STマイクロエレクトロニクスがMEMSセンサとDSPを1チップに集積した「インテリジェント・センサ・プロセッシング・ユニット」を発表

信号処理とAIアルゴリズムを組み合わせたMEMSセンサが、エッジAIと大幅な小型・低消費電力化を実現

多種多様な電子機器に半導体を提供する世界的半導体メーカーで、MEMS（Micro-Electro-Mechanical Systems）製造をけん引するSTマイクロエレクトロニクスは、AIアルゴリズムの実行に最適なデジタル・シグナル・プロセッサ（DSP）とMEMSセンサを1チップに集積したインテリジェント・センサ・プロセッシング・ユニット（ISPU）を発表しました。
　　　　　　　
MEMSセンサとAI機能を統合する同製品は、システム・イン・パッケージ（SiP）と比べて小型かつ低消費電力（最大80%削減）で、エッジAIを実現することができます。
スマート・センサを搭載した革新的な製品によるセンシング、処理、操作が実現し、テクノロジーと物理世界が融合する「オンライフ時代」の実現に貢献します。
　　　　　
オンライフ時代においては、コネクテッドな技術が人々の暮らしを絶えずサポートします。オンラインとオフラインの境目が消え、自然で透明性の高いインタラクションを実現するとともに、オンライン / オフライン間をシームレスに移行することができます。STのISPUは、高度な処理機能を、日常生活を支えるセンサに取り込み、エッジ周辺ではなく、エッジ内で処理を行うことにより、オンライフ時代の実現に貢献します。
　　　　　　
ISPUは、「Power consumption（消費電力）」、「Packaging（パッケージング）」、「Performance（性能））、「Price（価格）」という4つのPで表される重要なメリットを提供します。ST独自の超低消費電力DSPは、広く使用されているC言語によるプログラミングが可能です。また、量子化AIセンサにより、フル・ビットから1ビット精度のニューラル・ネットワークに対応するため、慣性データの分析によるアクティビティ認識や異常検知などにおいて、優れた精度と効率を実現します。
　　　　　
STのMEMSサブグループ エグゼクティブ・バイス・プレジデントであるAndrea Onettiは、次のようにコメントしています。
「技術的な困難はありましたが、STのMEMSセンサとDSPを1チップに集積することで、センサ・ベース・システムの体験をオンラインからオンライフへと引き上げることができました。センサICに内蔵する機能を強化することで、データ転送の削減による意思決定の迅速化や、データのローカル保存によるプライバシー強化、および小型・低消費電力化によるコスト削減を実現します。また、ISPUは市販のAIモデルを使用して簡単にプログラムできるため、最終的にはあらゆる主要AIツールに対応可能です。」
　　　　　　
技術情報
ST独自のDSPは、C言語でプログラミングできる拡張された32bit RISCプロセッサです。
チップの設計段階において、専用の命令やハードウェア・コンポーネントを拡張しています。また、フル精度浮動小数点ユニット、高速4段パイプライン、シングル・サイクルの16bit乗算器を備え、16bit可変長命令に対応します。
割り込み応答はスプライト方式の4サイクルです。MEMSセンサとDSPを統合したISPUは、標準パッケージ（3 x 2.5 x 0.83mm）で提供されます。STの従来MEMSセンサ製品とピン配置互換性があるため、迅速なアップグレードが可能です。
　　　　　
また、MEMSセンサとDSPの集積により、消費電力を大幅に削減できます。STの試算では、センサ・フュージョン・アプリケーションにおいてSiPと比べて5〜6倍の低消費電力化が可能です。また、RUNモードでは、2〜3倍の低消費電力化が可能です。
　　　　　　　　
https://www.st.com/content/st_com/ja/campaigns/ispu-ai-in-sensors.html?icmp=tt25128_gl_pron_feb2022