數(shù)模協(xié)同，軟硬整合｜NXP為端側(cè)AI提供真正的全面系統(tǒng)解決方案

端側(cè)AI市場(chǎng)正在經(jīng)歷顯著的增長(zhǎng)和變革。根據(jù)市場(chǎng)分析，全球端側(cè)AI市場(chǎng)在2023年的市值約為175億美元，預(yù)計(jì)到2032年將達(dá)到958.6億美元，從2024年到2032年的復(fù)合年增長(zhǎng)率為20.8%。這一增長(zhǎng)主要由物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)的邊緣計(jì)算解決方案的需求增加、5G網(wǎng)絡(luò)的廣泛采用以及對(duì)低延遲、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理能力的普遍需求推動(dòng)。

在小型設(shè)備上部署機(jī)器學(xué)習(xí)模型，執(zhí)行數(shù)據(jù)分析和實(shí)時(shí)決策，顯著減少了將數(shù)據(jù)發(fā)送到云端處理所涉及的延遲和帶寬使用。隨著端側(cè)AI技術(shù)不斷演進(jìn)，有望將智能處理帶到數(shù)據(jù)源更近的位置，從而革新行業(yè)，使系統(tǒng)更加自主、高效和響應(yīng)迅速。因此，在各種嵌入式設(shè)備上啟用AI至關(guān)重要，而在計(jì)算資源有限的這些嵌入式設(shè)備上，AI的啟用這也意味著復(fù)雜的系統(tǒng)挑戰(zhàn)。

在端側(cè)AI發(fā)展的背后，整個(gè)系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計(jì)更為復(fù)雜，硬件和軟件的結(jié)合更加緊密，在信息安全、功能安全等方面也面臨更多的挑戰(zhàn)。近日，NXP在蘇州召開(kāi)了2024高管春季媒體溝通會(huì)。NXP執(zhí)行副總裁兼安全連接邊緣業(yè)務(wù)總經(jīng)理Rafael Sotomayor和NXP執(zhí)行副總裁兼高級(jí)模擬業(yè)務(wù)部總經(jīng)理Jens Hinrichsen進(jìn)行了精彩的分享，為記者解釋了NXP如何透過(guò)“數(shù)模協(xié)同、軟硬整合”的方式，為端側(cè)AI帶來(lái)真正的全面系統(tǒng)解決方案。

應(yīng)對(duì)新的應(yīng)用趨勢(shì)，NXP將復(fù)雜技術(shù)簡(jiǎn)化

當(dāng)前世界上面臨著幾個(gè)重要的宏觀發(fā)展趨勢(shì)，涉及效率、可持續(xù)性與安全性三個(gè)關(guān)鍵方向。首先，各類系統(tǒng)的工作處理方式正變得更加高效，如智能工廠的興起，自動(dòng)化和自主性的提升讓我們能夠用更少的資源完成更多的工作。其次，跨所有行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展成為一大追求目標(biāo)，體現(xiàn)在對(duì)低能耗的需求上。這不僅僅局限于汽車(chē)電氣化，其他行業(yè)也普遍推進(jìn)電氣化，減少對(duì)傳統(tǒng)化石燃料的依賴。第三，隨著我們進(jìn)入萬(wàn)物互聯(lián)的時(shí)代，聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的信息安全變得尤為重要，要確保這些設(shè)備在連接時(shí)能保障數(shù)據(jù)的安全和隱私。以上提到的這些趨勢(shì)共同塑造了我們當(dāng)下的技術(shù)發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步的軌跡。

而在所有趨勢(shì)中，最大的變化來(lái)自AI。AI被視為下一個(gè)“全要素生產(chǎn)力”，將會(huì)帶來(lái)生產(chǎn)力的全面提升。不僅僅是發(fā)生在云端，在邊緣側(cè)同樣也可以實(shí)現(xiàn)AI賦能。原先的算法是在云端生成和訓(xùn)練的，現(xiàn)在這些算法和模型可以遷移到邊緣端。通過(guò)這種方式，算法無(wú)需連接至云端就能運(yùn)行，標(biāo)志著一個(gè)重大的轉(zhuǎn)型。人工智能的這種轉(zhuǎn)變預(yù)示著它將重新塑造所有行業(yè)并重新定義我們的工作方式。

而在這些趨勢(shì)的推動(dòng)下，芯片行業(yè)中也開(kāi)始有所變革。和過(guò)去相比，芯片選型在整個(gè)系統(tǒng)搭建流程中發(fā)生了變化，從“自下而上”變成了“自上而下”。在過(guò)去，客戶在芯片選型時(shí)，通常會(huì)先看一下這個(gè)芯片的參數(shù)是否符合要求，然后選定了芯片這一硬件平臺(tái)之后，在其上進(jìn)行軟件、應(yīng)用的開(kāi)發(fā)。現(xiàn)在客戶會(huì)先從頂層的應(yīng)用需求出發(fā)，定好頂層的應(yīng)用之后，開(kāi)始考慮軟件設(shè)計(jì)，然后一層層向下最終到底層的芯片選型。而這種變化的背后，涉及到了更多軟硬件的融合，也就帶來(lái)了更多的復(fù)雜技術(shù)要求，涉及到了信息安全、功能安全、人工智能，視覺(jué)、音頻等等。芯片廠商如果還是單純提供硬件，那么就無(wú)法滿足客戶的、行業(yè)的要求。NXP也是敏銳捕捉到了這一變化：十年前，NXP的業(yè)務(wù)70%是硬件，30%是軟件；而現(xiàn)在這個(gè)比例是，35%是硬件，65%是軟件。作為一家領(lǐng)先的芯片供應(yīng)商，NXP已經(jīng)不再僅是簡(jiǎn)單地提供單一元器件產(chǎn)品，而是提供了完整的系統(tǒng)級(jí)解決方案和全面服務(wù)支持。Rafael表示：“將復(fù)雜的技術(shù)簡(jiǎn)單化，這就是NXP為客戶提供的價(jià)值?！?

無(wú)處不在的端側(cè)AI，NXP提供全面覆蓋的計(jì)算支持

隨著AI的不斷深化發(fā)展，NXP自身也在轉(zhuǎn)型，希望能夠在所有的產(chǎn)品中集成人工智能技術(shù)。NXP希望成為開(kāi)發(fā)服務(wù)于邊緣設(shè)備的人工智能的行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者，涵蓋從低功耗、低端的設(shè)備到高端的設(shè)備。

要在邊緣端實(shí)現(xiàn)人工智能，在NXP看來(lái)需要幾個(gè)關(guān)鍵要素：1、強(qiáng)大的神經(jīng)處理單元（NPU）：這是實(shí)現(xiàn)邊緣運(yùn)行算法的核心技術(shù)。2、強(qiáng)大的連接性：邊緣設(shè)備需要不斷自我學(xué)習(xí)和適應(yīng)，同時(shí)向云端反饋學(xué)習(xí)成果，以保證算法持續(xù)更新。3、高級(jí)的安全性措施：特別是在算法模型屬于客戶獨(dú)有的情況下，必須保障算法的安全性，防止數(shù)據(jù)泄露或被惡意利用。

這種在邊緣實(shí)施人工智能的方式不僅加快了處理速度，還通過(guò)減少對(duì)中央處理的依賴，增強(qiáng)了系統(tǒng)的響應(yīng)能力和安全性。

據(jù)Rafael介紹，NXP提供了寬泛的產(chǎn)品能力和價(jià)格跨度的微控制器。包括2～3美金價(jià)格區(qū)間的MCX N，價(jià)格區(qū)間5～6美金的跨界處理器，以及再到20美金價(jià)格區(qū)間的MPU等。值得一提的是，其中搭載的eIQ® Neutron能夠帶來(lái)更好的功耗表現(xiàn)和極致的產(chǎn)品尺寸。

而與計(jì)算密不可分的是連接能力。每一個(gè)具備人工智能的設(shè)備必須是聯(lián)網(wǎng)的，而且需要能實(shí)現(xiàn)一對(duì)一的連接。邊緣AI通過(guò)它采集到的數(shù)據(jù)一直在不斷地學(xué)習(xí)、更新。而NXP的連接能力能夠保證此類應(yīng)用的連接性以及信息的安全性。

在此次發(fā)布會(huì)的現(xiàn)場(chǎng)，NXP展示了一系列的端側(cè)AI的demo展示，覆蓋了低功耗、中端和高性能的不同方案成本。包括人體識(shí)別計(jì)數(shù)、人臉識(shí)別和追蹤、鼾聲檢測(cè)、駕駛員檢測(cè)等。據(jù)了解所有的方案中的開(kāi)發(fā)板只需要大概15美金?？蛻艨梢再?gòu)買(mǎi)這些板子進(jìn)行應(yīng)用開(kāi)發(fā)和快速原型設(shè)計(jì)，并利用基于硬件的模塊化架構(gòu)進(jìn)行快速開(kāi)發(fā)。NXP搭建的整個(gè)端側(cè)AI系統(tǒng)都是模塊化的，客戶可以根據(jù)自己的需求進(jìn)行靈活的拓展。

強(qiáng)大的模擬能力加持，帶來(lái)真正意義上的系統(tǒng)解決方案

當(dāng)我們談及端側(cè)AI的應(yīng)用，更多關(guān)注在計(jì)算的部分能否具備足夠的算力支持，以及能否實(shí)現(xiàn)安全高速的連接。而在計(jì)算和連接之外，在整個(gè)端側(cè)AI系統(tǒng)中，模擬部分也起到了至關(guān)重要的作用，是整個(gè)系統(tǒng)能夠高效可靠運(yùn)行的基礎(chǔ)。

端側(cè)AI系統(tǒng)對(duì)于外界環(huán)境的信號(hào)采集和捕捉，離不開(kāi)高精度的模擬前端的采樣；而信號(hào)被捕捉之后的整流、放大和處理離不開(kāi)模數(shù)轉(zhuǎn)換器、驅(qū)動(dòng)器、放大器等參與；而要讓計(jì)算的本體（SoC、MPU、MCU）實(shí)現(xiàn)高能效的計(jì)算和驅(qū)動(dòng)，外圍也離不開(kāi)高性能的PMIC進(jìn)行供電管理。此外，整個(gè)系統(tǒng)中還包含了大量的接口、隔離器等。

“這是一個(gè)非常復(fù)雜的環(huán)境，不僅需要保證互通性或者互可操作性，并且涉及非常多的硬件、軟件以及各種挑戰(zhàn)?！盢XP執(zhí)行副總裁兼高級(jí)模擬業(yè)務(wù)部總經(jīng)理Jens Hinrichsen分享到，“在NXP，我們聯(lián)合開(kāi)發(fā)處理器和模擬元件，以實(shí)現(xiàn)工程預(yù)設(shè)計(jì)、功能齊全的系統(tǒng)級(jí)解決方案。這能夠給我們的客戶帶來(lái)巨大的價(jià)值，能夠推動(dòng)他們極快地進(jìn)行產(chǎn)品創(chuàng)新，更快地進(jìn)入到市場(chǎng)?！?

據(jù)悉，NXP在擁有豐富的模擬元件能力，模擬產(chǎn)品覆蓋了從傳感器到電源管理等各個(gè)技術(shù)領(lǐng)域。在提供高性能和高可靠性的模擬及混合信號(hào)解決方案方面，NXP的模擬產(chǎn)品具有明顯優(yōu)勢(shì)，尤其是在需求嚴(yán)苛的汽車(chē)和工業(yè)應(yīng)用市場(chǎng)中。

而正是憑借著寬廣的模擬產(chǎn)品線和深厚的模擬技術(shù)底蘊(yùn)，NXP能夠?qū)⒛M能力和計(jì)算、連接的能力相結(jié)合，給客戶的端側(cè)AI提供真正意義上的完整的系統(tǒng)解決方案。

在NXP所提供的系統(tǒng)解決方案，更多是體現(xiàn)為一種協(xié)同合作的模式。以處理器的供電舉例，PMIC是采用協(xié)同的方式與處理器配合，通過(guò)系統(tǒng)分區(qū)來(lái)決定哪些數(shù)字內(nèi)容由處理器處理，哪些模擬內(nèi)容轉(zhuǎn)移到模擬元件中。要做到一款真正好用的PMIC，背后需要很多的專業(yè)技術(shù)知識(shí)——要理解SoC系統(tǒng)芯片的原理和其與PMIC在功率上的關(guān)系，這樣才能夠得出最優(yōu)化的PMIC解決方案；需要同時(shí)設(shè)計(jì)SoC和PMIC，才能讓整個(gè)方案達(dá)到最佳性能和最高效率；要聯(lián)合PMIC和SoC，才能實(shí)現(xiàn)一體化的功能安全性?！巴ㄟ^(guò)連接性、處理器、模擬元器件的聯(lián)合設(shè)計(jì)，NXP能夠?qū)崿F(xiàn)真正意義上的系統(tǒng)級(jí)解決方案?！盝ens總結(jié)到。

“合作協(xié)同，至關(guān)重要”

要為端側(cè)AI提供真正意義上的系統(tǒng)解決方案，離不開(kāi)NXP的模數(shù)產(chǎn)品部門(mén)之間的協(xié)同、軟硬件開(kāi)發(fā)人員之間的合作。而除了在系統(tǒng)解決方案的層面上需要強(qiáng)調(diào)合作協(xié)同的重要性外，NXP更認(rèn)為在“合作協(xié)同”這一概念，在與大客戶、中小客戶乃至整個(gè)生態(tài)的合作中都起到了至關(guān)重要的作用。

NXP的品牌新的品牌主張是“Brighter Together”。在記者看來(lái)，這其中的“Brighter”指的是產(chǎn)品技術(shù)、應(yīng)用層面，變得更加智能；而“Together”，則代表了與生態(tài)伙伴、與中國(guó)本土客戶之間的合作系統(tǒng)，共贏未來(lái)。

“如何把技術(shù)交到每個(gè)人的手中，這是關(guān)鍵的問(wèn)題。無(wú)論企業(yè)有多小，我們都會(huì)為其提供便于使用的產(chǎn)品和解決方案。這也就是我們?yōu)槭裁葱枰獢?shù)模業(yè)務(wù)的協(xié)同來(lái)整合軟硬件產(chǎn)品，以客戶能夠負(fù)擔(dān)起的價(jià)格，以更快的方式交到客戶手中。誰(shuí)能把這件事情做得更好，誰(shuí)就能夠成為獲勝者。NXP也希望成為那個(gè)獲勝者?！盧afael分享到。