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[導讀]Arm今日宣布推出兩個新的IP,包括全新機器學習(ML) IP:Arm® Cortex®-M55處理器和Arm Ethos™-U55神經網絡處理器(NPU)。

2020年2月11日 21ic中國電子網 訊 – Arm今日宣布推出兩個新的IP,包括全新機器學習(ML) IP:Arm® Cortex®-M55處理器和Arm Ethos™-U55神經網絡處理器(NPU)。據了解,Cortex-M55是目前為止,Arm歷來AI能力最強大的Cortex-M處理器,而Ethos-U55則是針對Cortex-M推出的首款microNPU。

據Arm介紹,此次宣布推出的兩款IP將作為人工智能(AI)平臺新增的重要生力軍,AI正在改變我們生活中所有的事物,這便是Arm此次推出兩款新IP的背景。

就如本次疫情,智慧醫療所發揮的作用不言而喻,當然Arm中國也在本次疫情中向相關組織捐贈500萬元人民幣并積極幫助相關組織協調醫用物資資源;而近年來的工業 4.0 從自動化到自主化的變革也正是人工智能發展的重要因素之一;另外,以數字助理將日常事務簡單化以及智慧城市也是與每一個人息息相關的。

AI正在改變生活中的一切

圖1:AI正在改變生活中的一切

根據Arm的規劃,Arm將為超過十億的終端設備賦予 AI 性能。據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當中得以安全、有效地發揮。”

Arm表示,AI 的發展從云端到邊緣端,現在也逐漸延伸到終端設備,正因Arm的目標是要可在任何設備上發揮出AI的真正實力,在此背景下,便推出了Cortex-M55處理器和Ethos-U55兩款新IP。

Arm強調,通過新的設計為微處理器帶來安全的智能,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,同時加快他們的產品上市速度。

Arm可在任何設備上發揮出AI的真正實力

圖2:Arm可在任何設備上發揮出AI的真正實力

Arm Cortex®-M55:Arm歷來AI能力最強大的Cortex-M處理器

根據Arm的介紹,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。

而本次新增的Cortex-M55是Arm歷來AI能力最為強大的Cortex-M處理器,它可以大幅提升DSP與ML的性能,同時更省電。

值得一提的是,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 Custom Instructions (Arm自定義指令集)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。

關鍵點:

Arm Cortex®-M55: Arm人工智能性能最強大的Cortex-M 處理器

Ÿ●  首款基于 Armv8.1-M 架構、內建 Arm Helium向量技術的CPU:

    o   大幅提升終端數字訊號處理(DSP)與機器學習性能,并高效節能

    o   基礎機器學習與神經網絡推理的多元能力

●  先進的內存接口,能以更快的速度獲取機器學習所需的數據與權重

Ÿ●  具備 Arm TrustZone 安全技術,加快PSA 認證的通過速度

Arm歷來AI能力最強大的Cortex-M處理器

圖3:Arm歷來AI能力最強大的Cortex-M處理器

Ethos-U55: Arm針對Cortex-M推出的首款microNPU

Ethos-U55這款新推出的IP則是一款搭配Cortex系列的產品,是Arm推出的首款微神經處理器(microNPU),根據Arm的測試結果顯示,與現有的Cortex-M處理器相比,兩者結合后可使產品ML性能提升480倍。

關鍵點:

Ÿ●  提升體積受限的嵌入式與物聯網設備的機器學習推理能力

Ÿ●  具備先進的壓縮技術、減少電力消耗并顯著地縮小機器學習模型尺寸

Ÿ●  得以搭配以下 Cortex-M 系列處理器:

    o   Cortex-M55

    o   Cortex-M33

    o   Cortex-M7

    o   Cortex-M4

Arm針對Cortex-M推出的首款microNPU

圖4:Arm針對Cortex-M推出的首款microNPU

Cortex-M55 + Ethos-U55:一場性能的盛宴

通過對比在某典型的語音助手ML工作狀態實例中可以看出,單使用Cortex-M55的情況下,推理效率為Cortex-M7的6倍、能源效率是Cortex-M7的7倍;而在Cortex-M55和Ethos-U55的組合下,推理效率直接提升了50倍、能源效率提升了25倍。

Cortex-M55 + Ethos-U55性能提升對比

圖5:Cortex-M55 + Ethos-U55性能提升對比

簡化的軟件使得所有開發人員都能獲取安全的AI功能

值得一提的是,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 Lite Micro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 TrustZone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(Amazon)、Alif半導體(Alif Semiconductor)、恒玄科技(Bestechnic)、賽普拉斯(Cypress)、杜比(Dolby)、Google、恩智浦半導體(NXP)、三星(Samsung)、意法半導體(STMicroelectronics)等。

Alif半導體

“要讓分布式智能發揮效果,每個終端就必需具備更強的處理能力,以降低云端流量、運行AI推理、提升安全性,并及時響應。我們已經采用全新的Cortex-M55,因為它具備高效涵蓋各式任務的能力。這一全新的處理器,從超長的電池壽命到最大處理性能,表現都可圈可點。”

Alif半導體總裁兼聯合創始人Reza Kazerounian

Au-Zone

“OEM廠商已充分了解將AI工作負載從云端移至移動設備與嵌入式物聯網設備后,對降低遲延與提升隱私與安全性的好處。這一趨勢將影響各類市場,但轉型成功的關鍵在于具備能夠支持這類工作負載的運算群集(compute clusters)的能力,如Arm全新Cortex-M55 與Ethos-U55等,以及生產等級的ML開發工具。 ”

Au-Zone首席執行官Brad Scott

恒玄科技

“影響AI部署的因素包括成本、功耗、性能和軟件支持等限制。Arm推出的這一新技術,將加速在恒玄科技的藍牙音頻片上系統中的AI創新:我們能夠在嚴苛的成本和功耗預算下實現更強的數字信號處理和機器學習技術,從而為智能設備提供更自然的語音交互,例如在真無線耳機上實現語音助理功能。”

恒玄科技首席執行官張亮

賽普拉斯

“賽普拉斯公司的解決方案協助設計人員創造智能、安全的物聯網邊緣設備。隨著ML環境的快速演進,我們明確看到了實時、靈活的終端解決方案所具有的機會。全新的Arm Cortex-M55處理器提供ML工作負載所需的高效計算平臺,同時也能適應這些應用所具有的功耗與尺寸限制。”   

賽普拉斯ICW事業單位資深副總裁Vikram Gupta

杜比

“外型小巧的揚聲器,例如智能音箱,要提供沉浸式的音效體驗,信號處理極為關鍵。Arm Cortex-M55處理器擁有更高的數字信號處理性能與能耗效率,能夠協助杜比為娛樂帶來革命性的進展,并讓芯片制造商與OEM廠商將Dolby Atmos導入至他們旗下更多的產品中。”

杜比音訊事業部副總裁Mahesh Balakrishnan

Google

“Google持續與Arm攜手合作,在Arm架構上完全優化TensorFlow,并為需要極度省電、成本敏感且往往被部署在缺乏網絡環境的嵌入式設備帶來機器學習能力。來自Arm的這一全新IP,進一步推進了我們通過在終端設備上實現ML,以達成數十億個具備TensorFlow功能設備的共同愿景。僅依靠電池,這些設備就能運行神經網絡模型達數年之久,并可直接在終端設備上實現低遲延的推論。”

Google微控制器用TensorFlow Lite部門產品經理Ian Nappier

恩智浦半導體

“在全新的AI典范、以及云端處理所面臨的成本、低遲延、可靠性與隱私等挑戰的推動下,‘強化邊緣計算’已經變成新的大趨勢。Arm的全新終端ML技術,將協助恩智浦半導體眾多的微控制器開發人員,在體積與電量受限的設備上加速邊緣推理的研發。”

恩智浦半導體邊緣處理資深副總裁Geoff Lees

Qeexo

“我們的Qeexo AutoML平臺可以自動打造‘TinyML’解決方案,這種輕量級的機器學習解決方案可為各種小型設備賦予智能能力。Arm全新的Cortex-M55與Ethos-U55處理器,讓Qeexo能夠結合空前的高性能和低遲延,更輕松地為微控制器開發機器學習功能,從而進一步為終端設備推出創新的嵌入式ML解決方案。”

Qeexo首席執行官Sang Won Lee

Shoreline IoT

“Arm的Cortex-M55與Ethos-U55處理器帶來的靈活性、性能提升與開發便利性,將讓Shoreline IoT能夠直接為終端設備提供使電池壽命顯著提升且具備更復雜、更快速、更先進的ML算法的解決方案。”

 Shoreline IoT聯合創始人兼首席執行官Kishore Manghnani

意法半導體

“全新的Arm Cortex-M55技術為意法半導體的下一代微控制器帶來所需的ML性能與效率提升。它對STM32Cube.AI工具與生態系統的支持,意味著這一全新技術對于STM32開發人員在使用上將極為簡單、快速且更優化,從而進一步提升他們已經能夠廣泛使用的各項AI應用。”

意法半導體微控制器部門總經理Ricardo De Sa Earp 

 

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