边缘AI芯片是个什么玩意?-凡亿课堂

1：AI芯片分类

市场上很多AI芯片，令人眼花缭乱。

根据其应用范围，大体上可以分为几类

终端AI芯片：终端AI芯片要求功耗低，算力需求也相对较低，主要是AI推理的应用。终端AI芯片以各种带AI模块的MCU来呈现，专注于某一类应用，例如，智能音箱里面的AI芯片，可以用于语音识别。智能门锁的AI芯片，可以人脸识别等等

云端AI芯片：云端AI芯片则是数据中心，用于云端AI加速，不但可以推理也可以做训练。例如NVIDLA的GPGPU卡，谷歌的TPU等等。云端AI芯片性能比较强，面积也非常大，例如A100据说在7nm下有826mm2，性能也比较强悍！

除此之外，还有边缘AI芯片。

那么边缘AI芯片是做什么来用的。

提到边缘计算，有一个非常有名的“章鱼论”。

章鱼这种生物比较奇怪，章鱼有8条腿，但是章鱼的某些决策不是都要放到大脑中来计算，而是在腿中就进行计算。

这个章鱼腿相比于章鱼大脑（云端），就是边缘端！

这个比喻非常有趣，以至于经常被边缘计算的场景来引用。

例如，自动驾驶或者ADAS （智能驾驶辅助系统），需要在本地就把整个决策及设计完成。

有很多在需要大数据量计算但是实时性比较高，不需要绕一圈到云中心来计算的场景

例如智能驾驶，智能工厂，与安防结合交通管理等等。

相对于终端AI芯片很多消费级的场景，边缘AI芯片更多的是工业领域的应用。

边缘AI基本上将应用局限在某个范围内，可以是一辆汽车，一列火车，一个工厂，一个商店。

在这个范围内，有一些实时的AI决策及处理需求需要被满足。

相应的我们会把AI赋能称之为，自动驾驶，智能制造，智慧零售等等。

其核心目的主要强调在数据来源侧来解决问题。

这就是边缘AI芯片存在的需求。

2：边缘AI芯片特征

那么边缘AI芯片都有什么特征？

1：算力强：边缘AI的算力要比终端要算力更强，通常都是独立解决问题。但是性能要比小区的人脸识别或者智能音箱这种语音识别的基于某种应用的端侧AI芯片的处理能力要强1-2个数量级。

2：外设丰富：边缘AI基本上强调信息的可获得性，例如多路摄像头的输入的需求，对于类似MIPI的接口的数量会有很大的需求，例如可以同时支持多路摄像头等视频音频的输入。

3：可编程性：边缘AI芯片通常用面向工业用户，需要AI赋能用户，换言之：AI要和用户应用场景相结合，通常根据不同工业用户不同的场景需要进行编程，用于适配不同的模型和场景。也不局限于某种应用。

一个良好的可编程的架构是解决问题的关键。边缘AI芯片不是直接给工业客户用，而是要根据工业客户的需求进行客户需求AI赋能，这个是边缘AI芯片核心特征。

3：边缘AI芯片架构

那么边缘AI芯片的架构是什么样子的？

举个例子，边缘AI计算平台，JESTON 应该算是一个。

其最新一代发布的是JESTON AGX Orin 。

JETSON作为英伟达边缘的AI计算平台，其名气没有英伟达的GPGPU大。

但是，JESTON同时继承了Ampere的架构的GPGPU和 ARM Cortex-A78，在边缘侧AI芯片中，既可以做推理也可以做训练。

作为一个边缘AI产品，其有200Tops的处理性能（INT8）。

我们以JESTON AGX Orin为例，探索下其芯片内部架构是怎样的。

这个芯片的计算部分主要是三大件：CPU，GPU，DSA（NVDLA+PVA）

CPU：

JESTON其内部有3组4核的A78，频率可以到2Ghz。也就是说，这个芯片内部有12核的A78的处理器，不同于手机的处理器，3个cluster的A78是对称的，不是手机处理器的大小核设计，其主要是面向计算服务，而不是手机应用中不同负载的低功耗。在一些标量的运算中，多核A78的计算能力也是非常强悍。

GPU：

GPU是英伟达最新的安培架构，拥有2048个CUDA核，以及64个Tensor内核。这些都可以可编程的。安培架构是最新一代的GPGPU架构，前面几代分别是：Kepler，Maxwell，Pascal， Volta等。最新一代的安培架构升级了tensor core。用了安培GPU以后，与其他边缘AI芯片不同的是，可以支持推理和训练。

最重要的是，这个AI芯片可以用cuda来编程了，而可编程性则是边缘AI芯片的核心需求了。