这个手势把AI的CPU干烧了_AI性能最高提升480倍！ARM着急了？

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AI性能最高提升480倍！ARM着急了？

昨日，ARM 推出了两项创新的知识产权（IP），一是扩展了其广受欢迎的ARM Cortex-M系列，引入了Cortex-M55；二是首次为Cortex-M平台推出了微神经网络处理器（microNPU）——Ethos-U55，属于Ethos系列的新型号。这两项新技术的融合，使得机器学习（ML）效能可提升高达480倍。

这两款新产品的出色AI效能，无疑强化了ARM在AIoT市场的竞争优势，但也揭示了公司在该领域的紧迫感。

[图片来源：techviral]

为了抢占AIoT市场高地，ARM首先推出了Cortex-M55，这是迄今为止其AI性能最强的Cortex-M处理器。它的ML性能较前几代提升15倍，数字信号处理（DSP）效能提升5倍，且能源效率更高。此外，Cortex-M55采用ARMv8.1-M架构，内置ARM Helium向量处理技术，有效增强DSP和ML性能，同时节省电力。

另一方面，开发者还能利用去年推出的ARM Custom Instructions（ARM自定义指令集），拓展Cortex-M处理器的功能，针对特定任务进行优化。全新的Cortex-M55因此在AI性能、能源效率和灵活性方面均有显著提升。

Ethos-U55的AI效能更为突出，是Cortex-M55的32倍，配备32-256个可配置的乘加器（MAC）。ARM推出这款微神经处理器，旨在通过高度定制化，提升资源有限的嵌入式和物联网设备的ML推理能力。

若将Cortex-M55与Ethos-U55相结合，ML效能可提升480倍。然而，这480倍的提升是在较低基数的ML性能基础上计算得出的。下图直观展示了AI性能提升后的应用场景。

Cortex-M55适用于异常检测和物体检测等应用，与Ethos-U55搭配，则可用于手势识别、生物识别和语音识别等对AI性能要求较高的场景。尽管如此，它们的组合仍无法满足Cortex-A CPU、Mali GPU和Ethos-N NPU所支持的如物体分类、实时识别等复杂应用。

显而易见，Cortex-M55和Ethos-U55各有其独特价值。Cortex-M家族的微控制器已在全球销售超过500亿颗，广泛应用于各类嵌入式设备。然而，面对AIoT时代的需求，仅Cortex-M及其新成员Cortex-M55和Ethos-U55，乃至整个Cortex-M产品线与Ethos-U55的组合，才能提供更全面的AI性能，吸引终端AI市场。配合Cortex-M的ARM Custom Instructions新特性，ARM更能适应规模庞大却分散的AIoT市场需求。

尽管ARM在AIoT市场上拥有Cortex-M、Ethos-N等产品，但市场竞争的压力不容忽视。ARM于2018年2月启动Project Trillium机器学习项目，原计划在2019年第一季度发布首个ML处理器，却直至同年5月才发布，10月才确定Ethos系列名称。ARM ML业务部商业与市场营销副总裁Dennis Laudick曾解释，产品延迟发布的原因包括开发难题，特别是数据处理效率和能耗平衡等问题。

此时，苹果、三星、华为的NPU已在SoC中迭代多次，高通和联发科的神经网络处理器也日渐成熟。有人认为ARM错过了手机NPU市场的黄金时期，这也让ARM更加重视潜力巨大的AIoT市场。

据市场研究机构MarketsandMarkets的报告，2019年全球AIoT市场规模达51亿美元，预计2024年将达到162亿美元，年复合增长率26%。尽管ARM的Cortex-M系列在嵌入式市场取得巨大成功，但在AIoT时代，它面临着RISC-V的激烈竞争。RISC-V指令集与ARM类似，都强调高性能和低功耗，不同之处在于RISC-V采取开源模式，而ARM采用授权模式。

RISC-V的开源性使其在设计灵活性和满足AIoT多元化需求方面具有优势，这让ARM感受到了压力。去年，ARM推出了ARM自定义指令集以应对RISC-V的竞争。如今，RISC-V阵营不断壮大，相关产品正陆续推向市场。

例如，GREENWaves Technologies推出了基于RISC-V的超低功耗IoT处理器，能效远超市面上同类产品。RISC-V IP供应商晶心科技总经理林志明也曾表示，RISC-V产品将在2019下半年和2020年初大量进入市场。

因此，ARM ML产品发布滞后及RISC-V阵营的发展，让ARM在AI和AIoT时代承受着一定压力。而480倍的AI性能提升成为缓解这种压力的关键。

尽管如此，ARM多年积累的生态系统依然为其NPU的成功提供了助力。ARM努力提供一致的开发体验，确保Cortex-M软件开发工具支持Cortex-M55和Ethos-U55，同时也与多家开发工具厂商兼容，并得到算法、软件和操作系统的合作伙伴支持。

然而，AIoT应用对生态系统的依赖程度不一。GreenWaves Technologies CEO Loic Lietar指出，面向物联网等终端市场的32位微控制器并不像手机或电脑那样频繁更换应用程序，因此对软件兼容性的需求相对较低。

这意味着，尽管ARM的生态系统将继续发挥影响力，但其在AIoT市场的吸引力仍有待观察。无论如何，作为一家成功的半导体企业，ARM在AIoT领域具有强大的竞争力。然而，AIoT市场短期内难以形成寡头，任何处理器也无法短期内独占鳌头，谁将是最后的胜者，尚无定论。编辑：陶宗瑶

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