Apitronix欲以tasklet創新晶片設計 顛覆嵌入式系統產業
英國半導體新創系列報導之 2
總部位於英國的新創公司 Apitronix Semiconductor 成立於 2024 年，其目標是透過突破性的處理器設計方法，掀起嵌入式系統產業的創新浪潮。
在最近一次與 TechSoda 的獨家訪談中，Apitronix 的執行長 Ed French 分享了公司的願景以及驅動其發展的創新技術。
Apitronix 的靈感源於希望為當前嵌入式系統中普遍存在的效率低下問題帶來解決方案的起心動念。French 的一位在嵌入式系統領域工作的同事觀察到，有時高達 95% 的晶片運算能力被作業系統的額外運算開銷和任務同步所消耗，僅剩下 5% 用於實際的計算。
French 解釋說：「我們意識到這個產業不會自行改變。這是一個根本性的轉變，因為只有透過新的硬體才能改變軟體的工作方式。因此，我們必須自己設計製造晶片。」
這個鮮明的認知激發了 Apitronix 的想法——創造一種從根本上改變軟體在嵌入式系統中運作方式的晶片。
「Tasklet」：新穎的晶片架構
Apitronix 的核心創新在於其「tasklet」架構，其靈感來自人腦的模組化和並行特性。與通常依賴獨立晶片進行即時馬達控制的傳統系統不同，Apitronix 是以 tasklet 進行獨立且可預測地運作。這種確定性的行為確保了馬達控制等關鍵功能永遠不會被其他進程中斷。因此，開發人員可以透過將所有功能整合到單一的即時中央處理器中，來消除外部 IC，從而降低系統複雜性和產品成本。
由於要協調軟體的運算開銷，傳統晶片通常難以有效利用多個核心。相比之下，Apitronix 使用由其專有的「MessagePrism」系統驅動的訊息傳遞架構。該晶片具有 220 個超小型 RISC-V 核心，每個核心都透過由程式合約管理的預定義、確定性通道進行通訊。這確保了時序和效能，同時透過隔離和控制核心間的互動來防範惡意軟體、安全漏洞和供應鏈攻擊。
Tasklet 架構的優勢
與傳統晶片設計相比，tasklet 架構具有幾個關鍵優勢。其大規模並行的結構提供了顯著更高的運算能力，可在廣泛的應用中實現高性能處理。底層的訊息傳遞系統減少了協調開銷，確保了高效的即時執行。透過基於合約的通訊模型，本質上增強了安全性，該模型隔離了 tasklet 並阻止了未經授權的互動。這種設計還簡化了軟體開發，使開發人員能夠實施直接的軟體模型，而無需複雜的優化。
儘管核心數量很高，但該架構卻非常節能——透過關閉非活動核心並消除分支預測等耗能機制來節省電力。
TechSoda 諮詢的一位資深半導體產業專家，在五個關鍵特性上比較了 Apitronix Tasklet 處理器和具有即時作業系統 (RTOS) 的傳統微控制器 (MCU)。Apitronix 處理器通常在即時效能、可擴展性、模組化和整合方面表現出色，在這些領域提供了強大的能力。它透過為每個任務分配專用核心來實現高即時效能；透過向更多核心添加更多 tasklet 來實現擴展；透過隨插即用的 tasklet 來促進模組化；並透過用單一晶片取代 MCU 和 RTOS 來簡化整合。
相比之下，具有 RTOS 的傳統 MCU 在這些類別中的評級為中等到低，需要仔細調整才能實現即時效能，由於核心數量較少，可擴展性有限，採用單體式或緊密耦合的程式碼，並且可能需要額外的晶片或複雜的軟體才能進行整合。然而，由於使用熟悉的工具和程式設計風格，傳統的 MCU + RTOS 在開發的便利性方面具有優勢，而 Apitronix 處理器由於其新模型，設計開發便利性評定為中等，儘管它不需要管理線程或干擾(interrupts)。
垂直產業和應用
French 分享說，Apitronix 的技術鎖定了幾個關鍵的垂直產業：
汽車產業： 汽車產業正面臨縮短上市時間和管理集中式運算複雜性的壓力。Apitronix 的解決方案可以顯著加速開發週期，並提高汽車軟體的可靠性和安全性。
國防產業： 國防領域也需要敏捷性和快速迭代。Apitronix 的技術能夠快速實施無人機等應用的控制模型，縮短開發時間並確保即時效能。
一般消費電子、白色家電和物聯網： Apitronix 看到了汽車和國防以外廣泛應用的潛力，包括消費電子、白色家電和物聯網設備。該公司預計其即時協處理器將成為通用處理器旁邊的標準組件，從而提高各種設備的效能和因應能力。
Tasklet 商店：嵌入式軟體市場的願景
Apitronix 也在開創「Tasklet 商店」的概念——一個嵌入式軟體組件的市場。tasklet 架構能夠分發具有保證行為的二進制程式碼，使開發人員能夠創建和銷售可重複使用的軟體組件。這有可能透過促進創新和創造新的商機來徹底改變嵌入式軟體產業。
競爭與未來發展
雖然 Apitronix 的技術是獨一無二的，但它面臨著來自使用即時作業系統和其他新型嵌入式系統解決方案的公司的競爭。該公司認為，其對訊息傳遞架構和 tasklet 概念的關注，在滿足對即時效能、安全性和效率日益增長的需求方面，提供了明顯的優勢。
Apitronix 目前正在籌集資金以支持其成長和發展。該公司還積極與潛在合作夥伴和客戶接洽，以探索合作和專案。
訪問台灣的目標
French 即將於六月訪問台灣，這在多個方面都具有重要的戰略意義。鑑於台灣在全球半導體生態系統中的核心地位，Apitronix 將優先發展與當地產業領導者的強大供應鏈的合作關係，以確保其小晶片的可靠性和可擴展性。他也有興趣加深對台灣汽車產業的了解以及其在即時處理系統方面的優勢啟動合作，擴大其在國防領域的影響力。
此外，該公司正在探索其核心領域以外的合作夥伴關係——特別是與開發平板電腦等設備的通用處理器的公司合作——在這些領域，其即時協調處理器技術可以帶來顯著的效能提升。
Apitronix 在嵌入式系統方面的創新方法有可能改變各個產業。該公司專注於解決與即時效能、安全性和軟體開發相關的關鍵挑戰，使其成為嵌入式運算未來發展中的關鍵參與者。
Apitronix 是英國創新局（Innovate UK）「全球商業創新計畫」（Global Business Innovation Programme, GBIP）所率領將於 6 月 2 日至 6 日訪問台灣的 14 家英國半導體新創之一。歡迎報名與Ed French面對面交流：
📆 時間：6 月 4 日（星期三）13:30
📍 地點：WSICC 暐順國際會議中心
📝 報名連結：https://lnkd.in/gVMrmyXn
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