ロードマップでわかる！当世プロセッサー事情 第692回

フランスの新興企業が開発したIoT向けチップGAP　AIプロセッサーの昨今

約1年半遅れで発売された
監視装置向けプロセッサー「GAP 8」

　さてそのGreenewaves、ターゲットとするのはエンドポイントIoTである。下の画像が最初の製品であるGAP8のアプリケーション例である。

画像の場合は、庭の監視カメラで「何か」(この例なら狐)を検知したらホストを起動する形。ホストといってもマイコンであろうが。3.6V/3.6Ahのバッテリーというのは、単2マンガン電池の容量(20mA出力時)である。ただ単2マンガン電池は1.5Vなので、2本を直列にした程度だ(それでも0.6Vほど足りないが)

　画像だったり騒音、振動と言ったセンサーで起動し、異常が発生したと検知したらそれをホスト側のプロセッサーに送って通知を送るといったアプリケーションである。こうした用途なので低コスト、低消費電力が求められるのは当然である(ここにあるように100年の電池寿命が必要とはさすがに思わないが)。

　上の画像は2016年のものだが、この時点でGAP8の基本的な部分はFPGAでほぼ実装が完了しており、これをベースに2016年末にテープアウト、2017年6月頃には量産が始まる、というわりと前向きな予定だった。

PoC(Proof of Concept:実証実験)用のArduinoシールドは、GAPUINO Sensor Boardとして現在80ユーロで発売中だ

　もっともこれは楽天的過ぎたようで、最初の量産シリコンがリリースされたのは2018年2月、HDK(Hardware Development Kit)が出荷されたのは2018年5月、量産シリコンの品質検証が終わったのは2019年第4四半期とされるため、当初の予定から1年以上遅れた形になるが、少ないエンジニアで量産まで漕ぎつけるのは大変なことを考えると、これはそれほど大きな問題ではないと思う。

最初の量産は2017年6月の予定だったので、8ヵ月ほど遅れた格好になる。1～2回、物理設計のやり直しがあったのかもしれない。出荷品質になるまで1年半ほどかかったということはなにかしら問題があって、それを潰して作り直したというあたりだろう

　すでに同社のオンラインストアでGAP8プロセッサーや開発キット類は購入可能である。

　ターゲットアプリケーションとして示されたのは下の画像で、Greenwavesが言うようにもうエンドポイントIoT向けの用途である。これを実現するのに問題になるのは、消費電力というのが同社の見解だ。

GAP8の対応アプリケーション例。そんなに難しいものではなく、比較的シンプルな動作を目論んだものだ。右の写真のMeter readingなど、まだ電子化されていない古いメーター類にカメラを組み合わせ、カメラで読み取ることでデータ化するという、古い工場のDX化などで欠かせない用途である

これはGAP8を使わずに上の画像に出てくるようなアプリケーションを構築した場合の話である。この推論にバカにならない消費電力が必要になる、というのが既存のMCUを利用した場合の問題としているわけだ

　要するにMCUベースで推論を実行すると、その消費電力がすさまじいことになり、どうしてもバッテリー寿命が短くならざるを得ない。

　先に結論を書くと、ここでGAP8を併用することで大幅に消費電力を短縮できる、というのがGreenwavesの提案である。STM32 F7、つまりCortex-M7を216MHzでブン回すケースと比較すると、性能が同じで良ければ75倍もの消費電力削減になるし、消費電力が同等なら11倍高速化できるとしている。

さすがに4.7MHzまで落とすと、Hardware Convolution Engineが必要としている。また175MHzまで動作周波数を上げると有効電力は70mWで、ややSTM32F7を上回ることになってしまう