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    ASIC方案成未來思路,解讀AI芯片背后的秘密

    AI(人工智能),今年已經(jīng)在國(guó)內(nèi)手機(jī)圈成為了遍地開花的關(guān)鍵詞。那么擁有AI技術(shù)的手機(jī),到底能夠帶來什么?目前我們真的能感受深刻嗎?

    如今遍地開花的AI手機(jī),普遍都會(huì)灌輸給消費(fèi)者一個(gè)認(rèn)識(shí):用了AI,你的手機(jī)能力將會(huì)更強(qiáng)。例如AI語音助理、面部解鎖、照片智能分類等都使用了AI特性,當(dāng)然被提到最多的則是攝影能力,諸如自拍美顏、面容優(yōu)化、場(chǎng)景識(shí)別等這些功能,基本上時(shí)下熱門的新型特性都可以借助AI功能來實(shí)現(xiàn)對(duì)手機(jī)用戶使用設(shè)備時(shí)的效果提升。

    但坦誠(chéng)來說,對(duì)于自拍美顏、人臉識(shí)別以及游戲加速這些功能來說,用戶對(duì)于AI芯片給予設(shè)備的性能提升感知是相當(dāng)有限的。而AI芯片為了給用戶帶來這些有限的感受提升,在用戶使用某些特定功能的時(shí)候,加大了自身運(yùn)行的強(qiáng)度和頻率。在這個(gè)時(shí)候,用戶對(duì)于手機(jī)功能的提升并沒有多在意,此時(shí)更在意的是手機(jī)電池續(xù)航的“崩塌式體驗(yàn)”。本應(yīng)該為用戶提供更多優(yōu)良體驗(yàn)的AI芯片,這時(shí)反而要背上高功耗的鍋,適得其反了。

    “終端硬件的承載力將成為未來計(jì)算力的主要瓶頸,AI的需求會(huì)讓手機(jī)變成"大火爐"。”英特爾通信與設(shè)備事業(yè)部首席技術(shù)專家吳耕曾這么說過,對(duì)于手機(jī)專用AI芯片功耗該如何控制,目前在業(yè)界已經(jīng)是個(gè)共識(shí)性的問題了

    在此之前我們先來簡(jiǎn)單了解下AI芯片的機(jī)制,目前AI芯片主要包括GPU、FPGA、ASIC以及類腦芯片,它們各自發(fā)揮優(yōu)勢(shì),呈現(xiàn)出百花齊放的狀態(tài)。例如GPU由于更適合執(zhí)行復(fù)雜的數(shù)學(xué)和幾何計(jì)算(尤其是并行運(yùn)算),而這部分剛好與包含大量并行運(yùn)算的人工智能深度學(xué)習(xí)算法相匹配,因此它也成為人工智能硬件首選,在云端和終端各種場(chǎng)景均率先落地,由于應(yīng)用開發(fā)周期短,成本相對(duì)低,技術(shù)體系成熟,GPU方案也是目前應(yīng)用范圍最廣、靈活度最高的AI硬件。

    ASIC方案成未來思路,解讀AI芯片背后的秘密

    另外一種的FPGA則是一種用戶可根據(jù)自身需求進(jìn)行重復(fù)編程的“萬能芯片”,其開發(fā)時(shí)間較短,相比于GPU具有低功耗優(yōu)勢(shì),并且相對(duì)于GPU可深入到硬件級(jí)優(yōu)化,不過遺憾的是由于其是針對(duì)需求定制,所以工作頻率一般不會(huì)太高,且延展性不夠強(qiáng),算是目前的一種過渡方案。

    至于ASIC(專用集成電路)其實(shí)大家之前就已經(jīng)有接觸過,例如近些年類似TPU、NPU、VPU、BPU等令人眼花繚亂的各種芯片,本質(zhì)上都屬于ASIC的一種定制方式。

    ASIC方案成未來思路,解讀AI芯片背后的秘密

    另外ASIC無論是從性能、面積、功耗等各方面都優(yōu)于GPU和FPGA,長(zhǎng)期來看無論在云端和終端,ASIC都代表AI芯片的未來,目前包括微軟、谷歌、英特爾等巨頭都重金投到ASIC領(lǐng)域,不過由于目前AI算法快速迭代,且ASIC開發(fā)周期較長(zhǎng)、需要底層硬件編程、占據(jù)芯片成本等,因此雖然前景利好,但也只有實(shí)力雄厚的大佬才敢提前布局。

    雖然ASIC成本高且難度大,但移動(dòng)AI芯片設(shè)計(jì)公司仍已經(jīng)開始立足于ASIC的深度學(xué)習(xí),例如此前聯(lián)發(fā)科發(fā)布的Helio P70中端設(shè)備芯片組其內(nèi)部就自帶ASIC方案專用的AI核心APU,不僅具備其他AI芯片所帶的諸如美顏、人臉識(shí)別、場(chǎng)景優(yōu)化等功能之外,更是大幅降低了AI芯片的功耗,使得用戶在多場(chǎng)景使用環(huán)境下,不再為手機(jī)電量的大幅消耗而感到擔(dān)憂。

    很多用戶遲疑,為什么聯(lián)發(fā)科不直接在CPU或GPU內(nèi)集成AI運(yùn)算功能,而需要使用AI專核?實(shí)際上筆者覺得反而聯(lián)發(fā)科的思路是正確的。

    ASIC方案成未來思路,解讀AI芯片背后的秘密

    眾所周知,CPU和GPU都有其專職的工作,例如CPU專注在大型運(yùn)算,GPU側(cè)重于圖形繪制等,過多的功能堆疊只會(huì)虛耗電量和提高溫度。所以在這樣的環(huán)境下,AI核的優(yōu)勢(shì)顯然就更加明顯了。因此由CPU和GPU配合AI專核來進(jìn)行分工協(xié)作,反而可以有效提升效能,降低散熱。

    以時(shí)下在圖像識(shí)別領(lǐng)域以及前沿科技產(chǎn)品中的應(yīng)用最為廣泛的AI人臉識(shí)別技術(shù)為例,常見的人臉識(shí)別其實(shí)是一個(gè)“掃描檢測(cè)”加“結(jié)果判別”的過程,而這個(gè)“掃描檢測(cè)”的過程中包括五官坐標(biāo)定位、人臉屬性識(shí)別、人臉特征提取等等,在“結(jié)果判別“中更涉及到人臉驗(yàn)證、人臉識(shí)別、活體驗(yàn)證等多個(gè)特性,它已經(jīng)不是一個(gè)簡(jiǎn)單的算法,而是涉及到CPU、GPU、VPU、DLA 等多個(gè)運(yùn)算單元,跨單元的運(yùn)算很顯然會(huì)造成消費(fèi)體驗(yàn)的不佳,更別提到結(jié)果涉及的端運(yùn)行或是云運(yùn)行問題,所以開發(fā)與之相應(yīng)的AI人工智能神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法是趨勢(shì),而這點(diǎn)通過網(wǎng)絡(luò)上流出的聯(lián)發(fā)科P60人臉識(shí)別技術(shù)對(duì)比圖也能窺其一二。前者雖然定位中端,但卻擁有單獨(dú)的AI人工智能單元,人臉識(shí)別速度比同期的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手更勝一籌,可見高效節(jié)能的AI獨(dú)立單元,即ASIC專核專用是未來人工智能終端最基本的要求。

    當(dāng)然ASIC專核專用的優(yōu)勢(shì)還遠(yuǎn)不如此,它還包括對(duì)溫度的有效控制。例如目前的AI算法基本都支持對(duì)使用場(chǎng)景的預(yù)測(cè),能協(xié)助系統(tǒng)有效開關(guān)硬件,同時(shí)滿足效能和溫控。例如當(dāng)你打開電子書后,AI算法會(huì)參考你之前的閱讀習(xí)慣都在1小時(shí)左右,那接下來的1個(gè)小時(shí)內(nèi)系統(tǒng)可能就會(huì)關(guān)閉高性能的運(yùn)算,使用小核心進(jìn)行運(yùn)作,保證續(xù)航的提升。

    ASIC方案成未來思路,解讀AI芯片背后的秘密

    所以從這一點(diǎn)看來,聯(lián)發(fā)科自研的Corepilot 4.0多任務(wù)演算技術(shù)其實(shí)是走到了行業(yè)的前面,它時(shí)的處理器將能夠集成智能任務(wù)分配系統(tǒng)、溫度管理系統(tǒng)和用戶體驗(yàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)于一身,預(yù)測(cè)手機(jī)用戶的電量使用場(chǎng)景,按照某個(gè)時(shí)間點(diǎn)的任務(wù)的重要性及時(shí)進(jìn)行優(yōu)先級(jí)排序處理,從而更有效的控制設(shè)備功耗。

    所以從AI人工智能和溫度控制的角度出發(fā),我們倒是很看好聯(lián)發(fā)科P70芯片,性能方面就不再累贅,目前各大芯片的“實(shí)際使用性能”相差無幾,而聯(lián)發(fā)科使用的AI芯片+算法調(diào)度模式這兩種軟硬相輔的方式將會(huì)使得Helio P70將成為今年四季度或明年能效比最為看好的芯片組。

    ASIC方案成未來思路,解讀AI芯片背后的秘密

      聯(lián)發(fā)科Helio P系列目前就鎖定中端,主打AI人工智能。(圖/網(wǎng)絡(luò))

    總體來說,用戶對(duì)于手機(jī)功能的消費(fèi)需求讓AI芯片朝著越來越豐富的方向發(fā)展,未來AI專用芯片無疑會(huì)是IC設(shè)計(jì)的另一大方向。目前聯(lián)發(fā)科搶先布局了AI芯片,預(yù)計(jì)高通、海思后續(xù)也都會(huì)持續(xù)跟進(jìn),這場(chǎng)AI之戰(zhàn)聯(lián)發(fā)科搶占了先機(jī),后續(xù)也讓我們更加關(guān)注。

    極客網(wǎng)企業(yè)會(huì)員

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    2018-11-06
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