最初只在特定設備使用的嵌入式系統,受到物聯網 (IoT) 帶動、加上商用在即的 5G 推波助瀾,霎時星途大開。為加速終端應用的落地,當前嵌入式計算有以下七大發展趨勢:
1. 為擴大市場,各式微控制器 (MCU)、微處理器 (MPU) 等基礎計算單元積極與應用處理器 (AP) 整合做"異構"計算;
2. 為簡化開發,新世代處理器力拼硬件、軟件開發工具包 (SDK) 和內核引擎一次到位,而固件是差異化關鍵;
3. 為提升效能,可集中資源、按需配置的"分布式內存"成主流;
4. 為增強精度,現行通用處理器普遍可支持浮點計算單元 (FPU),但如果意在追求極致效率,定點仍具優勢;
5. 為優化質量,傳感器與 I/O 裝置接口支持不可少,MIPI 聯盟多項標準已成標配;
6. 為鞏固安全,硬件"安全可信任根"可降低網絡攻擊造成的數據風險和生產損失。
7. 為鏈接應用,爭相與人工智能 (AI)/機器學習 (ML) 掛勾,云端服務供貨商 (CSP) 成熱門合作伙伴。
當特定應用標準產品 (ASSP) 與專用芯片 (ASIC) 持續迭代之際,現場可編程邏輯門陣列 (FPGA) 除了善用既有配置靈活特性,也沒錯過上述風潮;以老大哥賽靈思 (Xilinx) 為首,從驗證工具、加速協作,轉具獨當一面的氣場。最早提出 FPGA 概念的萊迪思半導體 (Lattice),日前亦公開宣稱:其 FPGA 尺寸小、可支持并行處理和基于各類傳感器的 AI 推論,是實現各類低功耗網絡終端 AI 應用的理想平臺——在 iCE40 UltraPlus 和 ECP5 FPGA 運行增強版 sensAI 解決方案,可協助用戶為"毫瓦級"智能設備賦予 AI 和 ML 功能。
此次性能提升包括支持更為輕量化/高效的神經網絡 (NN) 模型以及更深度的量化,進而可使用更復雜的模型來處理更高分辨率/畫面更新率的圖像;隨附的全新參考設計可快速創建常見的 AI 應用,包括增強版關鍵詞檢測和人臉識別。志在發展"中國芯"FPGA 的新進廠商高云半導體 (Gowin),亦發布 AI 邊緣計算方案——GoAI,強調較標準 MPU 加速 78 倍,且設計流程可與目前 AI、NN 開發框架完全融合;特別一提的是,他們旗下不同產品線兼采 Arm-based 和 RISC-V 架構,且內建 Bluetooth 5 聯機功能的新家族即將問市。
最后一個有趣議題是關于軟核 vs. 硬核,為因應 AI 算法的日新月異,不少整合開發環境 (IDE) 皆訴諸"軟件定義芯片"(SDX) 概念,主張以軟件形式包裝 AI 引擎;但有別于軟核支持者,另一家 FPGA 供貨商 mixel 認為硬核在處理效率與穩定性略勝一籌。至于該怎么選擇?就看終端應用的需求偏好了。