【集微网 天天IC】国内首颗物联网AI芯片问世,多核异构由gxNPU和HiFi 4 DSP加持

发布时间:2017-11-03

【2017-11-03 集微网 邓文标报道】

“人工智能的横空出世对国内芯片公司来说,机遇远大于挑战。” 人工智能的出现让所有芯片公司站在同一起跑线,虽然存在诸多技术挑战,但中国芯片产业经过十几年的技术积累到一定程度后,中国芯片厂商在AI领域已经具备了弯道超车的能力。


目前在移动终端市场,iPhone X内置了神经网络处理器(NPU),华为Mate10也搭载了AI芯片,包括寒武纪和深鉴科技也已推出了自研的NPU和指令集。杭州国芯CEO黄智杰向集微网表示,自主研发NPU和指令集我们国芯也有,并已经做到了面向物联网领域的芯片中。10月31日,杭州国芯在深圳发布了国内首款物联网人工智能芯片GX8010,芯片采用了多核异构的架构,把NPU、DSP、NPC等集成在一颗芯片中,具备低功耗、可离线、可移动的优势,可面向AI语音识别的物联网产品应用。


首颗物联网AI芯片采用100%自主研发gxNPU


杭州国芯在国内市场上以做机顶盒芯片见长,在2000年初就已涉足。黄智杰称,人工智能的出现对很多行业都会出现新的变革,尤其是对国内芯片公司来说是一个挑战和机遇,而国芯经过多年的发展,在产品定义上,尤其是在物联网的应用我们有着自己独到看法,这个对我们来说是一个非常好的发展机遇。于是我们从定义应用出发,不断进行推理,算法、芯片硬件和软件的深度整合,推出了物联网AI芯片GX8010。


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GX8010分别是由Arm内核、NPU、语音子模块、视觉子模块等构成,采用了多核异构的架构,把CPU、NPC、DSP和MCU都集成在一颗芯片中,使功耗、成本、性能实现最优化和平衡点。其中NPU是由杭州国芯100%自主研发的,据杭州国芯人工智能事业部总经理Robot Ling介绍,gxNPU配置了64x64 MAC,支持FP32/FP16/Int8,支持DNN/CNN/LSTM等主流网络。这与传统同级CPU相比,在基于LSTM语音识别任务对比测试中,结果显示其计算速度提升了30倍,能将提升了100倍,内存占用只为过去的1/10。


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Robot Ling进一步称,GX8010采用多核异构的架构,可以充分发挥各个核的优势,使用起来更灵活,针对这样的结构,设计了多电源域和多级唤醒等功能,可以更好地降低功耗。例如,智能音箱在待机中,是要时刻监听有没有语音指令,这样的话用传统的CPU去做是很难低功耗待机的,GX8010多级唤醒在芯片前端设计VAD(Voice Activity Detection)技术,可以根据是否有声音、是否有人声,是否是关键词这多个等级来做硬件划分,逐级唤醒系统, 大幅降低功耗。


更重要的是采用GX8010的智能音箱还具备可离线、可移动等特性,即便在不能联网的环境下,也能赋予离线的人工智能能力,可以实现几米开外的交互。这是因为,之前的人工智能音箱采用传统CPU是在云端做数据的处理,而随着AI的边缘计算的需求增强,国芯采用专门设计了神经网络压缩引擎NCompressor,利用神经网络中的数据稀疏特性,可实现6~10倍的压缩效果,并在前端进行数据计算处理。


Tensilica HiFi 4 DSP成GX8010推手,量产到明年初


事实上,AI芯片要真正落地,光有NPU还远远不够。因为整个AI交互是一个非常复杂的过程,除了神经网络计算外,还要有更强大的信号处理能力,同时低功耗也得益于高性能的DSP。而在GX8010多核异构中采用的DSP就是来自于Cadence tensilica的HiFi 4 DSP。


Cadence 亚太区IP销售总监 Wendy Chen表示,AI从谷歌和亚马逊智能音箱问世后,第一代AI产品都是采用通用的AP,但是我相信明年的市场上,都会是采用到DSP在里面,因为在第一代产品中通用AP已经不能够很好的适用于计算量和低功耗的要求。


Tensilica HiFi DSP系列处理器应用非常广泛,全球超过80家领先半导体公司和系统OEM厂商选择了Tensilica HiFi DSP,每年出货量超过10亿,其中HiFi 3早被很多手机SoC所采用。Tensilica HiFi 4在上一代产品HIFI 3的基础上将性能提升了2倍,是业界可授权的最高性能的32位音频/语音处理数字信号处理核。


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不过Tensilica HiFi 4两年前就已推出,客户反响并不是很好。Wendy Chen表示,这是因为客户认为原来的HiFi 3性能已经足够,但随着AI的发展,智能音箱给HiFi 4带来很好的应用空间,因为一旦到了8通道麦克风阵列后,普通的AP就无法承担计算的负荷量,只有采用更高阶的DSP去做。杭州国芯的AI芯片GX8010是国内第一家采用Tensilica HiFi 4 DSP。


目前,国芯GX8010主要面向物联网领域的智能音箱、智能电视、智能玩具/幼教细分领域应用。此次,除了推出AI芯片GX8010外,国芯还面向数字电视客户推出了一款智能语音前端GX8008,它可以通过USB接插的方式,帮助客户现有智能语音识别的前端产品方案。


如今杭州国芯已经实现从数字电视芯片到AI芯片的华丽转型。黄智杰称,国芯现在定位是做物联网相关的人工智能芯片,我们希望能在人工智能产品线上不断拓展,现在我们推出了GX8010和GX8010两颗芯片,明年我们会推出语音接口的可穿戴AI芯片和增强视觉性能用于机器人和摄像头方面的人工智能芯片规划。同时,国芯将秉承开放合作共赢的模式,把从芯片和算法端和云端都打通,希望有更多二次开发的针对各个方向的应用厂商一起来合作,让我们人工智能芯片用在各个领域,做出更多差异化的产品。


据黄智杰透露,国芯人工智能芯片GX8010采用台积电40nm工艺制程,目前该芯片已经初步量产,正式放量预计要到明年初,采用国芯人工智能芯片GX8010的终端要到明年下半年才能面世。



文/集微网

图源/网络

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