Renesas R8P1 – ไมโครคอนโทรลเลอร์ Arm Cortex-M85 ความเร็ว 1 GHz พร้อม NPU Ethos-U55 สำหรับงาน AI ด้านเสียงและภาพ

Renesas เปิดตัว R8P1 เป็นไมโครคอนโทรลเลอร์ Cortex-A85 ที่ทรงพลังที่สุดในขณะนี้ ซึ่งมีความเร็วสัญญาณนาฬิกา 1 GHz พร้อมด้วยหน่วยประมวลผล NPU Arm Ethos-U55 ความเร็ว 500 MHz สำหรับงานด้าน Edge AI และยังมาพร้อมแกนประมวลผลแบบเรียลไทม์ Arm Cortex-M33 ความเร็ว 250 MHz

RA8P1 ยังมีหน่วยประมวลผลกราฟิก 2D (2D GPU), อินเทอร์เฟซแสดงผล MIPI DSI และ parallel RGB, อินเทอร์เฟซกล้อง MIPI CSI และ parallel camera, รวมถึงอินเทอร์เฟซเสียง I2S และ PDM โดยออกแบบมาเพื่อตอบโจทย์การใช้งานด้าน Voice AI และ Vision AI ที่ต้องการการวิเคราะห์ข้อมูลแบบเรียลไทม์ ไมโครคอนโทรลเลอร์ความเร็ว 1 GHz รุ่นนี้ยังมีอุปกรณ์ต่อพ่วงหลากหลาย และฟีเจอร์ด้านความปลอดภัยครบครัน ซึ่งสามารถดูรายละเอียดได้จากสเปคและบล็อกไดอะแกรมด้านล่าง

สเปคของ Renesas RA8P1:

MCU core
- Arm Cortex-M85 ความเร็ว 1 GHz พร้อม Helium MVE (M-Profile Vector Extension) มีแคชคำสั่งและข้อมูล (I/D cache) ขนาด 32KB, ประสิทธิภาพมากกว่า 7300 CoreMarks
- Arm Cortex-M33 ความเร็ว 250 MHz พร้อม I/D cache ขนาด 32KB
GPU – หน่วยเร่งการวาดภาพ (drawing engine) 2D
NPU – Arm Ethos-U55 NPU ประสิทธิภาพ 256 GOPS ที่ความถี่ 500 MHz
หน่วยความจำและที่เก็บข้อมูล
- SRAM ขนาด 2 MB
  - Data SRAM ขนาด 1.6 MB พร้อม ECC
  - TCM (Tightly Coupled Memory): 256MB สำหรับ Cortex-A85 และ 128MB สำหรับ Cortex-M33
- MRAM ขนาด 0.5MB หรือ 1MB
- หน่วยความจำแฟลชเสริม 4MB หรือ 8MB สำหรับผลิตภัณฑ์ SiP
- 2x xSPI รองรับ Octal SPI พร้อม XIP (Execute In Place) ความเร็วสูงสุด 333 MB/s
- 2x SDHI/MMC
- บัสหน่วยความจำภายนอกแบบ 16-bit/32-bit
อินเทอร์เฟซจอแสดงผล (Display Interfaces):
- คอนโทรลเลอร์จอภาพกราฟิก (GLCDC) รองรับ parallel RGB
- MIPI DSI
อินเทอร์เฟซกล้อง (Camera Interfaces):
- MIPI CSI-2 แบบ 2 เลน ความเร็วสูงสุด 720 Mbps ต่อเลน
- อินเทอร์เฟซกล้อง parallel CEU 16-bit รองรับความละเอียดสูงสุด 5 MP
เสียง (Audio)
- 2x SSIE (Serial Sound Interface Enhanced) รองรับ I2S, Monoaural และ TDM
- 3x PDM สำหรับไมโครโฟนแบบ array
อุปกรณ์สื่อสาร (Communication Peripherals)
- เครือข่าย – 2x Gigabit Ethernet MAC (GMAC) พร้อมรองรับ TSN และสวิตช์แบบ 2 พอร์ต
- USB – รองรับ USB 2.0 ทั้ง High-Speed และ Full-Speed
- 2x CAN-FD
- สูงสุด 10x SCI (UART, Simple SPI, Simple I2C) ความเร็วถึง 60 Mbps
- 3x I2C, 1x I3C
- 2x SPI ความเร็วสูงสุด 166 Mbps
อะนาล็อก
- 2x ADC 12-bit สูงสุด 23 ช่อง
- 2x DAC 12-bit
- Comparator ความเร็วสูง 4 ช่อง
- เซ็นเซอร์อุณหภูมิ
ระบบ (System)
- โหมดประหยัดพลังงาน
- รองรับแบตเตอรี่สำรอง (VBAT)
- ตัวควบคุมลิงก์เหตุการณ์ (ELC)
- 2x คอนโทรลเลอร์การถ่ายโอนข้อมูล (DTC)
- 2x คอนโทรลเลอร์ DMA แบบ 8 ช่อง (DMAC)
- รีเซ็ตเมื่อเปิดเครื่อง (Power-on reset)
- ระบบตรวจจับแรงดันไฟ (PVD) แบบตั้งค่าได้
ตัวนับเวลา (Timers):
- 4x ตัวนับเวลา 32-bit ความละเอียดสูง
- 10x ตัวนับ PWM 32-bit
- 2x ตัวนับเวลา asynchronous พลังงานต่ำ
- 2x ตัวนับเวลา ultra-low-power 32-bit
- 2x Watchdog timers
- RTC (Real Time Clock)
ความปลอดภัย (Security):
- ARMv8-M TrustZone
- Renesas Secure IP (RSIP-E51A)
- การเข้ารหัส: AES-128/192/256, CHACHA20, RSA4K, ECC
- การแฮช: SHA-2 (224/256/384/512), SHA-3
- ROM ที่ไม่สามารถเปลี่ยนแปลงได้ภายในชิป สำหรับ Bootloader ขั้นแรก พร้อม Root-of-Trust
- หน่วยความจำ OTP (เขียนครั้งเดียวอ่านได้ตลอด)
- Octal SPI พร้อมระบบถอดรหัสแบบ DOTF (Decryption-on-the-fly)
- การตรวจสอบความถูกต้องแบบ CMAC/HMAC/GMAC
- การดีบักแบบยืนยันตัวตนอย่างปลอดภัย
- ระบบป้องกันการโจมตีแบบ side-channel (DPA/SPA)
แรงดันไฟ
- MCU (ไม่รวมแฟลช) – 1.62 ถึง 3.63V สำหรับ VCC/VCC2
- SiP – VCC 1.62 ถึง 3.63V; VCC2 = 1.7 ถึง 2V
แพ็กเกจ
- BGA224 (224 ขา, ขนาด 11×11 มม.)
- BGA289 (289 ขา, ขนาด 12×12 มม.)
- BGA303 (303 ขา, ขนาด 15×15 มม.)
ช่วงอุณหภูมิ – 0 ถึง 95°C หรือ -40 ถึง 105°C
กระบวนการผลิต – TSMC เทคโนโลยี 22nm แบบ ultra-low leakage (รั่วไหลต่ำพิเศษ)

เช่นเดียวกับไมโครคอนโทรลเลอร์ในซีรีส์ RA รุ่นอื่น ๆ ของ Renesas ไมโครคอนโทรลเลอร์ RA8P1 Cortex-A85 รุ่นนี้ได้รับการสนับสนุนจาก e2 Studio IDE, Flexible Software Package (FSP) ที่รองรับระบบปฏิบัติการ FreeRTOS, Azure RTOS และ Zephyr OS พร้อมตัวอย่างโครงการซอฟต์แวร์ และเครื่องมือพัฒนาต่าง ๆ นอกจากนี้ Renesas ยังได้เปิดตัว RUHMI (Renesas Unified Heterogeneous Model Integration) ซึ่งเป็นเฟรมเวิร์กสำหรับการใช้งาน AI บนไมโครคอนโทรลเลอร์ (MCU) และไมโครโปรเซสเซอร์ (MPU) โดย RUHMI รองรับเฟรมเวิร์ก AI สำหรับ Machine Learning โดยตรง เช่น TensorFlow Lite, PyTorch และ ONNX พร้อมด้วยเครื่องมือที่จำเป็น, API, ตัวสร้างโค้ด (Code Generator) และ Runtime ที่ใช้ในการทำงานทั้งหมด

Renesas ยังมี EK-RA8P1 evaluation kit ซึ่งมาพร้อมไมโครคอนโทรลเลอร์รุ่น R7KA8P1KFLCAC (แพ็กเกจ BGA289) พร้อม SDRAM ขนาด 64MB และOSPI flash ขนาด 64GB โดยบอร์ดนี้มี พอร์ต Gigabit Ethernet (RJ45) และสามารถเข้าถึงพอร์ต I/O ได้ผ่านคอนเนกเตอร์และเฮดเดอร์มาตรฐาน เช่น mikroBUS header, คอนเนกเตอร์ SparkFun Qwiic (ยังไม่ติดตั้ง), คอนเนกเตอร์ Grove 2 ช่อง (I2C และ Analog, ยังไม่ติดตั้ง), คอนเนกเตอร์ Pmod 2 ช่อง (รองรับ SPI/UART/I2C) และ Arduino Uno R3 header ชุดคิทยังมาพร้อมกับ จอ LCD แบบ parallel ขนาด 7.0 นิ้ว ความละเอียด 1024×600 พิกเซล และ โมดูลกล้องความละเอียด 5MP รวมถึง เดโมตัวอย่างที่โหลดไว้ล่วงหน้า เพื่อแสดงความสามารถของ RA8P1 ให้ใช้งานได้ทันทีจากกล่อง

เช่นเคย Renesas ได้ออกแบบ “Winning Combinations” หรือการออกแบบอ้างอิงสำหรับไมโครคอนโทรลเลอร์ RA8P1 โดยมีให้เลือก 3 แบบ ได้แก่ กล้องวิดีโอคอนเฟอเรนซ์พร้อมความสามารถด้าน AI, หุ่นยนต์แขนกลวาดภาพด้วย AI, กล้องวงจรปิดอัจฉริยะพร้อมระบบ AI ทั้งหมดนี้สามารถดูได้จากหน้า Applications บนเว็บไซต์ของ Renesas นอกจากนี้ยังมีโซลูชันจากพันธมิตรภายนอกที่ใช้ RA8P1 อีกหลายราย เช่น ระบบตรวจสอบผู้ขับขี่จาก Nota.AI และระบบตรวจจับการจราจรและคนเดินถนนจาก Irida Labs

ไมโครคอนโทรลเลอร์ความเร็ว 1 GHz ไม่ใช่สิ่งที่พบได้ทั่วไปนัก โดยก่อนหน้านี้ NXP ได้เปิดตัว i.MX RT1170 ซึ่งเป็นไมโครคอนโทรลเลอร์ Arm Cortex-M7/M4 ที่มีความเร็ว 1 GHz ตั้งแต่ปี 2019 และหลังจากนั้นก็มีเพียงอีกหนึ่งรุ่นคือ HPMicro HPM64G0 ซึ่งเป็นไมโครคอนโทรลเลอร์ RISC-V แบบ 32 บิต ที่ทำคะแนน CoreMark ได้มากกว่า 5600 ดังนั้นจึงเป็นไปได้ว่า Renesas RA8P1 อาจเป็นไมโครคอนโทรลเลอร์ที่ทรงพลังที่สุดในโลก ณ ขณะนี้

ไมโครคอนโทรลเลอร์ Renesas RA8P1 พร้อมวางจำหน่ายแล้ว (ยกเว้นรุ่นที่ใช้แพ็กเกจ 303 ขา ซึ่งยังไม่พร้อม) โดยมีราคาเริ่มต้นที่ $28.17 (~900฿) สำหรับตัวอย่าง แม้จะยังไม่มีข้อมูลราคาสำหรับการสั่งซื้อจำนวนมาก แต่ทาง Mouser ขายรุ่นหนึ่งในราคาชิ้นละ $20.34 (~660฿) เมื่อสั่งซื้อ 100 ชิ้น, EK-RA8P1 evaluation kit สามารถหาซื้อได้จาก Mouser เช่นกันในราคา $195.98 (~6,300฿) ซึ่งมาพร้อมอุปกรณ์เสริมครบชุด สามารถดูข้อมูลเพิ่มเติมเช่น เอกสารและเครื่องมือพัฒนาได้จากหน้าเพจสินค้าและ ข่าวประชาสัมพันธ์ของ Renesas