NXP Ultra Low Power Solutions NXP超低消費電力ソリューションズ

NXP Ultra Low Power Solutions
NXP超低消費電力ソリューションズ
BusinessLine – Healthcare, ProductLine - ULP Solutions
NXP Semiconductors
NXP Ultra Low Power Solutions - October 24, 2006
NXP
CEO
Frans van Houten
SECRETARIAT
Gonnie Verstraeten
CORE PROCESSES
BUSINESSES
SALES & MARKETING
Maria Marced
BU MULTI MARKET SEMI
Hein van der Zeeuw
HRM
Peter Kleij
IMO (MANUFACTURING / SCM)
Ajit Manocha
BU Home
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FINANCE, IT & PURCHASING
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INNOVATION & TECHNOLOGY
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BU AUTOMOTIVE &
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PBE / QUALITY / NA REGION
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BU MOBILE & PERSONAL
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LEGAL
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EMERGING SEMICONDUCTORS
BUSINESSES
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SUPPORT
BL Healthcare
Frank Caris
PL Ultra Low Power Solutions
PL Medical Imaging
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超低消費電力ソリューションズ(ULPS)の戦略
• ヘルスケア及びその他の対象市場に1つのULPプラットフォーム
• 既存の超低消費電力シリコンを超える
• 補聴器をはじめとして、ヘルスケア及びオーディオ・ソーリューションズ
のベスト
ULP MI Radio
ULP
Radio
ULP RF Radio
ULP
Processor
ULP DSP
ヘルスケア及び
オーディオ
アプリケーション・
ソフトウエア
ULP µC
Sensor Interface
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II - ULP Body Area Products
オーディオ・エクセレンスのための
ワン・ストップ・ショッピング
ボイス
コントロール
補聴器
アクティブ・ノイ
ズ・リダクション
デジタル・
ワイヤレス・
ヘッドフォン
LikeMusicTM
SonoWaveTM
テキスト
読み上げ
DSPコア
空間音響
コーディング
center
FL
SL
FR
SR
テクノロジー
ライフスタイル
ヘルスケア
インテリジェントなオーディオ・スピーチ・システム
スピーチ
高度の
専門知識
オーディオ
アコースティック
• アレイ及びビーミングを使用した
• テキスト読み上げ
• サウンド・クオリティ・アルゴリズム
• ハンズフリー・ボイスコントロール
• 空間音響コーディング
• ハンズフリー・コミュニケーション
• オーディオ・コンテント・ナビゲーション
• パーソナルなサウンド経験
• 補聴器
• ミュージック・シンセシス
• 最小機器のベスト
• ノイズ・リダクション
• DAB および FM ラジオ
• ヘッドフォン
サラウンド・サウンド
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超低消費電力ＤＳＰチップ＆ラジオ・チップ :
NxH1201 - NxH1001
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ULPS 商品1 ロードマップ
ULP DSP
NxH1300
DSP, I/F(SPI),,
8051, ADC, DAC,
1Mbit Flash
NxH1202
DSP, I/F (SPI)
1Mbit Flash,
NxH1201
DSP, I/F(SPI)
256kb flash
NxH13xx
DSP, 8051, ADC/DAC
MI radio, I/F
1Mbit Flash,
ULP MI Radio
Released
Validated
Available
Started
Production
Development
NxH1001-TC
Consider
MI Radio (300kbps,
2mW), DSP, I/F(SPI)
256kb flash
2006
2007
Study
None
2008
2009
1
2010
カスタマー・リクエストによりさらに情報提供可能。
今度のロードマップは、カスタマー・リクエストによって変化
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NxH1201 ローエンド DSP
超低消費電力 24ビットDSP 256kビ
ットフラッシュ付きコントローラ
多様な周辺機器
DSP
TD
engine
FFT
engine
特徴

超低消費電力オペレーション

パワー最適化のため、デジタル・コア、 SRAM及び I/O それぞ
れに別のパワー・サプライ・ピン

デュアル・ハーバード DSP アーキテクチャ

フル 24ビットデータパス

2つのビットサインド・マルチプライヤ、3つの ALU、4つの 56
ビットアキュムレータ

コントロールのためのRISC インストラクション・セット

大きな組込み SRAM 6K x 32-ビット P, 2K x 24ビット X, 1K x
24ビット Y

高度に最適化する Cコンパイラ

SPI, I2C スレーブ (400kHz), UART (2), I2S, 24ビットタイマー
(2)

S/W ライブラリ: BSP, Math Lib （ biquad、 FIR フィルター、
FFT, IMDCT, クォンタイザー ), オーディオ・プロセシング
(SRC)

ADPCM (G.722) コ・プロセッサ

システム・パラメータ保存のための 256kbフラッシュ

PCM
CoolFlux DSP
X-RAM
2kW
24bits
Y-RAM
1kW
24bits
P-RAM
6kW
32bits
P-ROM
1kW
32bits
Flash
Flash 256k
Analog Subsystem
RC Osc. , PLL, LDO
Digital Subsystem
DMA
SPI
Timers
UART
INT
Ctrl
Timer0
Debug
I2S
G.722
ADPCM
Clk shop
I2C
GPIO
EJTA
G
PCM
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NxH1001 MI transceiver
高度にインテグレートされたマグネティック・
インダクショントランシーバ ADPCM/G.722
エンコーダ / デコーダ及びフラッシュ・メモ
リ
ワイヤレス・オーディオ及びデータ・トランス
ファを可能に。
高レベルSW API

完全なマグネティック・インダクション・ラジオ

シリコン・サイズは11.9 m2 (2.64 mm x 4.50 mm)

300 Kbps まで rawバンド幅、1メートルのレンジまで

CPFSK モジュレーション

オンチップ・チューニング・サーキットのバンド選択 (7 ‒ 15MHz)

プログラム可能なチャネル選択性及び感度

トランスミット・パワー・コントロールおよび RSSI

アンテナの多様性をサポート
MI Radio

TDMA 及び QoSをサポートするMACアクセレレータ
Tx FE

節電モード (スリープ、スタンバイ)
Rx FE

クリスタル無しのオペレーションをサポート

ADPCM/G.722 ハードウェア・コーデック
Dig. Subsystem

G.722モード 1 64Kbps 及び低レーテンシー ADPCM
DMA
SPI

エンコード+デコードまたはステレオ・エンコード/ステレオ・デコード
Timers
UART

外部ホストによりアクセス可能な 256Kbits 低消費電力フラッシュ
INT
Ctrl
Timer0
Debu
g
I2S

I2S, I2C (400KHz), SPI および UART (2)

PLL for I2S

オンチップ LDO で、0.9Vから1.8V まで

超低消費電力オペレーション
DSP
TD
engine
FFT
engine
Radio
Control
CoolFlux
DSP
X-RAM
2kW
24bits
Y-RAM
1kW
24bits
P-RAM
6kW
32bits
P-ROM
1kW
32bits
Flash
Flash
256k
Analog Subsystem
RC Osc. , PLL, LDO
特徴
G.722
ADPCM
Clk shop
MAC
I2C
GPIO
EJTA
G
PCM



TX / RX (coil currentを除く)のとき 1.9mA @1.0V, 300Kb/s
TX (coil current @ 18 cmを含む)のとき 2.5mA @1.0V, 300Kb/s
キャリア検出モードで40uA 、スリープ・モードで20uA
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超低消費電力24ビットＤＳＰ IP :
CoolFlux DSP
NXP Ultra Low Power Solutions - October 24, 2006 - 9
CoolFlux DSP Value Proposition
超低消費電力
– パフォーマンスの良さと低ゲート・カウントの好バランス
– デザイン全てを通して使用されているULP 技術
高度に最適化する高い効率性のコンパイラで Ansi-C においてプログラム可能
– クオリティを損ねることなく、さらに維持しやすく迅速な SW 開発
小さなコア・サイズ (43k ゲート) と小さなメモリ・フットプリント
コアが使用可能
– スタンドアローン・モード (DSPホスト)
– ホスト・マイクロコントローラとともにコ・プロセッサとして
– パワフルなマルチコア・コンフィギュレーション
チップ及び IPとして販売
NXP Ultra Low Power Solutions - October 24, 2006 - 10
CoolFlux DSP アーキテクチャ
フル24／56ビット・データパス
24x 24ビット・マルチプライヤｘ2
56ビットALU ｘ2 + 24ビットALU ｘ1
56ビット・アキュムレータｘ4
JTAG ベースのデバッグインタフェース
小さなコーア：
43kゲート + 4.5kゲート JTAG
プロセス
ボルテージ
MP3デコードの
コアの消費電力
最大周波数
cmos12lvt
1.2 V
0.08 mW/MHz
220 MHz
cmos090LPsvt
1.2 V
0.06 mW/MHz
219 MHz
cmos090LPsvt
0.9 V
0.04 mW/MHz
119 MHz
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超低消費電力DSPコアの事例：
MP3及びＡＡＣアプリケーション
最適化無しのCコード
320kbps でエンコードされた48kHz のステレオ信号
デコードのために必要なのはたったの14MHz
現行の RAM サイズ（ＭＰ３）
– Ｐメモリ： 22Kバイト
– Ｘ＋Ｙメモリ： 30Kバイト
現行の RAM サイズ（AAC）
– Ｐメモリ： 20Kバイト（ＤＲＣ，ＣＲＣを含む）
– Ｘ＋Ｙメモリ： 36Kバイト
90nm、1.2Vでコアの全電力消費は0.9mW以下
NXP Ultra Low Power Solutions - October 24, 2006 - 12
競争力の比較
MP３デコードの消費電力とシリコンサイズ
800%
700%
CoolFlux DSP
600%
X
500%
Y
400%
Z
300%
Y
200%
Q
100%
0%
消費電力 mW/MHz
（低い方が良い）
シリコンサイズ mm2
（低い方が良い）
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オーディオ･サブシステムのベスト・チョイス
補聴器
ローパワー、
ポータブル医療機器
ヘルスモニタ
デジタル聴診器
インプラント
ローコスト用
ハイ・パフォーマンス・
オーディオ
スタンド・アローン
MCUのための
コ・プロセッサ
セットトップボックス
デジタル・テレビ
DVD
デジタル・スピーカ
ポータブル・オーディオ
MP3 フラッシュ、 HD
デジタル・ヘッドフォン
MP3付ディスクマン
マルチメディア・プレーヤの
オーディオ
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アプリケーションソフトウェア1 ソリューションズ
コーデックス（現在）
Noise reduction for voice rec.
MP3 CODEC
Time Scaling var. speed/keep tone for voice
WMA9 Decoder
MIDI playback
AAC LC Decoder with Dynamic Range Compression
Sample Rate Converter
AAC-LC Encoder with Long Windows, MS Stereo,
TNS enabled
AACPlus Ver 1 & 2 CODEC
IMA ADPCM CODEC
AMR NB CODEC
AMR WB CODEC
その他（現在）
Bluetooth Audio Upper Stack
Mathematical library
JPEG decoder
これからのロードマップ
Wideband Speech CODEC G.722
Multi Channel Audio CODECs
High quality low bit rate voice decode and encode
(<10k-bps)
VOIP Stack + Voice enhanc. (AEC etc.)
SBC CODEC for Bluetooth Audio
WMA9 Encoder
OGG Vorbis decoder
WMA DRM 10
BSAC decoder
ZigBee PAN Comm. Stack
サウンド・プロセッシング（現在）
RealAudio decoder
ECG Heart Monitoring processing
Graphic equalizer
DAB/DMB(T) channel demodulation + FM/Stereo/RDS
Spectrum analyzer
Text to Speech (TTS)
Dynamic Bass Boost
Surround Sound
1
カスタマー・リクエストによりさらに情報提供可能。
今度のロードマップは、カスタマー・リクエストによって変化
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ソフトウエア開発環境
(Target Compiler Technologiesのツール・スイート、 NXPにより販売)
最高のコンパイラ・パフォーマンスのための
CoolFlux DSP ISA
 効率性の高い Ansi-C コンパイラ: コンパクト、サイ
クル効率コード、インストラクション・レベル・パラレ
リズムを使用
 余分なアセンブリ・プログラミング不要（コンパイラ、
リンカ、シミュレータ、グラフィック・デバッガに加えア
センブラも）
サイクル・トゥルー、ビット・トゥルーなインスト
ラクション・セット・シミュレータ
+ ソース・レベル・グラフィック・デバッガ
+ 多数のプロファイリング・インフォメーション
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サマリー
NXP が超低消費電力 DSP 及びラジオ・チップを提供
–
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チップに基づいたCoolFlux DSP
ワイヤレス・ボディ・エリア・ネットワーキングのラジオ・チップス
多様なCoolFlux DSP IP:
好パフォーマンス及び低ゲート・カウントでありながら超低消費電力の最適化
ハイ・パフォーマンスなマルチ・コア・アプローチ
アーキテクチャ・フレンドリ−なCコンパイラ
ソフトウエア開発ツール・スイートの中で最適化するコンパイラ
オーディオその他に対応する多数のアプリケーション・ソフトウエア・ライブラリ
オ−ディオ及びアコースティック能力によるワン・ストップ・ショッピング
頑健な、シリコン・プルーブンのハイ・クオリティ IP
チップ及び IP ライセンシングとしての CoolFlux が DSPエコシステムを構築
NXP Ultra Low Power Solutions - October 24, 2006 - 17
NXP Ultra Low Power Solutions - October 24, 2006 - 18

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