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采用新型存储的MPU在AI时代能发挥什么作用

 发布时间:2022-09-30 05:18:03 来源:华体会娱乐平台 作者:华体会官方下载

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  在过去十年当中,随着人工智能技术的成熟,智能化应用场景得以不断扩大。推动这次AI发展的是算力的大幅提升、算法的不断优化以及数据的海量增长,而这不仅需要相关芯片提升计算性能,也需要存储技术的升级来进一步支撑AI的发展。

  因此,在近两年中,我们也看到了一些新型的存储技术出现在了市场当中。对于这些新型存储产品,他们的发展情况如何,哪些应用场景能够促使他们实现商用落地,这些问题或许更值得我们去关注。

  在谈及AI时代下的新型存储产品,首先要了解AI的到来,对存储技术提出了哪些新的需求。

  华邦电子是中国台湾最大的DRAM厂商,同时他们也是全球SPI NOR Flash的主要供应商之一,专注于利基型 DRAM 和 NOR Flash 等存储业务的他们,对于AI时代的到来有着更为深刻的理解。

  华邦电子DRAM产品营销部经理曾一峻在接受半导体行业观察的采访时提到:“最初行业认为AI将发生在云端,但是在接下来两年中,边缘计算则更加盛行。究其原因,物联网设备数据量的增多,使得云端数据处理的负荷过大,因而,数据处理开始向边缘计算转移。在这个过程当中,就需要RAM来提供支持,但边缘端无法像云端那样可以把存储器无限制地扩张,所以需要对AI网络模型进行压缩。”

  “目前市场上有很多工具可以对AI模型进行压缩,甚至可以控制在10MB以下,在这样的情况下Micro Controller就可以利用这样的很小型神经网络做AI运算。”曾一峻指出:“当然,Micro Controller里面不会配置拥有高容量的SRAM,因为成本太高。所以它就会采用外挂内存的处理方式。为应对这种市场需求,华邦电子推出了新型存储产品HyperRAM。

  据了解,作为华邦新推出的产品线,HyperRAM的应用范围非常广。HyperRAM 2.0e的带宽最高为1GB/s,运行功耗低于50微瓦,除此之外,HyperRAM的待机功耗也很低。所以,它在Micro Controller与AI结合的新型应用上会越来越普遍,也是未来的发展趋势。

  据曾一峻介绍,通过目前与华邦合作的客户来看,与HyperRAM相搭配的主要是Cortex-M7或者M5之类的微控制器,或是一些其他的MPU,应用则是以KWS(Key Word Spotting)或者是简易的图像识别为主要落地场景。而就未来来看,从今年年底到明年开始,智能手表会陆续采用HyperRAM,此外,智能音箱、智能家居、工业用人机界面,甚至汽车仪表也都有可能进一步推动该存储产品的商用落地。

  华邦64Mb HyperRAM容量大概等于8MB。这也是华邦本次和瑞萨合作所采用的产品容量。接下来华邦会将HyperRAM的容量延伸到128Mb甚至256Mb,可以存储更多图像数据或者更多AI模型。并且根据华邦的预期,未来这两三年AIoT的应用会越来越广泛。

  AI时代同样对于闪存产品有着新的要求,而对于闪存产品来说,终端用户永远都会期待闪存产品拥有以下三个优点,即PCB占地小,成本低,组合多样化,而华邦的SpiStack产品家族则可以充分满足这些需求。

  据华邦电子闪存产品营销部经理黄信伟介绍,华邦的SpiStack拥有三大优点:硬件兼容、成本优势、优良质量。通过将NOR芯片和NAND芯片堆叠到一个封装中,可使设计人员能够灵活地将代码存储在 NOR 芯片中,并将数据存储在NAND芯片,进而赋能AI系统的发展。

  在智能化的推动下,MPU也发生了一些变化,尤其是在2017年之后,智能MPU慢慢进入了大众的视野,其中就包括瑞萨在2018年发布的针对MPU的动态可配置处理器DRP。

  据了解,DRP是瑞萨独有的自研加速核,高速、低功耗以及高设计自由度是DRP三大核心优势。尤其是在AI加速方面,据瑞萨电子中国企业基础设施事业部经理 Anson Ip介绍道:“集成了DRP的产品在速度上可媲美市场上现有的AI加速器的速度,但是它在低功耗方面则表现得更为突出。”

  同时,伴随着AI时代带来的,还有MPU。根据IC Insights发布2021年版的McClean Report中显示,2020年,MPU的销售增长主要是由于对便携式计算机和功能强大的大屏幕智能手机的强劲需求。与此同时,市场对数据中心计算机和系统扩展方面的投资也在加大,这也促进了全球MPU的销售额在2020年中实现了双位数的增长。ICinsights预测,到2021年,预计MPU市场总增长将略微回落,并实现95%以上的平均增幅,达到955亿美元。

  为顺应这种市场趋势,瑞萨也推出了RZ/A2M系列MPU。而上文所提到的DRP也是瑞萨电子RZ/A2M系列MPU中的重点功能之一。据介绍,RZ/A2M的基础是ARM Cortex-A9 528MHz MPU,和其他的MPU一样,有一些共通的外设,但是比较特殊的是瑞萨同时配置了两个网口,两个USB,两个SDHI,还有一些security,以及区别于其他MPU厂商的DRP硬件加速内核。Anson表示:“因为DRP本身是一个硬件加速,因此它可以比一般的CPU快10倍左右。”

  从应用层面上看,瑞萨RZ/A2M微处理器适用于人机界面(HMI),尤其是带有摄像头的HMI应用。RZ/A2M还支持广泛应用于移动设备的移动产业处理器接口(MIPI)。

  随着AI场景的不断演进,新兴技术之间也需要互相融合,才能发挥更大的作用。Anson指出,就RZ/A2M来说,RZ/A2M内部配有一个4MB的SRAM,这可以使它可用于比较简单的应用,例如一些HMI(人机交互界面),或者是简单的控制应用。面向现在嵌入式AI系统,4MB的内存容量在某些情况下是不够的。因而在控制成本的前提下,采用外挂式的存储能够满足市场的现阶段发展需求。这种市场趋势,也为华邦和瑞萨提供了合作的机会。

  日前,华邦电子宣布,正式确认华邦HyperRAM和SpiStack (NOR+NAND) 产品能够与瑞萨基于Arm 内核的RZ/A2M 微处理器 (MPU) 搭配使用,可助力其加速构建嵌入式AI系统。

  具体来看,华邦HyperRAM可作为工作内存使用,更适合AIoT设备的嵌入式AI和图像处理应用。SpiStack 中的NOR 芯片可存储RZ/A2M 的启动代码和应用程序代码,NAND芯片可存储嵌入式AI学习数据和相机图像等多个大型数据。

  曾一峻表示,MPU的电路板往往都很小,这类PCB的引脚数较小,但同时又需要满足低功耗的需求,在这种情况下,华邦的HyperRAM便可以满足他们的需求。尤其因为在低频(low frequency)的情况下,微控制处理器其实它并不需要特殊的DRAM去做控制,一般的GPIO在低时钟频率,如100MHz以下,GPIO就可以模拟出HyperRAM控制功能。所以对于微控制处理器来讲非常适合采用HyperRAM产品。

  除此之外,针对AI应用场景下,“读取速度”也是微控制处理器中的很重要考量点之一。与此同时,还要满足微控制处理器面积小,成本低等需求。而华邦的SpiStack产品则为这种市场需求提供了可能性。

  在这些方面的优势,使得瑞萨与华邦之间的合作变得顺理成章。据曾一峻介绍,在瑞萨导入了HyperRAM的过程中,并没有遇到什么设计上的挑战。因为华邦HyperRAM在引脚数量相比传统的RAM大大减少,整个设计都比传统的RAM更方便,同时性能更好,PCB占地面积更小。

  瑞萨电子方面也表示:“瑞萨高性能 RZ/A2M(DRP 技术)与华邦 HyperRAM和SpiStack的结合,为嵌入式 AI 系统提 供了完美的解决方案,可实现快速图像处理,系统小型化, 低功耗、和简化PCB 设计。”

  华邦和瑞萨相信,通过两者之间的合作,他们将在AI时代,得到更多的发展机会。

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