作者：SanjiveAgarwala

自 2000 年代中期獲得正式批準(zhǔn)以來，低功耗 DDR（LPDDR）一直是驅(qū)動對面積和功率敏感的移動設(shè)備上更復(fù)雜用例的基石。畢竟退回 2007 年，智能手機的攝像頭不過是一個釘在背后的傳感器，且只能拍攝粒度粗糙、低分辨率的自拍。

現(xiàn)在，智能手機攝像頭已經(jīng)成為邊緣 AI 能力的集大成者，足夠安全且可以執(zhí)行生物識別認證；也足夠強大到可以執(zhí)行運算攝影，為照片甚至實時視頻添加復(fù)雜的 3D 效果、模糊背景。

隨著使用移動設(shè)備方式的演變，每一代 LPDDR 都繼續(xù)以所處時代的必備應(yīng)用程序為目標(biāo)。2020 年，LPDDR5 為智能手機、平板電腦和筆記本電腦提供了 5G、低端邊緣人工智能（AI）、高級移動游戲和無縫 4K 視頻流所需的存儲器帶寬。

復(fù)雜的邊緣 AI 用例

接下來的兩年里，幾乎每天都會出現(xiàn)全新、更復(fù)雜的邊緣 AI 用例。這些 AI 模型需要功耗受限的邊緣設(shè)備提供越來越強大的 AI 計算能力，對 AI 模型給出決策和結(jié)果的速度要求也越來越高。

處理器的發(fā)展繼續(xù)關(guān)注更先進的工藝節(jié)點、更多的核和 3D-IC 等新的封裝技術(shù)。隨著由于 Wi-Fi 6 和 5G 的出現(xiàn)，網(wǎng)絡(luò)速度比以往任何時候都快，然而存儲器往往會成為物理限制的瓶頸。

自智能手機革命開始以來，存儲器一直是我們在移動設(shè)備上所有新功能和應(yīng)用程序的命脈。即使是網(wǎng)頁瀏覽等基本任務(wù)的速度，也取決于設(shè)備的 CPU 能夠以多快的速度在存儲器中存儲和讀取信息。

上述都是 Cadence LPDDR5X 存儲器接口 IP 正式可用的消息一經(jīng)發(fā)布，即受到合作伙伴歡迎的原因。該接口專為數(shù)據(jù)密集的 5G 和人工智能（AI）應(yīng)用程序設(shè)計，速度比非常成功的 LPDDR5 IP 快 33%。新存儲器技術(shù)開發(fā)非常緊迫，要跟上層出不窮的新邊緣 AI 用例，不僅在移動設(shè)備，還包括任何人可能擁有的最大移動設(shè)備，也就是汽車上。

汽車應(yīng)用

隨著汽車行業(yè)轉(zhuǎn)向軟件定義汽車（SDVs），汽車內(nèi)各個子系統(tǒng)之間低延遲、高帶寬通信的需求正在迅速增長。因此，計算性能正在與動力系統(tǒng)爭奪能源，也就是每英里性能。

Cadence 已與多家一級汽車制造商討論將 LPDDR5X 構(gòu)建到安全關(guān)鍵的高級駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）和自動駕駛硬件中的優(yōu)勢。

這些系統(tǒng)必須能夠在盡可能小的能源消耗范圍內(nèi)，基于大量傳感器數(shù)據(jù)做出關(guān)鍵的實時安全決策。

擁抱邊緣 AI

不言而喻，汽車應(yīng)用需要對數(shù)據(jù)進行本地處理，任何自動駕駛汽車都必須能夠在不依賴任何人的情況下自動駕駛。為什么消費者移動設(shè)備在邊緣執(zhí)行 AI 計算，而不是依賴云智能和低延遲 5G 如此重要?

想想看，全球移動設(shè)備每天都會產(chǎn)生數(shù)萬億兆字節(jié)可供 AI 操作的數(shù)據(jù)。設(shè)備端邊緣AI處理的數(shù)量相對有限，很大一部分被發(fā)送到云端。

隨著 AI 應(yīng)用程序復(fù)雜性的增加，需要上傳的數(shù)據(jù)量也與日增加。今天，世界上 77% 的下游帶寬被視頻數(shù)據(jù)占用，通過優(yōu)化的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施將數(shù)據(jù)從中心向外傳輸。利用云計算處理復(fù)雜 AI 用例所需的數(shù)據(jù)將扭轉(zhuǎn)這一趨勢，并在這個過程中對全球網(wǎng)絡(luò)造成巨大限制。

當(dāng)我們將使用邊緣 AI 的移動設(shè)備擴展到智能相機或移動醫(yī)療工具等其它電池驅(qū)動的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備時，還需要考慮數(shù)據(jù)價值的問題。當(dāng)這個價值可以用毫秒來衡量時，處理過程中的任何延遲都會降低其價值，甚至可能為零。

即使考慮到 5G 接近零的延遲，數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣纫彩軅鞑パ舆t的影響。在無線通信中，數(shù)據(jù)傳輸速度相當(dāng)于光速。如果用一個數(shù)字來說明，那就是每 100 英里的數(shù)據(jù)傳輸，就會帶來 0.82ms 的延遲。

聽起來可能沒有很大影響，但是不要忘記，數(shù)據(jù)中心的位置差別很大，而且網(wǎng)絡(luò)通常分布在很遠的地理距離上，云端距離邊緣可能有幾千英里。數(shù)據(jù)包的大小、路由器和數(shù)據(jù)必須通過的其它網(wǎng)絡(luò)硬件的數(shù)量進一步加劇了延遲。所有上述因素都會快速產(chǎn)生疊加效應(yīng)。這甚至發(fā)生在數(shù)據(jù)可以被分析、執(zhí)行推斷、并將結(jié)果發(fā)送回邊緣設(shè)備之前。

這就是為什么我們將 AI 計算更靠近生成數(shù)據(jù)的邊緣設(shè)備如此重要。在移動領(lǐng)域，特別是汽車領(lǐng)域，這意味著在設(shè)備本身上執(zhí)行復(fù)雜的 AI 計算。

讓設(shè)計未來可期

PCB 子卡中的 Cadence LPDDR5X

LPDDR5X 是多種 Cadence 存儲器 IP 中的最新產(chǎn)品，可以追溯到 Cadence 2010 年對 Denali 的收購。此前，Cadence 于 2022 年 11 月發(fā)布了 GDDR6 硅片，專為超大型計算、數(shù)據(jù)中心和 5G 等超高帶寬存儲器應(yīng)用而設(shè)計。

就像 GDDR6 一樣，LPDDR5X 是一種未來可期的技術(shù)，為接下來可能發(fā)生的任何趨勢提供性能支持。LPDDR5X 標(biāo)準(zhǔn)將峰值數(shù)據(jù)傳輸速度從 LPDDR5 的 6400Mbps（6.4Gbps）提高到8533Mbps（8.5Gbps），今天沒有多少應(yīng)用程序能夠充分利用邊緣設(shè)備的這種令人難以置信的性能。

Cadence LPDDR5X IP 眼圖

如之前所說，幾乎每天我們都能聽到令人難以置信的新功能和對性能要求極高的邊緣用例——從用手機或獨立的 VR/AR 頭戴設(shè)備探索元宇宙，或進一步實現(xiàn) 5 級（全）汽車自動駕駛，幾乎每天我們都能聽到令人難以置信的新功能和性能大戶的邊緣用例。隨著 LPDDR5X 這樣技術(shù)的裝機和應(yīng)用，這些用例不再遙不可及，我們即將看到邊緣 AI 計算真正的能力。

Cadence Denali 存儲器和存儲 IP 解決方案支持最廣泛的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，包括控制器和 PHY 的設(shè)計實現(xiàn)，適用于高性能和低功耗應(yīng)用?，F(xiàn)在即未來。

關(guān)于 Cadence

Cadence 是電子系統(tǒng)設(shè)計領(lǐng)域的關(guān)鍵領(lǐng)導(dǎo)者，擁有超過 30 年的計算軟件專業(yè)積累?；诠镜闹悄芟到y(tǒng)設(shè)計戰(zhàn)略，Cadence 致力于提供軟件、硬件和 IP 產(chǎn)品，助力電子設(shè)計概念成為現(xiàn)實。Cadence 的客戶遍布全球，皆為最具創(chuàng)新能力的企業(yè)，他們向超大規(guī)模計算、5G 通訊、汽車、移動設(shè)備、航空、消費電子、工業(yè)和醫(yī)療等最具活力的應(yīng)用市場交付從芯片、電路板到完整系統(tǒng)的卓越電子產(chǎn)品。Cadence 已連續(xù)九年名列美國財富雜志評選的 100 家最適合工作的公司。

審核編輯：湯梓紅