Renesas lanza MPU de 64 bits compatibles pin a pin para HMI e IoT avanzados

Renesas Electronics ha presentado las series de microprocesadores de 64 bits RZ/G3L y RZ/G3SE, que integran núcleos de procesamiento heterogéneos con arquitecturas hardware dedicadas de gestión de energía mediante power-gating. Los dispositivos están destinados a la automatización industrial, terminales inteligentes de retail, interfaces hombre-máquina médicas, equipos de suministro para vehículos eléctricos e infraestructuras digitales conectadas en el edge para cadenas de suministro.

Arquitectura de procesamiento heterogéneo e integridad de memoria
Los sistemas embebidos requieren cada vez más un equilibrio entre el procesamiento de aplicaciones y el control determinista en tiempo real. Los microprocesadores RZ/G3L y RZ/G3SE implementan una topología multinúcleo con hasta cuatro núcleos Arm Cortex-A55 de 64 bits, funcionando a frecuencias de hasta 1,2 GHz para pilas de software de alto nivel. Un núcleo de microcontrolador Arm Cortex-M33 integrado, funcionando a 200 MHz, gestiona las operaciones de entrada y salida en tiempo real y la supervisión del sistema.

La fiabilidad del sistema en entornos operativos con altos niveles de interferencia depende de las protecciones de memoria. La arquitectura del procesador incorpora comprobación y corrección de errores mediante hardware en las estructuras de memoria internas, así como en las interfaces de memoria DDR4 y LPDDR4 externas de 16 bits, que funcionan hasta 2133 MT/s. Para soportar condiciones ambientales exigentes, el silicio está especificado para temperaturas de funcionamiento de la unión de entre −40 °C y 125 °C.

Gestión de energía y estados operativos de activación rápida
Los dispositivos IoT diseñados para funcionamiento continuo suelen estar sujetos a estrictos límites térmicos y energéticos. La arquitectura de silicio RZ/G de tercera generación integra una unidad propia de gestión de energía que reduce el consumo estático a aproximadamente 1 mW cuando funciona en modo de espera profunda.

Este estado de bajo consumo mantiene el contenido de la memoria volátil del sistema operativo. Cuando eventos externos generan una interrupción, el procesador reanuda la ejecución del kernel de Linux sin requerir una secuencia completa de arranque en frío. Este comportamiento permite utilizar nodos alimentados por batería o con restricciones energéticas que requieren una respuesta rápida de red y disponibilidad continua para la telemetría.

Aceleración gráfica y escalabilidad funcional
Para admitir diferentes especificaciones de visualización manteniendo los diseños de las placas de circuito impreso, los RZ/G3L y RZ/G3SE son compatibles pin a pin. Los ingenieros de hardware pueden diseñar una única disposición de placa capaz de admitir tanto sistemas de control sin pantalla como interfaces gráficas de alta resolución. Ambas variantes de procesador están disponibles en un encapsulado LFBGA cuadrado de 14 mm con 400 pines o en un encapsulado LFBGA cuadrado de 17 mm con 368 pines.

La variante RZ/G3L incorpora una unidad de procesamiento gráfico Arm Mali-G31 funcionando a 600 MHz y un acelerador hardware integrado para la codificación y decodificación de vídeo H.264. Esta configuración gestiona flujos de vídeo Full HD 1080p e interfaces de usuario 3D para equipos interactivos como pantallas de diagnóstico médico y sistemas de punto de venta para retail.

El RZ/G3SE prescinde del hardware gráfico 3D y del códec de vídeo, y funciona como un motor optimizado para gateways industriales sin pantalla, monitores inteligentes de servicios públicos y pantallas de estado básicas presentes en cargadores de vehículos eléctricos.




Expansión de periféricos de alta velocidad y redes industriales
Los equipos de ecosistemas IoT industriales desplegados en campo requieren canales de comunicación deterministas y opciones de buses de expansión modulares. Los procesadores incorporan un controlador PCI Express Gen 2 de un solo carril, que permite conectar directamente en la placa módems celulares 5G, transceptores Wi-Fi 6 o chips especializados para aceleración de machine learning.

La comunicación de red se proporciona mediante dos controladores Gigabit Ethernet con capacidades para protocolos Time-Sensitive Networking. Time-Sensitive Networking establece una latencia acotada y una entrega determinista de paquetes en infraestructuras Ethernet industriales.

Los subsistemas de seguridad hardware incluyen Renesas Secure IP, aceleración criptográfica para los estándares AES y RSA, particionamiento Arm TrustZone, verificación de arranque seguro y circuitos físicos de detección de manipulaciones.

Compatibilidad con el ecosistema y mantenimiento de software a largo plazo
El desarrollo de software se apoya en entornos de interfaz gráfica de usuario preintegrados, sistemas operativos y módulos de sistema certificados. Entre los frameworks gráficos compatibles se encuentran LVGL, Embedded Wizard, Slint, Candera, Spyrosoft y las herramientas de Qt Group. Las opciones de control en tiempo real y sistemas operativos embebidos incluyen Zephyr RTOS, junto con implementaciones de Linux destinadas al uso en producción.

Los requisitos de mantenimiento de software se abordan mediante Renesas Verified Linux Package, alineado con Civil Infrastructure Platform. Esta conformidad garantiza el mantenimiento a largo plazo del kernel de Linux, parches de seguridad y estabilidad del software durante ciclos de implementación industrial de varias décadas.

Hari Pendurty, Vice President de la EP Edge AI and Application Processors Business Division de Renesas, señaló que equilibrar el rendimiento de procesamiento, el consumo energético y la conectividad requiere aprovechar una plataforma hardware común para diferentes niveles funcionales.

Contexto adicional
Esta sección presenta especificaciones técnicas y una comparativa competitiva que no se incluyeron en el anuncio original del producto.

Los RZ/G3L y RZ/G3SE entran en el segmento de MPU embebidas de 64 bits, comparado principalmente con la familia AM62x de Texas Instruments y la familia de procesadores i.MX 93 de NXP Semiconductors.

Texas Instruments ofrece el procesador AM625, que integra hasta cuatro núcleos Arm Cortex-A55 con frecuencias de hasta 1,4 GHz, un coprocesador Arm Cortex-M4F y una GPU 3D Imagination AXE-1-16M. Aunque el AM625 proporciona, al igual que el RZ/G3L, PCIe Gen 2 de un solo carril y dos interfaces Gigabit Ethernet con TSN, su consumo de energía en espera suele situarse entre 5 y 10 mW en estados prolongados de bajo consumo con retención de memoria, frente al objetivo de 1 mW alcanzado por la arquitectura de Renesas.

NXP Semiconductors aborda los gateways edge de bajo consumo mediante la familia de procesadores i.MX 93, basada en dos núcleos Cortex-A55 con velocidades de hasta 1,7 GHz junto con una microNPU Arm Ethos-U65 integrada. El i.MX 93 prioriza la aceleración de redes neuronales en el propio dispositivo frente a las interfaces de usuario avanzadas, utilizando un motor PXP 2D en lugar de un acelerador gráfico 3D completo como el Mali-G31 del RZ/G3L. Además, el i.MX 93 no dispone de carriles PCI Express nativos, lo que limita la expansión modular a buses USB o SDIO.

Al ofrecer procesamiento Cortex-A55 de cuatro núcleos, una GPU 3D opcional, PCIe Gen 2 nativo, dos interfaces Ethernet con TSN y un nivel de espera profunda inferior a 1 mW en una misma superficie de placa, la plataforma de Renesas establece un punto intermedio entre controladores de pantalla dedicados y gateways de comunicación sin pantalla de bajo consumo.

Editado por Natania Lyngdoh, editora de Induportals, con asistencia de IA.

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