邊緣運算將成主流 仍面臨運算能耗、存儲器頻寬等挑戰

　　由于傳感器將產(chǎn)生太多數據，難以都傳到云端處理，因此邊緣運算正在成為主流趨勢。

　　根據Semiconductor Engineering報導，物聯(lián)網(wǎng)(IoT)設備的最初構想是，簡(jiǎn)單的傳感器會(huì )將原始數據傳送到云端，透過(guò)1個(gè)或多個(gè)閘道器進(jìn)行處理。這些閘道器可能位于公司、住宅、工廠(chǎng)，甚至連網(wǎng)車(chē)內。但日益明顯的是要處理的數據太多，這種方法實(shí)不可行。

　　三星電子(Samsung Electronics)負責HBM行銷(xiāo)的Tien Shiah表示，1臺PC每天將產(chǎn)生90MB的數據。1輛自駕車(chē)每天產(chǎn)生4TB，連網(wǎng)飛機則為50TB。其中大部分為無(wú)用數據。

　　預處理若在本地完成，則僅需在云端處理更少數據，就能以更低成本和更少功率實(shí)現更好的效能，從而實(shí)現自駕車(chē)、無(wú)人機甚至機器人所需的快速反應。這些都是邊緣運算突然獲得如此多關(guān)注的原因。它讓運算任務(wù)更接近數據源，就自駕車(chē)來(lái)說(shuō)，最終運算可能在會(huì )傳感器本身進(jìn)行。

　　這對人工智能(AI)、機器學(xué)習(ML)和深度學(xué)習(DL)應用也很重要。AI/ML/DL的關(guān)鍵是能在本地設備上進(jìn)行推論，從而提高安全性和性能。然而，推論的更大問(wèn)題是存儲器吞吐量。Rambus產(chǎn)品管理高級總監Frank Ferro表示，存儲器再次成為瓶頸。許多正在出現的應用，無(wú)論是AI或ADAS，都需要更高的存儲器頻寬。

　　此外，這些應用大多是由電池供電，或須在高度受限的電源預算內生存，而開(kāi)發(fā)這類(lèi)設備的難度開(kāi)始變得更具挑戰性。

　　邊緣運算最大問(wèn)題之一是它是一種轉型技術(shù)，會(huì )隨著(zhù)發(fā)展而被定義。目前實(shí)際上仍無(wú)法訂購能支援特定IoT設備、基礎設施和運算要求組合的專(zhuān)用邊緣運算產(chǎn)品。

　　NVIDIA于3月底宣布與安謀(ARM)合作，將NVIDIA Deep Learning加速器架構與ARM的Project Trillium機器學(xué)習平臺整合，讓芯片制造商可輕易將機器學(xué)習功能添加到IoT設備。英特爾在2月亦推出14款新的Xeon處理器。

　　英特爾(Intel)和NVIDIA/ARM產(chǎn)品都能在靠近端點(diǎn)的地方增加更多處理能力，但這兩種產(chǎn)品都不是將數據傳回云端的理想選擇。ZK Research首席分析師Zeus Kerravala表示，NVIDIA與ARM的伙伴關(guān)系，以及英特爾宣布的邊緣處理器都是為需要增加處理能力的設備、閘道器等而設計的基礎產(chǎn)品。

　　家庭IoT市場(chǎng)最終可能會(huì )超過(guò)IIoT，但IIoT正在設定步伐和議程。市場(chǎng)研調機構IHS Markit分析師Julian Watson表示，對具有邊緣運算能力的IoT閘道器的需求正在成長(cháng)。需求主要來(lái)自3個(gè)特定領(lǐng)域：為未直接連到網(wǎng)路的低功耗節點(diǎn)，如基于低功耗藍牙(BLE)或Zigbee的傳感器提供橋接;過(guò)濾流量，決定應在邊緣處理哪些數據以及需將哪些數據發(fā)送到云端;管理這些邊緣設備的安全性。

　　IHS Markit執行董事Michael Howard則認為，IoT/邊緣閘道器至少應能做到以下幾點(diǎn)：1.透過(guò)對重復數據進(jìn)行整合，縮小來(lái)自IoT設備的原始數據量。2.將數據轉換為上游應用程式可讀取的格式。3.具備能判斷將獲得何種數據及來(lái)自哪種設備的上游應用程式。4.包含如何組織數據并對其進(jìn)行優(yōu)化的相關(guān)資訊。

　　Howard表示，閘道器若無(wú)法將原始數據細化為緊湊且實(shí)用的數據就向上游推送，只會(huì )浪費時(shí)間和頻寬。處理必須在數據發(fā)生的地方完成，最好不止一次。

　　所有主要系統供應商都渴望進(jìn)入市場(chǎng)，但對閘道器的需求正在成長(cháng)。此問(wèn)題比從幾個(gè)傳感器收集溫度數據更復雜。特別是在IIoT中，每個(gè)垂直市場(chǎng)傳統的SCADA和其他自動(dòng)化系統通常都是封閉、專(zhuān)有的，對新通訊技術(shù)不友好，并且不可能快速擺脫。

　　ARM執行長(cháng)Simon Segars表示，現在有這么多的下一件大事(Next Big Thing)將發(fā)生，很難判斷要從哪里著(zhù)手。新的通訊協(xié)議，無(wú)論是5G、LoRA、NBIoT等新技術(shù)，都需要半導體設備的大量創(chuàng )新。目前AI正在驅動(dòng)云端芯片。在邊緣則是推論正在推動(dòng)設計的創(chuàng )新。