Les microprocesseurs 64 bits répondent aux attentes des IHM et des appareils IoT

Renesas Electronics a lancé les microprocesseurs 64 bits des séries RZ/G3L et RZ/G3SE, intégrant des cœurs de calcul hétérogènes avec des architectures matérielles dédiées de mise hors tension par blocs. Les composants ciblent une variété de domaines : l’automatisation industrielle, les terminaux intelligents pour le commerce de détail, les interfaces homme-machine médicales, les équipements d’alimentation pour véhicules électriques et les infrastructures numériques  connectées.

Architecture de traitement hétérogène et intégrité de la mémoire
Les systèmes embarqués nécessitent de plus en plus un équilibre entre traitement applicatif et contrôle temps réel déterministe. Les microprocesseurs des séries RZ/G3L et RZ/G3SE adoptent une architecture multicœur comprenant jusqu’à quatre cœurs Arm Cortex-A55 64 bits fonctionnant à des fréquences allant jusqu’à 1,2 GHz pour les piles logicielles de haut niveau. Un cœur de microcontrôleur Arm Cortex-M33 intégré, cadencé à 200 MHz, gère les opérations d’entrée/sortie en temps réel et la supervision du système.

La fiabilité des systèmes dans les environnements fortement perturbés repose sur des mécanismes de protection de la mémoire. L’architecture des processeurs intègre des fonctions matérielles de détection et de correction des erreurs dans les structures de mémoire internes ainsi que dans les interfaces mémoire externes DDR4 et LPDDR4 16 bits fonctionnant jusqu’à 2 133 MT/s. Pour résister aux conditions environnementales exigeantes, le silicium est spécifié pour des températures de jonction comprises entre −40 et 125 °C.

Gestion de l’alimentation et états de fonctionnement à réveil rapide
Les terminaux IoT fonctionnant en continu sont souvent soumis à des contraintes strictes en matière de température et de consommation énergétique. L’architecture silicium RZ/G de troisième génération intègre une unité propriétaire de gestion de l’alimentation qui réduit la consommation statique à environ 1 mW en mode veille profonde.

Cet état basse consommation conserve le contenu de la mémoire volatile du système d’exploitation. Lorsque des événements externes déclenchent une interruption, le processeur reprend l’exécution du noyau Linux sans nécessiter une séquence complète de démarrage à froid. Ce comportement convient aux appareils alimentés sur batterie ou soumis à des contraintes énergétiques qui nécessitent une réponse réseau rapide et une disponibilité continue pour la télémétrie.

Accélération graphique et évolutivité fonctionnelle
Afin de prendre en charge différentes spécifications d’affichage tout en conservant les mêmes configurations de circuits imprimés, les processeurs des séries RZ/G3L et RZ/G3SE sont compatibles broche à broche. Les ingénieurs peuvent concevoir une seule implantation de carte capable de prendre en charge aussi bien des systèmes de contrôle sans interface graphique que des interfaces graphiques haute résolution. Les deux variantes de processeur sont proposées dans un boîtier LFBGA carré de 14 mm à 400 broches ou dans un boîtier LFBGA carré de 17 mm à 368 broches.

La variante RZ/G3L intègre un processeur graphique Arm Mali-G31 fonctionnant à 600 MHz ainsi qu’un accélérateur matériel intégré pour l’encodage et le décodage vidéo H.264. Cette configuration prend en charge les flux vidéo Full HD 1080p et les interfaces utilisateur 3D destinées à des équipements interactifs tels que les écrans de diagnostic médical et les systèmes de point de vente.

Le processeur de la gamme RZ/G3SE ne dispose pas du matériel graphique 3D ni du codec vidéo. Il fonctionne comme un moteur optimisé pour les passerelles industrielles sans interface graphique, les systèmes intelligents de surveillance des réseaux de distribution et les affichages d’état élémentaires présents notamment dans les chargeurs de véhicules électriques.




Extension périphérique haut débit et réseaux industriels
Les processeurs intègrent un contrôleur PCI Express Gen 2 à une seule voie, permettant la connexion directe sur carte de modems cellulaires 5G, de transcepteurs Wi-Fi 6 ou de circuits spécialisés d’accélération du machine learning.

La communication réseau est assurée par deux contrôleurs Gigabit Ethernet dotés de capacités compatibles avec les protocoles Time-Sensitive Networking. Le Time-Sensitive Networking établit une latence maîtrisée et une transmission déterministe des paquets sur les infrastructures Ethernet industrielles.

Les sous-systèmes de sécurité matérielle comprennent Renesas Secure IP, une accélération cryptographique pour les standards AES et RSA, le partitionnement Arm TrustZone, la vérification du démarrage sécurisé et des circuits physiques de détection des tentatives de manipulation.

Support de l’écosystème et maintenance logicielle à long terme
Le développement logiciel est pris en charge par des environnements d’interface utilisateur graphique préintégrés, des systèmes d’exploitation et des modules système sur puce certifiés. Les frameworks graphiques compatibles comprennent LVGL, Embedded Wizard, Slint, Candera, Spyrosoft et les outils de Qt Group. Les options de contrôle temps réel et de systèmes d’exploitation embarqués comprennent Zephyr RTOS ainsi que des implémentations Linux destinées à la production.

Les exigences de maintenance logicielle sont prises en charge par le Renesas Verified Linux Package, aligné sur la Civil Infrastructure Platform. Cette conformité garantit la maintenance à long terme du noyau Linux, les correctifs de sécurité et la stabilité logicielle sur des cycles de déploiement industriels pouvant s’étendre sur plusieurs décennies.

Contexte supplémentaire
Cette section présente des spécifications techniques et une comparaison concurrentielle qui ne figurent pas dans l’annonce initiale du produit.

Les processeurs des gammes RZ/G3L et RZ/G3SE intègrent le segment des MPU 64 bits embarqués, principalement comparé aux familles AM62x de Texas Instruments et i.MX 93 de NXP Semiconductors.

Texas Instruments propose le processeur AM625, qui intègre jusqu’à quatre cœurs Arm Cortex-A55 cadencés jusqu’à 1,4 GHz, un coprocesseur Arm Cortex-M4F et un GPU 3D Imagination AXE-1-16M. Bien que l’AM625 offre, comme le RZ/G3L, une interface PCIe Gen 2 à une voie et deux interfaces Gigabit Ethernet compatibles TSN, sa consommation en veille basse consommation se situe généralement entre 5 et 10 mW dans les états prolongés de rétention à faible consommation, contre l’objectif de 1 mW atteint par l’architecture Renesas.

NXP Semiconductors cible les passerelles edge basse consommation avec la gamme de processeurs i.MX 93, basée sur deux cœurs Cortex-A55 cadencés jusqu’à 1,7 GHz et un microNPU Arm Ethos-U65 intégré. L’i.MX 93 privilégie l’accélération des réseaux neuronaux directement sur l’appareil plutôt que les interfaces utilisateur avancées, en utilisant un moteur PXP 2D au lieu d’un accélérateur graphique 3D complet tel que le Mali-G31 du RZ/G3L. En outre, l’i.MX 93 ne dispose pas de voies PCI Express natives, ce qui limite les extensions modulaires aux bus USB ou SDIO.

En combinant un traitement Cortex-A55 quadricœur, un GPU 3D optionnel, le PCIe Gen 2 natif, deux interfaces Ethernet compatibles TSN et un mode de veille profonde inférieur au milliwatt sur un même encombrement, la plateforme Renesas établit un compromis entre les contrôleurs d’affichage dédiés et les passerelles de communication sans interface graphique à faible consommation.

Publié avec l’assistance de l’IA par Natania Lyngdoh, rédactrice pour Induportals.

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