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

端側AI市場正在經歷顯著的增長和變革。根據市場分析，全球端側AI市場在2023年的市值約為175億美元，預計到2032年將達到958.6億美元，從2024年到2032年的復合年增長率為20.8%。這一增長主要由物聯(lián)網基礎的邊緣計算解決方案的需求增加、5G網絡的廣泛采用以及對低延遲、實時數(shù)據處理能力的普遍需求推動。

在小型設備上部署機器學習模型，執(zhí)行數(shù)據分析和實時決策，顯著減少了將數(shù)據發(fā)送到云端處理所涉及的延遲和帶寬使用。隨著端側AI技術不斷演進，有望將智能處理帶到數(shù)據源更近的位置，從而革新行業(yè)，使系統(tǒng)更加自主、高效和響應迅速。因此，在各種嵌入式設備上啟用AI至關重要，而在計算資源有限的這些嵌入式設備上，AI的啟用這也意味著復雜的系統(tǒng)挑戰(zhàn)。

在端側AI發(fā)展的背后，整個系統(tǒng)的架構設計更為復雜，硬件和軟件的結合更加緊密，在信息安全、功能安全等方面也面臨更多的挑戰(zhàn)。近日，NXP在蘇州召開了2024高管春季媒體溝通會。NXP執(zhí)行副總裁兼安全連接邊緣業(yè)務總經理Rafael Sotomayor和NXP執(zhí)行副總裁兼高級模擬業(yè)務部總經理Jens Hinrichsen進行了精彩的分享，為記者解釋了NXP如何透過“數(shù)模協(xié)同、軟硬整合”的方式，為端側AI帶來真正的全面系統(tǒng)解決方案。

應對新的應用趨勢，NXP將復雜技術簡化

當前世界上面臨著幾個重要的宏觀發(fā)展趨勢，涉及效率、可持續(xù)性與安全性三個關鍵方向。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，體現(xiàn)在對低能耗的需求上。這不僅僅局限于汽車電氣化，其他行業(yè)也普遍推進電氣化，減少對傳統(tǒng)化石燃料的依賴。第三，隨著我們進入萬物互聯(lián)的時代，聯(lián)網設備的信息安全變得尤為重要，要確保這些設備在連接時能保障數(shù)據的安全和隱私。以上提到的這些趨勢共同塑造了我們當下的技術發(fā)展和社會進步的軌跡。

而在所有趨勢中，最大的變化來自AI。AI被視為下一個“全要素生產力”，將會帶來生產力的全面提升。不僅僅是發(fā)生在云端，在邊緣側同樣也可以實現(xiàn)AI賦能。原先的算法是在云端生成和訓練的，現(xiàn)在這些算法和模型可以遷移到邊緣端。通過這種方式，算法無需連接至云端就能運行，標志著一個重大的轉型。人工智能的這種轉變預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。

而在這些趨勢的推動下，芯片行業(yè)中也開始有所變革。和過去相比，芯片選型在整個系統(tǒng)搭建流程中發(fā)生了變化，從“自下而上”變成了“自上而下”。在過去，客戶在芯片選型時，通常會先看一下這個芯片的參數(shù)是否符合要求，然后選定了芯片這一硬件平臺之后，在其上進行軟件、應用的開發(fā)?，F(xiàn)在客戶會先從頂層的應用需求出發(fā)，定好頂層的應用之后，開始考慮軟件設計，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，也就帶來了更多的復雜技術要求，涉及到了信息安全、功能安全、人工智能，視覺、音頻等等。芯片廠商如果還是單純提供硬件，那么就無法滿足客戶的、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70%是硬件，30%是軟件；而現(xiàn)在這個比例是，35%是硬件，65%是軟件。作為一家領先的芯片供應商，NXP已經不再僅是簡單地提供單一元器件產品，而是提供了完整的系統(tǒng)級解決方案和全面服務支持。Rafael表示：“將復雜的技術簡單化，這就是NXP為客戶提供的價值?！?

無處不在的端側AI，NXP提供全面覆蓋的計算支持

隨著AI的不斷深化發(fā)展，NXP自身也在轉型，希望能夠在所有的產品中集成人工智能技術。NXP希望成為開發(fā)服務于邊緣設備的人工智能的行業(yè)領導者，涵蓋從低功耗、低端的設備到高端的設備。

要在邊緣端實現(xiàn)人工智能，在NXP看來需要幾個關鍵要素：1、強大的神經處理單元（NPU）：這是實現(xiàn)邊緣運行算法的核心技術。2、強大的連接性：邊緣設備需要不斷自我學習和適應，同時向云端反饋學習成果，以保證算法持續(xù)更新。3、高級的安全性措施：特別是在算法模型屬于客戶獨有的情況下，必須保障算法的安全性，防止數(shù)據泄露或被惡意利用。

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

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

而與計算密不可分的是連接能力。每一個具備人工智能的設備必須是聯(lián)網的，而且需要能實現(xiàn)一對一的連接。邊緣AI通過它采集到的數(shù)據一直在不斷地學習、更新。而NXP的連接能力能夠保證此類應用的連接性以及信息的安全性。

在此次發(fā)布會的現(xiàn)場，NXP展示了一系列的端側AI的demo展示，覆蓋了低功耗、中端和高性能的不同方案成本。包括人體識別計數(shù)、人臉識別和追蹤、鼾聲檢測、駕駛員檢測等。據了解所有的方案中的開發(fā)板只需要大概15美金?？蛻艨梢再徺I這些板子進行應用開發(fā)和快速原型設計，并利用基于硬件的模塊化架構進行快速開發(fā)。NXP搭建的整個端側AI系統(tǒng)都是模塊化的，客戶可以根據自己的需求進行靈活的拓展。

強大的模擬能力加持，帶來真正意義上的系統(tǒng)解決方案

當我們談及端側AI的應用，更多關注在計算的部分能否具備足夠的算力支持，以及能否實現(xiàn)安全高速的連接。而在計算和連接之外，在整個端側AI系統(tǒng)中，模擬部分也起到了至關重要的作用，是整個系統(tǒng)能夠高效可靠運行的基礎。

端側AI系統(tǒng)對于外界環(huán)境的信號采集和捕捉，離不開高精度的模擬前端的采樣；而信號被捕捉之后的整流、放大和處理離不開模數(shù)轉換器、驅動器、放大器等參與；而要讓計算的本體（SoC、MPU、MCU）實現(xiàn)高能效的計算和驅動，外圍也離不開高性能的PMIC進行供電管理。此外，整個系統(tǒng)中還包含了大量的接口、隔離器等。

“這是一個非常復雜的環(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)。”NXP執(zhí)行副總裁兼高級模擬業(yè)務部總經理Jens Hinrichsen分享到，“在NXP，我們聯(lián)合開發(fā)處理器和模擬元件，以實現(xiàn)工程預設計、功能齊全的系統(tǒng)級解決方案。這能夠給我們的客戶帶來巨大的價值，能夠推動他們極快地進行產品創(chuàng)新，更快地進入到市場?！?

據悉，NXP在擁有豐富的模擬元件能力，模擬產品覆蓋了從傳感器到電源管理等各個技術領域。在提供高性能和高可靠性的模擬及混合信號解決方案方面，NXP的模擬產品具有明顯優(yōu)勢，尤其是在需求嚴苛的汽車和工業(yè)應用市場中。

而正是憑借著寬廣的模擬產品線和深厚的模擬技術底蘊，NXP能夠將模擬能力和計算、連接的能力相結合，給客戶的端側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，通過系統(tǒng)分區(qū)來決定哪些數(shù)字內容由處理器處理，哪些模擬內容轉移到模擬元件中。要做到一款真正好用的PMIC，背后需要很多的專業(yè)技術知識——要理解SoC系統(tǒng)芯片的原理和其與PMIC在功率上的關系，這樣才能夠得出最優(yōu)化的PMIC解決方案；需要同時設計SoC和PMIC，才能讓整個方案達到最佳性能和最高效率；要聯(lián)合PMIC和SoC，才能實現(xiàn)一體化的功能安全性?！巴ㄟ^連接性、處理器、模擬元器件的聯(lián)合設計，NXP能夠實現(xiàn)真正意義上的系統(tǒng)級解決方案?！盝ens總結到。

“合作協(xié)同，至關重要”

要為端側AI提供真正意義上的系統(tǒng)解決方案，離不開NXP的模數(shù)產品部門之間的協(xié)同、軟硬件開發(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調合作協(xié)同的重要性外，NXP更認為在“合作協(xié)同”這一概念，在與大客戶、中小客戶乃至整個生態(tài)的合作中都起到了至關重要的作用。

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

“如何把技術交到每個人的手中，這是關鍵的問題。無論企業(yè)有多小，我們都會為其提供便于使用的產品和解決方案。這也就是我們?yōu)槭裁葱枰獢?shù)模業(yè)務的協(xié)同來整合軟硬件產品，以客戶能夠負擔起的價格，以更快的方式交到客戶手中。誰能把這件事情做得更好，誰就能夠成為獲勝者。NXP也希望成為那個獲勝者。”Rafael分享到。