02Coremark/MHz的高性能水準(zhǔn)，同時(shí)繼承了v7和v8結(jié)構(gòu)的DSP指令和浮點(diǎn)指令計(jì)算單元。這些新的結(jié)構(gòu)體系的升級(jí)使得它可以提供跟上一代的Arm處理器相比，在同一主頻下有20%的性能提升。

此外，它還將A級(jí)別處理器的TrustZone安全方案（可以將運(yùn)行環(huán)境隔離成安全區(qū)和非安全區(qū)）引入到了Armv8-M處理器中。

STAR-MC1的創(chuàng)新性在于把整個(gè)Cache的結(jié)構(gòu)引入到M級(jí)別的處理器里，這個(gè)特色可以充分提高系統(tǒng)級(jí)的性能和效率?！坝泻芏嗵幚砥鲾?shù)據(jù)的讀取都要通過到總線或者是到外存去讀取，對(duì)系統(tǒng)的效率和功耗是一個(gè)很大的浪費(fèi)。在以前的微處理器里，大家為了節(jié)省面積或者說一定的成本，沒有使用緩存技術(shù)?！眲f，“在STAR-MC1里面，我們秉承著繼續(xù)進(jìn)一步降低功耗和面積，同時(shí)提升整個(gè)系統(tǒng)效率的思路，把緩存的技術(shù)引入到設(shè)計(jì)中?！?/p>

“這個(gè)可定制化指令集的特色是全球同步首發(fā)。從去年下半年Arm提出了Armv8-M架構(gòu)的更新以后，安謀中國的團(tuán)隊(duì)是第一個(gè)對(duì)新的架構(gòu)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，把它放在了STAR-MC1里面。在今年6月30號(hào)，我們是全球第一個(gè)推出新的指令擴(kuò)展的處理器，和Arm的劍橋團(tuán)隊(duì)幾乎同時(shí)推出，表明了我們的CPU設(shè)計(jì)的技術(shù)和速度也是全球領(lǐng)先的?！?/p>

到目前為止，星辰處理器已經(jīng)有30個(gè)授權(quán)客戶，這些授權(quán)客戶里有21個(gè)客戶已經(jīng)有項(xiàng)目進(jìn)行集成、設(shè)計(jì)，其中有7個(gè)項(xiàng)目已經(jīng)流片。其應(yīng)用領(lǐng)域也非常豐富，包括了通用的MCU、互聯(lián)芯片、系統(tǒng)控制、汽車電子、存儲(chǔ)、定位、傳感器控制等領(lǐng)域。

此外，在工具鏈的IDE環(huán)境上，無論是從Arm的DS工具開始到Keil MDK還是IAR和Lauterbach，安謀中國都充分開放了不同的生態(tài)系統(tǒng)給不同的工具鏈進(jìn)行集成。操作系統(tǒng)上，除了主流的操作系統(tǒng)，像MbedOS、FreeRTOS等等，只要是支持了Arm Cortex v8-M的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)也都可以支持。此外，在編譯器和仿真器方面，GCC、Arm Compiler，IAR Compiler以及Arm自己的ULINKPRO、ULINK2和DSTEAM的仿真器以及SEGGER:JLINK仿真器也都完全支持。

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MCU四個(gè)重要方面

靈動(dòng)微電子董事長兼總經(jīng)理吳忠潔重點(diǎn)介紹了MCU的四個(gè)重要方面：

第一是要給用戶提供可靠的安全感。這個(gè)安全感又可以分四個(gè)層次來講：第一，是產(chǎn)品的可靠性、安全性要得到很大的提高；第二，是要在供應(yīng)鏈產(chǎn)能緊張的情況下也要給客戶帶來產(chǎn)品穩(wěn)定供貨的保證；第三，是要考慮到產(chǎn)品被破譯的可能性——產(chǎn)品容易被破譯會(huì)導(dǎo)致用戶的流失，所以對(duì)產(chǎn)品的加密手段和被破譯難度也是需要重點(diǎn)考慮的一個(gè)維度；第四，是應(yīng)用層面的安全。“整體來說，安全性是我們認(rèn)為MCU最重要的一點(diǎn)。很多產(chǎn)品賣不出去的原因，是很多人在MCU上投入了很多精力，做出了一個(gè)方案之后就被別人破譯了，導(dǎo)致了很多方案商遭受了很大的損失?！眳侵覞嵔榻B說。

第二，要有豐富的連接性。無論是輸入接口、模擬接口還是射頻接口，都需要帶有——未來物聯(lián)網(wǎng)對(duì)射頻的需求將會(huì)越來越多，包括對(duì)藍(lán)牙、WiFi、Zigbee甚至sub-G或者是433M射頻的傳輸要求也會(huì)越來越多。

第三是低功耗。當(dāng)下我們所用的手持電源或者太陽能電池的方案，由于MCU是主控，所以對(duì)低功耗的要求越來越重要。

第四是可靠性。這包括了電學(xué)的方方面面，包括靜電保護(hù)、閂鎖效應(yīng)、浪涌、脈沖干擾等等?！澳壳皣鴥?nèi)的MCU只進(jìn)入了小家電和一些大家電的面板控制，基本還沒有進(jìn)入大家電中的電調(diào)部分，最主要的原因還是可靠性。包括今天MCU在消費(fèi)類上，國內(nèi)是有一些市場(chǎng)，但在工控、大的家電以及在汽車電子上沒有大的發(fā)展，原因就是在可靠性方面。所以我們認(rèn)為這四個(gè)方面對(duì)MCU來說是未來很重要的要求。靈動(dòng)也在這四個(gè)方面加大了投入?！眳侵覞嵧嘎?。

IoT芯片設(shè)計(jì)看重星辰處理器的原因

全志科技模擬互聯(lián)事業(yè)部研發(fā)副總裁潘攀介紹了該公司最新發(fā)布的IoT芯片XR806，以及為什么看重星辰處理器。

他介紹說，XR806是基于安謀中國星辰處理器開發(fā)的一款低功耗、高性能、安全的IoT芯片，支持WiFi和藍(lán)牙5.0的協(xié)議，能滿足智慧家居對(duì)各種復(fù)雜場(chǎng)景的連接需求。

全志科技看重星辰處理器有三個(gè)方面：第一是基于Armv8-M架構(gòu)有更高的性能和能效比，第二是Arm環(huán)境的支持，第三是浮點(diǎn)和定點(diǎn)運(yùn)算的DSP LPA單元。

此外，XR806這個(gè)產(chǎn)品在看重星辰的特點(diǎn)上又有三個(gè)方面：第一是Armv8-M的架構(gòu)，第二是TrustZone的安全機(jī)制，第三是浮點(diǎn)和定點(diǎn)運(yùn)算單元。

“尤其是關(guān)于安全架構(gòu)這個(gè)方面，TrustZone機(jī)制，尤其是關(guān)于硬件安全區(qū)域和非安全區(qū)域的隔離方面，相比以前大家做安全的時(shí)候用軟件去實(shí)現(xiàn)有更好的機(jī)制，尤其對(duì)可信的應(yīng)用程序能做到分開，防止惡意軟件的篡改，這是很多客戶做IoT的時(shí)候非常關(guān)注的一個(gè)點(diǎn)?！迸伺蕪?qiáng)調(diào)，“現(xiàn)在我們的客戶用以前的IoT芯片做連接的時(shí)候，會(huì)考慮外掛一顆安全芯片，而這種情況在應(yīng)用中是受非常多的限制的，比如說有些模組做得非常小，用兩顆芯片以及布線非常不方便。用TrustZone這個(gè)機(jī)制是可以滿足客戶一個(gè)單芯片去實(shí)現(xiàn)這個(gè)更高的安全機(jī)制的需求的?！?br /> ? ? ? ? 責(zé)任編輯:tzh