邊緣AIoT時(shí)代已來(lái) 無(wú)線(xiàn)SoC生逢其時(shí)

1 邊緣AI/ML+物聯(lián)網(wǎng)的機會(huì )

各行各業(yè)的數字化轉型和日常生活中的新場(chǎng)景正在對邊緣嵌入式設備/ 系統中的人工智能/ 機器學(xué)習（AI/ML）功能提出越來(lái)越高的需求。產(chǎn)品設計人員也紛紛看到了邊緣AI/ML 的巨大潛力，正在利用相關(guān)技術(shù)為家庭安防系統、可穿戴醫療監測器、監控商業(yè)設施和工業(yè)設備的傳感器等一系列邊緣設備和應用實(shí)現更強的計算能力和更高的智能化。

王祿銘(芯科科技亞太及日本地區業(yè)務(wù)副總裁)

在芯科科技看來(lái)，邊緣AI/ML 將廣泛應用于商業(yè)、工業(yè)和家庭，包括傳感器數據處理（如用于異常檢測）、預測性維護、音頻模式識別（如用于改進(jìn)玻璃破碎檢測）、簡(jiǎn)單命令詞識別，以及視覺(jué)應用（如使用低分辨率攝像頭進(jìn)行在場(chǎng)檢測或人數統計），等等。

此外，芯科科技很早就觀(guān)察到了邊緣AI/ML 與物聯(lián)網(wǎng)充分結合這一趨勢，將AI/ML 引入物聯(lián)網(wǎng)應用可降低帶寬需求、節省功耗，并使設備具備更強的能力，做出更快速、更智能的決策。芯科科技與諸多關(guān)鍵客戶(hù)和生態(tài)伙伴就此展開(kāi)了大量溝通，并推動(dòng)了相關(guān)研發(fā)工作，目前已推出多款集成AI/ML 加速器的無(wú)線(xiàn)SoC。

2 工程師遇到的開(kāi)發(fā)挑戰

對于計劃在邊緣設備上部署AI/ML 功能的工程師或設計者，他們面臨的一項關(guān)鍵挑戰就是性能和功耗的平衡關(guān)系，如果在開(kāi)發(fā)中這種平衡關(guān)系處理不當，其影響甚至會(huì )超過(guò)AI/ML帶來(lái)的好處，從而得不償失。此外，在物聯(lián)網(wǎng)邊緣應用的開(kāi)發(fā)中，AI/ML 功能與無(wú)線(xiàn)連接能力的整合也至關(guān)重要。

因此，邊緣AI 解決方案需要實(shí)現各項能力的最佳組合，這涉及性能（AI/ML 處理能力）、功耗（影響電池壽命）、安全性，以及無(wú)線(xiàn)連接能力（包括對多樣化無(wú)線(xiàn)多協(xié)議的支持）等多個(gè)方面。芯科科技認為，集成AI/ML 加速功能的無(wú)線(xiàn)SoC 單芯片解決方案是確保高性能、高能效、高安全性的一種最佳方式，同時(shí)還需要重視產(chǎn)業(yè)鏈之間的合作，以使硬件加速與AI/ML 算法和工具相匹配，集成工具的能力也是邊緣AI 取得成功的關(guān)鍵因素之一。

3 芯科科技的解決方案

芯科科技作為一家全球領(lǐng)先的擁有安全和智能無(wú)線(xiàn)技術(shù)、先進(jìn)外圍設備和先進(jìn)計算內核的無(wú)線(xiàn)SoC 供應商，已經(jīng)將AI/ML 技術(shù)應用到邊緣設備，并且制定了面向邊緣AI/ML 的戰略和路線(xiàn)圖。我們在不斷探索集成無(wú)線(xiàn)連接和AI/ML 功能的單芯片解決方案及其在邊緣的各類(lèi)應用，這將為物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)帶來(lái)一種變革性的解決方案。

在2022 年，芯科科技就推出了集成AI/ML 加速器的BG24 和MG24 無(wú)線(xiàn)SoC，這是業(yè)內首批內置專(zhuān)用AI/ML 加速器的超低功耗無(wú)線(xiàn)器件。作為集成化的解決方案，BG24/MG24 SoC 在芯片架構上進(jìn)行了創(chuàng )新，可以實(shí)現更高的性能和更低的功耗。它們結合了運行速率為78 MHz 的ARM Cortex-M33 處理器、高性能2.4 GHz射頻、行業(yè)領(lǐng)先的20 位ADC、優(yōu)化的閃存（ 高達1536 KB）和RAM（高達256 KB）組合，以及AI/ML硬件加速器（用于在減輕ARM Cortex-M33 工作量時(shí)處理ML 算法），因此應用程序可以有更多的時(shí)鐘周期來(lái)完成其他工作。

BG24/MG24 的專(zhuān)用硬件設計旨在快速而高效地處理復雜的計算，內部測試顯示其性能提高最高達4 倍，能效提升最多達6 倍。由于ML 計算是在本地設備上而不是在云端進(jìn)行的，因此消除了網(wǎng)絡(luò )延遲，加快了決策和行動(dòng)。此外，這些SoC 支持Matter、Zigbee、OpenThread、低功耗藍牙、藍牙網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò )等廣泛的2.4 GHz 無(wú)線(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議和多協(xié)議操作，并提供獲業(yè)內最高級別安全認證的安全防護能力，是各種智能家居、醫療、工業(yè)和商業(yè)應用的理想選擇。

芯科科技在2023 年推出的支持Sub-GHz和2.4 GHz低功耗藍牙射頻的FG28 雙頻SoC 中，也集成了可用于ML 推理的AI/ML 加速器，同時(shí)具有芯科科技業(yè)界領(lǐng)先的Secure Vault? 安全技術(shù)。FG28 可幫助物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)發(fā)人員快速便捷地開(kāi)發(fā)出他們所需的邊緣AI/ML解決方案。

在前不久舉行的芯科科技2023 年Works With 開(kāi)發(fā)者大會(huì )上，我們推出了專(zhuān)為嵌入式物聯(lián)網(wǎng)設備打造的下一代暨第三代無(wú)線(xiàn)開(kāi)發(fā)平臺。第三代平臺的產(chǎn)品也將集成AI/ML加速器，并將帶來(lái)100 倍以上的處理能力提升。

在A(yíng)I/ML 方面，芯科科技也一直看重與生態(tài)伙伴的合作，和TensorFlow、SensiML、Edge Impulse 等領(lǐng)先的AI/ML 工具提供方合作，確保開(kāi)發(fā)人員擁有一個(gè)端到端的工具鏈，從而簡(jiǎn)化ML 模型的開(kāi)發(fā)。將AI/ML工具鏈與芯科科技的Simplicity Studio 和我們?yōu)镸L 優(yōu)化的SoC 結合使用，開(kāi)發(fā)人員可以創(chuàng )建從各種互聯(lián)設備中提取信息的應用，所有這些設備都可以相互通信，然后做出智能的、ML 驅動(dòng)的決策。

（本文來(lái)源于EEPW 2023年11月期）