Reza Kazerounian曾在许多世界最大的微控制器公司的前线工作过。

他曾在Atmel（现在的Microchip）担任微控制器和连接业务部门的总经理。在此之前，他在飞思卡尔（现在的恩智浦半导体）领导汽车和工业业务，负责连接、微控制器、传感器和模拟产品部门。在登陆飞思卡尔之前，他曾在意法半导体公司担任管理职务，包括担任意法半导体公司美洲地区的首席执行官。

他亲眼目睹了半导体行业如何为物联网（IoT）时代做准备。

Kazerounian说，如果你看一下未来的智能物联网设备，在安全、连接、硬件加速、集成、软件重用和其他方面有很多不足之处。但他在2019年共同创立的初创公司Alif Semiconductor正试图填补这些空白，并通过新的高能效、以人工智能为重点的嵌入式处理器阵容来对抗恩智浦、意法半导体和TI等公司。

Alif公司总裁Kazerounian说："我们希望提供一种开发未来嵌入式系统的新方法。"

本月初，该公司推出了其第一个处理器系列Ensemble，该系列从单核MCU到四核嵌入式处理器，是各种物联网设备在严格的电源包络下的理想选择，这些芯片将人工智能内核植入硬件。Alif还发布了其Crescendo系列，具有蜂窝式LTE Cat-M1和NB-IoT连接性，支持GPS和其他全球定位功能。

这家在全球拥有200多名员工的硅谷初创公司，正试图通过为物联网市场设计其嵌入式处理器来脱颖而出。Kazerounian说："作为一家初创公司，我们可以从一张干净的纸上开始设计，而不必受制于向后兼容过时的传统产品、IP或硅工艺。"

表1. Ensemble和Crescendo系列有不同数量的实时MCU内核、AI加速器和MPU内核。

根据公司的文件，这家初创公司有志于成为嵌入式处理器领域的领先者，迄今已筹集了超过7000万美元的资金，主要来自WRVI Capital、Kleiner Perkins和Lightspeed Ventures。该公司的另一位联合创始人是赛义德-阿里，他在Marvell于2018年同意以60亿美元收购Cavium之前，曾担任该公司的总裁、董事长和首席执行官。该公司的首席执行官Ali之前还在三星电子担任过领导职务，他在那里创办了闪存和CPU业务。

Ensemble系列涵盖了从单核Arm Cortex-M55 MCU到其所谓的 "融合处理器"，可以扩展到双Cortex-A32微处理器（MPU），以运行Linux和其他丰富的嵌入式操作系统，以及最高可处理实时操作系统（RTOS）的双Cortex-M55 MCU。Cortex-M55比以前的Cortex-M系列MCU有了很大的提高，而又没有把功率推到顶点（表1）。

每个Cortex-M55内核的时钟频率最高为160或400 MHz，与自己的Arm Ethos-U55 NPU结合在一起，使Ensemble系列具有在物联网设备的空间、内存和功率限制下加速人工智能的性能。机器学习加速器的时钟频率高达160MHz，而Cortex-A32的最大时钟频率为800MHz。Alif还利用Arm在Cortex-M55中的Helium矢量处理扩展来提高AI工作负载的性能。

这些芯片辅以 "大型 "片上SRAM，使更大的机器学习模型能够在芯片内安装，并辅以Flash存储器。这些芯片支持单一的3.3伏电源，增加了用于图形和成像的特殊用途加速器、安全飞地和智能电源管理单元（PMU），在不使用时关闭了芯片上的资源。Arm公司表示，Ensemble是广泛的物联网设备的理想选择，从智能家居小工具、冰箱和洗衣机等电器到工业系统。

所有的芯片都是基于单一的 "结构"，包括I/O、外设、电源管理、中断处理和其他功能，这降低了该公司用新的SKU扩展其产品线的门槛。这也使开发人员有能力在不同的设备之间重复使用大量的软件，而不是在他们想要建立一个新产品时从头开始，或者升级到更先进的具有更大内存池或更多CPU资源的Ensemble或Crescendo SKU（图1）。

Kazerounian说，这对开发物联网设备来说是一个 "改变游戏规则"，因为它可以节省时间和降低成本。

相反，使用嵌入式控制器并不是从同一张规划良好、具有前瞻性的白纸开始的，当开发者从一个项目到下一个项目时，他们必须创建和使用的软件变得支离破碎、不兼容、臃肿，而且效率低下。但是，随着设备都共享相同的结构，"软件重用的因素就会激增，对开发者有利。

图1. Crescendo（左）和Ensemble（右）中旗舰融合处理器的方框图。

其战略的另一部分是在推出Arm的技术方面与更大的竞争对手保持一致。据阿利夫说，从零开始 "打开了在我们设备系列的各个方面使用最新技术的大门"。

去年，该公司与谷歌、英飞凌、恩智浦、三星和意法半导体等技术和半导体巨头一道，成为Arm的M55 MCU和U55 NPU内核的早期合作伙伴之一。

许多物联网设备经常由微小的电池供电，从绑在消费者手腕上的可穿戴设备到贴在工厂设备上的传感器，或者塞进路灯或其他智能基础设施内的传感器。但是，随着公司为这些设备增加更多的计算能力，对电池的压力也随之增加。

为了解决这个问题，这家初创公司开发了一个独特的 "自主智能电源管理"（aiPM）单元，允许对处理器的资源以及何时为其供电进行 "细粒度控制"。aiPM具有几个独立的智能电源域，可以在不同内核不活动时自动关闭它们。此外，通过其内部电源调节、排序和调节，aiPM可以取代电路板（PCB）上的独立电源管理IC（PMIC）。

这种软件可配置技术的工作原理是，只向系统中在特定时间需要的部分供电，然后在其他时间将其关闭。因此，aiPM甚至允许Ensemble和Crescendo系列中的四核融合处理器在需要时像小型特殊用途微控制器一样消耗电力，帮助延长消费机器人或其他物联网产品的电池寿命。

这家初创公司对Ensemble和Crescendo进行了设计，以便高效的Cortex-M55 MCU和Ethos-U55 NPU在感知周围环境的振动或声音时以非常低的功率水平运行。然后高效的M55可以以 "升级的方式 "唤醒设备的其他部分（如高性能M55 MCU、A32 CPU、U55 NPU或其他处理器引擎）来执行它面前的工作负荷。

然后，电源管理系统负责在不再需要它们的时候将它们全部关闭。在 "停止 "模式下，在实时时钟和唤醒源运行的情况下，这些芯片的功耗低于1uA。

Crescendo系列是基于与Ensemble相同的架构。但它通过支持LTE Cat-M1和NB-IoT蜂窝网络、用于简化设备管理的可选集成SIM以及GPS、伽利略和格洛纳斯等全球定位系统而脱颖而出。此外，GNSS技术可以与蜂窝式物联网调制解调器同时运行，这使客户可以避免分时功能。

蜂窝无线电支持一系列全球频段，并在芯片上直接集成了两个射频功率放大器，这有助于减少材料清单（BOM），为更小、更简化的射频模块打开大门。

该公司将所有这些构建模块——内存、电源管理、射频、定位、安全和人工智能——放在同一个单片芯片上，尽可能接近于单片物联网设备。Ensemble和Crescendo系列基于Alif所称的“最新”绝缘体上硅(SOI)工艺技术，兼顾了物联网设备的性能和节能。

Alif表示，Crescendo提供了智能路灯或其他城市基础设施、便携式医疗设备、无人机、安全摄像头和可穿戴设备等所需的主要功能，所有这些都在一个芯片中。

Ensemble和Crescendo解决的另一个优先问题是安全性。该芯片具有先进的片上安全功能，具有多层保护，可防御流氓软件攻击，限制对安全证书的访问，提供Arm TrustZone之上的另一个安全级别。

这些芯片包含一个独立的安全子系统——称为“安全飞地”——配有专用CPU和内存，以及不可变的安全密钥存储和加密硬件加速器。enclave还充当信任根(RoT)，以运行安全引导，它检查每次系统启动时没有恶意更改任何内容。子系统还提供设备完整性保护和安全标识等功能。

这些特性的总和还允许对终端产品进行安全的生命周期管理。客户可以选择使用这些特性的一个子集，但是一旦安装了这些特性，它们将在产品的整个生命周期中保持活动状态。

目前，集成电路正在为领先客户提供紧凑晶圆级芯片级封装(WLCSP)和双排四平无引线(DR-QFN)封装的采样。Crescendo阵容现在也在WLCSP包中取样。

该公司从每条生产线20至30个sku开始，但芯片的共享架构允许Alif迅速扩大这一数字。此外，Alif的软件、开发工具和工具包现在也可用。

该公司表示，计划在2022年第一季度完成芯片的生产资格认证。