AI計算能力暴增Arm推新物聯網智能平臺IP設計

朱建

Arm在2020年2月11日宣布其人工智能平臺新增重要生力軍，其中就包括全新機器學習Arm Cortex-M55處理器和Arm Ethos-U55神經網絡處理器，后者是針對Cortex-M平臺推出的業界首款微神經網絡處理器（microNPU）。這樣的設計（Cortex-M55結合Ethos-U55）為微控制器帶來480倍的機器學習性能飛躍。全新的IP與搭配的開發工具，能夠讓AI硬件與軟件開發人員以更多的方式進行創新，從而為數十億個小型、低功耗的物聯網與嵌入式設備帶來前所未有的終端機器學習處理能力。

Arm資深副總裁暨車用與物聯網事業部總經理Dipti Vachani表示：“要讓AI無所不在，設備制造商與開發人員必須在數十億、乃至數萬億個設備上實現終端機器學習能力。我們的AI平臺增添這些生力軍后，即便在最小的設備上，終端機器學習也將成為新常態，不會再有遺珠之憾，從而讓AI的潛力可以在范圍寬廣的、正在改變我們生活的應用中得以安全、有效地發揮。”

隨著物聯網的發展與AI和5G的發展相互交織，更多的終端智能意味著更小型且成本敏感的設備會愈來愈智能、功能也愈來愈強，同時因為對云端與網絡的依賴較小，也將具備更高的隱私性與可靠度。Arm通過新的設計為微處理器帶來更加安全的智能，為想要有效提升終端數字信號處理（DSP）與機器學習能力（ML）的產品制造商降低芯片與開發成本，同時顯著加快他們產品的上市速度。

Arm Cortex-M55：最強大的Cortex-M處理器

Cortex-M處理器已經成為開發人員運算平臺的最佳選擇，Arm的合作伙伴已經出貨超過500億片基于Cortex-M的芯片，用于各種客戶應用。新增的Cortex-M55是Arm歷來AI能力最為強大的Cortex-M處理器，也是首款基于Armv8.1-M架構、內建Arm Helium向量處理技術的處理器，它可以大幅提升DSP與ML的性能，同時更省電。與前幾代的Cortex-M處理器相比，Cortex-M55的ML性能最高可提升15倍，而DSP性能也可提升5倍，且具備更佳的能耗比。

此外，客戶也可以使用Arm自定義指令集（Arm Custom Instructions）延伸處理器的能力，對特定工作負載進行優化，而這也是Cortex-M處理器的全新功能。

Ethos-U55：Arm針對Cortex-M推出的首款microNPU

針對需求更高的ML系統，可將Cortex-M55與Ethos-U55搭配，后者是Arm首款微神經處理器，與現有的Cortex-M處理器相比，二者結合后可使產品ML性能提升480倍。

Ethos-U55具有高度的可配置性，旨在加速空間受限的嵌入式與物聯網設備的ML推理能力。它先進的壓縮技術可以顯著節省電力并縮小ML模型尺寸，以便運作之前只能在較大型系統上執行的神經網絡運算。

簡化的軟件使得所有開發人員都能獲取安全的AI功能

Arm非常清楚，開發人員的經驗對于推動AI革命至關重要。因此，Cortex-M55與Ethos-U55得到了Arm業界領先的Cortex-M軟件開發工具鏈的全力支持。如此一來，我們針對傳統DSP與ML等工作負載，有了一致的開發流程；同時從TensorFlow LiteMicro開始，針對先進機器學習框架進行特定的整合與優化，確保開發人員擁有無縫的開發體驗，并能夠在任何一種Cortex-M與Ethos-U55的配置上，獲取最佳性能。

Arm認為安全不應該是事后彌補措施，它對于物聯網的普及極為重要。為了確保最安全的設計并順利通過PSA認證，這些處理器和搭配的Corstone參考設計都可以與Arm Trust Zone一起工作，以確保安全性可以更為簡易地整合到完整的片上系統中。

賦能生態系統

全新的Cortex-M CPU與Ethos microNPU凸顯了Arm對推動物聯網發展的承諾：致力于協助芯片設計人員與設備制造商，即便在最小的終端設備上，也能利用Arm架構進行創新，并為物聯網點燃新一波創造力與創新性。這一技術正獲得生態系統合作伙伴與業界的廣泛支持，其中包括亞馬遜、Alif半導體、恒玄科技、賽普拉斯、杜比、Google、恩智浦半導體、三星和意法半導體等。