AI芯片最重要的是什么？Arm中国：背后的软件生态
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「在2020年之前，对整个产业来说谁的软件好用，谁就能真正的掌控市场。」
撰文 | 寓扬
去年11月份，面向广阔的物联网市场，Arm中国推出人工智能平台「周易」，它主要包括人工智能处理单元（AIPU），以及软件框架Tengine。当时Arm中国称，通过周易平台，能够把芯片的开发周期缩减3-5倍，提升人工智能应用开发的生产效率。
值得一提的是，2018年Arm在中国进行业务分拆后，Arm中国成为中方占主导的合资公司。周易平台也是由Arm中国自主研发。
在最近的一次媒体沟通会中，Arm中国进一步介绍了周易平台，尤其是AIPU的特性，并着重介绍了周易平台的落地应用情况，以及相比时下火热的RISC-V架构的优势。
AI芯片最重要的是什么？Arm中国给出的答案是，芯片背后的整套软件工具链。可以预测，在2020年之前，对整个产业来说谁的软件好用，谁就能真正的掌控市场。
1 周易平台降低AI芯片研发门槛
软银董事长孙正义曾预测，2035年全球将有万亿级IoT设备在线。相比而言，PC时代的容量大约为10亿台，智能手机的容量约为60亿部，而物联网所带来的设备体量将会是成百上千倍的增长。
Arm中国每年的销量统计数据也有力的支撑这一预测。Arm中国生态发展副总裁、OPEN AI LAB创始人兼CEO金勇斌也介绍道，从1991年到2017年，Arm花了近26年实现了1000亿基于Arm芯片的设备。但从2017年开始每年有250亿台基于Arm芯片的设备，预计到2020年，这4年就会实现第二个1000亿。以此估算，到2035年达到1万亿连接设备，这一观点并不激进。
正是看到AI与IoT领域的市场前景，去年在世界互联网大会期间，Arm中国推出AI平台「周易」。它主要包括两部分，一部分是平台上的软件框架Tengine，用来承载算法应用；另一部分是AI处理单元AIPU，专门处理深度神经网络为代表的AI计算。可以说，Tengine软件框架和AI处理单元构成了周易平台的核心要素。
其中，Tengine框架不依赖于AIPU或者专用AI芯片，现有的成熟芯片通过Tengine框架可以把算力提取出来，在本地进行一些AI应用的处理，从而提高了芯片性能，并降低成本。
据金勇斌介绍，现在很多基于周易平台Tengine的使用场景已经落地，比如行车记录仪、ADAS、安防中的人脸识别门禁和闸机等。
他举例介绍道，一个客户开发了一套智能人口管理系统，在单元楼下安装摄像头后，以前需要将采集的人脸数据传到后端数据中心进行处理。现在通过Tengine架构，不需要改动硬件，摄像头就可以自动在前端进行人脸识别，这样大大减少了网络部署成本。据他估算，周易平台所带来的效率提升，可节省近10倍成本。
整体而言，金勇斌称，通过周易平台可以降低AI芯片开发的两个门槛：第一个是SoC集成AI功能的设计门槛，Arm中国可以提供参考设计，提供IP；第二点是降低上层软件的开发门槛，因为仅有芯片还远远不够，芯片之上的软件框架，以及这背后的整套软件工具链都尤为关键。软件最终决定能不能大规模使用，对整个产业来说谁的软件好用，谁就能真正地掌控市场。
2 DSP的局限
周易平台的另一个核心要素是人工智能处理单元AIPU，Arm中国重点介绍了AIPU的特性，以及它相对于市面上另一种流行架构DSP的优势。
Arm中国资深产品经理高锦炜介绍道，AIPU的最大特点是拥有一套AI和神经网络优化指令集，这个指令集也遵循Arm一直以来的生态方式，接下来的每一代处理器都会向前兼容这个指令集，从而保证整体软件生态的延续。此外，周易AIPU还支持可扩展的指令集。
在硬件设计上，周易AIPU兼顾了神经网络处理器所需要的高效率，以及编程的灵活性。目前AI算法迭代很快，基本以一年为开发周期，而芯片的开发周期往往至少要3年。这种不对等性，就需要保持AI处理单元具有灵活的可编程性，从而适应不同的算法。
在软件方面，周易平台提供了一整套完整的工具链，从IP开发到软件开发，包括编译器、性能优化库等，从而提供一键式开发服务。
针对周易AIPU的落地情况，他称目前已经有唱衰基于AIPU做芯片设计，最快明年年中可以看到芯片推出。
目前产业界不少企业用DSP来做AI处理，针对这种状况，高锦炜提出了他的看法。他认为DSP跟CPU一样已经发展了二十几年，但一直没有形成一个比较好的生态，这是因为DSP在设计过程中存在一些缺陷。
一方面，目前存在多个DSP架构，不同DSP架构之间并不兼容，这分散了整个产业软件投入的资源和开发精力；另一方面，DSP的开发没有软件生态维护的概念，这会造成即使是同一个厂家，第一代DSP的指令集或者软件程序，无法使用在第二代DSP上。这对于软件开发来说可能是灾难性的。
3 软件生态决定市场走向
随着物联网的蓬勃发展，新的开源指令集架构RISC-V在芯片江湖可谓声名鹊起。拥抱RISC-V的一种观点称，「RISC-V是IoT时代最适合的处理器架构」，因为从技术的角度来讲，RISC-V具备延展性，非常灵活，既可以做低功耗，也可以做复杂的AI计算。此外，它还具备更强的成本优势。
周易平台则是Arm架构从移动互联网向物联网的延伸，Arm中国又如何看待RISC-V架构的兴起？
金勇斌称，CPU做好其实并不容易，早期CPU有各种各样的架构，RISC-V也不是第一个开源的架构。世界上很多老牌的CPU厂商，包括TI、高通、海思等，他们原来也自己设计CPU，但后来都用了Arm架构，这取决于Arm在低功耗、高性能上的显著优势。AIoT时代，CPU要求更低的功耗，特别是芯片上面需要有软件生态，而RISC-V的软件生态什么时候形成还不清楚。
显然他想表达Arm在架构以及软件生态上的优势，接下来Arm也会依托这也优势进军IoT市场。
面对一个新的IoT市场，新的架构、新的芯片都会涌现，然而做一款芯片只是第一步，背后的软件生态和工具链将会决定这个市场的走向。
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