RAファミリを拡充し、AIアクセラレータとMRAMを搭載した1GHz駆動の32ビットマイコン「RA8P1」を発売

   ルネサス エレクトロニクス株式会社（以下ルネサス）は、このたびRAファミリを拡充し、AI／ML（機械学習）アプリケーションやリアルタイム解析をターゲットとした最上位の32ビットマイコン「RA8P1」を発売、量産を開始しました。RA8P1は、CPUとして1GHz動作のArm^® Cortex^®-M85と250MHz動作のCortex-M33コアに、AIアクセラレータとしてEthos™-U55ニューラル・プロセッシング・ユニット（NPU）を組み合わせることで、業界最高クラスの7,300 CoreMarkのCPU性能および256 GOPS（Giga Operations Per Second）のAI演算性能を実現します。

エッジ／エンドポイントAI向けに最適化
　RA8P1は、エッジAIアプリケーション向けに最適化されており、Ethos-U55 NPUによってCNN（畳み込みニューラルネットワーク）やRNN（リカレントニューラルネットワーク）といった高負荷演算処理をCPUからオフロードします。Ethos-U55は、最大256 MAC／サイクルの実行により500 MHz動作時に256 GOPSの性能を実現し、DS-CNN、ResNet、MobileNet、TinyYoloなど主要なニューラルネットワークに対応します。使用するニューラルネットワークの種類によっては、Ethos-U55はCortex-M85コア単体で実行した時と比較して1秒あたり最大35倍の推論性能を発揮します。

22nmプロセスの採用とMRAMの搭載
　RA8P1は、TSMCの22nm ULL（Ultra-low Leakage）プロセスを採用し、高い処理性能と低消費電力を両立します。オンチップメモリには、MRAM（磁気抵抗メモリ）を採用することで、フラッシュメモリと比較して書き込み速度が速く、耐久性とデータ保持性も向上します。

ルネサスのエンベデッドプロセッシング事業部、事業部長のDaryl Khooは次のように述べています。「高性能なエッジAIoTアプリケーションへの需要が爆発的に拡大している中、このトレンドに対応する最高水準のマイコンを発表できることを大変嬉しく思います。RA8P1は、当社の技術力と専門性を示すものであり、業界内で築いてきた強固なパートナーシップを象徴する製品です。お客様は、この新たなマイコンをさまざまなAIアプリケーションに使用できることを心待ちにしていることでしょう。」

ArmのIoT事業部門のシニアヴァイスプレジデント兼ゼネラルマネージャーであるPaul Williamson氏は次のように述べています。「AI 時代におけるイノベーションのペースはかつてないほど速く、新しいエッジのユースケースでは、デバイス上での性能と機械学習の絶え間ない向上が求められています。ルネサスの RA8P1マイコンは、Arm コンピューティングプラットフォームの高度な AI 機能を基盤としており、次世代の音声およびビジョンアプリケーションの要求に応え、インテリジェントでコンテキスト認識型のAI体験の拡大に貢献します。」

TSMCのSpecialty Technology Business Development Senior DirectorであるChien-Hsin Lee氏は次のように述べています。「ルネサスがTSMC 22ULL組み込みMRAM 技術のパフォーマンスと信頼性を活かし、RA8P1で素晴らしい成果をもたらすことを大変嬉しく思います。TSMC は、組み込み不揮発性メモリ（eNVM）の技術開発を続けており、将来の画期的なデバイスのイノベーションに向けて、ルネサスとの長年にわたる協力関係を今後さらに深めていくことを期待しています。」

AIに最適化した周辺機能
　RA8P1は、ビジョンAIや音声AI、リアルタイム分析のアプリケーションに最適化されており、専用の周辺機能、大容量メモリ、高度なセキュリティ機能を搭載しました。最大500万画素のカメラに対応する16ビットのカメラインタフェース（CEU）と、各レーン最大720Mbps（メガビット/秒）の高速転送に対応するMIPI CSI-2インタフェースを2レーン備え、ビジョンAIアプリケーションに対応します。音声AI向けには、I2SやPDMなど、複数のオーディオインタフェースを備えており、マイク入力をサポートします。

柔軟なメモリ構成が可能
　RA8P1では、高効率かつ低レイテンシのニューラルネットワーク処理を実現するために、内蔵メモリや外付けメモリを使用した柔軟なメモリ構成が可能です。内蔵メモリとしては、アプリケーションコードに加え、モデルの重みやグラフィックアセットの格納に使用可能なMRAMを1MB（メガバイト）または512KB（キロバイト）と、中間層の活性値やグラフィックフレームバッファを格納するための2MB SRAMを搭載しました。より大規模なAIモデルに対応するために、高速メモリインタフェースを利用した外部メモリ接続も可能です。さらに高度なAIアプリケーションに対応するためのオプションとして、4MBまたは8MBの外部フラッシュメモリをSiPで1パッケージに集積することも可能です。

AI開発用の新フレームワーク「RUHMI（ルミ）」
　RA8P1とあわせて今回ルネサスは、マイコンおよびMPU（マイクロプロセッサユニット）向けの包括的なAI開発用フレームワーク「RUHMI（Renesas Unified Heterogenous Model Integration）」の提供を開始しました。RUHMIは、特定の機械学習フレームワークに依存することなく、最適化されたニューラルネットワークモデルを生成および展開するための、高効率なAI開発ツールです。RUHMIは、モデルの最適化、量子化、グラフコンパイルおよび変換が可能で、マイコン環境に最適化された効率的なソースコードを自動生成します。RUHMIは、TensorFlow Lite、PyTorchなどの主要な機械学習フレームワークに加え、ONNXフォーマットにもネイティブ対応しています。あわせて、RA8P1に最適化されたアプリケーションソフトウェア、モデルを含む事前学習済みニューラルネットワークを展開するために必要な各種ツール、API、コードジェネレータ、およびランタイムも提供します。RUHMIは、ルネサス独自の統合開発環境e2 studioに統合されており、AIアプリケーションのシームレスな開発を可能にします。これにより、マイコンとMPUの両方に対応する共通のAI開発プラットフォームを構築できます。

高度なセキュリティ機能
　RA8P1は、最先端のセキュリティを提供します。新たに搭載されたセキュリティIP（RSIP-E50D）は、CHACHA20、Ed25519、最大521ビットのNIST ECC曲線、最大4Kビット対応の拡張RSA、SHA2およびSHA3など、多数の暗号アルゴリズム用アクセラレータを備えています。Arm TrustZoneとの連携により、セキュアエレメントと同様の統合型の包括的なセキュリティ機能を実現します。ハードウェアベースの強固なRoot-of-Trust（信頼の基点）に加え、イミュータブルストレージ内のファーストステージブートローダ（FSBL）によるセキュアブートも提供します。また、DOTF（Decryption-On-The-Fly）に対応したXSPIインタフェースを搭載しており、外部フラッシュに格納された暗号化コードイメージを、安全に転送しながらリアルタイムで復号し、マイコン上で実行することが可能です。

すぐに利用可能なソリューション
　ルネサスは、RA8P1向けにFSP（Flexible Software Package）、評価キット、開発ツールなど、使いやすい各種ツールやソリューションを幅広く提供します。FreeRTOS、Zephyrにも対応しています。ルネサスからは様々なサンプルソフトウェアやアプリケーションノートが用意されており、開発期間の短縮をサポートします。さらに、多くのパートナーソリューションも提供されており、例えばNota.AI社のドライバモニタリングシステムソリューションや、Irida Labs社によるSmart Cities Vision Sensorソリューションなどが含まれます。




RA8P1マイコンの主な特長

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