關鍵詞：芯片AI
用于AEIMR這五個行業(yè)的智能芯片，除了要在各種制約條件下實現最高計算能力這一特點，它們還有一個共同點就是需要面對行業(yè)應用中各種復雜環(huán)境的可靠性、內部安全性和防護能力等問題。這要求這些芯片通過相應的工業(yè)級或者汽車級規(guī)范認證，同時也需要采用更新的技術來實現內部安全性和抵御外界攻擊的防護能力。
針對智能芯片所面臨的系統級復雜性，需要用新的工具和IP來解決。
對于AEIMR行業(yè)應用所需的可靠性，是傳統的幾大家汽車芯片提供商的優(yōu)勢，他們在此領域有豐富的經驗和知識積累。但這并不是不可逾越的難關，除了在芯片設計與制造中引入相應的機制與設計，最重要是要有必要的耐心去對相關芯片進行篩選與調教。近年來，不少國內芯片設計公司已經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SoC都通過了車規(guī)級認證。
例如，國內領先的衛(wèi)星定位導航技術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認證，不僅成為國內第一家通過該認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的車規(guī)認證，其-40℃~+105℃的工作溫度范圍可支持汽車廠商、Tier-1供貨商及智能化應用方案商開發(fā)可靠性更高的車載導航系統。
泰斗微電子的TD1030-Q3003AB北斗/GNSS射頻基帶一體化芯片在國內率先通過AEC-Q100 Grade 2認證。
除了可靠性，芯片內部安全性與外部防范能力也是AEIMR行業(yè)要求的重要指標。在傳統嵌入式控制時代為此開發(fā)的許多技術可以借鑒，比如汽車控制器中的鎖步技術，即同一顆芯片中兩個控制內核同步運行，可確保任何時候都能保證處理器在正常工作狀態(tài)。
但是這些還遠遠不夠，智能化帶來的一些新的需求正在改變芯片安全和防護的定義，如對芯片上異構多處理器的全生命周期監(jiān)控。中國的芯片設計公司要超越傳統的汽車及工業(yè)芯片提供商在此領域的積累，只有用最新的技術來快速通過這些技術壁壘，完成自己的高安全性和防護能力芯片，并具備諸如全生命周期監(jiān)控等傳統芯片不具備的能力，從而設計出真正的中國好芯片。
總部位于英國劍橋的關鍵系統安全性及安全防護提供商UltraSoC在去年年底宣布推出鎖步監(jiān)測器IP，芯片設計公司只需要在設計中引入這種IP和解決方案，就可以支持鎖步功能的實現，從而實時監(jiān)測SoC處理器是否在可靠、安全和無隱患地運行。在本屆嵌入式世界大會上，該公司還宣布推出一項重大的擴展，新功能支持SoC設計人員構建具有多達65，000個組件的片上監(jiān)測和分析系統，從而為擁有數千個處理器的系統提供無縫支持。
UltraSoC在2019年嵌入式世界展的RISC-V展區(qū)內演示了高級多核調試技術。
新的UltraSoC架構能夠高效地監(jiān)測無數個用于構造最復雜SoC產品的內部構建單元塊，并分析它們之間的交互對系統級行為產生的影響，在實現諸如無人駕駛汽車等前沿應用中所需的人工智能和機器學習技術方面可以發(fā)揮巨大的作用。為人工智能、機器學習和其他新興應用實現最節(jié)能的高性能計算系統的Esperanto公司在同一顆芯片上放置了一千個RISC-V處理器和人工智能/機器學習（AI / ML）加速器，UltraSoC的IP產品支持這種大規(guī)模處理芯片的監(jiān)測、分析和調試功能。
在今天談到智能化應用時，除了芯片的性能指標有多少個TOPS等，經常同時出現的還有兩組詞匯。一組是軟件與算法，這是現有的智能芯片開發(fā)企業(yè)工作的重點之一；另一組是和應用相關的產業(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一個的生態(tài)，再加上AEIMR中每個行業(yè)獨特的自有生態(tài)，成功的主控芯片開發(fā)商一定是一個大生態(tài)的運作者或者組織者，這也是下一個階段考察一家企業(yè)能否成為獨角獸的關鍵。
談到軟件與算法生態(tài)，AlphaGo等傳統的人工智能都靠云端運算，這是因為云服務公司有大量的優(yōu)秀軟件人才和算能。然而當我們談到的是面向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)都要去糾集一大隊精通Python或者Tensor的工程師搞產業(yè)生態(tài)垂直集成，產業(yè)鏈分工進行橫向合作也將成為一種發(fā)展之道。
華興萬邦的高級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開發(fā)商合作提供完整的視頻解決方案。同時，如本報告一開頭提到的S公司就是一個潛在的國際合作伙伴。當然，如果走產業(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，在實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網絡應用，當然也提供對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或特定神經網絡API支持的應用。
以前面談到的Imagination Technologies的PowerVR Series 3NX神經網絡加速器為例，該NNA IP既支持自定義的應用，也支持將每個SYCL函數庫映射到其專用的IMG DNN API庫中，從而提供了一個非專有的開放標準開發(fā)環(huán)境。
硬件生態(tài)的選擇也很重要，為AEIMR行業(yè)的智能化應用開發(fā)芯片如果有一個硬件演進過程，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，還提供系統級封裝（SiP）的FPGA裸片芯和Speedchip封裝服務，以及Speedcore eFPGA IP產品。
從采用獨立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也是一種不錯的模式，硬件生態(tài)支持很重要。
由于這些產品都采用了同樣的FPGA架構并皆由Achronix的ACE開發(fā)工具提供支持，所以智能芯片開發(fā)商可以在啟動項目時立即用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動芯片，則可以將Speedster上的應用遷移到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。
在今天的智能化大潮中，不同行業(yè)不同領域用不同的語言都在說明同一個趨勢。一些業(yè)界領袖力推人工智能與物聯網的整合，即AI + IoT = AIoT；另外在很多場合中，智能化與V2X、工業(yè)物聯網和5G等話題聯系在一起，智能網聯已經成為同一個概念。嵌入式智能芯片的開發(fā)與創(chuàng)新物聯網連接技術的融合已顯然成為智能化發(fā)展的一個重要趨勢。
在自動駕駛汽車的開發(fā)過程中，內部傳感器連接與控制數據傳輸線路，以及車輛與外部環(huán)境的通信同樣非常重要。
當然，對于嵌入式智能芯片設計公司，目前還沒有必要將采用射頻混合信號技術的通信電路集成到主控芯片中，但是對于系統級的連接設計，考慮連接已不僅是選擇數據速率這個簡單的技術決策，連接技術的創(chuàng)新也在影響智能化應用的開發(fā)，同時各個連接標準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，用速率為6Gbps的超高頻無線傳輸來替代需要插拔的傳統連接器，可以大大優(yōu)化機器人、汽車連接、電路板內部連接和醫(yī)療電子的連接和智能芯片性能；同時因為取消連接器和相應的開孔，在系統可靠性得到大幅度提升的同時，提升了設計靈活性并降低了制造成本。
Fresco Logic 的F-One技術為新興的AIoT提供了一種全新的互聯方式，F-One技術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態(tài)的方式將一系列通信協議聚合在同一個F-One串行通道中，可以廣泛地應用于多傳感器環(huán)境、工業(yè)物聯網、網絡安全、汽車線束縮減和移動設備配件等領域。
在AEIMR五大行業(yè)中，連接是非常復雜且多樣化的，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)自動化領域已有的各種協議，同時還要考慮智能處理數據傳輸的連接需要，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，各種連接協議主體都在圍繞其連接技術做出更大的生態(tài)，比如5G技術帶來的不只是速度，而是新的價值和新的5G生態(tài)。
推動今天十分火熱的智能網聯或者AIoT的另一個因素，是物聯網連接技術正在給智能化應用帶來更多全新的價值，比如為智能化處理后的數據提供時間與位置標記可支持很多業(yè)務創(chuàng)新。我們可以用Semtech公司的LoRa技術來進行分析，LoRa以其低功耗、長距離和易于部署成為了低功耗廣域網（LPWAN）領域內的領先技術并得到了極為廣泛的應用，是近年來發(fā)展最為迅速的物聯網技術之一。
LoRa在LPWAN領域率先進入連接+數據服務新階段，亦代表了智能網聯的新趨勢。
在本屆嵌入式世界大會上，Semtech在現場展示了LoRa在智慧城市、智慧交通和智能家居等領域內的應用。在大會結束后不久，該公司推出了LoRa Cloud?地理定位服務，這是一種全新的、基于云的、且與 LoRaWAN協議和絕大多數網絡服務器兼容的地理定位服務，它可通過Cloud API調用訪問，簡化了所有基于LoRaWAN設備的地理定位訪問并實現大眾化應用以及智能化應用。
物聯網連接技術領域的創(chuàng)新也不斷涌現，在本屆嵌入式世界大會上，有很多國內公司展出了他們的物聯網通信芯片和模組，可以見到中國通信模組廠商的全面崛起。我們也在本屆大會上訪問了可提供最全面短距無線通信協議支持的芯片提供商Silicon Labs公司，該公司的產品支持包括低功耗藍牙、Wi-Fi、Z-Wave、Zigbee/Thread和私有協議，以及可在同一芯片上支持多種通信協議的無線SoC芯片。
Silicon Labs在2019年嵌入式世界大會上展示了最全面的無線連接芯片產品組合，是智能芯片企業(yè)的不錯的生態(tài)合作伙伴。
Silicon Labs這樣的領先廠商的創(chuàng)新進一步拉近了物聯網與嵌入式智能芯片的距離，去年該公司推出全新Wi-Fi 產品組合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（PoS）等智能化應用的進一步普及。今年1月，該公司發(fā)布了用于其Wireless Gecko產品組合的新藍牙軟件，率先利用藍牙核心規(guī)范5.1中的測向功能，為室內定位和移動定位應用提供精度可在1米以內的定位方案。而Z-Wave則是該公司獨家擁有的協議，深受希望建設私有網狀網絡的客戶喜歡
3月5日，國務院總理李克強在第十三屆全國人民代表大會第二次會議上做《政府工作報告》，報告在談到 2019年政府工作任務時，把“推動傳統產業(yè)改造提升”列入了重點工作之中。報告指出：圍繞推動制造業(yè)高質量發(fā)展，強化工業(yè)基礎和技術創(chuàng)新能力，促進先進制造業(yè)和現代服務業(yè)融合發(fā)展，加快建設制造強國。打造工業(yè)互聯網平臺，拓展“智能+”，為制造業(yè)轉型升級賦能。
2019嵌入式世界的舉辦地點——紐倫堡會展中心
與此同時，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用和落地。因此，華興萬 邦分析師團隊認為，AEIMR五大行業(yè)將是下一步智能化發(fā)展的關鍵突破口，同時它們也為國內的芯片設計企業(yè)提供了與海外同行同時起步的機會。從智能芯片架構性創(chuàng)新、做中國好芯片、做主控就要做大生態(tài)和關注AIoT智能網聯整合趨勢幾個方面出發(fā)，將有機會在智能芯片這個新興市場中獲得快速的發(fā)展。