Renesas lancia MPU a 64 bit pin-to-pin compatibili per HMI e IoT avanzati

Renesas Electronics ha introdotto le serie di microprocessori a 64 bit RZ/G3L e RZ/G3SE, che integrano core di elaborazione eterogenei con architetture hardware dedicate per il power gating. I dispositivi sono destinati all’automazione industriale, ai terminali intelligenti per il commercio al dettaglio, alle interfacce uomo-macchina medicali, alle apparecchiature per la ricarica dei veicoli elettrici e alle infrastrutture digitali connesse edge per le catene di fornitura.

Architettura di elaborazione eterogenea e integrità della memoria
I sistemi embedded richiedono sempre più un equilibrio tra elaborazione delle applicazioni e controllo deterministico in tempo reale. I microprocessori RZ/G3L e RZ/G3SE implementano una topologia multicore con un massimo di quattro core Arm Cortex-A55 a 64 bit, operanti a frequenze fino a 1,2 GHz per stack software di alto livello. Un core microcontrollore Arm Cortex-M33 integrato, operante a 200 MHz, gestisce le operazioni di input/output in tempo reale e la supervisione del sistema.

L’affidabilità del sistema in ambienti operativi caratterizzati da elevate interferenze è garantita dalle protezioni della memoria. L’architettura del processore integra funzioni hardware di controllo e correzione degli errori nelle strutture di memoria interne, nonché nelle interfacce di memoria esterne DDR4 e LPDDR4 a 16 bit, operanti fino a 2133 MT/s. Per resistere a condizioni ambientali impegnative, il silicio è specificato per temperature operative della giunzione comprese tra −40 °C e 125 °C.

Gestione dell’alimentazione e stati operativi a riattivazione rapida
Gli endpoint IoT destinati al funzionamento continuo sono spesso soggetti a rigorosi vincoli termici ed energetici. L’architettura in silicio RZ/G di terza generazione integra un’unità proprietaria di gestione dell’alimentazione che riduce il consumo statico a circa 1 mW quando il dispositivo si trova in modalità deep standby.

Questo stato a basso consumo mantiene il contenuto della memoria volatile del sistema operativo. Quando eventi esterni generano un interrupt, il processore riprende l’esecuzione del kernel Linux senza richiedere una sequenza completa di avvio a freddo. Questo comportamento supporta nodi alimentati a batteria o soggetti a vincoli energetici che richiedono una rapida risposta di rete e una disponibilità continua per la telemetria.

Accelerazione grafica e scalabilità funzionale
Per supportare differenti specifiche di visualizzazione mantenendo invariati i layout dei circuiti stampati, RZ/G3L e RZ/G3SE sono compatibili pin-to-pin. Gli ingegneri hardware possono progettare un unico layout della scheda in grado di supportare sia sistemi di controllo senza display sia interfacce grafiche ad alta risoluzione. Entrambe le varianti del processore sono disponibili in un package LFBGA quadrato da 14 mm con 400 pin oppure in un package LFBGA quadrato da 17 mm con 368 pin.

La variante RZ/G3L integra una GPU Arm Mali-G31 operante a 600 MHz e un acceleratore hardware integrato per la codifica e decodifica video H.264. Questa configurazione gestisce flussi video Full HD 1080p e interfacce utente 3D per apparecchiature interattive come display diagnostici medicali e sistemi point-of-sale per il commercio al dettaglio.

RZ/G3SE non dispone dell’hardware grafico 3D né del codec video, e opera come motore ottimizzato per gateway industriali senza display, sistemi intelligenti di monitoraggio delle utility e semplici display di stato presenti nei caricabatterie per veicoli elettrici.




Espansione delle periferiche ad alta velocità e networking industriale
L’hardware degli ecosistemi IoT industriali installato sul campo richiede canali di comunicazione deterministici e opzioni di bus di espansione modulari. I processori integrano un controller PCI Express Gen 2 a singola corsia, consentendo il collegamento diretto a livello di scheda di modem cellulari 5G, ricetrasmettitori Wi-Fi 6 o chip specializzati per l’accelerazione del machine learning.

La comunicazione di rete è fornita da due controller Gigabit Ethernet dotati di funzionalità per i protocolli Time-Sensitive Networking. Il Time-Sensitive Networking garantisce una latenza vincolata e una trasmissione deterministica dei pacchetti sulle dorsali Ethernet industriali.

I sottosistemi di sicurezza hardware includono Renesas Secure IP, accelerazione crittografica per gli standard AES e RSA, partizionamento Arm TrustZone, verifica del secure boot e circuiti fisici per il rilevamento delle manomissioni.

Supporto dell’ecosistema e manutenzione software a lungo termine
Lo sviluppo software è supportato da ambienti grafici preintegrati, sistemi operativi e system-on-module certificati. I framework grafici compatibili includono LVGL, Embedded Wizard, Slint, Candera, Spyrosoft e gli strumenti di Qt Group. Le opzioni per il controllo in tempo reale e i sistemi operativi embedded comprendono Zephyr RTOS e implementazioni Linux destinate all’uso in produzione.

I requisiti di manutenzione del software sono affrontati attraverso il Renesas Verified Linux Package, allineato alla Civil Infrastructure Platform. Questa conformità garantisce la manutenzione a lungo termine del kernel Linux, le patch di sicurezza e la stabilità del software durante cicli di implementazione industriale che possono estendersi per diversi decenni.

Hari Pendurty, Vice President della EP Edge AI and Application Processors Business Division di Renesas, ha dichiarato che il bilanciamento tra capacità di elaborazione, consumo energetico e connettività richiede l’utilizzo di una piattaforma hardware comune per diversi livelli funzionali.

Contesto aggiuntivo
Questa sezione presenta specifiche tecniche e un confronto competitivo non inclusi nell’annuncio originale del prodotto.

RZ/G3L e RZ/G3SE entrano nel segmento degli MPU embedded a 64 bit, principalmente confrontato con la famiglia AM62x di Texas Instruments e la famiglia di processori i.MX 93 di NXP Semiconductors.

Texas Instruments offre il processore AM625, che integra fino a quattro core Arm Cortex-A55 con frequenze fino a 1,4 GHz, un coprocessore Arm Cortex-M4F e una GPU 3D Imagination AXE-1-16M. Sebbene AM625 offra, come RZ/G3L, una PCIe Gen 2 a singola corsia e due interfacce Gigabit Ethernet con TSN, il suo consumo energetico in standby si mantiene generalmente tra 5 e 10 mW negli stati prolungati a basso consumo con ritenzione della memoria, rispetto all’obiettivo di 1 mW raggiunto dall’architettura Renesas.

NXP Semiconductors affronta il mercato dei gateway edge a basso consumo con la famiglia di processori i.MX 93, basata su due core Cortex-A55 fino a 1,7 GHz insieme a una microNPU Arm Ethos-U65 integrata. i.MX 93 privilegia l’accelerazione delle reti neurali direttamente sul dispositivo rispetto alle interfacce utente avanzate, utilizzando un motore PXP 2D anziché un acceleratore grafico 3D completo come il Mali-G31 presente in RZ/G3L. Inoltre, i.MX 93 non dispone di linee PCI Express native, limitando l’espansione modulare ai bus USB o SDIO.

Offrendo elaborazione Cortex-A55 quad-core, una GPU 3D opzionale, PCIe Gen 2 nativo, due interfacce Ethernet con TSN e una modalità deep standby inferiore a 1 mW su un’unica superficie di scheda, la piattaforma Renesas si posiziona tra i controller di display dedicati e i gateway di comunicazione senza display a basso consumo.

A cura di Natania Lyngdoh, redattrice di Induportals, con il supporto dell’IA.

www.renesas.com