本文轉(zhuǎn)自：電子工程專(zhuān)輯

回顧過(guò)去的2024年，人工智能(AI)技術(shù)在移動(dòng)設(shè)備、個(gè)人電腦、汽車(chē)智駕、數(shù)字家電、智聯(lián)醫(yī)療和工業(yè)應(yīng)用等領(lǐng)域飛速發(fā)展，成為多個(gè)領(lǐng)域中創(chuàng)新與發(fā)展的核心驅(qū)動(dòng)力，并為幾乎所有領(lǐng)域的發(fā)展提供著強(qiáng)大的支撐。作為全球最大的電子與半導(dǎo)體產(chǎn)品市場(chǎng)之一，中國(guó)企業(yè)也在積極引入AI相關(guān)技術(shù)，在過(guò)去兩年里特別是在“功能(Feature)+AI”的端側(cè)應(yīng)用中取得了顯著成就。展望2025年，中國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)有望在端邊側(cè)AI技術(shù)創(chuàng)新、應(yīng)用拓展以及產(chǎn)品升級(jí)等多方面取得突破性進(jìn)展。

作為圖形處理和AI計(jì)算硅知識(shí)產(chǎn)權(quán)(IP)提供商，Imagination Technologies在過(guò)去兩年中見(jiàn)證了中國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)對(duì)AI技術(shù)需求的增長(zhǎng)。這種需求不僅推動(dòng)了Imagination在中國(guó)IP業(yè)務(wù)上的持續(xù)發(fā)展，還促進(jìn)了與眾多客戶(hù)的深度合作，基于Imagination的GPU技術(shù)和生態(tài)系統(tǒng)，共同定義和開(kāi)發(fā)了即將廣泛應(yīng)用的邊緣智能(edge AI)和端側(cè)應(yīng)用。這些新需求吸引了新的客戶(hù)和生態(tài)伙伴，各方共同努力將創(chuàng)新和創(chuàng)意轉(zhuǎn)化為切實(shí)可行的工程解決方案。

2025年的熱點(diǎn)——邊緣和端側(cè)AI技術(shù)及應(yīng)用

到2025年，計(jì)算需求正從智能計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施向終端設(shè)備擴(kuò)展，端側(cè)和邊緣AI的趨勢(shì)愈發(fā)明顯。這種趨勢(shì)主要受兩方面因素的驅(qū)動(dòng)：一是端側(cè)或邊緣AI與具體應(yīng)用或業(yè)務(wù)緊密結(jié)合，因其能大幅提升產(chǎn)品功能或用戶(hù)體驗(yàn)；二是端側(cè)或邊緣設(shè)備的AI功能需要實(shí)時(shí)性和完好性，減少對(duì)帶寬的依賴(lài)，使得訓(xùn)練好的模型可以在越來(lái)越多的端側(cè)設(shè)備上運(yùn)行。

例如，在重視穩(wěn)定性、安全性和可靠性的工業(yè)領(lǐng)域，邊緣智能帶來(lái)的更高自主性、臨近環(huán)節(jié)協(xié)同、高效資源利用、預(yù)測(cè)性維護(hù)和快速流程及品種控制等能力，正在成為企業(yè)提升盈利能力的重要手段。制造商需借助邊緣AI模型實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)型，這正是Imagination公司的專(zhuān)業(yè)技能所在。Imagination的解決方案非常適合那些需要實(shí)時(shí)響應(yīng)或者因安全限制無(wú)法將數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆贫说膽?yīng)用場(chǎng)景。

最新的AI模型正在智能工業(yè)應(yīng)用中發(fā)揮重要作用。例如，視覺(jué)Transformer被用于實(shí)時(shí)異常檢測(cè)；脈沖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(SNN)用于管理物聯(lián)網(wǎng)傳感器流中常見(jiàn)的事件驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)；圖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(GNN)則用于理解組件之間的相互依賴(lài)性，這對(duì)預(yù)測(cè)性維護(hù)至關(guān)重要。這些模型都能在邊緣設(shè)備上高效運(yùn)行，而非依賴(lài)云端計(jì)算，從而保障數(shù)據(jù)安全并支持實(shí)時(shí)決策。此外，通過(guò)Imagination的GPU加速，這些模型的性能得到進(jìn)一步提升。

端側(cè)/邊緣AI所需的先進(jìn)GPU

在過(guò)去幾年以大模型為核心的AI浪潮中，通用計(jì)算GPU因其并行計(jì)算能力和可編程性而大放異彩。然而，邊緣硬件不僅要處理單一模型的推理任務(wù)，還需應(yīng)對(duì)設(shè)備上的所有并行加速任務(wù)、用戶(hù)交互任務(wù)以及設(shè)備管理任務(wù)。因此，邊緣AI設(shè)計(jì)需要一種全局視角，其中AI用例必須與其他功能共存，更重要的是，它們還必須共享熱預(yù)算和進(jìn)行熱管理，這是隨著性能提升和晶體管密度增加而出現(xiàn)的新瓶頸。在未來(lái)的邊緣AI應(yīng)用中，每瓦特運(yùn)算能力(TOPS/W)將比峰值運(yùn)算能力(TOPS)更重要。

另一個(gè)非常重要并在大模型應(yīng)用中得到驗(yàn)證的規(guī)律是，AI模型和算法領(lǐng)域唯一不變的就是快速變化和迭代，硬件設(shè)計(jì)者需要通過(guò)提升加速器的能效和可編程性，確保其設(shè)備能夠應(yīng)對(duì)未來(lái)的需求。此外，端側(cè)/邊緣設(shè)備和應(yīng)用的多樣性也是一個(gè)關(guān)鍵因素。硬件設(shè)計(jì)不僅要適配當(dāng)前流行的模型和某一類(lèi)特定應(yīng)用，還要支持下一代模型和快速變化的應(yīng)用需求。這需要軟硬件結(jié)合，構(gòu)建可適應(yīng)未來(lái)發(fā)展的軟件棧，以避免針對(duì)某種特定模型或應(yīng)用開(kāi)發(fā)的加速器的局限性，這對(duì)于新品推出速度更快的中國(guó)系統(tǒng)廠商及其主芯片供應(yīng)商尤為重要。

GPU作為計(jì)算任務(wù)的優(yōu)秀加速器，已經(jīng)在云端AI工作負(fù)載中表現(xiàn)出卓越的性能、可擴(kuò)展性和可編程性。鑒于這些優(yōu)勢(shì)，Imagination正在增強(qiáng)其基于GPU架構(gòu)的AI能力。該架構(gòu)已在過(guò)去30年間為邊緣設(shè)備提供了高能效的圖形和計(jì)算支持，同時(shí)還能夠與RISC-V CPU和各種AI加速器完美搭配，形成滿(mǎn)足用戶(hù)需求的解決方案。通過(guò)基于開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算軟件棧，Imagination正在幫助開(kāi)發(fā)者釋放這些能力，從而推動(dòng)邊緣AI的進(jìn)一步發(fā)展。

汽車(chē)行業(yè)或是2025年半導(dǎo)體市場(chǎng)的主要驅(qū)動(dòng)力

在2025年，汽車(chē)智駕、物聯(lián)網(wǎng)以及加速計(jì)算將成為推動(dòng)半導(dǎo)體市場(chǎng)增長(zhǎng)的主要?jiǎng)恿?。從?dòng)力系統(tǒng)到信息娛樂(lè)系統(tǒng)，智能芯片已成為汽車(chē)性能差異化的關(guān)鍵，這迫使行業(yè)中的車(chē)廠、一級(jí)和二級(jí)供應(yīng)商必須花費(fèi)更多精力去關(guān)注和實(shí)施汽車(chē)的電子電氣架構(gòu)。這也帶來(lái)了供應(yīng)鏈的變化，一些專(zhuān)注于新能源車(chē)或自動(dòng)駕駛汽車(chē)的新車(chē)廠商出現(xiàn)了，這些新玩家高度關(guān)注汽車(chē)的電子架構(gòu)，甚至經(jīng)常自行設(shè)計(jì)汽車(chē)控制器。

但是智能化也給汽車(chē)帶來(lái)了不斷上升的計(jì)算成本，這將是汽車(chē)行業(yè)在2025年及以后亟待解決的一個(gè)問(wèn)題。為此，許多智駕芯片廠商正在將多項(xiàng)功能整合到更少但更強(qiáng)大的控制器中。這一趨勢(shì)帶來(lái)了兩大技術(shù)挑戰(zhàn)：首先，一個(gè)控制多個(gè)域的控制器需要一個(gè)強(qiáng)大的硬件虛擬化解決方案，用于工作負(fù)載優(yōu)先級(jí)管理和避免任務(wù)干擾，例如Imagination的HyperLane技術(shù)；其次，功能安全(FuSa)，即在及時(shí)且安全的方式下檢測(cè)并處理故障的能力至關(guān)重要，任何處理安全關(guān)鍵任務(wù)的硬件，例如車(chē)道檢測(cè)、駕駛員監(jiān)控、制動(dòng)等，都需要符合ISO 26262汽車(chē)功能安全標(biāo)準(zhǔn)(ASIL)的認(rèn)證。

這些變化和挑戰(zhàn)都給像Imagination這樣的創(chuàng)新IP供應(yīng)商帶來(lái)了新的機(jī)遇。在供應(yīng)鏈方面，Imagination不僅繼續(xù)與瑞薩電子、德州儀器等伙伴長(zhǎng)期合作，還助力新興車(chē)廠、一級(jí)供應(yīng)商和芯片研發(fā)團(tuán)隊(duì)將其創(chuàng)新和創(chuàng)意轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)，其中也包括來(lái)自中國(guó)的非常優(yōu)秀的創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)。在技術(shù)挑戰(zhàn)方面，除了在行業(yè)中久負(fù)盛名的HyperLane硬件虛擬化技術(shù)，Imagination在2024年推出的DXS GPU IP不僅提供了智駕芯片所需的高算力，而且還打造了突破性分布式功能安全(DSM)解決方案，幫助智駕芯片設(shè)計(jì)公司避免了傳統(tǒng)FuSa實(shí)現(xiàn)方法的性能減半(兩次運(yùn)行)或者芯片面積加倍(鎖步操作)。

圖：Imagination DXS提供高達(dá)9TFLOPS的性能。

因此，2025年智駕芯片企業(yè)都將爭(zhēng)取實(shí)現(xiàn)能夠滿(mǎn)足最新AI模型復(fù)雜性能、能效、可編程性與可靠性需求的新型處理器技術(shù)。由于出色的性能和靈活的可編程性，GPU已成為AI工作負(fù)載的首選平臺(tái)。通過(guò)全面的軟硬件協(xié)同優(yōu)化，Imagination DXS成為迄今為止計(jì)算能力最強(qiáng)的處理器，可為最新的駕駛輔助系統(tǒng)提供強(qiáng)大的支持，處理包括計(jì)算機(jī)視覺(jué)和激光雷達(dá)點(diǎn)云處理在內(nèi)的多種功能。

Imagination也是為座艙和信息娛樂(lè)系統(tǒng)提供先進(jìn)GPU的IP供應(yīng)商。Imagination的GPU一直為車(chē)載屏幕用戶(hù)界面提供支持。憑借對(duì)汽車(chē)市場(chǎng)需求的深刻理解，Imagination的GPU如今也被用于ADAS單元中的計(jì)算加速。最近發(fā)布的Imagination DXS GPU IP已獲得授權(quán)并集成到客戶(hù)的解決方案中，同時(shí)Imagination正在持續(xù)完善計(jì)算軟件棧，以在其硬件上實(shí)現(xiàn)高性能AI計(jì)算。

更深入的創(chuàng)新將貫穿2025年

新興技術(shù)(如RISC-V)的崛起，以及中國(guó)在半導(dǎo)體供應(yīng)鏈方面的投資，鼓勵(lì)了許多新玩家的出現(xiàn)。Imagination提供多樣化的GPU IP核，從可穿戴設(shè)備一直擴(kuò)展到桌面和云計(jì)算，幫助這些企業(yè)實(shí)現(xiàn)成功。Imagination是全面支持RISC-V設(shè)計(jì)的GPU IP供應(yīng)商之一，其產(chǎn)品已被廣泛應(yīng)用于多款芯片中，例如阿里巴巴平頭哥的TH1520和奕斯偉的EIC77系列。隨著RISC-V的流行度提升以及更復(fù)雜的應(yīng)用處理器的出現(xiàn)，預(yù)計(jì)將有更多的Imagination GPU IP被集成到支持RISC-V的SoC中。

2025年將是AI技術(shù)推動(dòng)下充滿(mǎn)激動(dòng)人心創(chuàng)新的一年。從高端到中端的計(jì)算設(shè)備、汽車(chē)、移動(dòng)設(shè)備和消費(fèi)電子產(chǎn)品都在加入AI能力，這有助于打破傳統(tǒng)CPU計(jì)算架構(gòu)在許多領(lǐng)域內(nèi)的壟斷和掣肘，推動(dòng)諸如RISC-V+GPU等更加靈活高效的硬件普及，甚至更加緊密的集成。中國(guó)不僅是巨大的消費(fèi)市場(chǎng)，也是全球電子產(chǎn)品供應(yīng)鏈上最重要的環(huán)節(jié)之一，其市場(chǎng)潛力能夠支撐和孵化出采用新架構(gòu)參與競(jìng)爭(zhēng)的芯片設(shè)計(jì)企業(yè)，而Imagination也已為這個(gè)市場(chǎng)準(zhǔn)備好了相應(yīng)的解決方案。(責(zé)編：趙明燦)

本文為《電子工程專(zhuān)輯》2025年雜志文章，作者白農(nóng) 為Imagination公司中國(guó)區(qū)董事長(zhǎng)、亞太區(qū)總裁。