瑞薩電子：嵌入式終端與人工智能融合改變工業(yè)格局

7月3日，2020慕尼黑上海電子展盛大開幕，作為慕尼黑展唯一的視頻直播合作方，電子發(fā)燒友網(wǎng)在展會期間，通過現(xiàn)場直播方式采訪了物聯(lián)網(wǎng)、5G、人工智能等領(lǐng)域內(nèi)眾多企業(yè)，就相關(guān)的行業(yè)、技術(shù)、市場和產(chǎn)品等話題進(jìn)行了廣泛的交流。

瑞薩電子在汽車、工業(yè)、基礎(chǔ)設(shè)施和物聯(lián)網(wǎng)等多個領(lǐng)域提供了專業(yè)可信的嵌入式設(shè)計與半導(dǎo)體解決方案，面對工業(yè)4.0的轉(zhuǎn)型，瑞薩也在推行對應(yīng)的嵌入式人工智能技術(shù)。工業(yè)領(lǐng)域該如何將嵌入式終端與人工智能融合？電子發(fā)燒友獨家采訪了瑞薩電子中國工業(yè)自動化事業(yè)部經(jīng)理杜灝，從他的視角來為我們提供深度的見解。

瑞薩電子中國工業(yè)自動化事業(yè)部經(jīng)理 杜灝

瑞薩在嵌入式領(lǐng)域深耕多年。如今面臨嵌入式終端與人工智能的融合，您如何看待這一市場的變化和發(fā)展趨勢？

杜灝：瑞薩電子一直以來在數(shù)字產(chǎn)品及控制領(lǐng)域都有著雄厚的技術(shù)實力，在收購Intersil和IDT后，我們在電源與傳感器等模擬器件方面的實力也得到了增強。三者的互相協(xié)同，讓瑞薩電子得以提供控制、電源和傳感器三位一體解決方案，并以全新面貌展現(xiàn)在客戶端面前。

隨著技術(shù)的不斷突破，現(xiàn)實世界逐漸轉(zhuǎn)向智能化。對于物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的應(yīng)用場景而言，大致可以將其分為IT和OT兩層，其中IT層主要通過云（cloud）提供服務(wù)，而OT層則由終端負(fù)責(zé)本地化操作。

這種二元架構(gòu)為嵌入式系統(tǒng)提供了廣泛的應(yīng)用場景，特別是對實時性要求高的系統(tǒng)，低時延，零等待常常成為與云端通信和反饋的瓶頸問題。這也就是邊緣技術(shù)在當(dāng)下火熱的原因之一。在這一領(lǐng)域，瑞薩推出了兩大核心技術(shù)，一是DRP（動態(tài)可配置處理器技術(shù)）的e-AI（嵌入式人工智能）解決方案，另一個是為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用研發(fā)的SOTB（薄氧化埋層覆硅，超低功耗工藝）。

DRP動態(tài)可配置處理器技術(shù)，可靈活地隨機重寫電路。即使不連接云端 （off- line），DRP也可在獨立的終端系統(tǒng)中運用AI嵌入式人工智能，即e-AI，以此大大減少系統(tǒng)冗余，有效地提升終端設(shè)備的智能化。

正常的低功耗技術(shù)特點是運行或待機中只有一種模式下保持低功耗，而瑞薩的SOTB超低功耗工藝是通過在薄氧化埋層上覆硅的方式，在兩種模式下都保持極低功耗。這使得構(gòu)建無電池的系統(tǒng)成為可能，拓展萬物互聯(lián)落地應(yīng)用。

電子發(fā)燒友編輯 周凱揚（左） 瑞薩電子中國工業(yè)自動化事業(yè)部經(jīng)理 杜灝（右）

在全球的人工智能浪潮中，中國市場增長顯著。能否介紹一下瑞薩在中國市場的機會和獨特優(yōu)勢？

杜灝：瑞薩電子在中國開展業(yè)務(wù)已經(jīng)有二十個年頭，中國一直是我們高度重視的市場領(lǐng)域。中國市場具有自己的特點，加工制造型企業(yè)偏多，同時企業(yè)活力強。不論是我們的直接客戶還是間接客戶，或是生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈上的重要合作伙伴，不僅要與他們建立了良好的協(xié)作關(guān)系，我們也將抓住一切成長與創(chuàng)新的機遇，持續(xù)提供優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品和服務(wù)。

嵌入式終端有非常豐富的應(yīng)用場景，哪些是瑞薩的目標(biāo)應(yīng)用？這些場景當(dāng)前有哪些突出的痛點？

杜灝：瑞薩電子將e-AI解決方案整合到工業(yè)機械自動化，智能家居、視覺機器，醫(yī)療健康等多個應(yīng)用領(lǐng)域，e-AI技術(shù)應(yīng)用的范圍涵蓋了從波形，色彩、形狀等簡單屬性擴(kuò)展到復(fù)雜圖像的實時處理。這些領(lǐng)域的突出痛點主要在于功耗以及實時性。

（1）在工業(yè)4.0 / IIoT應(yīng)用場景中，生產(chǎn)系統(tǒng)旨在實現(xiàn)先進(jìn)的生產(chǎn)控制和預(yù)測性維護(hù)。為此，在端點進(jìn)行精細(xì)采樣/收集至關(guān)重要。但是，它會生成大量數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)收緊了網(wǎng)絡(luò)帶寬并抑制了現(xiàn)場設(shè)備的實時動作。為了解決這些問題，瑞薩電子推出了基于RZ/T1的嵌入式人工智能（e-AI）解決方案，在工業(yè)設(shè)備終端上使用人工智能進(jìn)行AI推理執(zhí)行，包括數(shù)據(jù)收集、存儲、分析及控制，實現(xiàn)了終端智能化。該e-AI解決方案可以直接嵌入到目前已有的工業(yè)制造裝置中，在終端設(shè)備上通過e-AI急速預(yù)判設(shè)備是否產(chǎn)生異常，同時將結(jié)果上傳至生產(chǎn)管理系統(tǒng)。在不占用過多網(wǎng)絡(luò)帶寬與功耗下，實現(xiàn)設(shè)備的實施自主控制。e-AI技術(shù)可以顯著提高產(chǎn)品的質(zhì)量，提高工廠的生產(chǎn)率，加速了傳統(tǒng)工廠的智能化轉(zhuǎn)型。

（2）在智能家電應(yīng)用場景中，瑞薩的RX66T嵌入式人工智能（e-AI）解決方案，可用于檢測家電（冰箱、空調(diào)、洗衣機等）因電機異常而發(fā)生的故障。直接利用可顯示電機狀態(tài)的屬性數(shù)據(jù)（如電流或轉(zhuǎn)速），無需增加傳感器，即可用單個芯片實現(xiàn)電機控制及基于e-AI 的異常情況檢測。通過基于 e-AI 和針對電機控制的故障檢測手段，檢測的結(jié)果不僅可用于在故障發(fā)生時觸發(fā)警報，還可用于進(jìn)行預(yù)防性維護(hù)，有效提升家電制造商的維護(hù)效率及產(chǎn)品安全性。

（3）瑞薩電子e—AI解決方案是基于其MCU環(huán)境開發(fā)的 AI平臺工具組。該工具集由“Translator”、“Checker”和“Importer”組成。Translator將模型 (受支持AI平臺的學(xué)習(xí)結(jié)果)轉(zhuǎn)換為代碼，作為庫應(yīng)用于MCU開發(fā)環(huán)境e2studio。Checker根據(jù)模型復(fù)雜程度推薦合適的MCU系列。Translator目前支持的AI平臺有Caffe和TensorFlow。只要為特定平臺開發(fā)專門的“Importer”，就可以支持該專有系統(tǒng)。由于這些代碼應(yīng)用在e2studio中，其可擴(kuò)展性很強,從16位RL78MCU系列，32位RX MCU系列到32位MPU RZ系列都適用。

在嵌入式終端的智能化探索，瑞薩目前取得了哪些主要成果？此次展會上重點展出了哪些產(chǎn)品/解決方案，有哪些亮點？

杜灝：此次展會展示的移動物體追蹤方案由RZ/A2M作為主控，單目攝像頭進(jìn)行圖像采集，主控芯片負(fù)責(zé)圖像處理、物體識別及目標(biāo)計算等。并經(jīng)由UART輸出控制信號，驅(qū)動機械臂的運動，實現(xiàn)物件的識別追蹤和抓取。通常來說，機器視覺方面圖像處理耗時長，功耗高等問題。圖像識別領(lǐng)域目前主流的AI技術(shù)對網(wǎng)絡(luò)環(huán)境要求很高。RZ/A2M集合了瑞薩電子自有的e-AI技術(shù)和DRP技術(shù)，恰好完美解決這兩大痛點。DRP技術(shù)可以提供強大的硬件計算能力，在本方案中，從圖像采集到傳輸給AI做推論，僅需2.5ms（400MHz）即可完成，且功耗降低至0.6W（僅A2M），2.3W（包括A2M控制板）。e-AI技術(shù)可以將AI模型移植到MCU中，脫離云端的干涉，在本地完成AI的推論，極大提升了推論效率和穩(wěn)定性。

工業(yè)場景非常獨特，您能否結(jié)合在工業(yè)市場和嵌入式領(lǐng)域多年的經(jīng)驗，分享一個這方面的成功案例？

杜灝：其實瑞薩在這方面的成功案例是非常多的。這里我選一個較為典型的案例分享一下。我們有一款芯片是為電網(wǎng)設(shè)計的，用在電表中，這個場景下的設(shè)備對于性能、穩(wěn)定性和可靠性的要求是非常高的，運行期間不能出任何差錯，否則可能會造成用電事故或者經(jīng)濟(jì)損失等不好的后果。但是在該相關(guān)客戶采購我們芯片的十多年間，我們沒有一個產(chǎn)品出過問題，以至于后來瑞薩想要向該客戶推薦新款產(chǎn)品，他們都不愿意接受，對方表示：你們的這款芯片我們用的很順手，換一個還有一定的風(fēng)險，就算只有我這一個客戶，你們也一定不能停產(chǎn)！

這也從側(cè)面反映出瑞薩電子卓越的產(chǎn)品質(zhì)量，客戶可以放心使用。

如何看待今年人工智能在嵌入式終端的發(fā)展趨勢？以及貴司今年相關(guān)產(chǎn)品線的業(yè)務(wù)目標(biāo)？

杜灝：隨著技術(shù)的不斷發(fā)展與創(chuàng)新，萬物互聯(lián)的場景也越來越普遍。這對于瑞薩來說是機遇也是挑戰(zhàn)，一方面我們需要快速革新自己的產(chǎn)品，以跟上時代的腳步，一方面我們能夠借助這種變革，推出自己更優(yōu)秀的產(chǎn)品，實現(xiàn)彎道超車。

我司今年在主推RZ/A2M的同時，也已推出性能更強，算力更高的高端芯片RZ/V2M，V2M會搭載新一代的DRP技術(shù)，目前A2M上的是2代DRP，V2M會用3代DRP，在運算頻率，存儲單元等多個方面都會有很大的提升，另外，V2M還配備了DRP-AI技術(shù)，可以進(jìn)行大量的隨機存取和浮點運算，極大地提升了我們的產(chǎn)品在人工智能領(lǐng)域的戰(zhàn)斗力。