在過去十年中，Arm進(jìn)行了大量投資，并優(yōu)化性能，實現(xiàn)AI算子延展與部署簡化，與生態(tài)伙伴更是在智能家居、智能零售與智能制造等領(lǐng)域不斷創(chuàng)新，從優(yōu)化各類傳感器必需的嵌入式處理器以實現(xiàn)超低成本、低功耗和小面積并支持控制級代碼的開發(fā)，到推出增強(qiáng)算力與安全的Armv8-M和Arm TrustZone，嵌入式領(lǐng)域的Armv8.1-M，以及發(fā)布使CPU能夠執(zhí)行更多計算密集型的AI推理算法的Arm Helium技術(shù)，乃至迎合更高性能和更復(fù)雜AI工作負(fù)載的Arm Ethos系列AI加速器，應(yīng)用層級也從家庭向企業(yè)級、工業(yè)5.0并舉，進(jìn)展令人振奮。

生態(tài)是計算之本。Arm軟硬件計算平臺吸引了各方生態(tài)創(chuàng)新，例如恩智浦半導(dǎo)體(NXP)的i.MX系列、瑞薩電子(Renesas)的RA8系列、英飛凌(Infineon)的PSoC Edge和Alif Semiconductor的Ensemble等邊緣AI芯片方案，帶動著邊緣AI的革新。

目前，全球90%的AI都運行在基于Arm架構(gòu)的CPU上，這些持續(xù)投入使Arm成為全球最普遍的AI計算平臺之一，吸引了越來越多的開發(fā)者加入。

兩款新品亮相

4月9日，Arm智能物聯(lián)產(chǎn)品組合中又新增一些新成員。

1）新一代AI微加速器：Arm Ethos-U85 NPU

Arm Ethos-U NPU系列是業(yè)界首款A(yù)I微加速器，英飛凌、恩智浦半導(dǎo)體、奇景光電(Himax)、Alif Semiconductor和Synaptics等領(lǐng)先企業(yè)均已推出搭載Ethos-U的量產(chǎn)芯片。

與上一代產(chǎn)品相比，Arm Ethos-U85為高性能邊緣AI應(yīng)用帶來了四倍的性能提升、20%的能效提升，并保持了一致工具鏈，實現(xiàn)了無縫的開發(fā)者體驗。它支持128到2048個MAC單元的配置，在最高性能配置下提供4TOPs的AI算力，以可持續(xù)的方式支持未來的應(yīng)用場景。

Ethos-U85不僅提供卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(CNN)所需的權(quán)重矩陣乘的運算，還支持矩陣相乘——這是Transformer架構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的基本組成部分，這是優(yōu)化大模型邊緣落地微調(diào)時間、提升模型泛化的關(guān)鍵特性。

基于Transformer的模型具有優(yōu)異的泛化功能，它將更快地驅(qū)動新AI應(yīng)用的發(fā)展。Transformer在視覺和生成式AI用例中，比如視頻理解、圖文結(jié)合，圖像增強(qiáng)與生成、圖像分類和目標(biāo)檢測等方面都極有價值。Transformer架構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的注意力機(jī)制容易利用并行計算來實現(xiàn)，提高硬件使用效率，使得這些模型能夠部署在計算資源有限的邊緣設(shè)備上。開發(fā)者可以通過選用針對Transformer架構(gòu)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的設(shè)計，發(fā)掘邊緣AI的新機(jī)遇，使這些應(yīng)用享有更快的推理、更優(yōu)化的模型性能和可擴(kuò)展性。

支持低功耗MCU系統(tǒng)中AI加速的Ethos-U85在高性能邊緣計算系統(tǒng)中，也得到越來越多諸如Linux等標(biāo)準(zhǔn)操作系統(tǒng)和高級開發(fā)語言應(yīng)用處理器的加快部署，這種模式更有利于云原生開發(fā)和云邊端負(fù)載調(diào)度。在處理數(shù)據(jù)量日益增長的AI應(yīng)用系統(tǒng)中，這個趨勢尤為顯著：借助Armv9 Cortex-A CPU的加持，Ethos-U85為基于應(yīng)用處理器的智能物聯(lián)網(wǎng)平臺上運行的AI任務(wù)實現(xiàn)加速。

這意味著Ethos-U85將在工業(yè)機(jī)器視覺、邊緣網(wǎng)關(guān)、可穿戴設(shè)備和消費類機(jī)器人等應(yīng)用中帶來高效能的邊緣推理。

2）全新智能物聯(lián)參考設(shè)計平臺：Arm Corstone-320

Corstone-320包含了Cortex-M系列最高性能的嵌入式處理器Cortex-M85與全新的Ethos-U85 NPU AI加速器組成，用于幫助合作伙伴簡化系統(tǒng)開發(fā)；Corstone-320還包含Arm Mali-C55 ISP，針對邊緣MCU和傳感器系統(tǒng)越來越依賴于視覺和圖像感知，以實現(xiàn)為視覺應(yīng)用優(yōu)化的低功耗系統(tǒng)，這個參考設(shè)計是針對實際工作負(fù)載開發(fā)的，參考用例包括部署在智能家居中的電池供電攝像系統(tǒng)，以及在工業(yè)和零售系統(tǒng)中的低幀率網(wǎng)絡(luò)攝像頭。

Corstone-320參考設(shè)計提供了有安全保證的軟硬件組合，使得在此參考設(shè)計基礎(chǔ)上開發(fā)的合作伙伴能夠順利地通過PSA Certified Level 2認(rèn)證，實現(xiàn)對區(qū)域和全球安全標(biāo)準(zhǔn)的合規(guī)。Arm堅信，通過Corstone-320預(yù)先集成、預(yù)先驗證的參考設(shè)計模版，必定能幫助合作伙伴減少邊緣智能芯片開發(fā)的成本和時間。

在提供芯片計算子系統(tǒng)IP組合之外，Corstone-320還附帶了軟件、AI模型庫和開發(fā)工具，以實現(xiàn)軟件的復(fù)用；附帶仿真Corstone-320完整系統(tǒng)的Arm虛擬硬件(Arm Virtual Hardware)以及單獨的CPU和NPU的固定虛擬平臺(FVP)模型，可簡化開發(fā)并加速產(chǎn)品設(shè)計，支持軟硬件并行協(xié)同開發(fā)。

這種提供邊緣AI和智能物聯(lián)網(wǎng)計算子系統(tǒng)全套軟硬件和工具鏈的方法，使得合作伙伴能夠在一系列性能點上快速開發(fā)，并聚焦于打造差異化價值。

Arm計算平臺：優(yōu)勢在握

1）簡單易用

簡單易用才更適于普及推廣。這也是隨著邊緣AI的持續(xù)擴(kuò)展，物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)鏈上下游的芯片與系統(tǒng)供應(yīng)商、算法軟件開發(fā)者與集成商們越來越匯聚在Arm計算平臺的原因。Arm計算平臺提供了AI從云到端、現(xiàn)代敏捷開發(fā)和部署流程中所需的特性和功能，實現(xiàn)基于量產(chǎn)驗證的一致架構(gòu)，并采用統(tǒng)一工具鏈的AI轉(zhuǎn)型。

2）開源開放

包括開發(fā)者、數(shù)據(jù)科學(xué)家、學(xué)術(shù)界在內(nèi)的AI研究開發(fā)社區(qū)，在持續(xù)受益于Arm生態(tài)系統(tǒng)與合作伙伴提供豐富信息與知識的同時，也圍繞Arm計算平臺構(gòu)建日益增長的軟件和工具生態(tài)系統(tǒng)，以及開源軟件庫和AI框架。比如為人熟知的PyTorch開源ML框架，廣泛用于構(gòu)建和訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，而PyTorch基金會投資邊緣AI，發(fā)布針對移動和邊緣設(shè)備推理工具包ExecuTorch，提供了輕量級運行時(Runtime)和算子注冊表，覆蓋了PyTorch生態(tài)系統(tǒng)中的各類模型。

Arm特有的IP授權(quán)許可模式和開放生態(tài)，使得OEM和ODM可以有多種基于Arm架構(gòu)和計算平臺的芯片與模組選擇，更靈活地開發(fā)適于最終應(yīng)用的系統(tǒng)方案。

3）需求平衡

高性能的處理能力往往伴隨著更高的功耗，而邊緣設(shè)備往往對功耗和成本都有著嚴(yán)格限制。因此，在設(shè)計邊緣AI芯片和系統(tǒng)時，需要在計算能力和能效之間找到合適的平衡。

與此同時，隨著越來越多的數(shù)據(jù)在邊緣被處理，數(shù)據(jù)安全和隱私保護(hù)變得尤為重要。這要求芯片設(shè)計必須包含加密和安全功能。

邊緣用例五花八門，傳統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)市場存在碎片化，需要統(tǒng)一多樣化的應(yīng)用要求，才能達(dá)到規(guī)?；б?，軟件定義和適于軟件移植的標(biāo)準(zhǔn)更是必不可少，Arm在IP、參考設(shè)計和軟件標(biāo)準(zhǔn)上持續(xù)投入，從而幫助整個邊緣AI生態(tài)應(yīng)對這些挑戰(zhàn)。

全新的Ethos-U85和Corstone-320參考設(shè)計平臺，滿足了邊緣AI用例對更高性能計算的需求，為最新的AI模型、框架提供了原生支持，并沿用Arm軟件與AI開發(fā)者已經(jīng)熟知的工具鏈，具有投資復(fù)用、上手容易等優(yōu)勢。這些最新的產(chǎn)品與參考設(shè)計加入了豐富的IP產(chǎn)品和技術(shù)組合中，使Arm技術(shù)能夠覆蓋更廣泛、多樣化的智能物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，并滿足最新邊緣AI市場的性能、成本和能效需求。

4）全面生態(tài)

AI的普及與大模型和生成式AI的迅猛發(fā)展，為物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)帶來了前所未有的發(fā)展機(jī)遇。Arm也在與一系列軟件算法與工具伙伴合作，以確保為邊緣AI系統(tǒng)開發(fā)者提供其所需的工具和支持，借助足夠的技術(shù)廣度和經(jīng)驗，強(qiáng)有力地支持整個邊緣計算生態(tài)系統(tǒng)抓住AI機(jī)遇。

Arm：邊緣AI計算領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者

從Cortex-M嵌入式處理器的Helium矢量增強(qiáng)指令集，到Cortex-A應(yīng)用處理器的SVE、SVE2、SME對矢量和矩陣運算的優(yōu)化，再到Ethos-U AI加速器，隨著邊緣AI的持續(xù)發(fā)展，Arm始終處于推動市場和技術(shù)進(jìn)步的核心地位，且決不止步于此。

邊緣AI還將隨著大模型和生成式AI崛起，用戶體驗的持續(xù)提升、數(shù)據(jù)量激增以及企業(yè)對數(shù)據(jù)價值的認(rèn)可，推動行業(yè)的巨大變化，如在設(shè)備上實現(xiàn)實時語言翻譯等。隨著大模型持續(xù)通過量化、剪枝和聚類技術(shù)來縮減優(yōu)化，以更適于在邊緣和超級終端設(shè)備部署，大小模型云邊端結(jié)合正成為未來AI產(chǎn)品的重要發(fā)展趨勢與AI應(yīng)用賦能行業(yè)發(fā)展的重要方向，生態(tài)系統(tǒng)中的開發(fā)者正在樹莓派設(shè)備上評估運行包括LLaMA等在內(nèi)的大模型。

邊緣部署大模型和生成式AI用例指日可待，而Arm已經(jīng)為此做好準(zhǔn)備，來挑戰(zhàn)物聯(lián)網(wǎng)與大模型、多模態(tài)AI結(jié)合的性能與效率極限。

智能必須無處不在，云邊端缺一不可。

邊緣側(cè)Arm架構(gòu)芯片的支持，關(guān)系到各行各業(yè)智能化的成敗。此次Arm新推出的Ethos-U85以及Corstone-320旨在加速AI系統(tǒng)的快速落地，促進(jìn)未來多模態(tài)智能應(yīng)用的全方位部署；Arm將與生態(tài)伙伴們砥礪奮進(jìn)，釋放前所未有的AI潛力。

【本文根據(jù)Arm物聯(lián)網(wǎng)事業(yè)部業(yè)務(wù)拓展副總裁馬健Chloe Ma在發(fā)布會上演講整理，有刪節(jié)】

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