はじめに
Intel Corporationが2015年11月2日付け（アメリカ、カリフォルニア州サンタクララ：現地時間）で「New Intel IoT Platform Makes More ‘Things’ Smart and Connected」というニュース・リリースを掲載しました。
このメモでは、このリリースの中で触れられている「Intel® Quark™ microcontroller D1000」「Intel® Quark™ microcontroller D2000 for IoT solutions」および「Intel® Quark™ SE microcontroller」の仕様について概要をまとめてみたいと思います。
Intel® Quark™ microcontroller D1000（コードネーム：Silver Butte）
| 特徴 | 内容 |
|---|---|
| CPU | MCUに適合させた 33 MHz 32-bit ハーバード・アーキテクチャー※1 |
| フラッシュ・メモリー | 命令 32 KB + データ 4 KB 保持 10年以上 耐久 20,000サイクル以上 |
| RAM | 8 KB |
| ROM | 8 KB |
| スタンバイからの復帰 | 3 μs 未満 |
| 汎用タイマー | 3 |
| ウォッチドッグ・タイマー | あり |
| リアルタイム・クロック | あり |
| UART | 2 |
| SPI | 2（最大4デバイスに対応するマスターが1、スレイブが1） |
| I2C | 1（マスター/スレイブ） |
| 同時シリアル入出力 | 全て（5チャネル） |
| ADC | 19チャネル SAR（12/10/8/6-bit @ 2.4/2.8/3.3/4.1 MSps） |
| コンパレーター | スタンバイからの復帰が可能なコンパレーター：19 高速：6 低消費電力：13 |
| セキュリティー | セキュリティー専用ピン、JTAGロックアウト |
| パッケージ・タイプ | 40-pin QFN, 6×6 mm |
| 電源ドメイン | 5 |
| クロック・ドメイン | 8 |
| 最小/最大 水晶数 | 0/2 |
| 水晶発振器 | 20 – 33 MHz （オプショナル） 32 KHz （RTC用、オプショナル） |
| シリコン発信器 | 4/8/16/32 MHz ±2% |
| ADCクロック・ジェネレーター | 15.625 KHz ～ 33 MHz |
| CPUクロック・ジェネレーター | 125 KHz ～ 33 MHz |
| 入力電圧 | 1.6 – 3.6 V |
| フラッシュ書き込み電圧 | 1.6 – 3.6 V |
| 最大周波数電圧 | 1.6 – 3.6 V |
| 電圧レギュレーター | 1.35 – 1.8 V ±10% リニア低損失 1.0 ～ 300 μA 負電流 0.3 – 50 mA |
| アクティブ電流＠3.3 V | 0.5 mA ＠ 1M Hz 1.3 mA ＠ 4MHz 7.7 mA ＠ 32 MHz |
| スタンバイ電流＠3.3 V | 2.1 μA（RTCを除く） 4.8 μA（RTC込み） |
| 維持電流＠3.3 V | 1.6 μA（RTCを除く） 3.0 μA（RTC込み） |
注記
- 電力は25℃において3.3 Vの電源と静的なI/Oにおけるデバイスで計測しました。
- アクティブ電力は64点高速フーリエ変換を実行中に計測しました。
- 電力とレイテンシーの値はシリコン発信器が使用されていると仮定します。
- RTCを省いたスタンバイ電流と維持電流は1つの低消費電力ウェイクアップ・コンパレーターが有効であると仮定します。
※さらに詳しい仕様については別のメモ「Intel Quark Microcontroller D1000について」を参照ください。
Intel® Quark™ microcontroller D2000 for IoT solutions（コードネーム：Mint Valley）
| 特徴 | 内容 |
|---|---|
| CPU | 32-bitのプロセッサー＠32 MHz動作する、x87浮動小数点演算ユニットを取り外したIntel® Pentium® x86との互換性 |
| フラッシュ・メモリー | 命令 32 KB ＋ データ 8 KB |
| RAM | 8 KB |
| 汎用タイマー | 2 |
| PWM（Pulse width modulator） | 2 |
| ウォッチドッグ・タイマー | 8 μs から 60 sの分解能を持つ（32 MHz駆動時） |
| RTC（Real-time clock） | 1 Hzから32.768 kHzで動作する32-bitカウンターをソースとする |
| UART | 2つの16550と互換性のあるインターフェース |
| SPI | 2（1つは4つのデバイスまでが使用可能なマスター、1つはスレイブ） |
| 汎用I/O（GPIO） | 独立して構成可能な25本 |
| I2C | 1（マスター/スレイブ） |
| ADC | 19チャネルのSAR（12/10/8/6-bit@2.4/2.8/3.3 MSps） |
| アナログ・コンパレーター | 19本のアナログ・コンパレーター：
|
| DMA（Direct Memory Access） | 片方向2チャネル |
| セキュリティー | セキュア・アップデート 8 KB OTP（One-time Program：1度だけ書き込み可能） JTAGロック 分離したSRAM領域 オンダイ統合されたNVM（不揮発メモリー）の読み出し/書き込みアクセス制御 |
| パッケージ・タイプ | 40-pin QFN, 6×6 mm |
| 水晶発信器（外部発信） | 32 MHz 32.768 KHz |
| シリコン発信器（内部発信） | 32 MHz 32.768 KHz |
| ADC | 逐次比較 シングルエンデッドの19入力 1.8 – 3.6 V |
| CPUクロック生成 |
4/8/16/32 MHz RTCクロックをソースとする低消費電力コンピュート・モード |
| 電圧 | PCDD: 1.8–3.63 V AVDD: 2.0 – 3.63 V IOVDD: 1.8 – 3.63 V DVDD: 1.8 V +/- 10% |
| SoCの状態 | アクティブ、スリープ、およびオフ |
| プラットフォームの電力 | DC-DC 2.0 V, 3.3 V |
| 動作温度 | -40 ℃ ～ +85 ℃ |
Intel® Quark™ SE microcontroller（コードネーム：Atlas Peak）
| 特徴 | 内容 |
|---|---|
| CPU | 32-bitのプロセッサー＠32 MHz動作する、x87浮動小数点演算ユニットを取り外したIntel® Pentium® x86との互換性 8 KB 命令キャッシュ、2ウェイ・アソシエイティブ |
| センサー・サブシステム | 32-bit DSPコア＠32 MHz ARC v2 ISA※2と浮動小数点演算ユニットをサポート 8 KB 命令キャッシュ、2ウェイ・アソシエイティブ 8 KB DCCM※3 |
| パターン・マッチング・アクセラレーター | 128ニューロン（1ニューロンあたり128コンポーネント） |
| フラッシュ・メモリー | 384 KBのオンダイのフラッシュ・メモリー
8 KBのOTP（一度だけ書き込み可能なメモリー） |
| RAM | オンダイのSRAM 80 KB |
| 汎用タイマー | 4 |
| ウォッチドッグ・タイマー | 1 |
| RTC（Real-time clock） | 1 Hzから32.768 kHzで動作する32-bitカウンターをソースとする |
| UART | 2つの16550と互換性のあるインターフェース |
| SPI | 2（1つは最大4デバイスまで使用可能なマスター、1つはスレイブ） |
| 汎用I/O（GPIO） | 独立して構成可能な32本 追加でセンサー・サブシステムを経由して使用可能な16本 |
| USBコントローラー | 1.1のデバイス専用コントローラー |
| I2C | 2つの汎用I2Cインターフェースがあり、これはマスターまたはスレーブに構成可能 2つのマスターを構成できるのはセンサー・サブシステムのみ。 インターフェースのスピード： 100 kbps, 400 kbps, and 1 Mbps |
| I2S | 2つのI2Sインターフェース：
|
| ADC | センサー・サブシステムに存在する1つのADCコントローラー 19のシングルエンデッド入力 12-bit分解能 |
| アナログ・コンパレーター | 19本のアナログ・コンパレーター：
|
| DMA（Direct Memory Access） | 片方向8チャネル |
| セキュリティー | 8 KB OTP（One-time Program：1度だけ書き込み可能） JTAGロック オンダイ統合されたNVM（不揮発メモリー）の読み出し/書き込みアクセス制御 |
| パッケージ・タイプ | 10×10 mm, 144-BGA |
| 水晶発信器（外部発信） | 32 MHz 32.768 KHz |
| シリコン発信器（内部発信） | 32 MHz 32.768 KHz |
| CPUクロック生成 |
4/8/16/32 MHz RTCクロックをソースとする低消費電力コンピュート・モード |
| SoCの状態 | アクティブ、スリープ、およびオフ
|
| プラットフォームの電力 | DC-DC 1.8 V, 3.3 V |
| 動作温度 | -40 ℃ ～ +85 ℃ |
注記
- 電力は25℃において3.3 Vの電源と静的なI/Oにおけるデバイスで計測しました。
- アクティブ電力は64点高速フーリエ変換を実行中に計測しました。
- 電力とレイテンシーの値はシリコン発信器が使用されていると仮定します。
- RTCを省いたスタンバイ電流と維持電流は1つの低消費電力ウェイクアップ・コンパレーターが有効であると仮定します。
出荷時期
Intel Quark microcontroller D1000は発表当日から、Intel Quark microcontroller D2000は今年度末までには、そしてIntel Quark SE SoCは2016年の前半に使用可能となる見込みです。
Wind River Rocket
Intel Corporation傘下のWind Riverは今回の発表に合わせる形でx86やARMで動作するRocketというRTOSを発表しました。わずか4 KBで動作するという極小のRTOSです。
IoTが動作するMCUを地（Earth = Deep Edge）と考え、雲（Cloud）へ射出するためのロケットという意味合いでのネーミングのようです。
まとめ
正式発表を受けて、まずは仕様をまとめてみました。この3種の製品はどれも同じ周波数帯に向けられたもので、Intel® Quark™ microcontroller D1000と同D2000は比較的似た特性を持っているように見えます。しかし、それぞれの機能は異なり、そのターゲットも異なるものであるということを示しています。一方でIntel® Quark™ SE microcontrollerは似てはいるものの若干異なる構成となっています。
これらを見比べてみると、Intel® Quark™ SE microcontrollerだけは明らかに別の設計となっているように感じます。
参考資料
- New Intel IoT Platform Makes More ‘Things’ Smart and Connected
- IoT – Wind River Rocket – Free RTOS for IoT devices and MCUs | Intel® Developer Zone
- Intel® Quark™ Microcontroller D1000: Get Started
- Intel® Quark™ Microcontroller D2000: Get Started
- Intel® Quark™ SE SoC: Overview
- IA-32互換命令セットですが、ハーバード・アーキテクチャを採用している関係で一部は従来のIA-32の動作と互換性がありません。
- SynopsysのDesignWare ARC EM Processor Familyに属するARCv2DSP ISAのことです。このProcessor IPを使用しているようです。
- Data Closely Coupled Memory