軟銀旗下的英國(guó)半導(dǎo)體設(shè)計(jì)公司Arm Holdings周一公布了兩款用于人工智能應(yīng)用的芯片設(shè)計(jì)。

一款名為Arm Cortex-M55處理器的芯片是Arm的微控制器系列中的最新產(chǎn)品，它是一款相對(duì)低成本，高能效的芯片，用于運(yùn)行傳感器和執(zhí)行一些簡(jiǎn)單的計(jì)算任務(wù)，適用于多種領(lǐng)域，包括汽車引擎、遙控玩具以及電動(dòng)工具等。

在過去，這些類型的芯片通常缺乏足夠的計(jì)算能力來有效地執(zhí)行機(jī)器學(xué)習(xí)功能。相反，這些任務(wù)中的大多數(shù)必須在更高功率的芯片上執(zhí)行，比如Arm的Cortex-A微處理器，這些微處理器存在于世界上大多數(shù)智能手機(jī)中。

另一款新芯片名為Arm Ethos-U55 NPU，其設(shè)計(jì)是與M55配合運(yùn)行，以滿足有神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)加速需求的應(yīng)用。

在過去的十年里，人工智能的大部分進(jìn)展來自于在圖形處理單元上運(yùn)行這些神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，這是一款專門的計(jì)算機(jī)芯片，最初是為了處理用于視頻游戲和動(dòng)畫的圖像渲染所需的密集數(shù)字運(yùn)算。

但是，最近，一些公司創(chuàng)建了NPU，即“神經(jīng)處理單元”，專門為運(yùn)行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的芯片。在基準(zhǔn)測(cè)試中，這些芯片可以比GPU更快、更有效地運(yùn)行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。Arm聲稱Ethos-U55是業(yè)界的第一個(gè)“微型NPU”，換句話說，它是這些神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)專用芯片中的第一個(gè)，足夠小，足夠省電，可以在最小的電子設(shè)備上運(yùn)行。

麥肯錫咨詢公司（Consul tants McKinsey&Company）預(yù)測(cè)，到2025年，與AI相關(guān)的半導(dǎo)體年銷售額可能達(dá)到670億美元，約占所有計(jì)算機(jī)芯片需求的20%。另一家咨詢公司德勤（Deloitte）預(yù)測(cè)，AI專用芯片的市場(chǎng)今年將達(dá)到26億美元，到2024年將翻一番。

Arm在2018年首次進(jìn)軍AI專用芯片市場(chǎng)，當(dāng)時(shí)推出了機(jī)器學(xué)習(xí)處理器的設(shè)計(jì)，另一款專門針對(duì)檢測(cè)圖像中的物體。但這兩種處理器都是為電力效率和成本不那么關(guān)鍵的環(huán)境設(shè)計(jì)的。

這家英國(guó)公司并不是唯一一家希望為低成本、高效率的傳感器和電子產(chǎn)品提供機(jī)器學(xué)習(xí)能力的芯片制造商。作為推動(dòng)5G移動(dòng)業(yè)務(wù)的一部分，華為已經(jīng)投資于廉價(jià)的NPU，但它已經(jīng)將這些芯片打包為更高端手機(jī)的更大芯片的一部分，比如麒麟970芯片。英特爾在邊緣計(jì)算市場(chǎng)通常并不活躍，而是以數(shù)據(jù)中心和個(gè)人計(jì)算設(shè)備為目標(biāo)。AMD開發(fā)了一些芯片，旨在在智能電視等設(shè)備上運(yùn)行AI應(yīng)用程序。

Arm公司并不自己制造半導(dǎo)體，而是將其設(shè)計(jì)授權(quán)給其他公司，該公司表示，基于這兩種新設(shè)計(jì)的芯片將于2021年交付給客戶。雖然該公司拒絕透露這個(gè)新設(shè)計(jì)的客戶名字，但在過去，Arm已將其特定于AI的設(shè)計(jì)授權(quán)給包括三星、STMicroElectronics和NXP在內(nèi)的公司。

該公司表示，通過將這兩種新芯片作為一個(gè)組合一起使用，在運(yùn)行機(jī)器學(xué)習(xí)任務(wù)的速度上實(shí)現(xiàn)了480倍的增長(zhǎng)，這與它以前在基準(zhǔn)測(cè)試中的CortexM芯片相比。（首批15倍提速來自M55，與Ethos-U55結(jié)合后又有32倍的提速。）將這兩種芯片一起使用也會(huì)提高25倍的能源效率，這對(duì)于許多必須依賴于電池的設(shè)備來說是至關(guān)重要的。但Arm沒有透露其新芯片與競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的AI芯片相比的性能如何。

Arm的高級(jí)副總裁兼汽車和物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)總經(jīng)理迪普蒂·Vachani說，新芯片允許將AI應(yīng)用帶到農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域。在這些領(lǐng)域，數(shù)百或數(shù)千個(gè)裝有機(jī)器學(xué)習(xí)的低成本傳感器可以用來仔細(xì)校準(zhǔn)每個(gè)工廠應(yīng)該接收多少水、肥料或殺蟲劑。物聯(lián)網(wǎng)代表了物聯(lián)網(wǎng)，連接各種新設(shè)備的想法，從安全攝像機(jī)到烤面包機(jī)，再到互聯(lián)網(wǎng)。

Vachani還表示，讓AI在相對(duì)低功耗的設(shè)備上工作，而不是與當(dāng)今大多數(shù)AI工作負(fù)載所在的基于云的數(shù)據(jù)中心保持經(jīng)常通信，對(duì)于數(shù)據(jù)安全和隱私至關(guān)重要。

例如，她說智能揚(yáng)聲器，如Alexa或GoogleHome，可以直接在設(shè)備上運(yùn)行語音識(shí)別和一些機(jī)器學(xué)習(xí)應(yīng)用程序。如今，這些設(shè)備不得不通過互聯(lián)網(wǎng)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭h(yuǎn)程數(shù)據(jù)中心，引發(fā)了人們對(duì)網(wǎng)絡(luò)安全和竊聽的擔(dān)憂。

她還表示，人工智能在非互聯(lián)，相對(duì)低功耗的設(shè)備上工作對(duì)于實(shí)現(xiàn)互聯(lián)汽車以及最終實(shí)現(xiàn)無人駕駛汽車的實(shí)現(xiàn)以及將機(jī)器學(xué)習(xí)帶入醫(yī)療設(shè)備至關(guān)重要。

Arm說，M55本身將能夠承擔(dān)機(jī)器學(xué)習(xí)任務(wù)，從非常簡(jiǎn)單的振動(dòng)檢測(cè)——甚至是前幾代Cortex-M都能處理——到檢測(cè)圖像中的物體。當(dāng)與EthosU-55相結(jié)合時(shí)，它可以承擔(dān)更高層次的任務(wù)，例如檢測(cè)特定的手勢(shì)，決定你的指紋或你的臉是否與設(shè)備上已經(jīng)存儲(chǔ)的生物特征相匹配，甚至語音識(shí)別。但是，更多的計(jì)算密集型任務(wù)，比如對(duì)各種各樣的物體進(jìn)行分類，或者從人群的視頻中實(shí)時(shí)識(shí)別面孔，仍然需要更多的耗電和昂貴的芯片。

Vachani還說，新的芯片設(shè)計(jì)只是為了執(zhí)行所謂的AI推理，這涉及到數(shù)據(jù)輸入和使用一個(gè)統(tǒng)計(jì)模型，已經(jīng)訓(xùn)練，以作出預(yù)測(cè)從該數(shù)據(jù)。模型的實(shí)際訓(xùn)練，機(jī)器學(xué)習(xí)的“學(xué)習(xí)”部分，仍然需要在更強(qiáng)大的芯片上的數(shù)據(jù)中心完成。
責(zé)任編輯：tzh