本文轉(zhuǎn)自：電子工程專輯

回顧過去的2024年，人工智能(AI)技術(shù)在移動設(shè)備、個人電腦、汽車智駕、數(shù)字家電、智聯(lián)醫(yī)療和工業(yè)應(yīng)用等領(lǐng)域飛速發(fā)展，成為多個領(lǐng)域中創(chuàng)新與發(fā)展的核心驅(qū)動力，并為幾乎所有領(lǐng)域的發(fā)展提供著強大的支撐。作為全球最大的電子與半導(dǎo)體產(chǎn)品市場之一，中國企業(yè)也在積極引入AI相關(guān)技術(shù)，在過去兩年里特別是在“功能(Feature)+AI”的端側(cè)應(yīng)用中取得了顯著成就。展望2025年，中國半導(dǎo)體行業(yè)有望在端邊側(cè)AI技術(shù)創(chuàng)新、應(yīng)用拓展以及產(chǎn)品升級等多方面取得突破性進展。

作為圖形處理和AI計算硅知識產(chǎn)權(quán)(IP)提供商，Imagination Technologies在過去兩年中見證了中國半導(dǎo)體行業(yè)對AI技術(shù)需求的增長。這種需求不僅推動了Imagination在中國IP業(yè)務(wù)上的持續(xù)發(fā)展，還促進了與眾多客戶的深度合作，基于Imagination的GPU技術(shù)和生態(tài)系統(tǒng)，共同定義和開發(fā)了即將廣泛應(yīng)用的邊緣智能(edge AI)和端側(cè)應(yīng)用。這些新需求吸引了新的客戶和生態(tài)伙伴，各方共同努力將創(chuàng)新和創(chuàng)意轉(zhuǎn)化為切實可行的工程解決方案。

2025年的熱點——邊緣和端側(cè)AI技術(shù)及應(yīng)用

到2025年，計算需求正從智能計算基礎(chǔ)設(shè)施向終端設(shè)備擴展，端側(cè)和邊緣AI的趨勢愈發(fā)明顯。這種趨勢主要受兩方面因素的驅(qū)動：一是端側(cè)或邊緣AI與具體應(yīng)用或業(yè)務(wù)緊密結(jié)合，因其能大幅提升產(chǎn)品功能或用戶體驗；二是端側(cè)或邊緣設(shè)備的AI功能需要實時性和完好性，減少對帶寬的依賴，使得訓(xùn)練好的模型可以在越來越多的端側(cè)設(shè)備上運行。

例如，在重視穩(wěn)定性、安全性和可靠性的工業(yè)領(lǐng)域，邊緣智能帶來的更高自主性、臨近環(huán)節(jié)協(xié)同、高效資源利用、預(yù)測性維護和快速流程及品種控制等能力，正在成為企業(yè)提升盈利能力的重要手段。制造商需借助邊緣AI模型實現(xiàn)轉(zhuǎn)型，這正是Imagination公司的專業(yè)技能所在。Imagination的解決方案非常適合那些需要實時響應(yīng)或者因安全限制無法將數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆贫说膽?yīng)用場景。

最新的AI模型正在智能工業(yè)應(yīng)用中發(fā)揮重要作用。例如，視覺Transformer被用于實時異常檢測；脈沖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(SNN)用于管理物聯(lián)網(wǎng)傳感器流中常見的事件驅(qū)動數(shù)據(jù)；圖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(GNN)則用于理解組件之間的相互依賴性，這對預(yù)測性維護至關(guān)重要。這些模型都能在邊緣設(shè)備上高效運行，而非依賴云端計算，從而保障數(shù)據(jù)安全并支持實時決策。此外，通過Imagination的GPU加速，這些模型的性能得到進一步提升。

端側(cè)/邊緣AI所需的先進GPU

在過去幾年以大模型為核心的AI浪潮中，通用計算GPU因其并行計算能力和可編程性而大放異彩。然而，邊緣硬件不僅要處理單一模型的推理任務(wù)，還需應(yīng)對設(shè)備上的所有并行加速任務(wù)、用戶交互任務(wù)以及設(shè)備管理任務(wù)。因此，邊緣AI設(shè)計需要一種全局視角，其中AI用例必須與其他功能共存，更重要的是，它們還必須共享熱預(yù)算和進行熱管理，這是隨著性能提升和晶體管密度增加而出現(xiàn)的新瓶頸。在未來的邊緣AI應(yīng)用中，每瓦特運算能力(TOPS/W)將比峰值運算能力(TOPS)更重要。

另一個非常重要并在大模型應(yīng)用中得到驗證的規(guī)律是，AI模型和算法領(lǐng)域唯一不變的就是快速變化和迭代，硬件設(shè)計者需要通過提升加速器的能效和可編程性，確保其設(shè)備能夠應(yīng)對未來的需求。此外，端側(cè)/邊緣設(shè)備和應(yīng)用的多樣性也是一個關(guān)鍵因素。硬件設(shè)計不僅要適配當(dāng)前流行的模型和某一類特定應(yīng)用，還要支持下一代模型和快速變化的應(yīng)用需求。這需要軟硬件結(jié)合，構(gòu)建可適應(yīng)未來發(fā)展的軟件棧，以避免針對某種特定模型或應(yīng)用開發(fā)的加速器的局限性，這對于新品推出速度更快的中國系統(tǒng)廠商及其主芯片供應(yīng)商尤為重要。

GPU作為計算任務(wù)的優(yōu)秀加速器，已經(jīng)在云端AI工作負載中表現(xiàn)出卓越的性能、可擴展性和可編程性。鑒于這些優(yōu)勢，Imagination正在增強其基于GPU架構(gòu)的AI能力。該架構(gòu)已在過去30年間為邊緣設(shè)備提供了高能效的圖形和計算支持，同時還能夠與RISC-V CPU和各種AI加速器完美搭配，形成滿足用戶需求的解決方案。通過基于開放標準的計算軟件棧，Imagination正在幫助開發(fā)者釋放這些能力，從而推動邊緣AI的進一步發(fā)展。

汽車行業(yè)或是2025年半導(dǎo)體市場的主要驅(qū)動力

在2025年，汽車智駕、物聯(lián)網(wǎng)以及加速計算將成為推動半導(dǎo)體市場增長的主要動力。從動力系統(tǒng)到信息娛樂系統(tǒng)，智能芯片已成為汽車性能差異化的關(guān)鍵，這迫使行業(yè)中的車廠、一級和二級供應(yīng)商必須花費更多精力去關(guān)注和實施汽車的電子電氣架構(gòu)。這也帶來了供應(yīng)鏈的變化，一些專注于新能源車或自動駕駛汽車的新車廠商出現(xiàn)了，這些新玩家高度關(guān)注汽車的電子架構(gòu)，甚至經(jīng)常自行設(shè)計汽車控制器。

但是智能化也給汽車帶來了不斷上升的計算成本，這將是汽車行業(yè)在2025年及以后亟待解決的一個問題。為此，許多智駕芯片廠商正在將多項功能整合到更少但更強大的控制器中。這一趨勢帶來了兩大技術(shù)挑戰(zhàn)：首先，一個控制多個域的控制器需要一個強大的硬件虛擬化解決方案，用于工作負載優(yōu)先級管理和避免任務(wù)干擾，例如Imagination的HyperLane技術(shù)；其次，功能安全(FuSa)，即在及時且安全的方式下檢測并處理故障的能力至關(guān)重要，任何處理安全關(guān)鍵任務(wù)的硬件，例如車道檢測、駕駛員監(jiān)控、制動等，都需要符合ISO 26262汽車功能安全標準(ASIL)的認證。

這些變化和挑戰(zhàn)都給像Imagination這樣的創(chuàng)新IP供應(yīng)商帶來了新的機遇。在供應(yīng)鏈方面，Imagination不僅繼續(xù)與瑞薩電子、德州儀器等伙伴長期合作，還助力新興車廠、一級供應(yīng)商和芯片研發(fā)團隊將其創(chuàng)新和創(chuàng)意轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實，其中也包括來自中國的非常優(yōu)秀的創(chuàng)新團隊。在技術(shù)挑戰(zhàn)方面，除了在行業(yè)中久負盛名的HyperLane硬件虛擬化技術(shù)，Imagination在2024年推出的DXS GPU IP不僅提供了智駕芯片所需的高算力，而且還打造了突破性分布式功能安全(DSM)解決方案，幫助智駕芯片設(shè)計公司避免了傳統(tǒng)FuSa實現(xiàn)方法的性能減半(兩次運行)或者芯片面積加倍(鎖步操作)。

圖：Imagination DXS提供高達9TFLOPS的性能。

因此，2025年智駕芯片企業(yè)都將爭取實現(xiàn)能夠滿足最新AI模型復(fù)雜性能、能效、可編程性與可靠性需求的新型處理器技術(shù)。由于出色的性能和靈活的可編程性，GPU已成為AI工作負載的首選平臺。通過全面的軟硬件協(xié)同優(yōu)化，Imagination DXS成為迄今為止計算能力最強的處理器，可為最新的駕駛輔助系統(tǒng)提供強大的支持，處理包括計算機視覺和激光雷達點云處理在內(nèi)的多種功能。

Imagination也是為座艙和信息娛樂系統(tǒng)提供先進GPU的IP供應(yīng)商。Imagination的GPU一直為車載屏幕用戶界面提供支持。憑借對汽車市場需求的深刻理解，Imagination的GPU如今也被用于ADAS單元中的計算加速。最近發(fā)布的Imagination DXS GPU IP已獲得授權(quán)并集成到客戶的解決方案中，同時Imagination正在持續(xù)完善計算軟件棧，以在其硬件上實現(xiàn)高性能AI計算。

更深入的創(chuàng)新將貫穿2025年

新興技術(shù)(如RISC-V)的崛起，以及中國在半導(dǎo)體供應(yīng)鏈方面的投資，鼓勵了許多新玩家的出現(xiàn)。Imagination提供多樣化的GPU IP核，從可穿戴設(shè)備一直擴展到桌面和云計算，幫助這些企業(yè)實現(xiàn)成功。Imagination是全面支持RISC-V設(shè)計的GPU IP供應(yīng)商之一，其產(chǎn)品已被廣泛應(yīng)用于多款芯片中，例如阿里巴巴平頭哥的TH1520和奕斯偉的EIC77系列。隨著RISC-V的流行度提升以及更復(fù)雜的應(yīng)用處理器的出現(xiàn)，預(yù)計將有更多的Imagination GPU IP被集成到支持RISC-V的SoC中。

2025年將是AI技術(shù)推動下充滿激動人心創(chuàng)新的一年。從高端到中端的計算設(shè)備、汽車、移動設(shè)備和消費電子產(chǎn)品都在加入AI能力，這有助于打破傳統(tǒng)CPU計算架構(gòu)在許多領(lǐng)域內(nèi)的壟斷和掣肘，推動諸如RISC-V+GPU等更加靈活高效的硬件普及，甚至更加緊密的集成。中國不僅是巨大的消費市場，也是全球電子產(chǎn)品供應(yīng)鏈上最重要的環(huán)節(jié)之一，其市場潛力能夠支撐和孵化出采用新架構(gòu)參與競爭的芯片設(shè)計企業(yè)，而Imagination也已為這個市場準備好了相應(yīng)的解決方案。(責(zé)編：趙明燦)

本文為《電子工程專輯》2025年雜志文章，作者白農(nóng) 為Imagination公司中國區(qū)董事長、亞太區(qū)總裁。