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5G 推動次世代 AI 需求,Arm:2020 年高階智慧手機將有更多可能性

 

發佈日期:2019-05-28

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全球 IP 矽智財授權領導廠商 Arm 今(27)日在 COMPUTEX 開展前宣布推出旗艦 IP 解決方案,包括 Arm Cortex-A77 CPU、Arm Mali-G77 GPU 以及 Arm 機器學習(ML)處理器,為 5G 時代飛速發展的人工智慧(AI)體驗做足準備,同時定義了 2020 年高階智慧手機效能。

過去一年多以來,Arm 推出了數個可從「網路終端」擴展到「雲端」的全新解決方案,例如完整的 IP 套件  Arm Project Trillium、Arm Neoverse 則 針對依照智慧聯網裝置打造從雲到端的機器學習裝置等。

另外尚有兩個具有安全功能的 Automotive Enhanced 汽車強化處理器 ,以及專為安全管理物聯網裝置的 Pelion 物聯網平台 ,同時,Pelion 也是物聯網業界第一個為混合環境提供裝置、連接和資料管理的平台 。

Arm 指出,上述所有的全新解決方案,都凸顯出 Arm 在 5G、物聯網、AI 與自駕車等領域的投入。

Arm:5G 帶來轉變,但產業也會面臨許多挑戰
ARM IP 產品事業群總裁 Rene Hass 指出,5G 將推動許多轉變,但在產業轉型時,會面臨到許多挑戰。

例如,在裝置端搭載機器學習和人工智慧的創新規格、隨時隨地都能享受高畫質 HD 遊戲體驗的需求、安全與隱私洩露問題,以及碎片化的軟體/開發者生態系統、雲端網路的頻寬、基礎設施部署的更新服務、5G 智慧手機和電腦,以及人工智慧的崛起、特定領域運算 vs 通用運算的問題等。

而其中最為關鍵性的問題,是大規模運算流程將變得更加困難,且成本也會隨之上升,加上市面上太多不同軟體,造成開發者和生態系統在推動「裝置 AI 化」的困難,而新的效能需求,又帶來更複雜的運算。

帶來挑戰的另外一面,新服務也將帶來產業轉型,例如使用者將能隨時隨地在手機上遊玩高畫質 HD 遊戲,裝置內建人工智慧功能和 5G 的崛起,都將帶來「現在難以想像的新體驗」。

Rene Hass 指出,5G 推動許多轉變中的其中一個,便是晶片的製程,摩爾定律(Moore’s Law)雖然變慢了,但人們對效能的需求越來越高。他說,現在談到 AI 與機器學習相關的經驗或使用體驗時,大多還是從智慧手機作為起點,而所有手機上的智慧,是從 CPU 開始的。

目前全球大概有 40 億部手機,85% 都以 CPU 來執行 AI、機器學習體驗,或者使用 CPU + GPU 的方式完成, Rene Hass 認為這是一件意義相當重大的事情。

以 CPU 來運行機器學習的其中一個例子為 Google 翻譯,或者我們每日在使用的 Instagram 的散景效果,就是 AI 運算的結果,而這些都還是「相當早期」的階段。

Rene Hass 指出,隨著 5G 時代來臨,眾多機會如 AI、VR 或身臨其境、沉浸式的遊戲等,因為 5G 擁有速度高、延遲低的特性,這樣的需求也會帶來許多新產品的誕生。

Arm 今年推出了裝置內建機器學習功能的 IP 套件,就是為了因應 5G 世代所需的效能。

Cortex-A77:重新定義行動裝置效能
全新的 Arm Cortex-A77 CPU,擁有比 Cortex-A76 裝置高出 20% 的 IPC 效能,可帶來先進的 ML 與 AR/VR 體驗。

Cortex-A76 是第二代 DynamIQ 處理器,基於一種新的微架構,可將機器學習能力大幅提升,透過軟體的優化,還能提高至 28 倍效能;使用 Cortex-A77 ,除在架構、微架構的改進,Arm 預期會有更多的軟體效能的優化,這代表 Cortex-A77 將把機器學習能力帶入新的境界。 

事實上,透過硬體與軟體的優化組合,過去兩個世代的 Cortex-A7x 系列處理器(Cortex-A76 與 Cortex-A77)的整體 ML 效能,已經提升了 35 倍之多。全新的 Cortex-A77 CPU 證明了 Arm 在智慧手機有限的功耗限制下,持續推動在性能上媲美今日主流筆電、同時又兼顧同級最佳能耗效率。

Arm 產品管理總監 Stefan Rosinger 指出,Cortex-A77 可以符合智慧手機的功耗,同時達到效能最大化,其擁有比 Cortex-A76 裝置高出 20% 的效能、浮點運算效能增加 35% 以上,記憶頻寬的改善幅度超過 15%,是受惠於 Cortex-A76 延續下來的第二代 7 奈米設計。

Cortex-A77 在裝置上的一些使用案例,例如 AI 相機、視覺場景檢測、3D 掃描、生物特徵用戶辨識、聲音辨識、遊戲/擴增實境中的機器學習,將帶來更佳的 app 反應速度、更棒的虛擬體驗等。

根據 Eircsson 在去年 11 月發表的行動報告,到了 2024 年,具備 5G 聯網能力的智慧手機約為 15 億部,對於運算密集的 ML、AR 與其他在裝置上的全新與新興的使用案例,「5G 都是不可或缺的需求」。

Mali-G77:全新架構、顛覆的效能
Arm 指出,預計在 2019 年,全球遊戲市場產值將高達近 1,500 億美元 ,將是全球最大營收的市場之一,同時也是驅動運算需求與日俱增的主要原因。

此外,根據市場情報機構 Newzoo,2018 年是手遊市場營收首度超越電玩主機加上個人電腦遊戲營收的一年,為全球電玩遊戲市場貢獻超過一半以上的收入(703 億美元)。

觀察目前全球手遊趨勢,用戶正朝向高人氣的高逼真度、多人遊戲,例如《要塞英雄》(Fornite)、《絕地求生》(PUBG)。

Mali-G77 GPU 利用全新的 Valhall 架構迎接挑戰,為手遊和具有更長壽命的手持裝置提供高階繪圖,這代表用戶在遊玩手遊時,可以玩得更久。

與現今裝置中的前代 Mali-G76 相比,Mali-G77 GPU 具有近 40% 的效能提升。Mali-G77 同時也在關鍵的微架構上進行強化,包括引擎、texture pipes、與 load store caches,並將能源效率與效能密度提升了 30%。

值得注意的是,Mali-G77 同時還帶來 60% 的機器學習效能提升,為先進的裝置智慧,顯著推升推論與神經網路(neural net,NN)等效能。接連幾個世代的持續強化,為開發人員提供更多的效能,以便開發者為行動 app 生態系統設計出更多沉浸式的遊戲。

Arm ML:同級最佳能耗效率,讓整個生態系統的 AI 效能極大化
上文提及的 Project Trillium,是一個異質的 ML 運算平台,包括 Arm ML 處理器以及開放原始碼的 Arm NN 軟體框架,目前正搭載在超過 2.5 億台 Android 裝置上。

隨著機器學習使用案例的需求越來越高,開發人員更渴望能利用系統上專屬神經處理器(NPU)的優勢。

自從去年宣布推出 Project Trillium 後,Arm 針對 ML 處理器進行強化,包括超過兩倍的能源效率,達到每瓦 5 兆次運算(TOPs/W)、記憶體壓縮技術提升達三倍,以及提升至高達八核心的次世代峰值效能,與每秒最高 32 兆次運算(TOP/s)。

「全面運算」將解決最大挑戰:碎片化生態系統
而當今最大的挑戰之一,是市場上擁有許多不同的解決方案。軟體選項與硬體架構清單毫無止境,造成碎片化生態系統的擴大,讓「終端」到「雲端」的擴充性變得困難,對開發者以及新技術的採用也更為挑戰。

隨著 5G 將帶動對效能與效率的強烈需求,這意謂著「共同架構」的必要性,才能使設計與部署更便利。

為使開發者可輕易存取效能的共通工具鏈協同合作,Arm 指出,全新的旗艦 IP 套件:Cortex-A77 CPU、Mali-G77 GPU、 Arm ML 處理器、Arm NN 框架,以及 最近發表的 Mali-D77 顯示處理器 ,將讓眾人一窺 2020 年高階智慧手機的更多可能性。(新聞來源:科技報橘)

 

 

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