テキサス-インスツルメンツ、TINYENGINE NPUを搭載したAI対応マイクロコントローラを発表

コンシューマー向け電子機器、産業オートメーション、スマートデバイスなどの組み込みシステムにおいて、データをローカルで処理し、リアルタイムで応答するためのエッジAI機能の必要性がますます高まっています。これを受け、テキサス・インスツルメンツ（TI）は、**TinyEngineニューラル・プロセッシング・ユニット（NPU）**を統合した2つの新しいデバイス・ファミリを拡充し、マイクロコントローラ・ベースのシステム上で直接AI推論を実行することを可能にしました。

新しいMSPM0G5187およびAM13Exマイクロコントローラは、組み込みプロセッシング、AIアクセラレーション、および開発ツールを組み合わせたもので、エンジニアはリソースの限られたデバイス上にニューラルネットワークのワークロードをデプロイできます。これにより、ウェアラブル健康モニタリング、住宅用電気システム、ロボット工学、モーター制御機器など、ローカル処理によって応答性を向上させ、クラウド接続への依存を減らすことが重要なアプリケーションをサポートします。

ハードウェア・アクセラレータによる低遅延と低消費電力の実現
新デバイスの中核となるのは、メインのMCUプロセッサと並行してニューラルネットワーク推論のワークロードを実行するように設計されたハードウェア・アクセラレータ「TinyEngine」です。このNPUは、ニューラルネットワークの計算をアプリケーション・コードと並列に実行するため、システム全体のパフォーマンスに大きな影響を与えることなくAIアルゴリズムを動作させることができます。

AI処理をソフトウェアのみで行うマイクロコントローラと比較すると、TinyEngineアクセラレータは、1推論あたりのレイテンシを最大90倍短縮し、エネルギー消費を120倍以上削減します。これらの向上により、バッテリー駆動やリソース制限のあるデバイスでも、異常検知、センサー分類、適応制御といったローカルAIタスクの実行が可能になります。

また、このアクセラレータはデプロイされるAIモデルに必要なフラッシュメモリ容量を最小限に抑えるのにも役立ち、コンパクトな組み込みシステムに最適です。

低コスト組み込みデバイス向けのエッジAI機能
MSPM0G5187マイクロコントローラは、軽量なAI処理を必要とするコスト重視の小型組み込みデバイスをターゲットとしています。Arm Cortex-M0+コアをベースに構築されたこのMCUは、低電力システムに適したコンパクトなアーキテクチャを維持しながら、TinyEngine NPUを統合しています。

この設計により、フィットネス用ウェアラブル、家電製品、スマート電気機器などのデバイスにエッジAI機能を組み込むことができ、ローカルでのデータ分析によってオートメーションやシステム監視の向上が図れます。

本デバイスの価格は、1,000個受注時の単価で1米ドル未満に設定されており、組み込み設計に機械学習機能を導入するための低コストなエントリーポイントを提供します。

AI処理を統合したリアルタイム・モーター制御
AM13Exマイクロコントローラ・ファミリは、リアルタイム制御とAIによる意思決定の両方を必要とするアプリケーションに対応します。このデバイスは、Arm Cortex-M33プロセッサ、TinyEngine NPU、および専用のリアルタイム制御アーキテクチャを単一のチップ内に統合しています。

この統合により、設計者はモーター制御とAIアルゴリズムを1つのシステムで組み合わせることができます。最大4つのモーターの制御ループを管理しながら、エネルギー使用量を最適化したりシステムの異常を検知したりする適応型アルゴリズムを実行することが可能です。

さらに、このMCUには、CORDIC（Coordinate Rotation Digital Computer）の実装よりも最大10倍高速に計算を行う三角関数数学アクセラレータが搭載されており、ロボット、産業オートメーション、高度な家電製品などの高速制御ループをサポートします。

これらの機能を1つのデバイスに集約することで、設計者はシステムの複雑さを軽減し、マルチチップ構成と比較して部材コスト（BOMコスト）を最大30%削減できます。

AIモデルのデプロイを支える開発エコシステム
両MCUファミリは、TIの統合開発環境（IDE）である**Code Composer Studio（CCStudio）**によってサポートされています。これには、エンジニアのコード生成、構成、デバッグを支援するために設計された生成AI機能が含まれています。

また、開発エコシステムには、TIの組み込みプロセッサ上でAIモデルのトレーニング、最適化、デプロイを支援する無料ツールCCStudio Edge AI Studioも含まれています。このプラットフォームは現在、60以上の構築済みモデルとアプリケーション例を提供しており、開発者はAI機能を組み込みデバイスに迅速に統合できます。

このツールチェーンは、TinyEngine NPUを使用したハードウェア加速によるAI実行とソフトウェアベースの実装の両方をサポートしており、エンジニアは異なるマイコン構成に合わせてモデルを柔軟にデプロイできます。

産業ジャーナリスト、Evgeny Churilovによって編集されました

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