“AI的發(fā)展，以及AI的無(wú)處不在，為高度受限的系統(tǒng)帶來(lái)更高要求的工作負(fù)載?！?Manuel說(shuō)。

人工智能驅(qū)動(dòng)的嵌入式系統(tǒng)：不同階段與對(duì)策

人工智能驅(qū)動(dòng)的嵌入式系統(tǒng)，有著三個(gè)階段的處理任務(wù)，預(yù)處理階段負(fù)責(zé)傳感器處理與融合數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)，對(duì)于系統(tǒng)而言這是非常關(guān)鍵的一環(huán)；在推理階段，實(shí)時(shí)嵌入式系統(tǒng)解決感知、分析、情境感知問(wèn)題，后處理階段實(shí)現(xiàn)決策、控制、反饋。

這三類處理都必須能夠加速，才能夠真正實(shí)現(xiàn)全系統(tǒng)的實(shí)時(shí)。但由于沒有任何一類處理器能夠針對(duì)三個(gè)階段進(jìn)行優(yōu)化，因此，用戶構(gòu)建的系統(tǒng)大都是采用這樣的對(duì)策：在預(yù)處理階段采用非自適應(yīng)的SoC或I/O接口及硬ISP方式，但這種方式缺少靈活性，必須通過(guò)外部的內(nèi)存來(lái)做一些存儲(chǔ)和緩存，由于處理器并沒有經(jīng)過(guò)優(yōu)化，所以不僅影響其效率，而且時(shí)延也有所加強(qiáng)；推理階段采用非自適應(yīng)的矢量處理器；在后處理階段，通常使用的都是高性能的嵌入式CPU。

對(duì)用戶而言，采用AMD第一代Versal AI Edge系列的可編程邏輯來(lái)做預(yù)處理，然后用矢量處理或者人工智能引擎來(lái)做推理，也不失為一個(gè)選項(xiàng)。但這種做法的不足之處是，后處理階段需要配置外部的處理器。

無(wú)論采用哪種方法，都離不開多芯片的解決方式，導(dǎo)致一系列新的問(wèn)題，比如更高的功率需求，供電的復(fù)雜性，更高的占板面積與終端的系統(tǒng)尺寸，更高的外部?jī)?nèi)存需求，以及芯片間凸性帶來(lái)的時(shí)延增加；而板卡上更多的組件，也意味著更多的安全漏洞、可能的故障點(diǎn)以及更大的報(bào)廢挑戰(zhàn)，板卡設(shè)計(jì)時(shí)間與工作量也成為拉低生產(chǎn)率的因素。

4月9日，AMD發(fā)布了為嵌入式系統(tǒng)帶來(lái)單芯片智能性的第二代Versal 自適應(yīng)SoC，順利化解上述挑戰(zhàn)。

二代Versal?自適應(yīng)SoC發(fā)布：兩款新品系列

兩款產(chǎn)品分別是面向AI驅(qū)動(dòng)型嵌入式系統(tǒng)的第二代Versal AI Edge系列，以及面向經(jīng)典嵌入式系統(tǒng)的第二代Versal Prime系列。兩款新品除了具備同樣的AI引擎，還能夠?qū)崿F(xiàn)高達(dá)3倍的TOPS每瓦，以及高達(dá)10倍的標(biāo)量計(jì)算，采用全新高性能集成CPU；通過(guò)AMD可編程邏輯，實(shí)現(xiàn)世界領(lǐng)先的自適應(yīng)計(jì)算。

顧名思義，單芯片智能意味著在單個(gè)器件中提供端到端的加速，也就是實(shí)現(xiàn)全部三個(gè)階段的加速。

在預(yù)處理環(huán)節(jié)，AMD可編程邏輯支持傳感器的融合和數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)；可編程邏輯可以非常靈活地適應(yīng)各類型的接口，確保真正的實(shí)時(shí)，還可以在現(xiàn)場(chǎng)部署之后進(jìn)行升級(jí)，實(shí)現(xiàn)定制的可編程邏輯差異化，且無(wú)需外部的內(nèi)存以及緩存的需求和設(shè)置，支持廣泛的速率、電壓和工作模式，減輕了處理工作的壓力，節(jié)省了運(yùn)行時(shí)間。

針對(duì)AI推理環(huán)節(jié)，AMD第二代Versal AI Edge系列器件中提供了名為AIE-ML v2的AI引擎，通過(guò)擴(kuò)展的數(shù)據(jù)類型支持，實(shí)現(xiàn)了高達(dá)2倍的每瓦TOPS。其特點(diǎn)是控制處理器包含在AI引擎陣列中，并且做了硬化，無(wú)需使用可編程邏輯進(jìn)行控制，將可編程邏輯用于傳感器和硬圖像和視頻等數(shù)據(jù)處理的應(yīng)用，由此也支持更多的數(shù)據(jù)類型，在提高吞吐量的前提下實(shí)現(xiàn)更高的精準(zhǔn)度。

這也是和上一代的顯著差別。

AI引擎功能強(qiáng)大，但離不開強(qiáng)大好用的軟件包。AMD提供了一個(gè)Vitis AI軟件，方便開發(fā)者將原本非常熟悉的開源工具，比如PyTorch、TensorFlow等在Vitis中進(jìn)行優(yōu)化，然后更好地部署和推理。

AMD第二代Versal自適應(yīng)的SoC還大大提升了CPU的能力，實(shí)現(xiàn)高達(dá)8倍的Arm Cortex-A78AE核心，每核心最高頻率高達(dá)2.2GHz，并且有高達(dá)200.3K的DMIPS算力，為復(fù)雜的后處理提供高達(dá)10倍的標(biāo)量算力。

針對(duì)控制功能的實(shí)時(shí)處理單元，RPU提供高達(dá)10倍的Arm Cortex-R52核心，每核心最高頻率高達(dá)1.05 GHz，高達(dá)28.5K的DMIPS算力。

邊緣對(duì)于信息安全和功能安全都有非常嚴(yán)格的要求，新產(chǎn)品也提供了通過(guò)車規(guī)級(jí)認(rèn)證和安全認(rèn)證的ASIL D以及SIL 3，分別用于自動(dòng)駕駛的汽車以及工業(yè)機(jī)器人——這些應(yīng)用場(chǎng)景從產(chǎn)品的設(shè)計(jì)開始就必須加入的。

超越前一代：以功能的完善與中央計(jì)算的能力

AMD的第一代CPU加速解決方案已經(jīng)應(yīng)用于廣泛的市場(chǎng)，而面向 AI 驅(qū)動(dòng)型及經(jīng)典嵌入式系統(tǒng)的第二代Versal AI Edge系列能夠形成系統(tǒng)的中央計(jì)算，拓展了其在汽車、機(jī)器人、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、醫(yī)療、機(jī)器視覺、專業(yè)音視頻與廣播等眾多領(lǐng)域的更深層次的應(yīng)用，這也是AMD數(shù)十年來(lái)為具有挑戰(zhàn)性的嵌入式應(yīng)用提供解決方案積累的豐富經(jīng)驗(yàn)為支撐。

以一個(gè)高級(jí)自動(dòng)駕駛輔助系統(tǒng)L2和L3為例，第二代Versal AI Edge系列比第一代提升了4倍圖像處理的能力，消耗的功率卻非常接近；而在充斥攝像頭與海量視頻的智慧城市領(lǐng)域，采用第二代Versal AI Edge系列的邊緣AI設(shè)備不僅縮小30%的占板面積，而且支持2倍的視頻流，每路視頻流占板面積縮小65%；在專業(yè)的音視頻和廣播領(lǐng)域，第二代Versal Prime系列提供每秒約60幀的高精度流量，比Zyng MPSoC高出一倍的視頻處理面積，每路視頻流占板面積縮小35%。

總體而言，一代產(chǎn)品更多的是邊緣的傳感或者計(jì)算的卸載，而二代產(chǎn)品不僅一代產(chǎn)品功能的補(bǔ)充，更能以中央計(jì)算的能力應(yīng)對(duì)不同的場(chǎng)景。

以斯巴魯為代表，試用計(jì)劃已經(jīng)展開

斯巴魯（Subaru）是一家知名的汽車整車供應(yīng)商，在其視覺系統(tǒng)EyeSight 中采用第二代Versal AI Edge系列，實(shí)現(xiàn)了碰撞前制動(dòng)、車道偏離預(yù)警、自適應(yīng)巡航控制和車道保持輔助等功能。之所以選擇AMD第二代Versal AI Edge系列，就是看中了它在確保安全可靠前提下的低時(shí)延、先進(jìn)的數(shù)據(jù)類型支持、高吞吐量以及高精度的特點(diǎn)，借以鞏固其在下一代視覺系統(tǒng)在AI方面的領(lǐng)先地位。

第二代Versal AI Edge系列可編程邏輯的靈活性，對(duì)斯巴魯來(lái)也頗具價(jià)值——利用在可編程邏輯中實(shí)現(xiàn)的反饋IP，斯巴魯下一代EyeSight系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)修改攝像頭的傳感器參數(shù)，同時(shí)維持其全年消除致命性道路事故的安全目標(biāo)。

早期的試用計(jì)劃已經(jīng)展開，目前AMD正與包括斯巴魯在內(nèi)的主要客戶進(jìn)行接洽，采用第一代評(píng)估板和設(shè)計(jì)工具展開設(shè)計(jì)與推廣應(yīng)用。

產(chǎn)品路線圖公布：關(guān)注2025

第二代的Versal AI Edge系列和第二代的Versal Prime系列產(chǎn)品芯片的樣片將于2025年上半年發(fā)布，評(píng)估套件和系統(tǒng)模塊將于2025年年中推出，量產(chǎn)芯片將于2025年末面世。

“AMD此次推出的單芯片的智能用于支持嵌入式系統(tǒng)，應(yīng)對(duì)無(wú)處不在的人工智能。”Manuel總結(jié)說(shuō)，“很難預(yù)測(cè)5年之后人工智能將會(huì)發(fā)展到什么樣的程度，但AMD將始終深度參與相關(guān)的創(chuàng)新和發(fā)展，以領(lǐng)先的產(chǎn)品和解決方案不斷改變我們的生活方式。”

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