為何眾多企業(yè)開(kāi)始布局AIOT芯片

近年來(lái)，AIoT這一詞匯漸漸活躍在人們的視野中。所謂的AIoT，即AI+IoT，意思是將人工智能技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相結(jié)合，形成新的一門(mén)融合學(xué)科。伴隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備將趨向于智能化，從而形成AIoT人工智能物聯(lián)網(wǎng)，使“萬(wàn)物互聯(lián)”向“萬(wàn)物智聯(lián)”進(jìn)化。

當(dāng)然，技術(shù)的發(fā)展與市場(chǎng)需求是密不可分的。人們面對(duì)智能化應(yīng)用的需求越來(lái)越多，AIoT就面臨著更加復(fù)雜的場(chǎng)景，人們需要為其提供更高效的計(jì)算以獲得更快的響應(yīng)。值此背景下，AIoT芯片應(yīng)運(yùn)而生，在面向AIoT場(chǎng)景任務(wù)時(shí)，它比傳統(tǒng)通用芯片在算力及功耗上的更加具備優(yōu)勢(shì)。

什么是AIoT芯片？眾所周知，IoT設(shè)備與手機(jī)這類(lèi)移動(dòng)通訊設(shè)備是不一樣的，IoT設(shè)備多種多樣，面對(duì)的場(chǎng)景應(yīng)用也不同，對(duì)AI算力的要求也有所差別?，F(xiàn)階段尚未開(kāi)發(fā)出能夠跨設(shè)備形態(tài)存在的通用芯片架構(gòu)。因此，只有從IoT的場(chǎng)景出發(fā)，設(shè)計(jì)定制化的芯片架構(gòu)，才能在大幅提升性能的同時(shí)，降低功耗和成本。同時(shí)滿足AI算力以及跨設(shè)備形態(tài)的需求，這樣的專(zhuān)用芯片，被稱(chēng)之為AIoT芯片。

實(shí)際上，AIoT芯片并不是一個(gè)獨(dú)立的芯片個(gè)體，目前市場(chǎng)首批AIoT芯片幾乎都是結(jié)合了CPU、GPU、FPGA和DSP等核心零部件組合而成。不過(guò)青出于藍(lán)而勝于藍(lán)，AIoT芯片與傳統(tǒng)芯片相比確實(shí)存在不少差別。

在這里我們以自動(dòng)駕駛場(chǎng)景為例，介紹下AIoT芯片和傳統(tǒng)芯片的區(qū)別：

從性能層面出發(fā)，當(dāng)自動(dòng)駕駛在遇到路面前方的紅綠燈時(shí)，如果采用CPU進(jìn)行運(yùn)算，那么車(chē)輛可能已經(jīng)產(chǎn)生了闖紅燈等違章行為，因?yàn)檫\(yùn)算速度太慢，還來(lái)不及反應(yīng);如果采用GPU進(jìn)行運(yùn)算，運(yùn)算速度會(huì)大幅增加，但同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生巨大功耗，很有可能汽車(chē)確實(shí)在遇到紅燈時(shí)停下了，可能不是因?yàn)榧t燈才停下，而是耗能都供給了GPU運(yùn)算之用，已經(jīng)沒(méi)有多余的能耗繼續(xù)前行了;相比之下，采用AIoT芯片不僅能大幅提升自動(dòng)駕駛過(guò)程中的運(yùn)算速度問(wèn)題，還能減少能耗。

從工藝制造層面來(lái)說(shuō)，AIoT芯片由于應(yīng)用場(chǎng)景和AI算法相對(duì)確定，因此在硬件設(shè)計(jì)上要求更加專(zhuān)業(yè)化。傳統(tǒng)的CPU和GPU芯片采用基于指令流的馮諾依曼式計(jì)算架構(gòu)和計(jì)算模式來(lái)運(yùn)行，而AIoT芯片多采用類(lèi)腦或仿腦的架構(gòu)方式，能夠突破內(nèi)存墻的計(jì)算瓶頸。因此，相較傳統(tǒng)芯片而言，AI芯片可以利用更低的主頻、更小的芯片面積，完成AI計(jì)算任務(wù)，實(shí)現(xiàn)成本、功耗、算力等多樣化需求之間的完美平衡。

這些企業(yè)啟動(dòng)布局，搶占市場(chǎng)先機(jī)

華為除了在移動(dòng)芯片領(lǐng)域具有代表作海思麒麟芯片以外，在AIoT芯片領(lǐng)域同樣不甘示弱。率先切入的應(yīng)用領(lǐng)域也相當(dāng)貼近百姓的生活，那就是智能電視。

華為榮耀最近推出的鴻鵠818性能頗為強(qiáng)悍，搭載VideoDecoder模塊可以支撐8K@30Hz的視頻播放，播放8K視頻，相當(dāng)于播放4倍的4K視頻。這代表著采用鴻鵠818芯片的設(shè)備在打開(kāi)目前主流的4K視頻時(shí)，從點(diǎn)擊到開(kāi)始播放僅需1.3秒，相比競(jìng)品速度快了近一倍。

榮耀還曾表示，是以做手機(jī)的精神來(lái)做智慧電視?？梢韵胂笤谶@款產(chǎn)品上，將會(huì)有很多在傳統(tǒng)電視上無(wú)法想象的新功能，而出色的芯片性能是實(shí)現(xiàn)這一切的基礎(chǔ)。

2018年7月，百度在AI開(kāi)發(fā)者大會(huì)發(fā)布了中國(guó)第一款云端全功能AI芯片“昆侖”，其中包含訓(xùn)練芯片昆侖818-300、推理芯片昆侖818-100，主要面向AI大規(guī)模運(yùn)算需求。

時(shí)隔一年，百度又交出了亮眼的成績(jī)單。在今年的AI開(kāi)發(fā)者大會(huì)上，百度新推出鴻鵠芯片，繼昆侖芯片發(fā)布后芯片層面又一力作。作為百度自主研發(fā)的AIoT芯片，鴻鵠芯片主要面向智能語(yǔ)音應(yīng)用，而且還采取了車(chē)規(guī)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，無(wú)論是在智能硬件上，還是在未來(lái)汽車(chē)智能語(yǔ)音應(yīng)用上，都留有非常大的想象空間。

阿里近年來(lái)對(duì)待科技研發(fā)格外的積極，除了最早成立的“達(dá)摩院”、“羅漢堂”以外，又成立了一家芯片公司“平頭哥”。

正所謂生死看淡，不服就干?！捌筋^哥”在芯片研發(fā)領(lǐng)域也不落人后。就在最近，“平頭哥”正式發(fā)布了首款A(yù)IoT芯片，名字也很有意思，名叫玄鐵910。要知道，“玄鐵”之名來(lái)自于金庸小說(shuō)中獨(dú)孤求敗所用的第一神劍“重劍無(wú)鋒，大巧不工”，后被郭靖夫婦熔鑄成倚天劍和屠龍刀。這莫非意味著，玄鐵910將成為AIoT芯片業(yè)界“神器”般的存在？

果然，據(jù)資料顯示，玄鐵910已成為目前業(yè)界性能最強(qiáng)的RISC-V處理器之一，算力高居全球第一，Coremark跑分更是超過(guò)第二名40%以上。玄鐵910單核性能達(dá)到7.1Coremark/MHz，主頻達(dá)到2.5GHz，性能極其強(qiáng)大，能應(yīng)用于5G、人工智能以及自動(dòng)駕駛等領(lǐng)域。未來(lái)，平頭哥還要打造面向汽車(chē)、家電、工業(yè)等諸多行業(yè)領(lǐng)域的智聯(lián)網(wǎng)芯片平臺(tái)。

可能很多人無(wú)法想象小米也會(huì)是AIoT芯片布局者之一。小米旗下華米科技曾發(fā)布了全球可穿戴領(lǐng)域第一顆AI芯片“黃山1號(hào)”，它由RISC-V開(kāi)源指令集構(gòu)成，集成了AI神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模塊，可在不聯(lián)網(wǎng)的情況下進(jìn)行本地的數(shù)據(jù)運(yùn)算和處理，通過(guò)內(nèi)置HeartRate、ECGEngine、ECGEnginePro、Arrhythmias四大驅(qū)動(dòng)引擎，華米科技實(shí)現(xiàn)了對(duì)心率、心電、心律失常等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與分析，可廣泛應(yīng)用在各類(lèi)智能可穿戴設(shè)備中。

今年4月，小米集團(tuán)發(fā)布內(nèi)部郵件宣布：旗下松果電子團(tuán)隊(duì)重組，部分分拆組建新公司南京大魚(yú)半導(dǎo)體，專(zhuān)注于IoT芯片;松果電子則繼續(xù)專(zhuān)注于手機(jī)SoC芯片研發(fā)。

小米做出這樣的決定，其實(shí)不難理解。手機(jī)芯片是一項(xiàng)研發(fā)投入極高、回報(bào)周期長(zhǎng)以及長(zhǎng)期技術(shù)沉淀的工作。自從2017年澎湃芯片S1沉寂之后，小米的手機(jī)芯片研發(fā)陷入了僵局。即使是海思麒麟芯片從研發(fā)到商用，再到抗衡國(guó)際廠商也經(jīng)歷相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間。但反觀在智能家居領(lǐng)域，小米很早就開(kāi)始了布局，如今已經(jīng)形成了“小米生態(tài)鏈”的優(yōu)勢(shì)，AIoT已經(jīng)成為小米最為重要的戰(zhàn)略方向，布局AIoT芯片也是意料之中。

在今年4月，聯(lián)發(fā)科發(fā)布了兩大AIoT芯片平臺(tái)，分別是i300和i500。i300適用于語(yǔ)音和視覺(jué)設(shè)備應(yīng)用，能夠用于開(kāi)發(fā)面向家庭、物聯(lián)網(wǎng)及其他便攜設(shè)備的產(chǎn)品;i500則集成了更強(qiáng)大的AI處理器，雙核AI處理器（DSP）工作頻率達(dá)500MHz，支持深度學(xué)習(xí)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)加速和計(jì)算機(jī)視覺(jué)應(yīng)用，適用于面部識(shí)別、對(duì)象識(shí)別、場(chǎng)景識(shí)別分析、光學(xué)字符識(shí)別等場(chǎng)景。

7月，聯(lián)發(fā)科又推出了最新一代AIoT芯片平臺(tái)i700，采用八核架構(gòu)，集成了兩個(gè)工作頻率2.2GHz的ARMCortex-A75處理器與六個(gè)工作頻率為2.0GHz的Cortex-A55處理器，同時(shí)搭載工作頻率為970MHz的IMG9XM-HP8圖形處理器，還搭載了聯(lián)發(fā)科技的CorePilot技術(shù)，應(yīng)用于智慧城市、智能樓宇和智能制造等領(lǐng)域。

恩智浦可謂是AIoT芯片里“骨灰級(jí)”玩家之一。早在18年2月，恩智浦就推出了AIoT芯片，這款芯片集恩智浦的i.MX應(yīng)用處理器系列和Wi-Fi/藍(lán)牙解決方案于一體，并集成到更小的尺寸空間中。

這不僅解決了當(dāng)下物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備中實(shí)現(xiàn)定制化芯片的尺寸極度受限的難題，而且還提供了更高的跨系統(tǒng)效率。這種前瞻性的設(shè)計(jì)也給后來(lái)的布局者帶來(lái)不少靈感。

今年7月，紫光展銳在ArmPSA安全架構(gòu)技術(shù)研討會(huì)上分享了基于Arm PSA框架的安全AIoT芯片解決方案。

據(jù)了解，這套AIoT芯片解決方案面向業(yè)界客戶(hù)端到端，具備安全可信運(yùn)算能力和通信能力，能實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別并支持不同廠商設(shè)備間的協(xié)議和資料交換，解決物聯(lián)網(wǎng)碎片式的互通問(wèn)題，同時(shí)還將兼容各種廠商設(shè)備的接入方式，實(shí)現(xiàn)24/7實(shí)時(shí)管理和失效預(yù)測(cè)，并對(duì)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)頻譜和服務(wù)進(jìn)行優(yōu)化，為用戶(hù)提供優(yōu)異的使用體驗(yàn)。

2018年上半年，云知聲推出了首款A(yù)IoT芯片UniOne，并帶來(lái)其解決方案雨燕（Swift）。據(jù)悉，該芯片由云知聲自主研發(fā)，采用云知聲自主AI指令集，搭載具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的DeepNet、uDSP（數(shù)字信號(hào)處理器），支持DNN/LSTM/CNN等多種深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，性能較通用芯片方案提升超50倍。

雨燕（Swift）則采用了CPU+uDSP+DeepNet架構(gòu)，支持8/16bit向量、矩陣運(yùn)算，基于深度學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，可將面向語(yǔ)音AI的并行運(yùn)算性能發(fā)揮到極致，在更低成本和功耗下提供更高的算力。

此前，在中興事件期間，芯片一詞漸受重視，“自主造芯”的企業(yè)也成為了國(guó)內(nèi)資本熱捧的對(duì)象。也是在那時(shí)，阿里收購(gòu)了中國(guó)大陸唯一的自主嵌入式CPUIPCore公司中天微。

完成收購(gòu)后不久，中天微就發(fā)布了全新AIOT芯片，作為全球首款支持物聯(lián)網(wǎng)安全的RISC-V處理器，這款芯片也是全球首款帶TEE的RISC-V嵌入式芯片。中天微表示，“自主架構(gòu)CPU+RISC-V兼容”硬件架構(gòu)將逐漸融合在在阿里巴巴物聯(lián)網(wǎng)戰(zhàn)略中，發(fā)揮巨大的作用。

CES2019消費(fèi)電子展上，瑞芯微發(fā)布旗下內(nèi)置高能效NPU的AIoT芯片解決方案：RK1808。

據(jù)悉，RK1808AIoT芯片CPU采用雙核Cortex-A35架構(gòu)，NPU峰值算力高達(dá)3.0TOPs，VPU支持1080P視頻編解碼，支持麥克風(fēng)陣列并具有硬件VAD功能，支持?jǐn)z像頭視頻信號(hào)輸入并具有內(nèi)置ISP。

此外，RK1808具備極致低功耗、超強(qiáng)AI運(yùn)算能力、豐富的AIoT應(yīng)用接口以及易于開(kāi)發(fā)的特性，也將高效賦能AIoT生態(tài)鏈及開(kāi)發(fā)者對(duì)技術(shù)與場(chǎng)景匹配的需求。

隨著AIoT技術(shù)深入應(yīng)用到各個(gè)生活層面，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備之間將加速數(shù)據(jù)交互，促進(jìn)數(shù)據(jù)融合，形成全新的智能物聯(lián)生態(tài)系統(tǒng)。人們的生活也會(huì)越來(lái)越便捷、越來(lái)越智能。同時(shí)，也會(huì)產(chǎn)生更多的生活場(chǎng)景需求。

對(duì)AIoT廠商來(lái)說(shuō)，市場(chǎng)多樣化的需求包含了感知層、接入層、網(wǎng)絡(luò)層、服務(wù)管理層以及應(yīng)用層五個(gè)層級(jí)的技術(shù)建設(shè)。其中，感知層就如同AIoT設(shè)備的大腦中樞，是最基礎(chǔ)也是最重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，AIoT芯片技術(shù)很大程度上決定了整個(gè)產(chǎn)品的好壞。加上如今芯片制造工藝的成熟，以及AI算法算力的加速演進(jìn)?？梢灶A(yù)見(jiàn)，AIoT芯片必將成為未來(lái)的兵家必爭(zhēng)之地，誰(shuí)掌握了AIoT芯片，也就等于在AIoT領(lǐng)域站穩(wěn)了腳步，為未來(lái)智能網(wǎng)聯(lián)生態(tài)系統(tǒng)一體化建設(shè)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。