ルネサス、高度なHMIとIoT向けにピン互換の64ビットMpuを発売

ルネサス エレクトロニクス（Renesas Electronics）は、ヘテロジニアス・コンピューティング・コアと専用のハードウェア・パワーゲーティング・アーキテクチャを統合した64ビット・マイクロプロセッサ・シリーズ「RZ/G3L」および「RZ/G3SE」を発表しました。本デバイスは、産業オートメーション、スマートリテール端末、医療用ヒューマン・マシン・インタフェース（HMI）、電気自動車給電設備（EVSE）、エッジ接続型デジタル・サプライチェーン・インフラストラクチャを対象としています。

ヘテロジニアス処理アーキテクチャとメモリ完全性
組み込みシステムでは、高レベルなアプリケーション処理と決定論的なリアルタイム制御の両立がますます求められています。RZ/G3LおよびRZ/G3SEマイクロプロセッサは、上位ソフトウェアスタック向けに最大1.2 GHzで動作する最大4基の64ビットArm Cortex-A55コアを備えたマルチコアトポロジを実装しています。また、200 MHzで動作する内蔵のArm Cortex-M33マイクロコントローラ・コアが、リアルタイムのI/O処理およびシステム監視を担います。

高ノイズ動作環境下におけるシステムの信頼性は、メモリ保護機能によって確保されます。本プロセッサ・アーキテクチャは、内部メモリ構造に加え、最大2133 MT/sで動作する外部16ビットDDR4およびLPDDR4メモリ・インタフェース全体にハードウェアECC（誤り訂正符号）を組み込んでいます。過酷な環境条件に対応するため、シリコンのジャンクション動作温度範囲は-40℃から125℃をカバーしています。

電力管理と高速ウェイクアップ動作モード
常時稼働するIoTエンドポイントは、厳格な熱設計および消費電力の制約に直面することが少なくありません。第3世代RZ/Gシリコン・アーキテクチャは、ディープスタンバイ・モード時に静止消費電力を約1 mWまで低減する独自の電力管理ユニット（PMU）を統合しています。

この低消費電力状態でもOSの揮発性メモリ内容は保持されます。外部イベントによって割り込みがトリガーされると、プロセッサは完全なコールドブート・シーケンスを経ることなくLinuxカーネルの実行を再開します。この動作仕様により、迅速なネットワーク応答性と継続的なテレメトリ待機が求められるバッテリ駆動や電力制約のあるノードを強力にサポートします。

グラフィックス高速化と機能のスケーラビリティ
プリント基板（PCB）のレイアウトを維持しながら多様なディスプレイ仕様に対応できるよう、RZ/G3LとRZ/G3SEはピン互換性を備えています。ハードウェア設計者は、単一の基板レイアウトでヘッドレス制御システムと高解像度グラフィック・インタフェースの双方に対応可能です。両プロセッサ・バリアントともに、14 mm四方の400ピンLFBGAパッケージ、または17 mm四方の368ピンLFBGAパッケージで提供されます。

RZ/G3Lバリアントは、600 MHzで動作するArm Mali-G31 GPUと、内蔵のH.264ビデオエンコード/デコード・ハードウェア・アクセラレータを搭載しています。この構成により、医療診断ディスプレイやPOSシステムなどのインタラクティブ機器向けに、フルHD 1080pビデオストリームや3Dユーザーインタフェースの処理を実現します。一方、RZ/G3SEは3Dグラフィックス・ハードウェアおよびビデオコーデックを省き、ヘッドレス産業用ゲートウェイ、スマートユーティリティ・モニター、EV充電器にみられる基本的なステータス表示向けに最適化されたエンジンとして動作します。




高速周辺拡張性と産業向けネットワーキング
現場配備される産業用IoTエコシステム・ハードウェアには、決定論的な通信チャネルとモジュール式の拡張バス・オプションが不可欠です。本プロセッサはシングルレーンのPCI Express Gen 2コントローラを内蔵しており、5Gセルラーモデム、Wi-Fi 6トランシーバ、専用の機械学習アクセラレーション・チップとの基板レベルでの直接接続が可能です。

ネットワーク通信は、TSN（Time-Sensitive Networking）プロトコル機能を備えた2基のギガビット・イーサネット・コントローラを介して提供されます。TSNは、産業用イーサネット・バックボーン全体で確定的なパケット配信と有界レイテンシを確立します。ハードウェア・セキュリティ・サブシステムには、Renesas Secure IP、AESおよびRSA暗号化アクセラレーション、Arm TrustZoneパーティショニング、セキュアブート検証、物理的な改ざん検出回路が含まれます。

エコシステム・サポートと長期ソフトウェア・メンテナンス
ソフトウェア開発は、事前統合されたGUI環境、各種OS、認証済みシステム・オン・モジュール（SoM）によって支援されます。対応グラフィックス・フレームワークには、LVGL、Embedded Wizard、Slint、Candera、Spyrosoft、Qt Groupツールが含まれます。リアルタイム制御および組み込みOSの選択肢としては、量産向けLinux実装と並んでZephyr RTOSが提供されます。

長期的なソフトウェア保守要件には、CIP（Civil Infrastructure Platform）に準拠した「Renesas Verified Linux Package」が対応します。この準拠により、数十年におよぶ産業機器の運用サイクルを通じて、長期的なLinuxカーネル保守、セキュリティパッチ、ソフトウェアの安定性が保証されます。

ルネサスのエンタープライズ・プロセッサ・Edge AI＆アプリケーション・プロセッサ事業部 バイスプレジデントであるHari Pendurty氏は、処理能力、消費電力、コネクティビティのバランスを取るには、機能階層が異なる製品間でも共通のハードウェア・プラットフォームを活用することが重要であると述べています。

追加コンテキスト
製品発表に含まれない技術仕様および競合ベンチマーク

RZ/G3LおよびRZ/G3SEが参入する組み込み64ビットMPUセグメントでは、主にTexas Instrumentsの「AM62x」ファミリーおよびNXP Semiconductorsの「i.MX 93」プロセッサ・ファミリーが競合ベンチマークとなります。

Texas Instrumentsは、最大1.4 GHzのArm Cortex-A55クアッドコア、Arm Cortex-M4Fコプロセッサ、Imagination AXE-1-16M 3D GPUを統合した「AM625」を提供しています。AM625は、RZ/G3Lと同様にシングルレーンPCIe Gen 2やデュアルTSNギガビット・イーサネットを備えているものの、保持状態でのベースライン低電力スタンバイ消費電力は通常5〜10 mW前後で推移し、ルネサスが達成した1 mWというターゲットには及びません。

NXP Semiconductorsは、最大1.7 GHzのデュアルCortex-A55コアと内蔵Arm Ethos-U65 microNPUで構成される「i.MX 93」ラインを展開しています。i.MX 93は高度なUIよりもオンデバイスのニューラルネットワーク推論を重視しており、RZ/G3LのMali-G31のようなフル3Dグラフィックス・アクセラレータではなく2D PXPエンジンを採用しています。加えて、i.MX 93にはネイティブのPCI Expressレーンが搭載されていないため、モジュール拡張はUSBまたはSDIOバスに制限されます。

クアッドコアCortex-A55処理、オプションの3D GPU、ネイティブPCIe Gen 2、TSNデュアル・イーサネット、そしてサブミリワット級のディープスタンバイ性能を共通のフットプリントで提供することにより、ルネサスのプラットフォームは、専用ディスプレイ・コントローラと低消費電力ヘッドレス通信ゲートウェイの中間に位置するバランスの取れた選択肢を確立しています。

Evgeny Churilovによって編集された、Induportalsメディア-AIによって適応されました。

www.renesas.com