無線傳輸已成為目前人類主要通訊方式之一，隨著無人機(jī)、應(yīng)急指揮、智慧城市、智能家居等領(lǐng)域的快速發(fā)展，市場對高帶寬、超長距離無線傳輸?shù)男枨笠苍絹碓酱�，不過在實(shí)際應(yīng)用中，往往面臨傳輸距離不足、信號(hào)易受干擾、傳輸速率低、功耗高等痛點(diǎn)，市場亟需更優(yōu)解決方案來滿足不斷增長的需求。
11月30日，在“第二屆滴水湖中國RISC-V產(chǎn)業(yè)論壇”上，酷芯微電子帶來了全球首款150M-7GHz全頻段AIoT SoC芯片——AR8030.其基于酷芯特有的AR-Link技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了同類競品4倍以上的超遠(yuǎn)距離傳輸，并通過自動(dòng)切換頻點(diǎn)等技術(shù)，更好解決行業(yè)無線傳輸易受干擾等問題;重要的是，AR8030還是酷芯基于阿里平頭哥RISC-V CPU內(nèi)核推出的首款芯片，在推進(jìn)芯片國產(chǎn)化道路上，RISC-V生態(tài)再添重磅新成員。
全球首款全頻段AIoT SoC通信芯片
酷芯自2011年成立起，始終專注于遠(yuǎn)距離寬帶無線通信和邊緣智能SoC技術(shù)的研發(fā)與迭代，在高帶寬、遠(yuǎn)距離、抗干擾、低功耗、低延時(shí)領(lǐng)域有著深厚的技術(shù)積累，其中，遠(yuǎn)距離寬帶無線通信套片方案已實(shí)現(xiàn)三代產(chǎn)品的規(guī)模量產(chǎn)，據(jù)了解，自2014年以來，全球超50%的高端無人機(jī)采用了酷芯的圖傳方案，另外邊緣智能SoC方案也實(shí)現(xiàn)兩代產(chǎn)品批量出貨。
在原有技術(shù)基礎(chǔ)上，酷芯又進(jìn)行了全新升級(jí)，于11月30日，在“第二屆滴水湖中國RISC-V產(chǎn)業(yè)論壇”上正式推出全球首款150M-7GHz全頻段AIoT SoC芯片——AR8030.
據(jù)介紹，酷芯AR8030是一款高集成度通信SoC芯片，集成有國際標(biāo)準(zhǔn)測試協(xié)議JTAG接口、靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器SRAM、偽靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器PSRAM、閃存Flash、只讀存儲(chǔ)器ROM等核心模塊;兼容AES、RSA、HASH、TRNG等安全協(xié)議;外圍設(shè)備接口不僅支持Ethernet、USB、SDIO，還提供有UART、I2C、SPI、I2S、GPIO、PWM、ADC、Timer、RTC、WDG等豐富接口，在滿足各類應(yīng)用需求的同時(shí)，保證SoC芯片始終穩(wěn)定運(yùn)行。
重要的是，AR8030基于其強(qiáng)大的基帶通信能力，射頻范圍覆蓋從150MHz到7GHz頻段，成為全球首款全頻段覆蓋的AIoT芯片，酷芯聯(lián)合創(chuàng)始人兼CTO沈泊表示，不同的傳輸場景、不同的應(yīng)用領(lǐng)域，對無線傳輸?shù)囊蟛灰粯樱?ldquo;傳統(tǒng)WiFi方案主要支持2.4GHz和5.8GHz兩個(gè)頻段，穿透力更強(qiáng)，不過也存在傳輸距離有限的弊端，不適于戶外等長距離傳輸場景，而900MHz無論穿透力還是傳輸距離，都會(huì)是2.4GHz和5.8GHz的好幾倍，即便是相同的傳輸距離下，900MHz的發(fā)射功率也要低很多，采用全頻段方案，AR8030可以更好滿足室內(nèi)/戶外、不同傳輸距離、不同傳輸速率、不同功耗要求的場景應(yīng)用，在全球范圍均有很好的適應(yīng)性。”
據(jù)了解，為了更好匹配不同應(yīng)用場景的高性價(jià)比選型需求，AR8030系列在全頻段的基礎(chǔ)上，又細(xì)分為3個(gè)子頻段范圍，部分型號(hào)產(chǎn)品不需要支持全頻段，只保留所需的1~2個(gè)頻段范圍即可，場景應(yīng)用更有針對性，“如針對無人機(jī)，全功能版的AR8030.功能獲得大幅提升，特別是傳輸距離更具競爭力，但價(jià)格與原來版本基本一致;針對安防、智能家居等場景，AR8030也推出有高性價(jià)比版本，而價(jià)格與傳統(tǒng)的中高端芯片差不多，可以說，不同應(yīng)用場景，價(jià)格都不會(huì)成為AR8030的應(yīng)用障礙。”沈泊強(qiáng)調(diào)。
四大核心優(yōu)勢凸顯應(yīng)用新價(jià)值
全新升級(jí)的AR8030.除了全頻段覆蓋，還對各方面性能都進(jìn)行了全面提升，尤其在傳輸距離、高帶寬、低功耗、抗干擾方面做了全新優(yōu)化，深度賦能無線通信組網(wǎng)。
在傳輸距離上，AR8030繼承了酷芯的AR-Link技術(shù)，并且從第三代升級(jí)至第四代，通過對基帶算法優(yōu)化，傳輸距離較上一代產(chǎn)品提升了50%;同時(shí)，AR8030采用多天線軟合并及LDPC編碼方案，提高接收靈敏度，在同等發(fā)射功率情況下，實(shí)現(xiàn)更遠(yuǎn)距離的傳輸。在室內(nèi)應(yīng)用中，同一場景下，AR-Link技術(shù)可繞過傳統(tǒng)圍墻等障礙物，實(shí)現(xiàn)3000平方米覆蓋，而競品僅能實(shí)現(xiàn)30米內(nèi)連接;在空曠場景，AR-Link傳輸距離可達(dá)到競品的4倍以上，沈泊表示，在無人機(jī)領(lǐng)域，AR8030的有效傳輸距離可達(dá)到10公里以上，且連接失敗率降低95%以上。
同時(shí)，AR8030還在星型組網(wǎng)的基礎(chǔ)上，增加了中繼組網(wǎng)方式，沈泊表示，“實(shí)際應(yīng)用中，會(huì)碰到各種復(fù)雜環(huán)境，如建筑物遮擋等，這在城市場景中非常常見，容易導(dǎo)致信號(hào)中斷，中繼組網(wǎng)模式則增加了應(yīng)用靈活性，每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都可用于傳輸，實(shí)現(xiàn)無障礙無線通訊，提高網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性。”
需指出的是，在保持超遠(yuǎn)距離傳輸?shù)耐瑫r(shí)，AR8030還能提供較高的傳輸速率。空曠環(huán)境下，100米高度時(shí)，AR8030對1Mbps碼流的傳輸距離為10公里，是WiFi 4/5方案的3倍以上，據(jù)介紹，AR8030的最大無線傳輸速率可達(dá)160Mbps。同時(shí)，中繼組網(wǎng)模式下，AR8030的高帶寬特性將得到更好的體現(xiàn)，沈泊介紹，“以安防無線監(jiān)控場景為例，無線網(wǎng)橋典型同步傳輸通道數(shù)為1~4路高清視頻，當(dāng)組網(wǎng)規(guī)模較大時(shí)，AR8030高帶寬能力最多可支持8路攝像頭接入并實(shí)現(xiàn)音視頻數(shù)據(jù)同傳，在芯片級(jí)聯(lián)下可以擴(kuò)展到16、24路。”
該高帶寬特性，將能很好解決布線不便的景區(qū)、森林防火、邊防、多障礙物等場景的數(shù)據(jù)傳輸痛點(diǎn)，并提供了高性價(jià)比方案。
不僅如此，AR8030還很好解決了無線傳輸易受環(huán)境干擾的問題。據(jù)了解，AR8030通過感知周圍環(huán)境的干擾情況，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)切換頻點(diǎn)，并能對突發(fā)干擾隨機(jī)化，同時(shí)還支持物理層HARQ重傳合并技術(shù)，確保網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)后，數(shù)據(jù)傳輸不丟包。
AR8030為酷芯第四代AIoT無線通信芯片
值得一提的是，全頻段優(yōu)勢也增強(qiáng)了AR8030的抗干擾性優(yōu)勢，“6~7GHz頻段是專門針對WiFi 6的新拓展頻段，終端設(shè)備相對少，干擾源較2.4GHz、5.8GHz少，那么該頻段受到的干擾也更少，適合做高碼率音視頻傳輸，確保傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性和可靠性。”沈泊同時(shí)表示，通過數(shù)據(jù)隨機(jī)化，AR8030的抗干擾能力是WiFi的10倍以上。
性能全新升級(jí)的同時(shí)，AR8030還能保持良好的低功耗應(yīng)用優(yōu)勢。據(jù)了解，AR8030支持基帶喚醒MCU功能，目標(biāo)喚醒時(shí)間靈活可配，并且在基帶收到可靠數(shù)據(jù)后喚醒MCU，從而降低系統(tǒng)功耗。
電池?cái)z像機(jī)是低功耗應(yīng)用的典型場景之一，對功耗非常敏感，特別是在開啟無線傳輸狀態(tài)下，傳統(tǒng)方案能耗消耗迅速，導(dǎo)致攝像機(jī)續(xù)航時(shí)間大幅縮短。而基于AR8030方案的自動(dòng)喚醒功能，休眠模式下功耗可低至微瓦級(jí);工作狀態(tài)下也能保證低功耗運(yùn)行，大幅延長設(shè)備的續(xù)航時(shí)間，降低監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)維成本。
事實(shí)上，AR8030的優(yōu)勢還不止這些，如支持動(dòng)態(tài)追蹤技術(shù)，即便1000km/h高速移動(dòng)也能保證正常圖傳。重要的是，AR8030具備良好的自適應(yīng)能力，“它能根據(jù)不同的傳輸距離，自動(dòng)匹配不同的傳輸策略，如傳輸距離較遠(yuǎn)、信號(hào)信噪比較低時(shí)，AR8030會(huì)把傳輸模式調(diào)到魯棒性更好，但峰值速率較為合理的工作模式，而且整個(gè)過程實(shí)現(xiàn)智能處理，大大提升了用戶的應(yīng)用體驗(yàn)。”沈泊表示。
聯(lián)手平頭哥加速構(gòu)建AIoT新生態(tài)
AR8030性能的全面提升，與酷芯所集成的各個(gè)高性能模塊分不開，其中，CPU內(nèi)核也是其中之一。據(jù)介紹，AR8030采用的是RISC-V CPU架構(gòu)，也是酷芯與阿里平頭哥基于RISC-V推出的首款產(chǎn)品。
據(jù)沈泊透露，“酷芯關(guān)注RISC-V架構(gòu)已有很多年，近年觀察發(fā)現(xiàn)，RISC-V架構(gòu)無論是IP還是生態(tài)，均獲得了迅速發(fā)展，在與平頭哥合作的這一年多時(shí)間里，我們也了解到了阿里的生態(tài)優(yōu)勢。恰好這時(shí)，新一代通信芯片AR8030需要一款MCU級(jí)別處理器，經(jīng)過評估發(fā)現(xiàn)，平頭哥的RISC-V架構(gòu)，各方面性能跟我們的需求都很匹配，雙方自然而然地走到了一起。”
平頭哥IoT市場拓展總監(jiān)王魯克進(jìn)一步介紹到，RISC-V真正做到了開源、開放，除此之外，RISC-V還具有低功耗、模塊化、可擴(kuò)展等特性，隨著AIoT時(shí)代的到來，智能終端市場會(huì)爆發(fā)式增長，而RISC-V能很好地支撐AIoT設(shè)備的特色化和個(gè)性化發(fā)展需求，這也是RISC-V未來發(fā)展的最強(qiáng)內(nèi)生動(dòng)力。
“RISC-V的特色優(yōu)勢，結(jié)合酷芯的深厚技術(shù)積累，可以大大降低芯片研發(fā)及應(yīng)用的難度，開發(fā)者只需要做些簡單配置以及開發(fā)上層應(yīng)用即可，從而縮短產(chǎn)品從研發(fā)到上市的時(shí)間，節(jié)省開發(fā)成本。”王魯克說。
王魯克同時(shí)介紹，從處理器優(yōu)化到軟件棧建設(shè)，阿里平頭哥深耕RISC-V技術(shù)，如硬件加速、AI加速、算法庫拓展等，形成了完整的軟硬一體全棧RISC-V開發(fā)平臺(tái)，比如今年8月份推出的無劍600高性能SoC芯片平臺(tái)，在拓展RISC-V性能邊界的同時(shí)，也讓RISC-V芯片開發(fā)更高效。
據(jù)了解，阿里平頭哥的RISC-V處理器家族已形成面向高端復(fù)雜計(jì)算場景的C系列、面向低功耗低成本場景的E系列，以及面向高可靠、實(shí)時(shí)處理場景的R系列。在邊緣計(jì)算、無線通訊、工業(yè)控制、通用MCU等30多個(gè)行業(yè)實(shí)現(xiàn)了商業(yè)落地，是中國RISC-V領(lǐng)域中應(yīng)用規(guī)模最大的處理器。
本次酷芯選用的玄鐵E907處理器就是其中之一，“AR8030主要針對AIoT領(lǐng)域，我們在比較了RISC-V各個(gè)系列IP后選中了MCU系列，其中E907是平頭哥嵌入式系列中性能最好的一款I(lǐng)P，正好滿足了AR8030面向中高端AIoT應(yīng)用的需求。”沈泊表示。
集成阿里平頭哥E907的酷芯AR8030.可以實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)上層通信協(xié)議棧，最大限度地發(fā)揮基帶和射頻的性能;400MHz的工作頻率也能大幅提升SoC的工作速率;并進(jìn)一步優(yōu)化了低功耗性能。
基于E907處理器帶來的良好開發(fā)體驗(yàn)，沈泊表示，“未來也將加大基于RISC-V架構(gòu)產(chǎn)品的開發(fā)。目前我們已經(jīng)在規(guī)劃和推進(jìn)的大算力AI SoC，其中就有考慮采用平頭哥C910等高性能RISC-V處理器。”
王魯克也表示，RISC-V能夠面向AIoT進(jìn)行豐富的AI擴(kuò)展以及安全擴(kuò)展，滿足新一代SoC發(fā)展需求，RISC-V正迎來全速發(fā)展時(shí)期。公開數(shù)據(jù)顯示，RISC-V出貨量已超100億顆，RISC-V International首席執(zhí)行官Calista Redmond進(jìn)一步展望認(rèn)為，至2025年，RISC-V CPU核心數(shù)有望達(dá)到800億顆。
