M7架构压榨到600M主频！NXP发布跨界MCU i.MX RT

 去年10月，ST宣布推出高性能M7内核STM32H7，笔者曾用“STM32H7榨干了Cortex-M7的最后一滴血”作为标题来形容当时这款业界最强微控制器。然而现在，NXP推出了全新的微控制器产品i.MX RT，将M7架构下主频飙升到600MHz…还未量产出货的STM32H7就这样被超越了，而更具破坏力的是——i.MX RT的起价仅为3美元。

近日NXP在京举办了新产品的发布会，NXP的高级副总裁Geoff Lees和全球产品高级经理曾劲涛出席并进行了精彩的分享。

抛开NXP宣称的“跨界”定位，先让我们来看看i.MX RT是如何实现如此超高性能的

众所周知，i.MX系列通常会常用A+M的多核设计，也有单A核的设计。此次推出的i.MX RT是基于i.MX 6ULL修改而来，精简了外围以提高了易用性。

从上图中两者架构框图我们可以看出，相似度很高。

与市面上常见的MCU不同的是，i.MX RT内部集成片内闪存仅为96KB，不过使用了更大的SRAM/TCM。反观典型的高性能MCU STM32H7系列，内部集成ROM高达2M，集成1M SRAM，64Kb的ITCM。

仅仅从这些表面数据来看，貌似H7会比i.MX RT优势一些。但是为什么实际的表现RT要远远胜出呢?

大家都知道在嵌入式存储器中，SRAM的读取速度最快，如果内核直接从SRAM中的执行指令代码则表现最佳。而在普遍的MCU中， 因为TCM和SRAM较小，因此需要CPU不断从其它存储单元中读取，TCM和SRAM内的指令也需要不断地刷新重写入最近指令，这样就会导致数据读取延时，缓存未命中率也会变大。i.MX的SRAM相对较大，达到了512KB，而且这512KB可以根据需求来全部或部分转换为TCM，因此在指令执行方面效率更高。

当然片内96kb的闪存是不够用的，用户可以选择使用外部串行闪存来run一些较大的实施操作系统。而i.MX RT的低价秘诀一部分因素也得益于其闪存的削减。

在能耗方面，i.MX RT内部集成了DC-DC转换器，通过门控电源技术来优化能效。官方宣传称因为内部集成SRAM较大，所以可以减少通过IO来访问外部闪存的频率。不过我们可以想象一种应用场景，如果这一应用的实时操作系统大于512kb并且小于2M的话，那么i.MX相比其它高性能MCU的这一优势就不存在了。

未来80%产品将使用FD-SOI工艺

除了i.MX RT新品外， Geoff还重点介绍了NXP的FD-SOI工艺。据他介绍，目前在微控制器和物联网方面投资的一半都是基于FD-SOI的。

关于FD-SOI相比FIinFET的好处自然已不必多说，低功耗低成本高可靠性。下图是Geoff分享的一张工艺节点图，可以看到FD-SOI相比传统BULK技术，可以给客户提供更多设计节点。如果使用传统BULK技术，当客户对于性能功耗比有更高需求时，需要跳到另外节点选择另外设计技术(如下图中从橙色跳到蓝色)，而FD-SOI则节点宽度优势明显。

i.MX RT因为使用了应用处理器的架构，所以可以在40nm乃至更高节点工艺下进行制造。Geoff宣称，未来3~5年内，NXP百分之80的新产品都会使用FD-SOI工艺。

用应用处理器的架构来设计MCU，这对于NXP本身而言确实是跨界的一种设计思路;而从产品角度来看，跨界的意义似乎并不明显，这就是一款高性能的MCU产品，设计者仍然可以沿用MCU的工具链来对其进行开发，此乃一大利好。此外，i.MX RT延续i.MX 6的传统，仍然是由上海研发中心的中国团队完全设计而来，百分百的中国定义，中国制造，中国生产。Geoff表示未来i.MX RT产品线会不断丰富，推出更高频和低频不同产品型号。