嘉楠一代AI芯片勘智K210功耗僅0.3W ?加速?lài)?guó)產(chǎn)AIoT架構(gòu)輕量化

原標(biāo)題：嘉楠一代AI芯片勘智K210功耗僅0.3W ?加速?lài)?guó)產(chǎn)AIoT架構(gòu)輕量化

AIoT正重塑人們的生活場(chǎng)景。無(wú)論是客廳里的智能音箱、自動(dòng)駕駛系統(tǒng)，還是機(jī)場(chǎng)安檢口的人臉識(shí)別閘機(jī)，終端設(shè)備越來(lái)越聰明，為人們提供更高效、更具人性的智能服務(wù)。這背后，正是輕量化AI計(jì)算架構(gòu)與邊緣側(cè)龐大市場(chǎng)需求合流的結(jié)果。

作為國(guó)產(chǎn)芯片的新生勢(shì)力，嘉楠科技在輕量化計(jì)算架構(gòu)的設(shè)計(jì)上另辟蹊徑，推出量產(chǎn)全球首款基于RISC-V自研商用邊緣智能計(jì)算芯片，加速RISC-V生態(tài)在產(chǎn)業(yè)界的推廣，同時(shí)也為國(guó)產(chǎn)AIoT架構(gòu)輕量化設(shè)計(jì)提出了新的解決方案。

算法輕量化使AIoT架構(gòu)成為可能

AIoT的興起源于邊緣側(cè)設(shè)備對(duì)輕量化算法的需求。2012年，AlexNet橫空出世，CNN作為一種新型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)在圖像分類(lèi)、目標(biāo)檢測(cè)等領(lǐng)域得到普及。但隨著網(wǎng)絡(luò)層數(shù)和性能的提升，大量權(quán)值參數(shù)和龐大的計(jì)算量嚴(yán)重拖垮了CNN的任務(wù)處理效率。

以2016年為分水嶺，隨著權(quán)重量化、剪枝等壓縮算法涌現(xiàn)，AI算法模型的計(jì)算量和權(quán)重大小持續(xù)減弱，輕量化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)成為趨勢(shì)。結(jié)構(gòu)尺度的成倍縮小使得如今的算法模型能夠匹配終端對(duì)于功耗的苛刻限制，為AIoT的興起提供了技術(shù)條件。

同時(shí)，從市場(chǎng)需求看，在云計(jì)算接管企業(yè)級(jí)市場(chǎng)的背景下，邊緣側(cè)設(shè)備與云中心的協(xié)同需要智能化調(diào)度控制。云端芯片與算法無(wú)法應(yīng)對(duì)低功耗的需求，偏向于推理場(chǎng)景的AIoT芯片能更好地填補(bǔ)邊緣側(cè)智能的空白。

AIoT架構(gòu)設(shè)計(jì)需要輕量化的指令集

業(yè)內(nèi)人士普遍認(rèn)為，算力需求一定的前提下，計(jì)算效率和計(jì)算面積比越高，對(duì)成本降低和能效比的提升越有利。在諸如CPU、MCU等傳統(tǒng)的計(jì)算架構(gòu)中，由于通用指令集的限制，單次計(jì)算需要多條指令的組合才能完成，計(jì)算效率低。而且，傳統(tǒng)芯片的計(jì)算單元面積占比小，算力優(yōu)勢(shì)并不突出。

出于對(duì)低功耗的嚴(yán)格限制，目前的解決方案多局限于疊加模塊的方式提升算力，例如在芯片中加入NPU彌補(bǔ)AI算力，或者在CPU等傳統(tǒng)處理器的組合上優(yōu)化軟件庫(kù)來(lái)支持AIoT應(yīng)用。但這對(duì)AI算法的適應(yīng)性以及對(duì)計(jì)算效率的提升并不顯著。

目前，一些廠商另辟蹊徑，從指令集設(shè)計(jì)的角度出發(fā)提升芯片計(jì)算效率。其中，精簡(jiǎn)指令集RISC-V的基礎(chǔ)指令集僅有47條，在設(shè)計(jì)處理器的時(shí)候更容易做到大幅節(jié)省芯片的邏輯面積，降低動(dòng)態(tài)功耗，從而適配對(duì)功耗有嚴(yán)格限制的小型邊緣設(shè)備。

嘉楠量產(chǎn)基于RISC-V自研商用邊緣智能計(jì)算芯片

作為RISC-V聯(lián)盟成員，嘉楠科技在芯片設(shè)計(jì)中采用RISC-V架構(gòu)，是聯(lián)盟前五家使用RISC-V芯片的廠商之一。在其量產(chǎn)全球首款基于RISC-V自研商用邊緣智能計(jì)算芯片中，勘智K210采用內(nèi)置FPU的RISC-V雙核64位處理器架構(gòu)，精簡(jiǎn)了相對(duì)龐大的指令集。

RISC-V在計(jì)算效率和功耗上均顯示出較大優(yōu)勢(shì)。以CoreMark測(cè)試程序?yàn)槔琑ISC-V BOOM的程序運(yùn)行時(shí)間為14.26秒，而其他RISC指令集處理器的程序運(yùn)行時(shí)間則為18.15秒。且RISC-V BOOM無(wú)論在總指令數(shù)、CPI還是時(shí)鐘周期上均低于其他RISC指令集處理器，更為敏捷。

在功耗方面，勘智K210自身功耗僅為0.3W，即便搭載攝像頭等外部設(shè)備，其功耗也僅為1W左右。

在采用RISC-V架構(gòu)設(shè)計(jì)的同時(shí)，勘智K210還在芯片中集成了機(jī)器視覺(jué)和機(jī)器聽(tīng)覺(jué)能力?？敝荎210的機(jī)器視覺(jué)基于嘉楠科技自主研發(fā)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)KPU，支持低功耗狀態(tài)下進(jìn)行CNN計(jì)算，高效完成基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的圖像分類(lèi)任務(wù)，例如人臉檢測(cè)和人臉識(shí)別，以及對(duì)檢測(cè)目標(biāo)進(jìn)行分類(lèi)，在智能安防、智能家居、智慧工業(yè)等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。

在機(jī)器聽(tīng)覺(jué)能力上，芯片在音頻處理方面無(wú)需DSP，自帶APU語(yǔ)音處理單元，最高可支持8路音頻數(shù)據(jù)，16個(gè)方向。無(wú)需占用主CPU資源，僅一顆芯片就可實(shí)現(xiàn)聲源定向、聲場(chǎng)成像、波束形成、語(yǔ)音喚醒、語(yǔ)音識(shí)別等機(jī)器聽(tīng)覺(jué)功能。

目前，嘉楠科技已經(jīng)相繼發(fā)布量產(chǎn)全球首個(gè)基于自研的7nm芯片，以及量產(chǎn)全球首款基于RISC-V 自研商用邊緣智能計(jì)算芯片，加速為區(qū)塊鏈和邊緣側(cè)智能的落地提供算力支撐。同時(shí)，嘉楠科技于近日和清華長(zhǎng)三角研究院杭州分院、OK集團(tuán)共同開(kāi)放了區(qū)塊鏈賦能中心B-LABS眾創(chuàng)空間，將為自身芯片的算力探尋更多應(yīng)用場(chǎng)景。

生成海報(bào)

免責(zé)聲明：本網(wǎng)站內(nèi)容主要來(lái)自原創(chuàng)、合作伙伴供稿和第三方自媒體作者投稿，凡在本網(wǎng)站出現(xiàn)的信息，均僅供參考。本網(wǎng)站將盡力確保所提供信息的準(zhǔn)確性及可靠性，但不保證有關(guān)資料的準(zhǔn)確性及可靠性，讀者在使用前請(qǐng)進(jìn)一步核實(shí)，并對(duì)任何自主決定的行為負(fù)責(zé)。本網(wǎng)站對(duì)有關(guān)資料所引致的錯(cuò)誤、不確或遺漏，概不負(fù)任何法律責(zé)任。任何單位或個(gè)人認(rèn)為本網(wǎng)站中的網(wǎng)頁(yè)或鏈接內(nèi)容可能涉嫌侵犯其知識(shí)產(chǎn)權(quán)或存在不實(shí)內(nèi)容時(shí)，應(yīng)及時(shí)向本網(wǎng)站提出書(shū)面權(quán)利通知或不實(shí)情況說(shuō)明，并提供身份證明、權(quán)屬證明及詳細(xì)侵權(quán)或不實(shí)情況證明。本網(wǎng)站在收到上述法律文件后，將會(huì)依法盡快聯(lián)系相關(guān)文章源頭核實(shí)，溝通刪除相關(guān)內(nèi)容或斷開(kāi)相關(guān)鏈接。