nRF54LM20B 芯片相关技术： Nordic端到端边缘AI方案

目录

概述

1 边缘AI介绍

2 核心硬件配置

3 Axon NPU

4 AI性能与能效亮点

5 主要应用方向

概述

Nordic Semiconductor新推出的nRF54LM20B是一款专为电池供电物联网设备设计的、集成神经网络处理器（NPU）的超低功耗无线系统级芯片（SoC）。它代表了Nordic在边缘人工智能（Edge AI）领域的最新进展。

1 边缘AI介绍

边缘AI是： 指在非云端硬件上运行AI算法和神经网络的概念。其涵盖范围广泛，从边缘服务器和网络基础设施，到高性能计算机、笔记本电脑和智能手机，直至Nordic超低功耗SoC内部的微控制器及其应用设备。在Nordic讨论边缘AI时，通常仅指与Nordic SoC和SiP相关的部分——即在低功耗无线设备上运行AI算法和神经网络，将边缘AI真正带到最前沿。

Nordic Semiconductor 为边缘人工智能提供两项独特技术，仅适用于 Nordic 硬件，针对不同应用场景并支持不同硬件目标。

1）Neuton模型

Neuton模型是基于Nordic专有神经网络框架创建的超小型边缘AI模型。其体积小巧且运行高效，使在Nordic任何SoC的常规CPU核心上运行边缘AI应用成为可行方案，可解决基于时间序列传感器数据（如加速度计、惯性测量单元、光电血氧仪、温度及电力测量传感器输出）的多种AI挑战。

2）Axon NPU

Axon是Nordic集成的AI加速器，旨在提升TensorFlow Lite模型的运行速度与效率。Axon NPU将集成于部分Nordic SoC产品中，适用于处理基于高频率时间序列数据的边缘AI挑战，以及音频和图像分类任务。

2 核心硬件配置

nRF54LM20B 集成Axon神经处理单元（NPU）的超低功耗无线系统级芯片，适用于硬件加速的边缘人工智能应用，支持蓝牙低功耗、信道探测、蓝牙Mesh、Zigbee、Thread、Matter、Aliro及2.4 GHz专有协议。其 将 Axon NPU 与 2 MB NVM、512 KB RAM、128 MHz Arm® Cortex-M33 plus RISC-V 协处理器、高速 USB、多达 66 个 GPIO。

其核心特性总结如下：

其他特性：

处理效率和性能：193 CoreMark/mA（3 V 时），503 CoreMark®
得益于集成的 Axon NPU，边缘 AI 能力得到增强
射频功耗：接收时 3.4 mA，发送时 4.8 mA（0 dBm，3 V 时）
睡眠模式功耗：0.7 μA 至 4.0 μA（3 V 时）
最大发送功率：+8 dBm（CSP）/ +7 dBm（QFN）
灵敏度：-96 dBm（1M 蓝牙 LE），-101 dBm（802.15.4）
针对最低总平均电流进行了优化

3 Axon NPU

Axon NPU是Nordic Semiconductor为nRF54LM20B芯片开发的专用AI加速器，其核心是专为超低功耗物联网设备设计的硬件神经网络处理器。简单来说，Axon NPU通过硬件级的高效AI计算，让小型、电池供电的物联网设备也能在本地（无需依赖云端）快速、低耗地处理AI任务，是实现毫秒级响应、保护隐私、并延长电池寿命的关键。

4 AI性能与能效亮点

Nordic为此芯片提供了一套完整的开发工具，以降低边缘AI的开发门槛：

• Nordic Edge AI Lab：一个开发工具平台，旨在简化和加速边缘AI应用的开发。

• Neuton AI模型：这是一系列超小型、可在CPU上运行的边缘AI模型，通常小于5KB。与其他CPU模型相比，其体积可小10倍，速度更快，效率更高。Edge AI Lab能帮助开发者生成用于异常检测、手势识别等场景的定制化Neuton模型。

5 主要应用方向

nRF54LM20B非常适合需要在本地进行实时智能处理且对功耗敏感的设备，主要应用方向包括：