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[导读] 去年10月,ST宣布推出高性能M7内核STM32H7,笔者曾用“STM32H7榨干了Cortex-M7的最后一滴血”作为标题来形容当时这款业界最强微控制器。然而现在,NXP推出了全新的微控制器产品i.MX RT,将M7架构下主频飙

 去年10月,ST宣布推出高性能M7内核STM32H7,笔者曾用“STM32H7榨干了Cortex-M7的最后一滴血”作为标题来形容当时这款业界最强微控制器。然而现在,NXP推出了全新的微控制器产品i.MX RT,将M7架构下主频飙升到600MHz…还未量产出货的STM32H7就这样被超越了,而更具破坏力的是——i.MX RT的起价仅为3美金。

近日NXP在京举办了新产品的发布会,NXP的高级副总裁Geoff Lees和全球产品高级经理曾劲涛出席并进行了精彩的分享。

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抛开NXP宣称的“跨界”定位,先让大家来看看i.MX RT是如何实现如此超高性能的

众所周知,i.MX系列通常会常用A+M的多核设计,也有单A核的设计。此次推出的i.MX RT是基于i.MX 6ULL修改而来,精简了外围以提高了易用性。

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从上图中两者架构框图大家可以看出,相似度很高。

与市面上常见的MCU不同的是,i.MX RT内部集成片内闪存仅为96KB,不过使用了更大的SRAM/TCM。反观典型的高性能MCU STM32H7系列,内部集成ROM高达2M,集成1M SRAM,64Kb的ITCM。

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仅仅从这些表面数据来看,貌似H7会比i.MX RT优势一些。但是为什么实际的表现RT要远远胜出呢?

大家都知道在嵌入式存储器中,SRAM的读取速度最快,如果内核直接从SRAM中的实行指令代码则表现最佳。而在普遍的MCU中, 因为TCM和SRAM较小,因此需要CPU不断从其它存储单元中读取,TCM和SRAM内的指令也需要不断地刷新重写入最近指令,这样就会导致数据读取延时,缓存未命中率也会变大。i.MX的SRAM相对较大,达到了512KB,而且这512KB可以根据需求来全部或部分转换为TCM,因此在指令实行方面效率更高。

当然片内96kb的闪存是不够用的,用户可以选择使用外部串行闪存来run一些较大的实施操作系统。而i.MX RT的低价秘诀一部分因素也得益于其闪存的削减。

在能耗方面,i.MX RT内部集成了DC-DC转换器,通过门控电源技术来优化能效。官方宣传称因为内部集成SRAM较大,所以可以减少通过IO来访问外部闪存的频率。不过大家可以想象一种应用场景,如果这一应用的实时操作系统大于512kb并且小于2M的话,那么i.MX相比其它高性能MCU的这一优势就不存在了。

未来80%产品将使用FD-SOI工艺

除了i.MX RT新品外, Geoff还重点先容了NXP的FD-SOI工艺。据他先容,目前在微控制器和物联网方面投资的一半都是基于FD-SOI的。

关于FD-SOI相比FIinFET的好处自然已不必多说,低功耗低成本高可靠性。下图是Geoff分享的一张工艺节点图,可以看到FD-SOI相比传统BULK技术,可以给客户提供更多设计节点。如果使用传统BULK技术,当客户对于性能功耗比有更高需求时,需要跳到另外节点选择另外设计技术(如下图中从橙色跳到蓝色),而FD-SOI则节点宽度优势明显。

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i.MX RT因为使用了应用处理器的架构,所以可以在40nm乃至更高节点工艺下进行制造。Geoff宣称,未来3~5年内,NXP百分之80的新产品都会使用FD-SOI工艺。

 

用应用处理器的架构来设计MCU,这对于NXP本身而言确实是跨界的一种设计思路;而从产品角度来看,跨界的意义似乎并不明显,这就是一款高性能的MCU产品,设计者仍然可以沿用MCU的工具链来对其进行开发,此乃一大利好。此外,i.MX RT延续i.MX 6的传统,仍然是由上海研发中心的中国团队完全设计而来,百分百的中国定义,中国制造,中国生产。Geoff表示未来i.MX RT产品线会不断丰富,推出更高频和低频不同产品型号。

刘岩轩

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