Журнал РАДИОЛОЦМАН, сентябрь 2016
Junko Yoshida
EE Times
Скажите нам, кто выпускает 10 лучших процессоров для Интернета вещей? Есть ли где-нибудь список, в котором перечислены 10 лучших процессоров для Интернета вещей? Что позволяет говорить, что один из таких процессоров успешнее остальных?
Можем ли мы, исходя из предположения, что рынок Интернета вещей (IoT) набирает обороты, сделать вывод, что процессоры для IoT идут в ногу со временем и полупроводниковая промышленность срывает куш?
Если да, то где эти процессоры? Есть ли где-нибудь таблица, в которой перечислены 10 лучших процессоров для IoT? Что делает один такой процессор успешнее остальных?
Это не праздные вопросы.
В конце концов, IoT был хитом сезона среди производителей микросхем на протяжении нескольких лет. Воспользовавшись успехом IoT, они с азартом расширяли ассортимент продукции, хвалясь при этом потенциалом своего роста.
И я начал искать неуловимую Десятку самостоятельно, главным образом, для того, чтобы лучше разобраться в процессорах для IoT. Чем больше людей я спрашивал, и чем больше читал статей и пресс-релизов по этой теме, тем более неоднозначным представлялся мой будущий рассказ. Я не смог найти ни одного аналитика отрасли, который доступно и уверенно объяснил бы мне, кто побеждает, а кто проигрывает.
Я пришел к пониманию того, что есть несколько причин, почему рынок все еще находится в состоянии такого движения, и почему не существует списка «10 лучших процессоров для IoT».
В движении
Во-первых, рынок IoT – неважно как вы его представляете – не сильно отличается от рынка встраиваемых систем. Да, эти «встроенные» устройства IoT «связаны». Но так же как производители микроконтроллеров на протяжении десятилетий изо всех сил стараются понять, как обслуживать фрагментированный рынок встраиваемых систем, так же будут бороться и поставщики процессоров IoT. Рынок IoT настолько фрагментирован, что найти победителя среди процессоров очень трудно.
Во-вторых, играет свою роль и беспрецедентное количество слияний и поглощений, происходивших в полупроводниковой промышленности на протяжении последних 18 месяцев.
Тони Массимини (Tony Massimini), технический директор Semico Research Corporation, сказал: «За последние два года было больше слияний и поглощений, чем мы видели за последние 20 с лишним лет». Не удивительно, что рынок еще находится в движении.
По словам Массимини, производитель микросхем, который только что приобрел другую компанию, как правило, занят рассмотрением новых добавленных продуктов, сравнивая их с собственными, и попытками продумать дальнейшую стратегию.
Речь в данном случае идет о приобретении Atmel компанией Microchip. Объединившись, они руководят продвижением нескольких различных линеек микроконтроллеров и элементов подключения. Как заметил Массимини, еще неизвестно, «как они самоорганизуются» на рынке IoT.
Другим примером может служить Cypress Semiconductor.
Недавно Cypress объявила о приобретении за $550 млн. части бизнеса компании Broadcom, связанного с беспроводными технологиями для IoT. Сделка включает в себя передачу IoT продуктовых линеек Wi-Fi, Bluetooth и Zigbee, а также интеллектуальной собственности. Кроме того, предусмотрена передача бренда WICED и экосистемы разработки.
Да, кстати, Cypress еще купила Spansion в прошлом году.
Массимини отметил, что до того, как все это случилось, к своему бизнесу встраиваемой флеш-памяти Spansion добавила микроконтроллерный и аналоговый бизнесы компании Fujitsu.
Опять же, кто знает, как, или как скоро новые покупки Cypress в области IoT сольются в последовательную стратегию сложного поиска процессора для IoT?
В то же время, не означает ли это, что компания Broadcom (ранее известная как Avago до ее покупки Broadcom) больше не проявляет интереса к IoT?
От интервью, предложенного EE Times, чтобы прояснить ситуацию, Broadcom отказалась. Майк Демлер (Mike Demler), старший аналитик The Linley Group, отметил, что в декабре прошлого года Broadcom представила образцы новых устройств семейства WICED 2.4 ГГц для Bluetooth и 802.15.4. По мнению Демлера, они «кажутся очень конкурентоспособными по сравнению с другими имеющимися на рынке микросхемами IoT с ядром Cortex-M4. Broadcom, по сути, является первой компанией, объявившей о производстве встраиваемой флеш-памяти 40 нм, которая могла бы предоставить преимущество в производительности и интеграции».
Но, конечно, теперь, когда Broadcom продает WICED компании Cypress, как сказал Демлер: «Похоже, они выходят из бизнеса IoT».
Определение
В-третьих, есть еще один важный вопрос. Что мы понимаем под процессором для IoT?
Демлер сказал: «По нашему определению процессор для IoT должен предоставлять некоторые встроенные функции связи, даже если это просто радиомодем».
Linley Group исключает из этой категории стандартные встраиваемые процессоры и микроконтроллеры, которые многие производители сейчас называют процессорами для IoT, поскольку эти устройства в течение многих лет служили в приложениях, не подключенных к Интернету. «Таким образом, ключевым фактором является интегрированная беспроводная связь», – сказал Демлер.
Тем, кто не имеет такой возможности, Демлер советует объединять свои процессоры с отдельным радио чипом в многокристальной микросхеме, «но это увеличивает стоимость, занимаемую на плате площадь и, возможно, энергопотребление». Радио чип также может быть предоставлен сторонним поставщиком, но тогда «увеличится количество проблем, связанных с поддержкой продукта».
Далее он добавил: «Использование процесса производства встроенной флеш-памяти снижает стоимость, размеры и энергопотребление, а также позволяет запускать протоколы Bluetooth или ZigBee из памяти на кристалле».
Массимини и Демлер согласились, что интегрированные функции безопасности являются обязательными. «Чтобы обеспечить законченное решение, беспроводные процессоры для IoT должны поставляться с программным стеком», – сказал Демлер.
Массимини отметил, что если технический форум NXP FTF можно в каком-то смысле считать признаком тенденции, то сочетание экспертизы безопасности с IoT становится ключевой отличительной особенностью некоторых компаний, таких как NXP. Он добавил: «Подключение к Интернету «разворошило змеиное гнездо». Теперь, как говорят люди, каждый может увидеть все».
Сочетание датчиков
В-четвертых, как насчет сочетания разнотипных датчиков? Помимо возможности подключения к Интернету, признаком, отличающим процессор IoT от обычных микроконтроллеров, должна быть способность принимать (а возможно, и обрабатывать) большие объемы данных, поступающих от различных датчиков.
Зададимся вопросом: что нужно производителям IoT-систем? Решение, объединенное с процессором приложений (который может стать концентратором сигналов датчиков), или же они хотят автономный процессор, способный собирать и обрабатывать данные с сенсоров без процессора приложений?
Помимо безопасности еще одним важным отличием «является интеграция интерфейсов аналоговых/смешанных сигналов для работы с датчиками и исполнительными механизмами, – добавил Демлер из Linley Group. – Производителям, которые больше ориентируются на цифровые компоненты, зачастую недостает возможностей эффективной обработки аналоговых данных».
Хотя, когда дело доходит до комбинации датчиков, Массимини считает, что ключевую роль в будущих разработках процессоров для IoT будет играть интерфейс I3C, анонсированный альянсом MIPI.
Альянс MIPI (Mobile Industry Processor Interface – Процессорный интерфейс для отрасли мобильных устройств) разработал новое расширение интерфейса Inter-Integrated Circuit (I2C или I2C) для соединения микроэлектромеханических систем и других датчиков с концентраторами или процессорами.
Как объяснил Питер Лефкин (Peter Lefkin), исполнительный директор альянса, MIPI I3C был разработан «для удовлетворения острой потребности инженерного сообщества в удобном межкристальном интерфейсе, способном облегчить проблемы интеграции датчиков в конструкцию изделия».
В число участников процесса разработки включены производители датчиков и мобильных устройств.
На вопрос, как скоро I3C будет доступен для производителей микросхем, Лефкин ответил: «Мы ожидаем, что принятие интерфейса будет проходить в быстром темпе, как только спецификация официально будет утверждена правлением альянса MIPI в конце 2016 года».
Лефкин и Кен Фоуст (Ken Foust), глава рабочей группы альянса MIPI по работе с датчиками, рассказали об особенностях и преимуществах I3C.
- Одной из ключевых особенностей MIPI I3C является двухпроводной интерфейс с возможностью виртуализации прерываний, что значительно снижает количество выводов и сигнальных путей и облегчает интеграцию нескольких датчиков в устройство.
- На стандартных КМОП линиях ввода/вывода MIPI I3C поддерживает минимальную скорость передачи данных 10 Мбит/с с возможностью выбора режимов с большей производительностью и скоростью передачи данных. Это скачок в характеристиках и энергетической эффективности по сравнению с предыдущими вариантами.
- Для повышения точности приложений, использующих сигналы различных датчиков, в MIPI I3C предусмотрена поддержка синхронных и асинхронных временных меток.
- MIPI I3C также позволяет датчикам быть всегда включенными, даже если другие компоненты устройства находятся в состоянии сна; при этом они будут работать на очень малой мощности, чтобы минимизировать влияние на разряд батареи.
Важно отметить, что MIPI I3C предназначен не только для поддержки датчиков в мобильных устройствах, но также для IoT и других систем с низким энергопотреблением и большей пропускной способностью, требующих меньшего числа проводов.
По словам членов рабочей группы, «проработанные проекты доступны и в настоящее время находятся в стадии разработки для участников и членов совета альянса MIPI».
Интеллектуальная собственность на MIPI I3C уже выходит на рынок. В конце апреля Synopsys объявила о поступлении в продажу первых в отрасли прав интеллектуальной собственности на контроллер MIPI I3C, предназначенный для облегчения интеграции групп датчиков в такие приложения, как мобильные устройства, автомобильная техника и IoT.
Таким образом, я думаю, мы уже близки к цели. Но что насчет того списка «10 лучших процессоров для IoT»? Наберитесь терпения и подождите немного.
