【芯片】移動AI芯片大步邁向普及化,手機都能成為AI加速器
發布日期:2020-01-02
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2019年10月,移動處理器龍頭ARM大動作宣布加入競爭激烈的移動AI芯片戰局,除了發布了全新神經網絡處理器Ethos NPU產品,專門鎖定移動AI、ML推論的運算需求,還一口氣推出兩款不同性能的全新NPU產品N57與N37,分別對應中端到低端市場,加上先前推出的N77處理器,ARM的NPU系列已能夠涵蓋高、中、低端不同產品。

這3款Ethos NPU都支持主流神經網絡架構,包括CNN與RNN等,可用于圖片分類、語音識別與NLU的應用,也能支持8進制與16進制整數數據類型。其中性能最高的Ethos-N77處理器(先前稱為ARM ML處理器),可以提供每秒4萬億次的運算(TOPS),在2018年推出該產品后,至今已有多達2.5億個ARM設備使用(含手機)。
另外,兩款中低端NPU,提供的AI算力也不差,主流或中端市場定位的N57處理器,最大運算力可達2TOPS,即使是配置最低的NPU處理器N37,也有達到1TOPS的算力。這兩款NPU均可提供基本的ML或AI推論執行能力,更是未來中、低端手幾率先可以采用的首款AI處理器產品。該年10月推出后,按以往經驗來看,最快2020年上半,就能夠在一些新款中端、入門手機里,看到使用這兩款AI芯片的算力,提供的AI服務或新功能。除了手機設備以外,智能攝影機、家庭網關、DTV數字電視也都能支持。
更強大AI加速運算芯片推出
除了中、低端市場,在提供更高性能的AI加速運算產品方面,也有新進展。例如,手機大廠三星最新款旗艦5G手機芯片,就采用內置雙核NPU的Exynos 990處理器,還搭配一個改良設計的DSP芯片,每秒最高可執行10萬億次運算,等同于是一臺迷你AI計算機,對比Nvidia推出機器人專用的GPU硬件組件Jetson Xavier NX,性能為14 TOPS,但Exynos 990處理器的功耗更低,而且能裝在更小尺寸的手機里,通過這樣一個內置更高運算力的AI處理器,能夠更即時在手機上執行AI、ML模型推論,不需要將數據回傳云計算就能迅速完成臉部識別、場景偵測等各種AI應用。
就在三星發布5G手機芯片后的隔一個月,臺灣手機芯片大廠聯發科,也在2019年11月同樣推出集成了更先進AI功能的5G手機芯片,運算性能達到4.5 TOPS,幾乎不輸給蘋果新款iPhone 11的A13 Bionic處理器,能夠處理比以前更多且更復雜的AI應用,例如照相優化、圖像分類、AI臉部識別等等。
從技術架構來看,在這款天璣1000處理器上,還采用2個大核、3個小核,搭配1個微小核的三層式運算架構,來打造新一代APU加速器(AI Processing Unit),能夠針對手機上不同AI應用的執行,交由適合的運算核心層來負責,讓這三個性能不同的核心層能夠互補,來有效控制高性能下的功耗。
舉例來說,如果有較高AI加速運算需求時,就可以交由APU最上層的二個大核心處理,對于需要長時間、全景處理的AI運算,則可改用中間層這3個小核心執行,雖然運算力沒大核高,但可以較長時間執行,避免過度耗電。甚至該芯片還設計了一個人臉偵測專用的微核心,能夠通過硬件加速的形式,來達到更高偵測準度,并改善耗電。該處理器2020年同樣將搭載于5G新手機。
很早就在手機內置AI芯片的Google,更在推出新款Pixel 4手機時,結合自家邊緣運算設備專用的ML加速器架構Edge TPU,打造新一代AI處理器芯片Pixel Neural Core,并搭配各種主要ML優化工具與軟件,使得手機在執行這些AI或ML推論模型時,可以提供更高的準度,而且處理更即時、更省電,借由這顆AI芯片,來提升處理性能用于手機上的臉部解鎖、智能語音助理Google Assistant,以及智能相機等任務。
因為是專門為了AI加速運算而設計,針對一些特定的復雜數學任務加以優化,所以,跟現在通用CPU相比,可以更好地提升手機AI算力與降低功耗。
隨著AI專用芯片在手機上的重要性,與日俱增,甚至更進一步變成未來每一只手機都要有的標準配備,就像是現在CPU和GPU一樣,這也意味著,未來更多移動應用,都能通過手機內置AI芯片的算力,來執行各種AI應用。
以前,因為手機硬件算力不夠強,即使是想要在手機上執行AI應用,企業或移動App開發商得先通過云計算執行這些AI推論模型,接下來,才將計算完的結果回傳到手機上,再回復給用戶,如Google語音助理就是采用這個方式,現在,有了這些配備AI芯片的手機出現,以后,直接在手機上面就能執行如臉部識別、語音識別、NLP等推論模型,讓這些AI應用也能脫機作業,借此改善網絡限制造成的服務延遲。在更高算力的AI芯片推出之后,更將加速AI應用在手機設備的普及。
當移動App走向AI化,企業IT更得要重新思考對策,來因應使用環境的改變,才能與其他對手競爭。
盡管現在的無人機市場還處于消費級階段,不過自2014年已經開始了爆發式增長的階段。在大疆零度之后,更多的企業進入了這一高速成長的市場。出貨量從以前的百K級以內增長到現在的百K/年,相比以前已經有10倍的增長。不過,續航時間、載重能力仍然是現在無人機廠商需要面對的挑戰。但可以預見,無人機市場的潛力仍然巨大,前途依舊不可估量。
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應用領域:新能源汽車電子、智能機器人、無人機、醫療電子、2.4G無線通訊、微波通信、光網絡通訊、藍牙、移動終端、物聯網、工業控制、及安防行業都取得一定的市場占有率。
晶友嘉是品質晶振生產廠家,歡迎來廠蒞臨指導,電話:0755-32840201
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