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談視覺在自動駕駛與狀態監測中的應用

2020-04-24

自從特斯拉將Model 3投入生產以來，時間已經過去了近3年，然而該款車內面向座艙、位于后視鏡上方的攝像頭一直處于“休眠狀態”。 近日，特斯拉CEO埃隆·馬斯克透露了Model 3中這款攝像頭的功能，特斯拉在開啟Autopilot自動駕駛系統時可以使用該攝像頭監控駕駛員的注意力，同時還能防止乘客在乘坐自動駕駛共享汽車時惡意破壞汽車。   去年，馬斯克還為該攝像頭申請了名為“基于乘客‘身體’空間位置而打造車輛個性化系統及方法”的專利，專利中表明在某些應用示例中，用戶可根據偏好進行初級車載定制化配置，比如調整駕駛座椅、車輛側視鏡、音樂偏好、駕駛模式偏好等電動可調節部件的相關設定值。 攝像頭作為推動汽車發展的關鍵傳感器之一，不僅在自動駕駛應用中大展身手，還是未來智能化座艙的必備幫手，例如人機交互界面、注意力狀態監控、健康狀態監控等方面，攝像頭應用都將占據一席之地。 相關ADAS的視覺方案 隨著日常出行對安全性、舒適性要求的提升，自動駕駛的優勢與價值不斷顯現，以ADAS（高級駕駛輔助系統）為核心的自動駕駛技術發展迎來關鍵節點。其中，傳感器中視覺的性能將在下一代迎來飛躍，預計未來3—5年量產的前視攝像頭中，單目測距達到200米—300米，像素在2Mp到8Mp之間。在成本占據優勢的前提下性能與長距離毫米波雷達差距大幅減小，同時兼具成本和圖像識別等方面的優勢，目前，基于純視覺的L4級方案百度Apollo Lite已經路測成功，未來視覺傳感器在汽車產業鏈中的比重將持續提升。   攝像頭在汽車上的應用方案包含前視方案和環視方案。前視方案目前主要分為單目和雙目攝像頭兩種類型。簡單講，單目攝像頭的測距原理是先通過圖像匹配進行目標識別（各種車型、行人、物體等），識別出物體的具體輪廓，根據傳感器的尺寸再通過目標在圖像中的像素大小估算目標距離。這就要求在估算距離之前首先對目標進行準確識別，判斷是汽車、人、貨車、SUV還是小轎車。通常單目攝像頭內嵌于車內后視鏡中，單目測距的算法包括傳統機器學習算法與深度學習中的卷積神經網絡（CNN）。 準確識別是準確估算距離的第一步。要做到這一點，就需要建立并不斷維護一個龐大的樣本特征數據庫。保證這個數據庫包含待識別目標的全部特征數據。而雙目攝像頭就是利用兩幅圖像的視差直接測量距離，類似于人眼的感知，無需判斷物體的類型。通常雙目攝像頭置于車內后視鏡上方的擋風玻璃處。理論上，雙目攝像頭的精度可達毫米級，而且雙目攝像頭計算距離所花費的時間遠低于單目攝像頭。 除了單雙目之外，還有多攝像頭組成的平臺。有的方案中選用長焦和廣角攝像頭于ADAS主攝像頭配合，兼顧周圍環境與遠處物體探測。 而以目前行業水準來看，主流方案測距上單目優于雙目，遠期來看，優于單目方案測距與分辨率掛鉤，攝像頭像素提升對于單目性能有卓越提升效果，雙目產品受限于同步性等因素，難以超越單目。 環視方案則是通過4—6個廣角攝像頭采集圖像數據，拼接后合成360度的全景俯視圖，現階段多用于可視化系統?？梢暬到y提供車身周圍實時的俯視圖像，用全景圖像消除車身周圍的視野盲區，提供相對方位與距離信息。 不同的方案有不同的用途，比如前視方案普遍用于車體縱向的識別、測距等，如前車碰撞預警、行人碰撞預警、緊急制動剎車和自適應巡航等。而環視方案普遍用于自主泊車以及輔助橫向的預警、控制，包括車道偏離預警、車道保持功能等。 相關狀態監測的視覺方案 在駕駛員體驗方面，車內攝像頭可用于車內的身份識別、檢測駕駛員狀態、手勢識別等，提高安全性。   駕駛員監控（DMS）系統的功能主要針對駕駛員的疲勞、分神、不規范駕駛等危險情況進行一層或多層預警，要求在全部工況環境下工作，包括暗光、夜晚、逆光等環境，且不能受駕駛員衣著的妨礙。 比如在最近的疫情期間，人們在公共場合自覺佩戴口罩以防止COVID-19的傳播，這向絕大部分人臉識別系統拋出了難題，駕駛員監控系統也不例外。例如，蘋果面部識別和谷歌Pixel 4的面部識別功能可以識別刮掉胡須或戴著太陽鏡的人，但如果用戶佩戴了口罩就無法識別。 而座艙監控系統開發商Eyesight Technologies表示，即使駕駛員佩戴了口罩，其平臺也能檢測到其是否分心或昏昏欲睡。據悉，Eyesight的解決方案是一系列經過訓練的AI算法，可透過太陽鏡、防護眼鏡和口罩監控駕駛員。Eyesight的Driver Sense和Fleet Sense售后系統都利用IR（紅外光譜）傳感器進行檢測，能夠在所有照明條件下追蹤駕駛員及其頭部位置、眼睛張開程度、瞳孔擴張、眨眼頻率、注視方向等。 據報道，一位Eyesight發言人表示，“傳統上，我們的系統通過追蹤嘴部和面部的某些特征來監測駕駛員。但我們已經積極地訓練我們的AI和計算機視覺系統，使其即使在駕駛員佩戴口罩的情況下，也能進行監測。我們收集了大量駕駛員在不同駕駛場景下佩戴不同口罩的數據?！? 軟硬件、芯片、算法、Tire 1、OEM等供應商構成了汽車產業鏈，在產業鏈中，跨界融合的趨勢越來越強。包括博世、大陸、電裝在內的Tire 1已開始自行研發算法；算法公司也在朝Tire 1的角色靠攏，存在部分算法廠商跳過Tire 1或是承擔Tire 1的職能直接成為OEM的供應商；部分軟件公司進軍造芯領域。 在科技技術快速發展的時代，更完美的方案不斷涌現來解決自動駕駛汽車的痛點。近期阿里巴巴宣布達摩院自動駕駛實驗室自主研發出全新的ISP處理器（Image Signal Processor，即圖像信號處理器），使得車載攝像頭在白天和夜間的圖像識別能力大幅提升。 根據達摩院自動駕駛實驗室的路測結果顯示，使用達摩院ISP處理器，車載攝像頭在夜間場景下，圖像物體檢測識別能力相比業內主流處理器有10%以上的大幅度提升，原本模糊不清的標注物也得以清晰識別。   隨著時間的推移，技術開發、測試與驗證的不斷深入，自動駕駛功能會從L3級高速巡航、自動泊車等細分場景向全時段全場景自動化逐步完善，從而解放用戶的工作與注意力，兌現更多的可能性。 關于億道電子 億道電子是國內全面的開發工具提供商, 致力于將全球先進的軟件產品引薦給國內研發型企業使用，為企業提供研發、設計、管理過程中使用的各種軟件工具，并致力于和客戶一同提高研發、設計效率，縮短設計周期。億道電子先后與arm、Altium、Ansys、QT、TestPlant、CollabNet、Parasoft以及TouchGFX等多家全球知名公司建立戰略合作伙伴關系，并成為他們在中國區的重要分銷合作伙伴。 億道電子專注開發、設計、管理工具數十年，客戶超過6000家，具有豐富的工具使用及客戶支持經驗積累，可以為客戶提供從arm開發、EDA板級設計、軟件編譯及測試工具、結構設計工具、多物理場仿真工具以及嵌入式GUI工具等產品與服務。億道電子在北京、上海、深圳設有分公司，業務遍布全國。 摘自戲說 eCar中國微信公眾號

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ARM 3年賣出600億個芯片：Cortex-M占絕大多數 A77大核排不上號

2020-04-24

全球稍微有名的CPU指令集不下于10個，大家平常接觸最多的是X86及ARM，前者統治了桌面、筆記本及服務器等高性能領域，ARM則是在智能手機、智能穿戴、嵌入式等設備無處不在。 根據ARM公布的數據，2019年Q4季度其合作伙伴出貨了64億個ARM芯片，其中有42億芯片都是Cortex-M系列的，也就是針對低功耗嵌入式市場的，這就占了大約66%的份額，剩下的才是各種Cortex-A、Coretx-R、安全芯片等。 至于大家熟悉的Cortex-A系列，這是ARM公司面向高性能產品的，但總量不是最多的，因為全球智能手機、平板及其他設備加起來的出貨量也不過20億左右，算下來每季度最多5億而已，也就占出貨量的10%而已。 如果再考慮到頂  級的Cortex-A77大核，那比例可能就更小了，目前全球也只有驍龍865、天璣1000、Exynos990、Exnos980等少數處理器采用上了A77大核心，估計其市場份額連統計的意義都沒。   根據ARM公司的數據，從1991年到現在，ARM公司一共出貨了超過了1600億ARM芯片了，其中1991到2017年的26年中出貨首  次超過1000億。 但是從2017年到現在，ARM出貨的速度就更快了，三年時間出貨了600多億ARM芯片，平均每年超過220億。 關于億道電子 億道電子是國內最全面的開發工具提供商,致力于將全球先進的軟件產品引薦給國內研發型企業使用，為企業提供研發、設計、管理過程中使用的各種軟件工具，并致力于和客戶一同提高研發、設計效率，縮短設計周期。億道電子先后與arm、Altium、Ansys、QT、TestPlant、CollabNet、Parasoft以及TouchGFX 等多家全球知名公司建立戰略合作伙伴關系，并成為他們在中國區的重要分銷合作伙伴。億道電子專注開發、設計、管理工具數十年，客戶超過6000家，具有豐富的工具使用及客戶支持經驗積累，可以為客戶提供從arm開發、EDA板級設計、http://tools.emdoor.com/軟件編譯及測試工具、結構設計工具、多物理場仿真工具以及嵌入式GUI工具等產品與服務。億道電子在北京、上海、深圳設有分公司，業務遍布全國。 摘自慧聰電子網

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Streamline中基于統計的性能分析功能介紹

2020-04-24

ARM性能分析器(Streamline) 7.0版開始支持基于SPE(統計性能分析擴展)的性能分析。SPE是Armv8.2-A架構中的一個可選擴展特性，它可以以很低的代價對處理器的流水線進行采樣。Streamline可以從Arm Development Studio和Arm Mobile Stuido獲取。 為什么需要SPE? Streamline前序版本只能通過硬件計數器和軟中斷中采樣PC信息獲取CPU的信息。硬件計數器只記錄觸發事件加總數，不可能知道具體哪條指令觸發了事件，它只能大致提供應用程序哪塊代碼觸發了這個計數器增加，而往往這塊代碼區域都比較大，這也導致了能通過這個信息來確定問題的開發者有限。同時因為采樣和解析都是通過中斷中的軟件來完成的，這也導致了程序計數器和棧的采樣率也是有限，太高的頻率會導致增大系統負載。SPE通過利用CPU流水線中的硬件對PC值進行周期性采樣來避免前面提到的問題，因此采樣率可以很高，并且沒有性能負擔。因為SPE是構建在處理器流水線里面，它可以直接采集每條指令相關的附加信息，這方便我們進一步分析執行代碼。 工具支持 Streamline支持同時收集系統/應用模式下的SPE數據和其他性能計數器數據。 它支持圖形化顯示下列SPE數據： l 延遲計數包。它計算指令從觸發到執行完畢的延遲，可以用來鑒別流水線中的執行停滯。這個計數包也提供存儲存取延遲信息，這可以用來識別高延遲的存儲訪問和糟糕的緩存用法。 l 事件包。它提供每個被采樣指令的重要信息。包括下面信息： l 這條指令是否access/hit/miss某級緩存 l 這條指令是否是錯誤預測或者沒有采用的分支 l 這條指令是否導致互斥讀寫失敗 事件包可以用來識別分支預測，糟糕的緩存試用，鎖競爭等問題。 數據源包，顯示數據從哪一級存儲中獲取。 這些數據可以通過時間線顯示這些事件發生的順序，也可以在函數調用路徑，代碼試圖中看到。這讓用戶可以追蹤到線程，函數，代碼行和指令行。 先決條件 使用SPE需要硬件支持相應的擴展，內核需要使能arm_spe_pmu，設備樹或者UEFI需要支持SPE。此外，SPE目前需要KPTI失效(啟動kernel的時候設置kpti=off)，這個要求在Arm后續處理器上可能不需要。可以通過檢查是否存在/sys/bus/events/devices/arm_spe_0文件驗證內核是否支持SPE。檢查dmesg的輸出是否有 Kernel/User page tables isolation: enabled 或者查看/sys/devices/system/cpu/vulnerabilities/meltdown是否包含Mitigation: PTI if enabled. 為了使用SPE，你需要有一個支持SPE的設備，或者使用arm的虛擬平臺FVP。本文使用Arm Neoverse N1 SDP。如果你想在虛擬平臺上測試，你可以使用FVP_Base_RevC-2xAEMv8A。Arm Mobile Studio支持SPE,但是目前還沒有消費級的Android設備支持SPE,本文重點使用Arm Development Studio中的Streamline進行演示。 Neoverse N1 SDP配置 本文使用Arm Neoverse N1 Software Development Platform運行一個基于Linux 5.4.1內核的環境。除了需要使能Streamline需要的內核選項和前面的提到的內核選項，不需要其他特殊配置。Neoverse N1 SDP 是一款針對服務器市場的開發平臺，目前尚未公開，只有早期客戶才能獲取。該平臺內含一顆Neoverse N1處理器，第一個支持SPE的處理器。 FVP配置 如果你希望在arm虛擬平臺上嘗試SPE功能，可以通過下面參數使能SPE :         -C cluster0.has_armv8-2=1 -C cluster0.has_statistical_profiling=1         -C cluster1.has_armv8-2=1 -C cluster1.has_statistical_profiling=1 因為FVP并不包含時序信息，所有的指令周期都只需要一個cycle，所以在FVP上的延遲計數器包中顯示延遲都是0.同時FVP也不模擬分支預測，所以所有的分支預測都顯示正確。 緩存模型可以被使能，使能后，SPE可以顯示緩存模型行為的相關事件。 開工 在設備上Gatord需要用root啟動。Arm Development Studio用戶可以通過下面命令進行全系統分析。 /path/to/gatord 也可以通過下面的命令對某個應用進行分析 /path/to/gatord --system-wide no --app <some-app-to-launch> 啟動Streamline，連上設備，從計數器配置窗口可以看到Arm SPE(Statistical Profiling Extension)配置界面   Figure 1 SPE配置對話框 這個對話框可以讓用戶基于操作類型，事件，最小延遲過濾出感興趣的事件。所有的操作默認都會被采樣，但也可以只采樣某種分支，存取操作的組合。相似的，也可以只采樣一些事件來進一步降低采樣量。過濾設置可以針對某類問題降低采集的數據量。比如低總延遲可以用來提取除緩存外的內存操作。錯誤預測事件可以用來尋找那些觸發錯誤的程序分支。盡管硬件允許，Streamline目前并不能讓用來設置采樣率。目前采樣率是每100000指令采樣一次。Streamline下一個版本，7.2，會支持配置采樣率。 Note: SPE運行時每隔n個指令進行一次采樣，看其是否滿足filter條件再送給Streamline后臺，而不是過濾所有樣本后每隔n條指令進行采樣。當Streamline采集數據到本地文件時，--spe選項參數可以用來控制SPE采樣配置。 檢查數據 下圖顯示添加了更多SPE計數器的時間圖。SPE事件包內的多種屬性顯示再堆疊圖上。這些圖顯示了某種屬性在樣本中存在和不存在的比例。白色方塊中顯示再所選事件內包含某種屬性樣本的總和。有些屬性和某些特定類型的指令相關，比如分支，存取。 比如Architecturally retired圖顯示了采樣的指令后完成了和沒有完成的數量,總量顯示了冒險執行的總指令量。類似地， Level 1 Data Cache Access圖顯示了采樣指令中含有對L1數據緩存存取指令總數，以及hit/miss比例。 Note：這些圖標不會實時顯示，經過離線分析后會顯示。 這些事件圖顯示了被采樣進程的行為概述，可以用來進一步通過分析試圖來分析感興趣區域的細節。分析視圖中默認顯示采集過程中每個計數器和事件發生次數總和。當你發現感興趣區域，卡尺工具可以用來再分析視圖中過濾出感興趣區域的數據。   Figure 2使用cross-section標記選擇感興趣區域，本圖顯示一個對L2緩存利用率不足的benchmark的SPE計數器，采樣模板使用實驗性N1 SPE模板 進一步分析 Streamline有很多視圖用來進一步分析理解被分析對象的行為。這包括調用路徑欄，函數視圖欄和代碼欄。 調用路徑欄 調用路徑視圖顯示了按照進程和線程顯示的調用棧。因為SPE只是采樣PC而不是調用棧，每個進程中的函數只是平鋪展開。默認情況，本視圖只顯示傳統的周期性采樣數據，為了顯示SPE數據，從下拉菜單中選擇SPE。   Figure 3下拉菜單顯示調用棧 事件包顯示了每個函數中符合條件和不符合條件的采樣比例，以及每個線程和進程中事件的加總數。通過點擊第一列的表，可以將這些比例單獨成列用來排序，這些獨立的列顯示了符合條件的事件量，以及占總量的比例。通過對這些列的排序，可以確定哪些函數導致緩存存取失敗，或哪些函數導致分支預測失敗率高。   Figure 4 可配置顯示列   Figure 5基于L1數據緩存存取失敗排序的函數 延遲計數器以Log2(Latency)為橫軸的直方圖顯示，列按照0延遲，1 cycle延遲，2-3 cycles延遲，4-7 cycles延遲，8-15 cycles延遲等等，直至采集到的大延遲。   Figure 6 可能的延遲例子，深色的部分顯示所有延遲中的高延遲部分，一行中的高一些的柱圖顯示一行中的高延遲 調用路徑視圖的下半部分顯示子視圖。對于周期性的調用棧采樣，它會用來顯示某個選擇的函數下的所有函數調用占所有采樣中的比例。但是SPE數據只會將進程/線程中的函數平鋪展開，這里只會顯示進程/線程中函數占用父進程/線程中調用比例(A函數在子線程/進程中被調用次數除以A函數在父子進程中調用次數)。   Figure 7調用路徑子視圖，顯示一個線程的所有函數 函數欄 函數視圖欄顯示了所有進程的中函數列表。和調用路徑欄一樣，函數欄也有一個下拉菜單選擇顯示數據。類似地，每個列也可以通過點擊頭部添加刪除。   Figure 8函數欄，顯示L1數據緩存存取失敗的SPE數據 代碼欄 點擊代碼欄或者在調用路徑視圖，函數欄中右鍵選擇一個函數即刻看到相關代碼欄。和前面二種視圖有所不同，本視圖一次只顯示一列。你可以從下拉菜單中進行相應選擇配置視圖。   Figure 9使用下拉菜單選擇代碼視圖配置 反匯編顯示基于每條指令的計數器變化，比如可以顯示每條指令的延遲。   Figure 10反匯編視圖 如果分析的程序包含調試信息，視圖還會顯示代碼行信息，如果運行Streamline的機器上關聯了被調試程序的源碼，代碼欄的上半部分會顯示被選擇函數的源碼，同時每行代碼運行帶來的計數器變化也會顯示。這可以用來識別函數中需要特別處理代碼塊。   關于億道電子 億道電子是國內全面的開發工具提供商,致力于將全球先進的軟件產品引薦給國內研發型企業使用，為企業提供研發、設計、管理過程中使用的各種軟件工具，并致力于和客戶一同提高研發、設計效率，縮短設計周期。億道電子先后與arm、Altium、Ansys、QT、TestPlant、CollabNet、Parasoft以及TouchGFX等多家全球知名公司建立戰略合作伙伴關系，并成為他們在中國區的重要分銷合作伙伴。億道電子專注開發、設計、管理工具數十年，客戶超過6000家，具有豐富的工具使用及客戶支持經驗積累，可以為客戶提供從arm開發、EDA板級設計、軟件編譯及測試工具、結構設計工具、多物理場仿真工具以及嵌入式GUI工具等產品與服務。億道電子在北京、上海、深圳設有分公司，業務遍布全國。 摘自arm中文論壇網  

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5G終端天線研發所面臨的主要挑戰

2020-04-24

目前，我們已處于4G系統商用階段，然而5G已經于11月1日正式商用，這將帶來海量數據通信、萬物互聯、實時交互、工業物聯網等新型業務的快速發展。因此，5G儼然已經成為當前移動通信產業的關注焦點。未來的5G系統將著眼于全頻段，即不僅局限于低頻段(6GHz及以下頻段)，也將考慮高頻段(毫米波頻段)。 而天線作為移動通信的重要組成部分，其研究與設計對移動通信起著至關重要的作用。而5G帶來的改變就是用戶體驗的革新：華為Mate30系列手機內部集成21根天線，不僅支持5G，還要兼容4G、3G、NFC、GPS、WiFi、藍牙等網絡，總計21根天線，用于5G有14條天線，進而揭示了5G 新的通信架構下，手機終端天線發展真正的技術需求。在終端設備中信號質量的優劣直接影響著用戶體驗，所以，5G終端天線的設計必將成為5G部署的重要環節之一。 3GPP把5G頻段分為FR1頻段和FR2頻段，其中FR1的頻段通常被稱為Sub6G頻段，范圍為450MHz-6GHz，FR2頻段為24.25GHz-52.6GHz，通常被稱為毫米波頻段。毫米波頻段的優勢是具備大量的可用頻譜帶寬、波束窄、方向性好、頻段許可獲取成本低。借助于先進的毫米波自適應波束賦型和波束跟蹤技術，可以確保在真實環境中毫米波終端與基站實現穩健的移動寬帶通信。   5G通信中采用兩種網絡架構方式進行部署 獨立組網模式 指的是新建5G網絡，包括新基站、回程鏈路以及核心網。SA引入了全新網元與接口的同時，還將大規模采用網絡虛擬化、軟件定義網絡等新技術，并與5GNR結合，同時其協議開發、網絡規劃部署及互通互操作所面臨的技術挑戰將超越3G和4G系統 非獨立組網模式 非獨立組網指的是使用現有的4G基礎設施，進行5G網絡的部署?；贜SA架構的5G載波僅承載用戶數據，其控制信令仍通過4G網絡傳輸   NSA和SA組網形式（網絡圖片） 采用5G初級階段的NSA組網方式，5G網絡與4G網絡并存，而5G 設備要達到更高速、穩定、低時延等要求則依賴于以下幾個因素： (1) 更多的頻段； (2) 多個頻段之間的載波聚合技術； (3) 大規模MIMO等技術。   當前手機終端天線凈空普遍壓縮至2mm左右，而終端天線設計中既要兼顧sub6G與毫米波頻段的多頻段需求，又要支持MIMO天線技術，多頻帶CA技術實現場景需求，這些技術的引入都對5G手機終端設計研發提出了高難度的挑戰：   ü NSA組網模式下，4G頻段天線與5G頻段天線并存；3GPP中，4×4 MIMO天線作為強制入網要求。5G終端產品內的天線數目激增，面對這么多天線，天線效率、天線共存、天線布局等問題亟待研究解決，天線設計面臨著重大挑戰； ü 5G通信中，低頻的頻譜資源終歸是有限的，毫米波應用的潛力巨大，毫米波具有極寬的帶寬，提高信道容量和數據傳輸速率的毫米波技術成為了未來5G通信關鍵技術之一。但毫米波信號介質和輻射損耗較大，如何減少毫米波在終端內的損耗，確保毫米波更好的傳輸特性是工程師要面臨的一個挑戰。 ü 5G手機中集成多種芯片模塊，CPU、射頻模塊、基帶芯片、屏幕都是功耗與發熱的大戶，而5G芯片的計算能力要比現有的4G芯片高至少5倍，功耗大約高出2.5倍。并且手機的散熱好壞不僅僅影響用戶體驗，同時影響手機內部器件工作狀態，5G手機的散熱技術研究面臨重大挑戰。 ü 為了滿足5G下行峰速20 Gbps，需要提供100 MHz的傳輸帶寬，為了滿足大帶寬連續頻譜的稀缺，在5G通信中采用載波聚合（CA）來解決。但是如果發送和接收路徑之間的隔離度或者交叉隔離不足，多個頻段的無線RF信號可能會相互干擾，則CA應用中會出現靈敏度降低（desense）問題。所以5G手機終端的desense問題會比之前更為復雜，需要對Sub6G頻段與毫米波頻段共存狀態下對desense問題根因分析，提前應對信號干擾問題。   億道電子是國內全面的開發工具提供商, 致力于將全球先進的軟件產品引薦給國內研發型企業使用，為企業提供研發、設計、管理過程中使用的各種軟件工具，并致力于和客戶一同提高研發、設計效率，縮短設計周期。億道電子先后與arm、Altium、Ansys、QT、TestPlant、CollabNet、Parasoft以及TouchGFX等多家全球知名公司建立戰略合作伙伴關系，并成為他們在中國區的重要分銷合作伙伴。 億道電子專注開發、設計、管理工具數十年，客戶超過6000家，具有豐富的工具使用及客戶支持經驗積累，可以為客戶提供從arm開發、EDA板級設計、軟件編譯及測試工具、結構設計工具、多物理場仿真工具以及嵌入式GUI工具等產品與服務。億道電子在北京、上海、深圳設有分公司，業務遍布全國。                                                        摘自 ANSYS公眾號

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電子行業競爭很激烈

2020-03-23

與大家一起聊一下PCB設計中的經濟學。在PCB設計或者系統設計的過程中，每一個決定都需要從設計、制造、品質、時間、成本等因素進行考量。其中某些因素是可見的，而另一些則不是。但如果在每個決策點，都同時從工程與成本角度進行綜合考量，則最有可能找到平衡，設計出功能滿足要求且成本合理的產品。每一樣東西的價格（成本）與價值顯然不是同一個概念。每個成功的PCB產品，必然是設計要求與產品成本之間達到了平衡。我們在選擇PCB供應商的時候，無論是板廠或是組裝廠，經常會犯一個錯誤：挑價格低的。刨去設計環節不說，PCB的成本不僅包括裸板的制造及器件的裝配，還應考慮返工、維修、廢料、替代料、現場支持服務等各種成本。便宜的PCB，很有可能因為品質問題，在后面的組裝過程中報廢。 下面我們就來討論一下哪些因素會影響PCB的成本，在成本與價值之間，做到平衡。 基本要素 在選擇PCB時，首先需要考慮以下的基本要素： 板的層數 很顯然，層數越多，設計與制造的成本越大。通常情況下，RF以及微波的設計，2~3層板就夠了；高速數字系統或更復雜的設計需要兩個以上的板層。但實際情況是，設計出來的PCB層數要比實際需要的層數多，這通常是由于布局布線不合理，電源及地平面分配不合理造成的；但有時，這是刻意為之：某些IC原廠發布的公版設計（Reference Design），為了確保設計的可靠性及發布的時效性，會增加額外的地平面或電源平面，這么做既減小了Layout的難度，也降低了信號完整性的風險。大家回想一下，有經驗的ODM或是Design House是不是經常可以在不影響產品功能的前提下，減少板層以達到cost down的目的？ 但從設計及生產的角度考慮，其目標一定是找到平衡點：即以小的板層達成功能需求，且滿足安規認證。當然，“時間”也是考量因素之一，如果產品需要TTM(Timeto Market)，就無法做到成本低。這也是為什么新發布的產品通常比較貴，然后會隨著時間的變化，越來越便宜。其中不止是“量產”的原因，設計優化（比如減少板層）也是重要原因之一。 層壓板(Laminate)的選擇 層壓板的選擇關鍵在于與產品的需求相匹配。層壓板的關鍵屬性包括：Tg（玻璃轉換溫度）；Er（介電常數）等?；牡倪x擇有時也取決于價格因素。 避免選用“特殊”的基材 目前市面上常用的PCB基材是FR4的玻璃纖維板。如果因為價格原因，選擇了CEM的半玻板甚至是紙基板，那么恭喜您，不僅PCB的品質會一塌糊涂，還有很大概率因為供應鏈的問題（缺貨），導致產品開發周期的延長。如果板廠不靠譜的話，還會用各種借口讓您預訂更多的基材，回頭算一下，價格并沒有便宜多少。 選擇板廠常用的材料 在選擇板廠時，確保板廠對您選擇的材料有豐富的使用經驗，因為這樣可以保證在裸板生產過程中，對材料的化學處理的準確性，即使有微小的差別，板廠也知道如何應對。 另外，板廠在選擇層壓板時，最好是同一家供應商。如果是多家供應商，關鍵的屬性參數必須相同，因為層壓板生產中的微小差異，也會影響PCB板的整體質量。舉個例子，玻璃纖維布，是構成層壓板的三個主要成分之一，層壓過程中的熱量會使之收縮，而不同供應商的層壓板收縮的程度是不同的。當板廠在生產PCB的過程中使用了不同廠家的層壓板，很可能由于玻纖布收縮率的不同而造成PCB的彎曲。彎曲的PCB肯定屬于廢料。即便板廠承認是他們的問題，也會影響整體的生產進度。對于TTM的產品，這無疑是致命的。 便宜的，未必是好的 曾幾何時，在選擇PCB板廠時，下意識的反應就是選報價低的（便宜的）。當然，公司一定會盡可能的要求cost down，想選擇一家服務好，但價格高的板廠有時會非常困難。但是請注意，從經濟學的角度說，需要考量的是整體的成本而非局部。請記住以下兩個要點： 1. 一分錢一分貨 2. PCB報價低并不意味著整體的成本低 在選擇板廠時，必須考慮PCB原型或量產時報廢的風險，并將風險降到低。一塊報廢的PCB不僅包含PCB本身的成本，還包括已經裝配到PCB上的器件、查找報廢原因所花費的人工以及替換報廢PCB所花費的時間。請注意，這些特殊的成本會遠高于其他成本之和。在原型階段，報廢導致的成本還包括項目的延期以及推遲上市導致的損失。 板廠的銷售經常會過度地吹噓他們的制程能力，他們希望通過擴大產能的方式來提高板廠生產復雜PCB的能力。但更多的情況下，銷售的邏輯是：先把訂單拿下再說，之后再擔心怎么生產吧。看看當今全球的PCB生產環境，你可能會更疑惑。PCB板廠大多在中國大陸、臺灣以及韓國，近年來，很多板廠都大幅提升了生產復雜板的產能。但其實他們并沒有配套的設備與制程能力，工程師也沒受過如何制造復雜板的訓練。有時，與設計一起發送到板廠的注意事項及層疊結構示意圖會被板廠直接忽略，這將導致生產出來的PCB無法正常工作！更有甚者，有時板廠為了省錢，私自替換了客戶指定的層壓板，而客戶對此毫不知情。PCB的生產是一個嚴謹的過程，如果不對PCB板廠進行調研及審計，很容易產生各種問題從而導致項目的延期。有些公司對PCB的生產廠商并不重視，他們的借口通常是“我們沒有時間對板廠的能力及制程做完整的調研”或者“我們負擔不起調研的費用”。同樣是這些公司，他們會想當然的認為，對PCB做三次或更多的respin是很正常的事兒…… 大家有沒有想過，如果可以一次成功，那投入的時間和金錢會遠遠小于失敗后多次repin或者換一家板廠？事實上，無論從工程角度還是成本角度，設計、生產、裝配做到一次成功才是應該追求的方向。 與PCB設計相關的其他成本 除了基本的設計與制造成本，還有一些附加成本也需要考慮在內。比如，EDA工具的成本、是否還需要維護一個過時的設計、何時需要開發新一代的產品。 EDA工具的成本也不止是購買授權，還應包括維護及培訓的支出。一個可靠的PCB設計流程必然包括由一系列EDA工具構建出的虛擬原型設計（仿真）： 在使用工具時，請記住以下兩點： 1. 如果您一下子購買了很多工具并試圖把它們集成到您的設計環境中，很可能會讓整個設計團隊陷入混亂。 2. 任何工具都只有在工程師合理使用時才會有效。工具絕不可能替代工程師，工程師也不應該因為有了工具就放松設計的要求。 設計中出現的問題大部分都是由電源設計不合理或者信號完整性引起的。因此建議大家在對原型設計進行仿真的時候，首先使用帶電源平面仿真的信號完整性分析軟件。當您的技能提升時，再配合其它工具一起使用。 當然，目前還有很多公司不愿意在設計或工具方面投入資源或對工程師進行培訓。當公司運營不理想的時候，想到的是砍掉這部分的預算。與此同時，在有限的開發預算下，工程師還承受了巨大的壓力，需要在短時間內開發出產品以實現快速上市（TTM）的目的。想象一下，如果沒有豐富的經驗或相關技能，沒有EDA工具或不會使用，是很難達成以上目標的。 傳統設計Vs下一代設計 只要產品還能賣，不少公司會傾向于使用替換物料的方式來延續產品的壽命。從設計角度來說，這么做存在一定的挑戰：如何找到與原器件制程類似的物料？如何解決設計中的接口問題？從成本角度考慮，很難對新舊物料的替換做一次徹底的、嚴謹的分析、測試。對于可靠性要求較高的產品，比如醫療器械，做一次替代物料的驗證可能需要數月的時間；對于消費類電子，當ODM或采購向工程師提出2nd source的需求時（不管是出于物料EOL的考慮還是cost down的考慮），工程師都必須決定需要做哪些驗證測試并承擔責任。即便如此，還是存在量產后良率變差等不確定的風險。 有時，需要認真的考慮一款存續時間已經很久的產品是否需要淘汰了。經驗告訴我們，當一款產品50%以上的設計需要變更時，從成本角度來說就不劃算了。除此之外，是否需要淘汰傳統設計，引入下一代設計，可以從以下幾點進行考慮： 1. 產品中的元器件或關鍵組件雖然還可以買到，但采購起來越來越難了 2. 對傳統設計進行升級需要花費太多的工程師資源（比如幾個月的人工） 3. 對傳統設計進行重新設計后，其市場存續時間小于18個月 總結 降低成本是所有企業追求的目標。在PCB設計及制造的領域，如何省錢需要綜合考量。PCB生產報價低并不意味著整體成本低，PCB的報廢、返工都會耽誤項目進度，導致產品無法在預定的時間上市，這反而極大地增加了產品的成本。在整個項目過程中，仔細檢查每個環節，從工程及價格的角度進行綜合考量，才能在第一時間設計出一款成本低優且滿足技術要求的產品。        關于億道電子 億道電子是國內全面的開發工具提供商, 致力于將全球先進的軟件產品引薦給國內研發型企業使用，為企業提供研發、設計、管理過程中使用的各種軟件工具，并致力于和客戶一同提高研發、設計效率，縮短設計周期。億道電子先后與arm、Altium、Ansys、QT、TestPlant、CollabNet、Parasoft以及TouchGFX等多家全球知名公司建立戰略合作伙伴關系，并成為他們在中國區的重要分銷合作伙伴。 億道電子專注開發、設計、管理工具數十年，客戶超過6000家，具有豐富的工具使用及客戶支持經驗積累，可以為客戶提供從arm開發、EDA板級設計、軟件編譯及測試工具、結構設計工具、多物理場仿真工具以及嵌入式GUI工具等產品與服務。億道電子在北京、上海、深圳設有分公司，業務遍布全國。 摘自戲說Altium微信公眾號

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不賣芯片，只賣設計，ARM再度爆發扳倒英特爾

2020-03-23

全球半導體巨人——英特爾（Intel），面臨稱霸全球信息技術產業以來的很大威脅。 被英特爾定義為敵人的不是別人，正是英特爾親密的戰友：微軟（Microsoft）。 2011年6月2日，臺北國際電腦展上，微軟公布下一世代新的作業系統Win8，意外宣布將支援微處理器業者ARM的平臺，此舉等于宣告稱霸個人電腦產業20多年的Wintel（微軟、英特爾）聯盟正式裂解。 ARM，成為微軟公開認證的英特爾對手。然而，ARM是誰？ 它賺的錢雖小，量卻驚人！全球95％手機，都繳專利費給它 從事微處理器硅知識產權（IP）授權的ARM，就是各種芯片背后的設計腦袋，ARM是全球手機芯片的霸主，全世界95％的手機，都要向它繳交專利費。 從蘋果、三星（Samsung）到宏達電（HTC）的智能手機，甚至聯發科的山寨機，都要向ARM進貢。全世界每賣出一支智能手機，里頭就有五至六顆芯片使用ARM專利，平均每支智能手機，要向ARM繳交大約0.5美元專利費。以每支手機使用五至六顆芯片計算，一顆芯片的專利費僅新臺幣兩元多，五元硬幣還有找，數字小到讓IC設計公司沒感覺。 ARM從沒生產過一顆芯片，但它卻像是一個隱形芯片帝國。去年全球有61億顆芯片采用ARM架構（ARM inside），ARM以市占率28％，成為全球第一大半導體硅知識產權授權公司。從手機到洗衣機，從汽車到電視，只要使用到芯片，平均全球每四顆芯片，就有一顆來自ARM血統。 全球投資人看好ARM未來競爭力，把ARM的股價與市值，快速推高。ARM五年來股價成長399％，英特爾成長22.4％，同期間，ARM市值增加370％，英特爾僅增加4.8％。 ARM市值約新臺幣3850億元，員工卻只有1900人。英特爾市值雖是ARM9倍多，員工卻是ARM的48倍，ARM平均每位員工創造的市值，是英特爾員工的5.2倍！ 臺灣知名科技品牌宏達電，用13000名員工打造出臺股獲利王，員工平均創造市值只有ARM的1/3。而全球大電子代工公司鴻海，全球布局近100萬人，每位員工創造的市值更僅有ARM的1/17。 ARM，堪稱擁有全世界值錢的腦袋！ 為何一家不到2000名員工的公司，得以稱霸全球，成為擁有91000名員工的英特爾敵人？ 它非硅谷出身，劍橋創業！沒產業鏈撐腰 ，產品仍打進全球 身為移動裝置世界的隱形、擁有全世界值錢腦袋的公司，ARM卻低調得連英國金融業也沒聽過。我在倫敦拜訪全球資產管理公司貝萊德、全球銀行匯豐銀行時，提及我接下來要去劍橋采訪ARM，得到的反應竟都是：ARM是誰？ 在芬蘭，無人不知手機巨人諾基亞（Nokia），在英國，ARM的知名度卻近乎零。這更引發我對ARM的好奇。 當我抵達劍橋，前往距離劍橋大學十英里遠的鄉間，隨著ARM創辦人之一的李·史密斯（Lee Smith）來到20年前ARM成立的地方才發現，ARM的低調如同劍橋之于硅谷，誕生于劍橋這種非科技主流的環境，ARM被迫發展“只賣腦袋、不賣芯片”的特殊商業模式，正是它稱霸世界的秘密之一。 這里的道路，時速限制35英里（約60公里），ARM創業的所在地，鄉間道路僅容一輛汽車通過，而ARM的辦公室，竟是一個用來養火雞的谷倉。20年前，12位年輕工程師在這租金便宜的谷倉，開始他們的創業夢。 20年后，谷倉依舊，周邊的環境，在史密斯的記憶中也完全沒變。這里的前方，一片綠草地還養著三匹馬，后方則是綠樹成蔭?！斑@里要很久很久，才會有一輛車子通過?！笔访芩剐χ貞洝? 但在一萬公里遠的美國硅谷，環境迥然不同。那里的停車場停滿跑車，高速公路時速上看一百英里，電腦、手機及各式科技公司林立，擁有讓半導體設計公司成功的完整產業鏈。 位于硅谷的全球第二大個人電腦微處理器公司，超微（AMD）創辦人杰瑞·桑德斯（Jerry Sanders）有句名言：“沒有晶圓廠，不是男子漢！”（Real men have fabs）這正是20世紀90年代全球科技重鎮的硅谷半導體業核心思維的寫照，當時的主流思想是比規模、比處理器速度的時代。 但在劍橋，沒有電腦、手機等潛在客戶，沒有完整產業鏈。即使現在，ARM來自英國的營收，占比也只有約1％。這里的一切條件，都沒有讓ARM成功的客觀理由，逼著這群工程師得想出能走出英國、適用全球的產品。 “ARM能夠成功，很重要的一個原因，就是我們在劍橋創業，而不是在硅谷?！? 12位創辦元老之一、現任ARM總裁的都鐸·布朗（Tudor Brown）說。他坐在劍橋大學有名的康河小船上，不疾不徐地談著ARM地位，來自一個與硅谷完全不同的想法。 它不追求效能，選擇省電蘋果20年前，就找它推iPad前身 ARM所思考的在20年前不是主流，卻在20年后造成全球科技產業巨變。這個巨變的種子，就是追求“省電”。 1983年，ARM的母公司英國Acorn電腦公司打算制作、銷售低價電腦，布朗負責評估采用哪一款微處理器。當時布朗的選擇有三家公司，都來自美國，分別是：英特爾、摩托羅拉（Motorola）和國家半導體（National Semiconductor）。 “當時這三款微處理器，都是16位架構，對我們想開發的產品來說，太慢而且又太貴。”布朗的這個評估結果，讓Acorn決定開發自己的微處理器，成立微處理器設計部門，也就是ARM的前身。 這個部門開發市場上少有的32位微處理器，它選擇當時非主流的精簡指令集（RISC，Reduce Instruction Set Computer）的程序語言，而非英特爾等業者采用的主流復雜指令集（CISC，Complex Instruction Set Computer）。 Reduce意指精簡，精簡指令集的特色，是追求用少的程序語言執行程序，相對可達到省電效果。Complex意指復雜，復雜指令集可以將許多程序語言放在一個芯片上，同時執行更多的程序，讓芯片效能極大化。 為何是選擇精簡指令集？“我們的想法很簡單，就是要低耗電、低成本。”史密斯說，“我們的目標其實是要設計一臺低價電腦，當時微處理器的熱能相當高，一臺電腦要應付微處理器的熱，就要特別設計的電路板、結構，還有風扇，這些成本都很高。如果解決掉耗電問題，就是解決熱的問題，解決熱的問題，等于解決成本問題?！? 選擇精簡而非復雜，讓ARM走向與眾不同的路，也成為它最初競爭優勢。ARM因為沒有太多資金，只做微處理器設計。但ARM單純想設計出省電的微處理器的做法，卻引來蘋果電腦（Apple）的興趣。 1990年11月27日，蘋果遠從硅谷來到劍橋，投資300萬美元，與ARM的母公司Acorn合資成立ARM，并取得30％的股權。為的就是連當時美國硅谷都沒有的東西：ARM設計的低耗能32位微處理器，以生產全球第一臺手持式個人電腦“牛頓”（Newton）。 “牛頓，可以說是iPad的祖父?！碑斈暌皇謳ьI“牛頓”計劃的專案負責人布朗說，“我還記得，1992年的牛頓廣告，就跟2010年推出的iPad廣告一模一樣：隨身攜帶、記事、手寫等概念融合在一起?！? 只是當時的牛頓太大、太厚、太慢，手寫技術不夠發達。后面，全球第一臺個人隨身電腦“牛頓”失敗了，讓蘋果賠掉近1億美元。 ARM從蘋果的失敗，體會到“客戶的失敗，就是ARM的失敗。”布朗回憶，當時的ARM很小，能賺錢機會，就是客戶賺錢，ARM的技術才能發揮價值。當時英國沒有科技公司，逼著ARM得往海外走，ARM第一個客戶是蘋果，第二個客戶來自歐洲，第三個客戶是日本公司夏普（Sharp）。 “傾聽客戶的聲音，就成為ARM的信條?！盇RM創辦元老、ARM技術長麥克？穆勒（Mike Muller）說。這個信條，為ARM帶來了大轉折，時間就在1993年。 它不主攻PC，先攻手機！ 諾基亞登手機霸主，它是幕后英雄 當時手機產業，正從類比時代轉進數位時代，美國德州儀器針對手機開發出數字處理芯片，打算與新興的歐洲手機公司諾基亞合作，“諾基亞向德儀要求提供一個32位微處理器架構的要求?！蹦吕栈貞?，諾基亞打算在手機上內鍵游戲（編按：即諾基亞的貪食蛇游戲），但當時手機用的46位微處理器太慢，德儀就向諾基亞推薦ARM的解決方案。 當時對ARM大的挑戰是，手機的微處理器從16位元進展到32位，得使用更多存儲器，將會使得手機制造成本大幅攀升，而ARM設計出“ARM700”微處理器，幫諾基亞省下40％以上的存儲器成本。 諾基亞在1996年采用了ARM的解決方案，ARM從此大翻身，營收連續6年平均成長率超過50％！ARM走一條與硅谷不同思維的路，雖沒在個人電腦市場開花結果，卻在講求“省電”而非“效能”的手機產業獲得成功。 ARM一路扮演諾基亞在1998年登上全球手機霸主幕后英雄。同年，ARM在英國倫敦證交所、美國那斯達克上市，上市第一天，ARM創造了130位百萬英鎊富翁。 ARM協助諾基亞開發出最成功手機。1999年，IBM、愛立信、任天堂等各大科技公司也紛紛與ARM簽訂授權合作協定，就連英特爾也成為ARM的客戶。 從蘋果的失敗，到諾基亞的成功，讓ARM體會到最重要的一件事：“分享”的經營哲學。這是它在選擇“精簡”后，第二個重要的決定。 “我們跟客戶分享資源、分享利潤，也分享風險?！辈祭收f。 ARM若不是站在半導體巨人德儀的肩膀上，根本沒機會接觸到諾基亞。透過德儀，ARM學到“分享資源”的好處：若沒有蘋果的失敗，也不會有后來諾基亞的成功，這讓ARM學到“分享風險”的概念。 為何蘋果的失敗讓諾基亞成功？“ARM為諾基亞開發的微處理器架構取名為‘ARM700’，其實它是源自為蘋果牛頓設計的‘ARM600

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未來的Mac和MacBook可能配備蘋果制造的ARM處理器

2020-03-23

蘋果正在考慮為其筆記本電腦生產自己的ARM處理器，而不是為MacBook依靠英特爾CPU 。它已經以相同的自力更生方式為iPad和iPhone生產內部CPU，看來該公司打算為其設備生產所有芯片。 基于ARM的Macs是我們很久以來一直在談論的話題，但是根據《日經新聞》的這份新報告，蘋果公司正在認真考慮這一舉動。 援引業內業內人士的話說，蘋果對構建自己的筆記本“核心處理器”，iPhone的調制解調器芯片以及負責多種功能(觸摸，指紋和顯示驅動器功能)的單個芯片“感興趣”。 用于Apple智能手機的調制解調器芯片是一回事，但是為MacBook構建全新的處理器則完全是另一回事，因為macOS基于x86架構-要切換操作系統以與ARM CPU配合使用，需要大量的工作。 不過，這并不意味著它不可能發生。據《日經新聞》采訪的消息人士認為，這正是即將發生的事情。 一位匿名的“芯片行業高管”評論說：“筆記本電腦越來越薄，而消費者則要求更好的移動性和更長的電池壽命。這為以功率效率而聞名的ARM體系結構提供了很好的機會。” 盡管最近英特爾也一直在努力提高其移動處理器的能效和更高性能-最近發布的Kaby Lake Refresh證明了這一點。 但是，此舉當然也將為蘋果帶來獨立性。能夠將硬件和軟件更緊密地綁定在一起，將有助于從公司的筆記本電腦中獲得性能和效率。 如果這確實是Mac未來的愿景，那么英特爾將不是唯獨一家受到蘋果冷遇的供應商。早在春天，Imagination Technology便被告知不再需要其GPU技術，因為蘋果公司將一直在進行自己的獨立圖形設計。 不過，正如我們在本故事開始時提到的那樣，這種特定的ARM到Mac傳聞已經在網絡上徘徊了很長一段時間，所以請原諒我們，如果我們對大型產品的幽靈不感到太興奮在這一點上改變。 道電子是國內全面的開發工具提供商, 致力于將全球先進的軟件產品引薦給國內研發型企業使用，為企業提供研發、設計、管理過程中使用的各種軟件工具，并致力于和客戶一同提高研發、設計效率，縮短設計周期。億道電子先后與arm、Altium、Ansys、QT、TestPlant、CollabNet、Parasoft以及TouchGFX等多家全球知名公司建立戰略合作伙伴關系，并成為他們在中國區的重要分銷合作伙伴。 億道電子專注開發、設計、管理工具數十年，客戶超過6000家，具有豐富的工具使用及客戶支持經驗積累，可以為客戶提供從arm開發、EDA板級設計、軟件編譯及測試工具、結構設計工具、多物理場仿真工具以及嵌入式GUI工具等產品與服務。億道電子在北京、上海、深圳設有分公司，業務遍布全國。                                                      摘自 華夏信息

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ARM發布人工智能芯片技術 可用于物聯網小型設備

2020-03-23

據國外媒體報道，當地時間周一軟銀集團旗下芯片設計公司ARM發布了一項芯片技術，旨在將人工智能功能植入諸如用于檢測人類語音或其他數據流的傳感器等微型設備。 ARM此次發布的芯片技術分別是面向嵌入式市場的Cortex-M系列的新成員Cortex-M55，和配套的微AI加速處理單元架構Ethos-U55。采用該技術的芯片將于2021年上市，其目標是實現人工智能軟件所需特殊類型的數學運算。這種人工智能軟件可以檢測振動或從用戶話語中識別出關鍵字。 過去幾年，機器學習技術的應用已變得相當普及，可見其在各個的行業和各種系統中。ARM 認為終端 AI 市場會在未來幾年中迎來爆炸性增長，新 IP 就是為此做準備。   首先介紹下 Cortex-M55，它是與 M33 聯系更加緊密的新一代 IP，引入了體系架構上的新改進，能夠在機器學習和矢量指令方面實現較大的性能和靈活性改進。 Ethos-U55 是專用的 microNPU 推理加速器，可與 Cortex-M 系列 CPU 結合使用，帶來專門面向于 NPU 的性能與能效提升。   與 Cortex-M 系列內核一樣，Ethos-U55 的空間占用也比較少。至于 Cortex-M55，則是具有 Helium / 定制指令能力的 CPU 內核。 Helium 特指 M-Profile Vector Extension（簡稱 MVE），屬于 M 系列 CPU 中的新矢量擴展和專用矢量執行單元，使之成為該范圍內具有單指令多數據流（SIMD）功能的產品。   新增功能使得新內核的 DSP 性能提升了 5 倍，結合針對機器學習工作負載的優化指令和 MVE，整體表現可提高至 15 倍。 整體微架構方面，新 IP 算是繼承了 M33 和 μarch 。在頻率提升的加持下，它將標量工作負載的性能提升了大約 20％，具體取決于供應商的配置。   新內核的設計重點，同樣體現在帶寬上。其啟用了需要帶寬的新 MVE 和機器學習工作負載，因此對內存子系統進行了改進，比如 4×32-bit 接口與緊密耦合內存（TCM）。 盡管 ARM 進入 NPU 領域的時間相對較晚，但新推出的 Ethos-U55 microNPU，還是較嵌入式市場有著獨特的意義。與移動 SoC 上更大的 Ethos-N 系列相比，它的面積和功耗要低得多。   Ethos-U55 是一種小型 NPU，可從 32 路擴展到 256 MAC、且需要與 Cortex-M 系列 NPU 耦合。 ARM 未提及微體系架構的主要細節，但可知它是一種非常精簡的設計，注重的是面積和能源效率、具有較小的內存占用量，其中包含我們在 N 系列產品中見到的一些特性，如 Weight Decompression 。   即便如此，它與 N 系列在功能上并沒有太大區別，因為該 IP 已包含 M 系列 CPU 。據說其架構與 NPU 有所不同（與更大的兄弟無關），且是專門為低功耗用例而設計。 就面積大小而言，U55 最小的 32 MAC 實現，約為 M55 的 2 倍。這里沒有數字提供，實際上討論的是平方毫米的分數。   與上一代解決方案相比，使用 M55 和 U55 的此類系統，其性能改進意味著相當重要的步進功能提升。與基于 Cortex-M7 的系統相比，ARM 帶來了包含 50 倍的性能提升、以及 25X 的能效改進。 至于新 IP 的可用領域，ARM 展望了各式各樣的嵌入式系統（主要是現有的芯片子系統）。比如在移動設備上，廠商可在手機的指紋傳感器、語音助理（實時監聽指令）、甚至在 RF 系統中（如天線調諧）使用它來優化工作負載。 當今的移動設備中，有數百種 M 系列 CPU 可從機器學習功能中獲益，且其中大多數功能對用戶來說是完全透明的。 目前 ARM 已向主要合作伙伴開放 M55 和 U55 的授權，并將在未來幾個月內向更廣的客戶群開放，預計最終產品可在廠商二次開發的兩年后走向市場。 ARM所發布的芯片技術功耗非常之低，這使得諸如傳感器之類的相應設備只需要一小塊電池即可工作數年時間，并且只有在需要時才會連接到互聯網。ARM高管表示，減少網絡連接有助于保護隱私，公司芯片技術采用的方法是在本地處理數據，只將必要的數據發送到遠程服務器。 ARM汽車和物聯網業務副總裁兼總經理凡卡妮（Dipti Vachani）表示，醫療保健等許多領域更多是在本地處理數據，很少或根本不需要將結果發送回遠程服務器。 “你可能不希望這些數據四處移動，”凡卡妮說。她還表示，新技術“將為你提供低功耗芯片，在你想要保存數據的最適合地方處理數據。” Arm主要向高通等移動芯片供應商和蘋果等移動終端制造商提供芯片架構技術。近年來，該公司一直在尋求客戶群的多樣化，并開始將部分業務轉移到自動駕駛汽車等市場。Arm的業務也延伸到物聯網等領域，涉及交通或網絡變壓器及自動化設備農業灌溉系統。 關于億道電子 億道電子是國內最全面的開發工具提供商, 致力于將全球先進的軟件產品引薦給國內研發型企業使用，為企業提供研發、設計、管理過程中使用的各種軟件工具，并致力于和客戶一同提高研發、設計效率，縮短設計周期。億道電子先后與arm、Altium、Ansys、QT、TestPlant、CollabNet、Parasoft以及TouchGFX等多家全球知名公司建立戰略合作伙伴關系，并成為他們在中國區的重要分銷合作伙伴。 億道電子專注開發、設計、管理工具數十年，客戶超過6000家，具有豐富的工具使用及客戶支持經驗積累，可以為客戶提供從arm開發、EDA板級設計、軟件編譯及測試工具、結構設計工具、多物理場仿真工具以及嵌入式GUI工具等產品與服務。億道電子在北京、上海、深圳設有分公司，業務遍布全國。 摘自集賢網  

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