日前，北京華興萬邦管理咨詢有限公司的專業(yè)分析師團(tuán)隊(duì)赴德國紐倫堡參加了“2019年嵌入式世界展覽及會(huì)議（Embedded World 2019）”，并與參加此次展會(huì)的多家全球性和國內(nèi)領(lǐng)先科技公司進(jìn)行了交流。本屆展會(huì)的主題是“嵌入式智能”，非常貼合華興 萬邦分析師們此行的目的，即探索如何利用智能技術(shù)及應(yīng)用快速演進(jìn)的發(fā)展機(jī)遇，推動(dòng)集成電路產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展，并實(shí)現(xiàn)應(yīng)用行業(yè)與集成電路行業(yè)的雙贏。

　　華興萬邦為此推出了此次大會(huì)的研究報(bào)告，為大家揭示在從嵌入式計(jì)算或者實(shí)時(shí)控制技術(shù)向智能化技術(shù)的演進(jìn)過程中，新一代的智能汽車（Automotive）、邊緣計(jì)算（Edge）、工業(yè)電子（Industrial）、醫(yī)療電子（Medical）和機(jī)器人（Robotics）等五大行業(yè)將實(shí)現(xiàn)價(jià)值重構(gòu)，并為國產(chǎn)智能芯片提供“同時(shí)起跑”機(jī)遇這一發(fā)展趨勢，同時(shí)就如何抓住這些機(jī)遇提出多個(gè)建議。

　　報(bào)告將從分析智能化帶來的價(jià)值重構(gòu)開始，提出智能芯片架構(gòu)性創(chuàng)新、做中國好芯片、做主控就要做大生態(tài)和關(guān)注AIoT智能網(wǎng)聯(lián)整合趨勢四個(gè)方面的建議，來和業(yè)界同仁進(jìn)行交流。以下為報(bào)告正文：

　　從紐倫堡會(huì)展中心東門（NICC Ost）走進(jìn)“2019年嵌入式世界展覽及會(huì)議（Embedded World 2019）”，華興萬邦的高級(jí)分析師們看到的第一家企業(yè)是來自德國的Solectrix公司，這是一家專門面向嵌入式的設(shè)計(jì)公司，針對攝像機(jī)系統(tǒng)、醫(yī)療技術(shù)、工業(yè)和汽車等應(yīng)用市場開發(fā)各種高端設(shè)計(jì)。在現(xiàn)場，除了該公司展示的工業(yè)攝像機(jī)、機(jī)器臂和汽車模型外，令人印象深刻的是該公司面向這些應(yīng)用推出的各種系統(tǒng)級(jí)模組（SoM）產(chǎn)品。

　　用于AEIMR行業(yè)的控制板或者系統(tǒng)級(jí)模組是一個(gè)不小的市場

　　其實(shí)認(rèn)真地跑一跑這個(gè)展覽，大家會(huì)發(fā)現(xiàn)很多類似Solectrix的設(shè)計(jì)公司或者系統(tǒng)級(jí)模組提供商，其模組產(chǎn)品中往往采用FPGA+DSP+DDR等高性能處理和存儲(chǔ)芯片，加上Silicon Labs這類公司的高端時(shí)鐘和電源等外圍芯片形成硬件模塊或小型電路板，再結(jié)合自己在相關(guān)行業(yè)中的可靠性和應(yīng)用優(yōu)化等專業(yè)經(jīng)驗(yàn)，以及針對特定應(yīng)用的軟件和算法工程化開發(fā)，推出高附加值的產(chǎn)品賣給世界一流的汽車、工業(yè)設(shè)備和醫(yī)療電子廠商。

　　智能網(wǎng)聯(lián)重構(gòu)價(jià)值組成

　　但值得關(guān)注的是，無論是智能汽車（Automotive）、工業(yè)設(shè)備（Industrial）和醫(yī)療電子（Medical）等“傳統(tǒng)”電子系統(tǒng)，還是邊緣計(jì)算（Edge）和機(jī)器人（Robotics）等新興行業(yè)，都大量需要這樣的模組，或者架構(gòu)上很類似的ASIC芯片，這是一個(gè)已經(jīng)被驗(yàn)證過的市場，但是這并不意味著就是現(xiàn)有模組廠商可以一直坐享其成的現(xiàn)金奶牛市場，這是因?yàn)樾碌募夹g(shù)和需求來了。

　　如果我們把汽車、嵌入式、工業(yè)、醫(yī)療和機(jī)器人這幾個(gè)市場統(tǒng)在一起，稱為AEIMR行業(yè)市場并對其進(jìn)行觀察，就會(huì)發(fā)現(xiàn)其底層技術(shù)的發(fā)展正在從上一個(gè)平臺(tái)期向新的架構(gòu)性創(chuàng)新時(shí)期演進(jìn)，這是因?yàn)锳EIMR五個(gè)行業(yè)都在經(jīng)歷智能網(wǎng)聯(lián)化的再創(chuàng)新。換句話說，在AEMIR行業(yè)中，現(xiàn)有芯片中的控制和處理電路固然重要，但是新的智能技術(shù)和功能正在重構(gòu)其價(jià)值構(gòu)成。

　　市售芯片不一定能支持AEIMR行業(yè)的新興智能化應(yīng)用，智能芯片的需求將凸顯

　　從目前的情況來看，人工智能芯片是培養(yǎng)獨(dú)角獸企業(yè)的最佳領(lǐng)域，如業(yè)內(nèi)已有寒武紀(jì)科技等公司成為了獨(dú)角獸。但是，人工智能芯片已經(jīng)從前期解決有無階段進(jìn)入了走向?qū)嶋H應(yīng)用的第二幕，再出現(xiàn)的獨(dú)角獸企業(yè)將是那些能夠面對最終市場快速提供芯片及解決方案的廠商，除了手機(jī)上的場景識(shí)別技術(shù)，AEIMR五大行業(yè)智能化需求將催生新一批的智能芯片獨(dú)角獸企業(yè)。

　　價(jià)值重構(gòu)給芯片業(yè)帶來機(jī)遇

　　這種價(jià)值重構(gòu)正在帶來新的創(chuàng)新空間和產(chǎn)品市場，系統(tǒng)級(jí)模組也在市場規(guī)模到達(dá)一定數(shù)量后可以被專用芯片（ASIC）或者系統(tǒng)級(jí)芯片（SoC）替代。為此，華興萬邦認(rèn)為這些架構(gòu)性創(chuàng)新的需求，再加技術(shù)上將系統(tǒng)級(jí)模組集成到新的ASIC和SoC的時(shí)機(jī)已經(jīng)成熟，國內(nèi)芯片廠商在AEIMR行業(yè)市場上與全球廠商“同時(shí)起跑”的時(shí)機(jī)已到。

　　機(jī)器視覺是智能化很重要的一個(gè)入口，諸如Imagination的PowerVR系列GPU這樣的IP可幫助芯片設(shè)計(jì)企業(yè)快速進(jìn)入市場

　　“從芯片架構(gòu)來看，AEIMR這些行業(yè)應(yīng)用的芯片有許多共同的地方，首先他們都需要針對智能化應(yīng)用開發(fā)高性能加速器，其次它們還需要更高的系統(tǒng)可靠性/內(nèi)部安全性，以及處理多種協(xié)議和數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換的能力?！北本┤A興萬邦管理咨詢有限公司特約首席分析師劉朝暉表示。“如果國內(nèi)芯片企業(yè)能夠從架構(gòu)性需求去進(jìn)行芯片產(chǎn)品定義，再結(jié)合最新半導(dǎo)體知識(shí)產(chǎn)權(quán)（IP）和軟件算法及行業(yè)經(jīng)驗(yàn)，那么就可以走出一條自主創(chuàng)新之路。”

　　AEIMR五大行業(yè)市場有多大？

　　國內(nèi)AEIMR五大行業(yè)正在高速發(fā)展或者擁有巨大存量，同時(shí)智能網(wǎng)聯(lián)化也已經(jīng)成為這些行業(yè)發(fā)展的大趨勢，因而將給國內(nèi)芯片廠商帶來巨大的機(jī)會(huì)。下面華 興萬邦就有關(guān)行業(yè)的情況做一些簡單的分析：

　　Automotive 汽車工業(yè)：2018年，我國汽車產(chǎn)銷量分別達(dá)到2780.9萬輛和2808.1萬輛，再次蟬聯(lián)全球第一，但是增長速度明顯放緩；同時(shí)，中國品牌汽車所占市場份額在2018年出現(xiàn)下降，成本/價(jià)格領(lǐng)先模式開始受到挑戰(zhàn)，而先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）和自動(dòng)駕駛汽車等智能網(wǎng)聯(lián)技術(shù)給國產(chǎn)汽車和國內(nèi)芯片行業(yè)都帶來了新的機(jī)遇（請參考華興萬邦文章：《面對拐點(diǎn)從“芯”出發(fā)，推動(dòng)汽車業(yè)與芯片業(yè)協(xié)同創(chuàng)新發(fā)展》）。

　　中國汽車工業(yè)協(xié)會(huì)發(fā)布的2018年全國汽車產(chǎn)量

　　Edge 邊緣智能：邊緣計(jì)算是一個(gè)廣泛存在、極其多樣化的領(lǐng)域，如智慧城市和智能安防等應(yīng)用已經(jīng)對人工智能芯片產(chǎn)生了巨大的需求，許多地區(qū)和部門都在更新視頻監(jiān)控系統(tǒng)，用具有視頻識(shí)別功能的攝像機(jī)取代傳統(tǒng)的IP攝像頭，同時(shí)機(jī)場安檢等相關(guān)卡口和酒店等特定場所的人臉識(shí)別等智能化應(yīng)用也領(lǐng)跑全球。

　　Industrial 工業(yè)應(yīng)用：工業(yè)應(yīng)用不僅是指制造業(yè)，還包括交通運(yùn)輸、采礦和物流等行業(yè)，其中僅僅制造業(yè)的智能化需求就是萬億級(jí)的規(guī)模，所以******才在今年的政府工作報(bào)告中提到了打造工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)和“智能+”的概念。工業(yè)應(yīng)用涉及多種傳感器融合、控制系統(tǒng)、智能處理及通信協(xié)議，從二月的“嵌入式世界展”到三月的上海慕尼黑電子展，均可發(fā)現(xiàn)工業(yè)攝像機(jī)及其圖形后處理系統(tǒng)就是一個(gè)巨大的產(chǎn)業(yè)，而這只是工業(yè)智能化的一個(gè)小小的應(yīng)用。

　　許多廠商都在圍繞AEIMR五大行業(yè)推進(jìn)創(chuàng)新，這是國內(nèi)智能芯片設(shè)計(jì)企業(yè)的重要機(jī)會(huì)

　　Medical 智慧醫(yī)療：隨著我國進(jìn)入老齡化社會(huì)、政府對民生投入增加以及個(gè)人對健康的重視，加上社區(qū)化、保健化和城鄉(xiāng)均衡化的醫(yī)療服務(wù)體系建設(shè)加快，我國醫(yī)療保健類智能設(shè)備的需求將持續(xù)旺盛，也是人工智能等行業(yè)創(chuàng)新的重點(diǎn)。利用人工智能技術(shù)輔助醫(yī)生判讀醫(yī)療影像這一應(yīng)用發(fā)展得如火如荼，基于5G技術(shù)的遠(yuǎn)程手術(shù)試驗(yàn)也取得成功；未來小型化的醫(yī)療級(jí)3D圖像及視頻處理和傳輸設(shè)備也將是一個(gè)巨大的智能芯片新市場。

　　Robotics 機(jī)器人：在中國，機(jī)器人是一個(gè)門類繁復(fù)、潛在需求巨大的行業(yè)，除了每年需求量在幾十萬臺(tái)的工業(yè)機(jī)器人外，還有不斷進(jìn)入各行各業(yè)的自動(dòng)運(yùn)輸車（AGV），以及一旦進(jìn)入商用市場將產(chǎn)生巨大需求的無人送貨、清掃和服務(wù)車輛，當(dāng)然還有各類服務(wù)機(jī)器人、消費(fèi)性機(jī)器人等。不是每種機(jī)器人都需要減速機(jī)，但是每臺(tái)機(jī)器人都需要控制器，而且很多種類的機(jī)器人都需要機(jī)器視覺及人工智能后處理，這為智能芯片的開發(fā)帶來了巨大的市場機(jī)遇。

　　AEIMR五大行業(yè)智能硬件需要智能芯片

　　毫無疑問，AEIMR五大行業(yè)正在迎接新的智能化時(shí)代，看上去今天的半導(dǎo)體行業(yè)已經(jīng)提供了CPU、GPU、FPGA和DDR6等各種芯片產(chǎn)品來支撐其發(fā)展，大家只需要針對應(yīng)用開發(fā)和優(yōu)化軟件就可以，但其實(shí)并不亦然。一個(gè)非常清晰的案例就是各廠商在開發(fā)自動(dòng)駕駛解決方案時(shí)，重中之重還是全新的自動(dòng)駕駛“大腦”——控制器、域控制器或者多域控制器，而不是采用市售商業(yè)處理板塊或者模組。

　　圖靈獎(jiǎng)得主、當(dāng)今計(jì)算機(jī)領(lǐng)域最重要的人物Alan Kay曾說過：高度關(guān)注軟件的人應(yīng)該創(chuàng)造其自己的硬件。這句話放在當(dāng)今的AEIMR行業(yè)智能化實(shí)際中是再恰當(dāng)不過的了，所以這些行業(yè)中最后的王者都是最頂尖的硬件專家，當(dāng)然創(chuàng)造最頂尖的智能硬件必然離不開創(chuàng)新的智能芯片，無論是自己開發(fā)或者與專業(yè)的芯片設(shè)計(jì)企業(yè)聯(lián)手定義或開發(fā)。

　　為此，華興萬邦高級(jí)分析師陳皓補(bǔ)充道：“AEIMR是人工智能、5G和物聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)的重要應(yīng)用領(lǐng)域，在這些領(lǐng)域的ASIC芯片或系統(tǒng)級(jí)模組供應(yīng)商，以及他們的最終用戶不管過去有多成功，都面臨受到這些技術(shù)的推動(dòng)而重新進(jìn)行架構(gòu)性創(chuàng)新的挑戰(zhàn)，國內(nèi)芯片廠商從智能網(wǎng)聯(lián)這個(gè)方向進(jìn)入市場，可以做到與既有廠商的傳統(tǒng)優(yōu)勢比翼齊飛，這是我國集成電路產(chǎn)業(yè)的一次創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展的良機(jī)?！?/p>

　　而在當(dāng)前開發(fā)智能芯片和解決方案并不是易事，所以人工智能和自動(dòng)駕駛芯片領(lǐng)域才有這么多獨(dú)角獸企業(yè)；一款智能化芯片要滿足AEIMR各個(gè)行業(yè)的應(yīng)用需求，不僅要針對各行業(yè)的傳感器特征和數(shù)據(jù)特點(diǎn)去設(shè)計(jì)硬件加速，而且需要考慮功耗體積等制約因素，還要進(jìn)行工規(guī)和車規(guī)等安全性和可靠性認(rèn)證，并且還需要針對標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議的演進(jìn)保持足夠的靈活性。

　　為此，華興萬 邦建議國內(nèi)芯片企業(yè)從智能芯片架構(gòu)性創(chuàng)新、做中國好芯片、做主控就要做大生態(tài)和關(guān)注AIoT智能網(wǎng)聯(lián)整合趨勢四個(gè)方面著手，為AEIMR行業(yè)市場開發(fā)相應(yīng)的高性價(jià)比芯片。

　　智能芯片架構(gòu)性創(chuàng)新

　　與AEIMR行業(yè)傳統(tǒng)的工控單元、ECU或者PLC處理器等針對傳感器數(shù)據(jù)的處理模式不同，由于未來許多應(yīng)用要求具備真正的智能功能，即要在現(xiàn)有處理功能上亦即在端側(cè)設(shè)備上增加訓(xùn)練、推理和低延遲決策等新功能，將使芯片的架構(gòu)設(shè)計(jì)變得更加困難。這是因?yàn)樵谟?jì)算能力大幅度增加的同時(shí)，還需要考慮存儲(chǔ)帶寬、內(nèi)外部數(shù)據(jù)通道、體積/面積、整體功耗、信息安全和可靠性等等制約條件。

　　正是因?yàn)檫@些制約條件，使得許多極致的應(yīng)用無法完全采用市售商業(yè)芯片和模組來搭建，因而開發(fā)自己的智能芯片成為了必然，而且這些芯片需要?jiǎng)?chuàng)新的架構(gòu)和最高性能的IP。為了保證新開發(fā)的芯片面對智能應(yīng)用擁有高性能和低延遲，在SoC或者ASIC設(shè)計(jì)中引入常規(guī)的GPU或者嵌入式FPGA（eFPGA）處理單元這類硬件加速器是不足夠的，而是需要那些“嵌入式超級(jí)加速器”或者“帶多層級(jí)加速器的硬件加速器”。在2019年嵌入式世界展會(huì)上，華興萬邦的分析師們就發(fā)現(xiàn)了這兩種人工智能或者智能神器。

　　加速再加速將是嵌入式智能芯片的一個(gè)基本特征，超級(jí)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)加速或者多層級(jí)硬件加速將成為標(biāo)配

　　Imagination Technologies在去年年底發(fā)布的PowerVR Series3NX系列神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)加速器（NNA）就是一系列嵌入式超級(jí)加速器IP，它可以支持AEIMR行業(yè)中的嵌入式或者邊緣設(shè)備實(shí)現(xiàn)極高效的推理。該系列IP中面積最小和功耗極低的PowerVR AX3125可以提供每秒0.6萬億次計(jì)算操作（TOPS），最高性能的PowerVR AX3595能夠?qū)崿F(xiàn)驚人的10 TOPS；通過集成多個(gè)處理內(nèi)核，PowerVR Series3NX還可以實(shí)現(xiàn)20、40、80甚至160 TOPS，因而采用該系列IP來打造的AI芯片可支持從帶攝像的智能門鎖到自動(dòng)駕駛汽車的多樣化智能應(yīng)用。

　　Imagination Technologies在嵌入式世界大會(huì)上展出了其先進(jìn)的GPU和NNA系列IP

　　采用“帶多層級(jí)加速器的硬件加速器”IP或者技術(shù)的智能芯片將在AEIMR產(chǎn)業(yè)中扮演重要角色，這類加速器的典范就是“不僅是FPGA”的嵌入式FPGA（eFPGA）。以業(yè)界領(lǐng)先的eFPGA提供商Achronix近期推出的用于人工智能/機(jī)器學(xué)習(xí)和網(wǎng)絡(luò)硬件加速應(yīng)用的第四代Speedcore eFPGA IP為例，該產(chǎn)品與前一代的Speedcore eFPGA產(chǎn)品相比，性能提速60％、功耗降低50％、芯片面積縮小65％；更為重要的是，其被稱為“加速器上的加速器”的全新機(jī)器學(xué)習(xí)處理器（MLP），為人工智能/機(jī)器學(xué)習(xí)應(yīng)用提供高出300％的性能。

　　Achronix的Speedcore Gen 4 eFPGA多層級(jí)加速器IP可以用于多樣化的市場

　　與基于云的人工智能技術(shù)相比，AEIMR行業(yè)的智能化技術(shù)仍然是一種嵌入式的智能技術(shù)，這意味著所有整個(gè)系統(tǒng)的資源仍然十分有限，同時(shí)主要的學(xué)習(xí)與推斷等操作要靠這些處理器獨(dú)立完成。所以，在針對這些行業(yè)應(yīng)用開發(fā)智能芯片時(shí)，除了選擇合理的芯片架構(gòu)，另一個(gè)很重要的、能夠快速實(shí)現(xiàn)芯片設(shè)計(jì)的就是選擇PowerVR 3NX這樣的嵌入式超級(jí)加速器，或者是Speedcore Gen4 eFPGA這樣的帶多層級(jí)加速的硬件加速器。

　　做中國好芯片

　　用于AEIMR這五個(gè)行業(yè)的智能芯片，除了要在各種制約條件下實(shí)現(xiàn)最高計(jì)算能力這一特點(diǎn)，它們還有一個(gè)共同點(diǎn)就是需要面對行業(yè)應(yīng)用中各種復(fù)雜環(huán)境的可靠性、內(nèi)部安全性和防護(hù)能力等問題。這要求這些芯片通過相應(yīng)的工業(yè)級(jí)或者汽車級(jí)規(guī)范認(rèn)證，同時(shí)也需要采用更新的技術(shù)來實(shí)現(xiàn)內(nèi)部安全性和抵御外界攻擊的防護(hù)能力。

　　針對智能芯片所面臨的系統(tǒng)級(jí)復(fù)雜性，需要用新的工具和IP來解決

　　對于AEIMR行業(yè)應(yīng)用所需的可靠性，是傳統(tǒng)的幾大家汽車芯片提供商的優(yōu)勢，他們在此領(lǐng)域有豐富的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)積累。但這并不是不可逾越的難關(guān)，除了在芯片設(shè)計(jì)與制造中引入相應(yīng)的機(jī)制與設(shè)計(jì)，最重要是要有必要的耐心去對相關(guān)芯片進(jìn)行篩選與調(diào)教。近年來，不少國內(nèi)芯片設(shè)計(jì)公司已經(jīng)具備了這種能力與耐心，其中一些廠商甚至包括對溫度敏感的射頻單元的混合信號(hào)SoC都通過了車規(guī)級(jí)認(rèn)證。

　　例如，國內(nèi)領(lǐng)先的衛(wèi)星定位導(dǎo)航技術(shù)及芯片和解決方案提供商泰斗微電子科技有限公司在去年11月宣布，其射頻基帶一體化衛(wèi)星定位芯片TD1030通過了AEC-Q100 Grade2認(rèn)證，不僅成為國內(nèi)第一家通過該認(rèn)證的射頻基帶一體化北斗/GNSS衛(wèi)星定位芯片廠商，而且TD1030也獲得了同類芯片最高等級(jí)的車規(guī)認(rèn)證，其-40℃~+105℃的工作溫度范圍可支持汽車廠商、Tier-1供貨商及智能化應(yīng)用方案商開發(fā)可靠性更高的車載導(dǎo)航系統(tǒng)。

　　泰斗微電子的TD1030-Q3003AB北斗/GNSS射頻基帶一體化芯片在國內(nèi)率先通過AEC-Q100 Grade 2認(rèn)證

　　除了可靠性，芯片內(nèi)部安全性與外部防范能力也是AEIMR行業(yè)要求的重要指標(biāo)。在傳統(tǒng)嵌入式控制時(shí)代為此開發(fā)的許多技術(shù)可以借鑒，比如汽車控制器中的鎖步技術(shù)，即同一顆芯片中兩個(gè)控制內(nèi)核同步運(yùn)行，可確保任何時(shí)候都能保證處理器在正常工作狀態(tài)。

　　但是這些還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，智能化帶來的一些新的需求正在改變芯片安全和防護(hù)的定義，如對芯片上異構(gòu)多處理器的全生命周期監(jiān)控。中國的芯片設(shè)計(jì)公司要超越傳統(tǒng)的汽車及工業(yè)芯片提供商在此領(lǐng)域的積累，只有用最新的技術(shù)來快速通過這些技術(shù)壁壘，完成自己的高安全性和防護(hù)能力芯片，并具備諸如全生命周期監(jiān)控等傳統(tǒng)芯片不具備的能力，從而設(shè)計(jì)出真正的中國好芯片。

　　總部位于英國劍橋的關(guān)鍵系統(tǒng)安全性及安全防護(hù)提供商UltraSoC在去年年底宣布推出鎖步監(jiān)測器IP，芯片設(shè)計(jì)公司只需要在設(shè)計(jì)中引入這種IP和解決方案，就可以支持鎖步功能的實(shí)現(xiàn)，從而實(shí)時(shí)監(jiān)測SoC處理器是否在可靠、安全和無隱患地運(yùn)行。在本屆嵌入式世界大會(huì)上，該公司還宣布推出一項(xiàng)重大的擴(kuò)展，新功能支持SoC設(shè)計(jì)人員構(gòu)建具有多達(dá)65，000個(gè)組件的片上監(jiān)測和分析系統(tǒng)，從而為擁有數(shù)千個(gè)處理器的系統(tǒng)提供無縫支持。

　　UltraSoC在2019年嵌入式世界展的RISC-V展區(qū)內(nèi)演示了高級(jí)多核調(diào)試技術(shù)

　　新的UltraSoC架構(gòu)能夠高效地監(jiān)測無數(shù)個(gè)用于構(gòu)造最復(fù)雜SoC產(chǎn)品的內(nèi)部構(gòu)建單元塊，并分析它們之間的交互對系統(tǒng)級(jí)行為產(chǎn)生的影響，在實(shí)現(xiàn)諸如無人駕駛汽車等前沿應(yīng)用中所需的人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)方面可以發(fā)揮巨大的作用。為人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)和其他新興應(yīng)用實(shí)現(xiàn)最節(jié)能的高性能計(jì)算系統(tǒng)的Esperanto公司在同一顆芯片上放置了一千個(gè)RISC-V處理器和人工智能/機(jī)器學(xué)習(xí)（AI / ML）加速器，UltraSoC的IP產(chǎn)品支持這種大規(guī)模處理芯片的監(jiān)測、分析和調(diào)試功能。

　　做主控芯片就要做大生態(tài)

　　在今天談到智能化應(yīng)用時(shí)，除了芯片的性能指標(biāo)有多少個(gè)TOPS等，經(jīng)常同時(shí)出現(xiàn)的還有兩組詞匯。一組是軟件與算法，這是現(xiàn)有的智能芯片開發(fā)企業(yè)工作的重點(diǎn)之一；另一組是和應(yīng)用相關(guān)的產(chǎn)業(yè)生態(tài)。而這些與智能化緊密相連的詞匯背后也都是一個(gè)一個(gè)的生態(tài)，再加上AEIMR中每個(gè)行業(yè)獨(dú)特的自有生態(tài)，成功的主控芯片開發(fā)商一定是一個(gè)大生態(tài)的運(yùn)作者或者組織者，這也是下一個(gè)階段考察一家企業(yè)能否成為獨(dú)角獸的關(guān)鍵。

　　談到軟件與算法生態(tài)，AlphaGo等傳統(tǒng)的人工智能都靠云端運(yùn)算，這是因?yàn)樵品?wù)公司有大量的優(yōu)秀軟件人才和算能。然而當(dāng)我們談到的是面向AEIMR行業(yè)的嵌入式智能硬件，也引用了Alan Kay的名言金句，但是沒有軟件智能芯片還是無法工作。面對AEIMR行業(yè)智能化需求，不是每一家芯片企業(yè)都要去糾集一大隊(duì)精通Python或者Tensor的工程師搞產(chǎn)業(yè)生態(tài)垂直集成，產(chǎn)業(yè)鏈分工進(jìn)行橫向合作也將成為一種發(fā)展之道。

　　華 興萬邦的高級(jí)分析師不久前在上海舉辦的Electronica工業(yè)視覺展覽上，也看到了一些本地視覺后處理算法提供商，他們很愿意與芯片和平臺(tái)開發(fā)商合作提供完整的視頻解決方案。同時(shí)，如本報(bào)告一開頭提到的S公司就是一個(gè)潛在的國際合作伙伴。當(dāng)然，如果走產(chǎn)業(yè)整合發(fā)展道路，那么智能芯片就要有足夠的開放性，選擇軟硬件平臺(tái)就非常重要。

　　我們看到越來越多的本地專業(yè)算法提供商的崛起，為智能化和智能芯片的發(fā)展提供了生態(tài)支持

　　對于軟件平臺(tái)，在實(shí)際操作中就要去分析IP或者芯片提供商的開發(fā)工具包SDK，它既要能幫助開發(fā)人員創(chuàng)建基于該加速器的自定義神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，當(dāng)然也提供對SYCL等開放規(guī)范的支持。Khronos小組制定的SYCL規(guī)范支持開發(fā)人員能夠使用C++語言開發(fā)任何由OpenCL或特定神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)API支持的應(yīng)用。

　　以前面談到的Imagination Technologies的PowerVR Series 3NX神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)加速器為例，該NNA IP既支持自定義的應(yīng)用，也支持將每個(gè)SYCL函數(shù)庫映射到其專用的IMG DNN API庫中，從而提供了一個(gè)非專有的開放標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)環(huán)境。

　　硬件生態(tài)的選擇也很重要，為AEIMR行業(yè)的智能化應(yīng)用開發(fā)芯片如果有一個(gè)硬件演進(jìn)過程，那么不僅開發(fā)速度可以大大加快，而且可以節(jié)省大量的成本，因而最好是去尋找那些能夠提供硬件靈活性的廠商。以前面提到的Achronix為例，該公司提供Speedster高密度、高容量FPGA芯片，還提供系統(tǒng)級(jí)封裝（SiP）的FPGA裸片芯和Speedchip封裝服務(wù)，以及Speedcore eFPGA IP產(chǎn)品。

　　從采用獨(dú)立FPGA芯片做開發(fā)，到利用FPGA裸片芯做SiP封裝芯片，再到用eFPGA做全集成SoC或ASIC也是一種不錯(cuò)的模式，硬件生態(tài)支持很重要

　　由于這些產(chǎn)品都采用了同樣的FPGA架構(gòu)并皆由Achronix的ACE開發(fā)工具提供支持，所以智能芯片開發(fā)商可以在啟動(dòng)項(xiàng)目時(shí)立即用Speedster FPGA芯片做軟件和算法開發(fā)，如果AEIMR行業(yè)還有其他的硬件需求如專用的處理器或者接口驅(qū)動(dòng)芯片，則可以將Speedster上的應(yīng)用遷移到FPGA裸片芯上與這些芯片一起封裝為SiP芯片。在這些過程中可以一邊出貨、一邊采用Speedcore eFPGA IP做自己的SoC硬件開發(fā)，一旦開發(fā)完成市場上量，則可以推出高性能和低功耗的智能芯片SoC或者ASIC。

　　關(guān)注AIoT智能網(wǎng)聯(lián)整合趨勢

　　在今天的智能化大潮中，不同行業(yè)不同領(lǐng)域用不同的語言都在說明同一個(gè)趨勢。一些業(yè)界領(lǐng)袖力推人工智能與物聯(lián)網(wǎng)的整合，即AI + IoT = AIoT；另外在很多場合中，智能化與V2X、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)和5G等話題聯(lián)系在一起，智能網(wǎng)聯(lián)已經(jīng)成為同一個(gè)概念。嵌入式智能芯片的開發(fā)與創(chuàng)新物聯(lián)網(wǎng)連接技術(shù)的融合已顯然成為智能化發(fā)展的一個(gè)重要趨勢。

　　在自動(dòng)駕駛汽車的開發(fā)過程中，內(nèi)部傳感器連接與控制數(shù)據(jù)傳輸線路，以及車輛與外部環(huán)境的通信同樣非常重要

　　當(dāng)然，對于嵌入式智能芯片設(shè)計(jì)公司，目前還沒有必要將采用射頻混合信號(hào)技術(shù)的通信電路集成到主控芯片中，但是對于系統(tǒng)級(jí)的連接設(shè)計(jì)，考慮連接已不僅是選擇數(shù)據(jù)速率這個(gè)簡單的技術(shù)決策，連接技術(shù)的創(chuàng)新也在影響智能化應(yīng)用的開發(fā)，同時(shí)各個(gè)連接標(biāo)準(zhǔn)主體和廠商都在積極拓展自己的生態(tài)。

　　例如Keyssa公司開發(fā)的全固態(tài)非接觸式連接器技術(shù)，用速率為6Gbps的超高頻無線傳輸來替代需要插拔的傳統(tǒng)連接器，可以大大優(yōu)化機(jī)器人、汽車連接、電路板內(nèi)部連接和醫(yī)療電子的連接和智能芯片性能；同時(shí)因?yàn)槿∠B接器和相應(yīng)的開孔，在系統(tǒng)可靠性得到大幅度提升的同時(shí)，提升了設(shè)計(jì)靈活性并降低了制造成本。

　　Fresco Logic 的F-One技術(shù)為新興的AIoT提供了一種全新的互聯(lián)方式，F(xiàn)-One技術(shù)包括一系列高度集成的聚合控制芯片，它們可以用靈活且動(dòng)態(tài)的方式將一系列通信協(xié)議聚合在同一個(gè)F-One串行通道中，可以廣泛地應(yīng)用于多傳感器環(huán)境、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)安全、汽車線束縮減和移動(dòng)設(shè)備配件等領(lǐng)域。

　　在AEIMR五大行業(yè)中，連接是非常復(fù)雜且多樣化的，因而必須考慮垂直行業(yè)的需求，如需要考慮汽車的CAN總線和工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域已有的各種協(xié)議，同時(shí)還要考慮智能處理數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪B接需要，既要考慮低延遲和高速率，也要考慮成本和部署方便性。更為重要的是，各種連接協(xié)議主體都在圍繞其連接技術(shù)做出更大的生態(tài)，比如5G技術(shù)帶來的不只是速度，而是新的價(jià)值和新的5G生態(tài)。

　　推動(dòng)今天十分火熱的智能網(wǎng)聯(lián)或者AIoT的另一個(gè)因素，是物聯(lián)網(wǎng)連接技術(shù)正在給智能化應(yīng)用帶來更多全新的價(jià)值，比如為智能化處理后的數(shù)據(jù)提供時(shí)間與位置標(biāo)記可支持很多業(yè)務(wù)創(chuàng)新。我們可以用Semtech公司的LoRa技術(shù)來進(jìn)行分析，LoRa以其低功耗、長距離和易于部署成為了低功耗廣域網(wǎng)（LPWAN）領(lǐng)域內(nèi)的領(lǐng)先技術(shù)并得到了極為廣泛的應(yīng)用，是近年來發(fā)展最為迅速的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)之一。

　　LoRa在LPWAN領(lǐng)域率先進(jìn)入連接+數(shù)據(jù)服務(wù)新階段，亦代表了智能網(wǎng)聯(lián)的新趨勢

　　在本屆嵌入式世界大會(huì)上，Semtech在現(xiàn)場展示了LoRa在智慧城市、智慧交通和智能家居等領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用。在大會(huì)結(jié)束后不久，該公司推出了LoRa Cloud?地理定位服務(wù)，這是一種全新的、基于云的、且與 LoRaWAN協(xié)議和絕大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器兼容的地理定位服務(wù)，它可通過Cloud API調(diào)用訪問，簡化了所有基于LoRaWAN設(shè)備的地理定位訪問并實(shí)現(xiàn)大眾化應(yīng)用以及智能化應(yīng)用。

　　物聯(lián)網(wǎng)連接技術(shù)領(lǐng)域的創(chuàng)新也不斷涌現(xiàn)，在本屆嵌入式世界大會(huì)上，有很多國內(nèi)公司展出了他們的物聯(lián)網(wǎng)通信芯片和模組，可以見到中國通信模組廠商的全面崛起。我們也在本屆大會(huì)上訪問了可提供最全面短距無線通信協(xié)議支持的芯片提供商Silicon Labs公司，該公司的產(chǎn)品支持包括低功耗藍(lán)牙、Wi-Fi、Z-Wave、Zigbee/Thread和私有協(xié)議，以及可在同一芯片上支持多種通信協(xié)議的無線SoC芯片。

　　Silicon Labs在2019年嵌入式世界大會(huì)上展示了最全面的無線連接芯片產(chǎn)品組合，是智能芯片企業(yè)的不錯(cuò)的生態(tài)合作伙伴

　　Silicon Labs這樣的領(lǐng)先廠商的創(chuàng)新進(jìn)一步拉近了物聯(lián)網(wǎng)與嵌入式智能芯片的距離，去年該公司推出全新Wi-Fi 產(chǎn)品組合WF200收發(fā)器和WFM200模塊，將Wi-Fi連接的功耗降低了一半，可以支持包括IP安全攝像頭和銷售點(diǎn)（PoS）等智能化應(yīng)用的進(jìn)一步普及。今年1月，該公司發(fā)布了用于其Wireless Gecko產(chǎn)品組合的新藍(lán)牙軟件，率先利用藍(lán)牙核心規(guī)范5.1中的測向功能，為室內(nèi)定位和移動(dòng)定位應(yīng)用提供精度可在1米以內(nèi)的定位方案。而Z-Wave則是該公司獨(dú)家擁有的協(xié)議，深受希望建設(shè)私有網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的客戶喜歡。

　　結(jié)束語

　　3月5日，國務(wù)院******在第十三屆全國人民代表大會(huì)第二次會(huì)議上做《政府工作報(bào)告》，報(bào)告在談到 2019年政府工作任務(wù)時(shí)，把“推動(dòng)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)改造提升”列入了重點(diǎn)工作之中。報(bào)告指出：圍繞推動(dòng)制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，強(qiáng)化工業(yè)基礎(chǔ)和技術(shù)創(chuàng)新能力，促進(jìn)先進(jìn)制造業(yè)和現(xiàn)代服務(wù)業(yè)融合發(fā)展，加快建設(shè)制造強(qiáng)國。打造工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，拓展“智能+”，為制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)賦能。

　　2019嵌入式世界的舉辦地點(diǎn)——紐倫堡會(huì)展中心

　　與此同時(shí)，許多業(yè)界的朋友都在談人工智能發(fā)展的下一步，核心要素是快速的應(yīng)用和落地。因此，華興萬 邦分析師團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，AEIMR五大行業(yè)將是下一步智能化發(fā)展的關(guān)鍵突破口，同時(shí)它們也為國內(nèi)的芯片設(shè)計(jì)企業(yè)提供了與海外同行同時(shí)起步的機(jī)會(huì)。從智能芯片架構(gòu)性創(chuàng)新、做中國好芯片、做主控就要做大生態(tài)和關(guān)注AIoT智能網(wǎng)聯(lián)整合趨勢幾個(gè)方面出發(fā)，將有機(jī)會(huì)在智能芯片這個(gè)新興市場中獲得快速的發(fā)展。