云天勵飛IPU聚焦嵌入式視覺智能終端

據(jù)介紹，云天勵飛AI芯片的技術路線是通過設計一系列面向多層神經(jīng)網(wǎng)絡的可編程處理器，應對人工智能算法的快速迭代。“我們首創(chuàng)的‘自適應云+端’AI系統(tǒng)架構，可通過云端邏輯控制終端芯片，自動更新終端芯片的算法和功能。”據(jù)云天勵飛聯(lián)合創(chuàng)始人、CEO陳寧介紹，云天勵飛自主研發(fā)的專用深度學習神經(jīng)網(wǎng)絡處理器芯片，采用ASIP設計思路，提供ASIC級別高性能和低功耗，也能提供處理器級別的指令集靈活性。同時，采用異構計算多核SOC架構，集成多處理器單元，并行分布式處理與集中控制系統(tǒng)。

與傳統(tǒng)芯片迭代速度相比，AI芯片迭代更快。“目前來說，算法每半個月迭代一次，AI芯片則要同步迭代，而傳統(tǒng)芯片的迭代是按年計算?，F(xiàn)有的CPU或GPU無法滿足嵌入式端視覺AI應用。”據(jù)云天勵飛研發(fā)副總李愛軍表示，通用CPU在神經(jīng)網(wǎng)絡加速上速度慢，性能上滿足不了對嵌入式端的需求;GPU性能是夠的，但功耗高、成本居高不下。“所以，我們覺得有必要去研究適應新型神經(jīng)網(wǎng)絡的深度學習處理器架構芯片。”而云天勵飛研發(fā)的芯片是面向嵌入式端的邊緣計算人工智能芯片，專注智能視覺，聚焦在安防、智能商業(yè)等領域的場景應用。

擁有國內(nèi)頂尖ASIP矢量處理器芯片設計團隊

“云天勵飛做芯片不是臨時起意，而是從公司創(chuàng)立之初就開始了芯片的布局。”據(jù)陳寧介紹，云天勵飛早在2014年就有了完整的“機器學習與視覺智能處理器”AI芯片解決方案，并獲得2015年深圳孔雀團隊第一名。

在當時，云天勵飛的芯片研發(fā)團隊是國內(nèi)AI芯片界唯一有芯片商用經(jīng)驗的團隊，陳寧本人是中國第一款商用矢量處理器芯片的設計者，而芯片團隊主導者李愛軍是原中興通訊手機芯片的研發(fā)負責人，主導研發(fā)了國內(nèi)第一顆28nm手機芯片商用(2010)和國內(nèi)首款LTE多模手機芯片商用。

陳寧說，“我們的芯片研發(fā)團隊是國內(nèi)頂尖的ASIP矢量處理器芯片設計團隊，主要的骨干團隊成員有豐富的矢量處理器、復雜SoC芯片設計經(jīng)驗，且平均設計經(jīng)驗超過10年。”

IPU具有高能低耗、可編程、可云端升級等特點

據(jù)了解，云天勵飛在2016年完成了第一代深度學習神經(jīng)網(wǎng)絡處理器NNP100的研制，并基于FPGA載體實現(xiàn)商用。

李愛軍介紹說，NNP100深度結(jié)合云天勵飛自研深度學習算法，與自研神經(jīng)網(wǎng)絡模型深度耦合，具有強大的運算處理能力以及靈活的模型pooling能力，設計上支持PE數(shù)量根據(jù)場景需求任意擴展和裁剪，非常靈活，同時它又具有高性能、低時延和低功耗技術優(yōu)勢。

“相比之前的應用效果，采用NNP100后FPGA加速卡，計算性能相比GPU提升2倍，功耗減低 5 倍，時延減低100倍。”李愛軍介紹，目前NNP100應用在云天勵飛的DeepEye100智能盒子和DeepEye200服務器加速卡產(chǎn)品上?；贜NP100的技術基礎，云天勵飛已經(jīng)在研發(fā)第二代深度學習神經(jīng)網(wǎng)絡處理器NNP200，并取得階段性成果。NNP200將集成于云天勵飛IPU (inteligence processor unit)芯片上，并用于智能終端產(chǎn)品。

據(jù)介紹，云天勵飛的視覺AI芯片具有2Tops/W的高能量效率。與Nvidia開源的nvDLA相比，相同運算力下，在很小的內(nèi)存帶寬下，算法模型效率可以提高18倍。與麒麟970相比，相同運算力下，比970的性能提高4.4倍。

“云天的芯片除了高能低耗的優(yōu)勢之外，還能實現(xiàn)可編程，遠程一鍵升級。芯片可同時處理多路高清視頻，此外，通過片間級聯(lián)還可進行擴展。”李愛軍說，多芯片級聯(lián)，相當于搭積木一樣，一顆一顆之間通過板級互聯(lián)進行擴展。通過級聯(lián)擴展最多可以同時處理64路視頻。

“我們采用業(yè)界領先的22nm工藝，工藝的性能、功耗、面積經(jīng)過仿真、分析、比對，對比業(yè)界主流的28nm工藝，都具有一定優(yōu)勢，性能提升約10%，功耗降低約15%，面積減小15%-20%。”陳寧還提到，云天勵飛的IPU芯片計劃在今年年中實現(xiàn)流片，并在明年上半年推向商用，最終通過模式創(chuàng)新，打造一個開放賦能的芯片平臺。

云天IPU最大亮點——對場景理解更為深刻

相比傳統(tǒng)的芯片，AI芯片更注重“從場景到算法，從算法到芯片”。正因為不同于以往從硬件出發(fā)的思路，AI芯片的行業(yè)形態(tài)和商業(yè)模式正在發(fā)生著變化。目前，AI芯片的應用場景主要集中在安防、智能家居和消費電子、自動駕駛、云計算、智慧城市等行業(yè)。

“由于目前還不存在適用于所有通用算法的嵌入式AI芯片，確定芯片的應用場景就顯得尤為重要。”陳寧提到，過往三年，云天勵飛深耕安防領域，最先提出了針對安防行業(yè)“云+端”的解決方案，真正做到將AI技術落地于垂直場景。

而云天勵飛的拳頭產(chǎn)品“深目”系統(tǒng)，在深圳和全國已建設在線智能前端設備10000多路，動態(tài)人像數(shù)據(jù)量150+億，是全球最大的動態(tài)人像數(shù)據(jù)庫。“在場景定義算法，算法定義芯片的今天，我們的算法訓練來源于真實的場景，這也意味著在我們的芯片對場景的理解更深，我們知道應該如何去優(yōu)化才能做到最好。” 陳寧還提到，“算法+芯片+數(shù)據(jù)”的閉環(huán)生態(tài)是云天勵飛的核心競爭力，同時，云天勵飛也是國內(nèi)唯一一家同時擁有算法、芯片和數(shù)據(jù)三個要素的公司。

2025年，讓1億攝像頭擁有“AI芯”

中國已經(jīng)成為世界上視頻監(jiān)控發(fā)展速度最快的國家，我國一些一線城市已經(jīng)實現(xiàn)了監(jiān)控攝像頭的100%全覆蓋。據(jù)行業(yè)調(diào)查公司IHSMarkit的最新統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，目前中國在公共和私人領域(包括機場、火車站和街道)的監(jiān)控攝像頭安裝量目前已有1.76億個，未來三年該數(shù)量將會成倍增長，達到6.26億個。

“云天勵飛想做的，就是用芯片的產(chǎn)品，去激活這些傳統(tǒng)的攝像頭。在2025年，讓1億攝像頭擁有‘AI芯’。”

據(jù)介紹，云天勵飛走的是一條“算法+芯片+數(shù)據(jù)+應用+服務”、提供端到端整體解決方案的路線：將算法植入前端的智能攝像頭，進行人像檢測、特征值提取，數(shù)據(jù)上傳到云端，由云端引擎進行搜索和識別、決策。前端后端算法聯(lián)動和深度優(yōu)化，而芯片級的解決方案則是核心。

陳寧還提到，云天勵飛除了在芯片技術上的創(chuàng)新之外，還將探索芯片商業(yè)模式的創(chuàng)新，力推“芯片+服務”的新玩法。“未來，我們甚至可能會推出免費的芯片試用，改變以往賣芯片的方式，以服務的方式讓云天的AI芯能下滲到行業(yè)，最終達到賦能百業(yè)的目的。”

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