机器人环境建模与导航（SLAM)定位专用芯片AM890
产品描述
本产品是 2019 年国家重点研发计划“智能机器人”重点专项的成果，本项目是“十三五”机器人重点专项中唯一的芯片项目，本项目芯片负责人赵伟兵毕业于清华大学，拥有18年50余次流片的大规模数模混合SoC设计、验证及量产经验；其申请中国发明专利74项、PCT及国际专利8项，分别在IEEE TCAS-I、IEEE电路与系统国际研讨会（ISCAS）和《中国半导体学报》上发表论文3篇。
功能描述
本产品采用“多AP核+实时 MCU核+多硬件加速”的异构多核和两级总线架构设计，集成了视觉和激光处理器算法引擎、算法硬件单元、视觉特征获取引擎、导航引擎、图像引擎、地图引擎、sensor处理引擎，集成片内高速SRAM，DDR，支持多种摄像头接口、多种低功耗模式、多种复位和唤醒功能、多种安全保密支持、多种通用外设，主要应用在移动机器人领域。
AM890是一颗集成SoC，包含1个32位RISC运动控制MCU，3个对称运算处理器MPU，多种硬件专用加速电路；集成片内高速SRAM，DDR；IO为2.7~3.6V电压，CORE为1.3V电压；支持多种低功耗模式，多种复位和唤醒功能，多种安全保密支持，多种通用外设；其丰富的外设接口额外适配3D ToF和线激光模组，在实现激光导航算法计算和机器人运动控制的同时避开障碍物；灵活而流畅的运动模式切换，让机器人有效覆盖障碍物周围的待清扫区域；精准而全面的障碍物检测，有效减少机器人的碰撞和卡死。
本产品作为一款低功耗、高算力、高性能的专用芯片，填补了机器人建图及定位导航专用芯片领域的空白，为机器人感知和移动控制提供了有效支撑；同时，通过推进基于本产品的移动机器人专用模组的定位导航系统敏捷设计及标准化，助推我国机器人产业化进程，驱动实现了行业高质量发展，进而提升了我国机器人的全球竞争力，抢占了行业制高点。
本产品的创新性主要有以下4点：
1. 机器人专用高效能异构多核系统的芯片架构设计
目前针对在机器人系统中使用的通用芯片无法兼顾“大量数据处理任务和高实时性响应任务”两方面的需求，只能通过独立的两颗芯片来分别处理图像/激光数据和实时性要求高的机器人运动控制系统，本项目芯片通过将两颗应用级处理器内核和一个高实时性控制器集成在一颗芯片之中，很好的解决了传统通用芯片无法兼顾处理“大量数据处理任务和高实时性响应任务”的问题，实现整个系统性能的最佳能效。
2. MaNSoC片上总线的高带宽传输技术
芯片系统通过总线共享+片上网络相结合的方式实现高速有效的片上资源互连，内核和模组通过共享总线的方式互连，设计简单可靠，图像/激光数据加速处理的模块之间通过专用的片上局部总线进行互连，保证相关模块间对带宽的需求，同时将这些模块对一级总线的带宽需求降低，保证以共享总线的方式满足内核和模组之间进行通讯的带宽需求，提高整体效能利用率。
3. 片上系统的低功耗控制设计
在机器人系统中，功耗的控制极为关键，直接关系到产品的实用性，因此如何降低芯片的动态及静态功耗，是机器人SoC功耗控制的关键技术之一，通过软硬件协同设计，在系统和芯片制备两个方向进行MaNSoC的设计，将产品在视觉/激光的应用方案上的功耗控制在国际一流水平。
4. 存储器的拓扑结构及接口带宽优化技术
处理器与主存储器之间的速度差距一直是处理器结构设计中必须考虑的问题，存储系统自身的体系结构设计直接影响系统整体性能。在 MaNSoC 设计上采用了金字塔形式的存储器结构，在此基础上在图像/激光数据加速处理模块中设计了高速局部缓存，在和主存储器进行读写操作时，结合主存储器的读写操作时序特点，进行了数据读写预排序处理技术，提高了主存储器的有效操作带宽。
量产与销售情况
本产品已实现大批量量产。
应用情况
本产品实现机了在家居、商超和室外园区等复杂动态场景的多任务典型应用。目前本产品已完成在家居清洁机器人的应用验证并大规模量产，同时已应用到割草机器人、电力巡检机器人、商用室内清洁机器人等产品中。其丰富的外设接口额外适配3D ToF和线激光模组，使应用产品实现激光导航算法计算和机器人运动控制的同时避开障碍物，提高清扫覆盖率；精准全面的实时检测，有效降低机器人的碰撞和卡死情况。且应用机器在线路规划、爬坡、主动避障、沿边效果等方面的性能表现突出，远超国产同类机型。未来将持续进行芯片技术迭代升级，保障产品更好地应用在复杂的室内家居、室内商超及室外园区等场景。
基于本产品优越的性能和超高的性价比，本产品获得了市场的高度认可，已与多家知名厂商建立合作，目前，已开展合作的客户包括德国凯驰(Karcher)、SHARK、安克、小米、华为、美的、海尔、简单有为等国内外知名品牌。
产品对标
市场上的扫地机器人大部分采用RK，全志，sigmastar等通用方案或采用我们的专用芯片方案。AM890相比竞品，具有更高的集成度，可以实现单片的运动控制和slam的处理，方案复杂度低，便于生产。在slam处理性能上，AM890的硬件加速单元性能优于竞品，有更高的能效比。
