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引言
$ m' c5 {: c( ^' \為了幫助讀者了解最新的可適應(yīng)性系統(tǒng)芯片(SoC)技術(shù),本文探討 AMD Versal AI Edge 系列 Gen 2[1]。這一創(chuàng)新平臺(tái)專為滿足現(xiàn)代視覺(jué)和汽車應(yīng)用的挑戰(zhàn)而設(shè)計(jì),有望徹底改變 AI 驅(qū)動(dòng)的嵌入式系統(tǒng)領(lǐng)域。
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. T" c4 y) W. A理解挑戰(zhàn)9 P" c [3 Z4 r- H) D3 s6 q. d# j3 H
隨著我們向更先進(jìn)的 AI 驅(qū)動(dòng)嵌入式系統(tǒng)邁進(jìn),幾個(gè)主要挑戰(zhàn)浮現(xiàn)出來(lái):有限的供電能力安全性、可靠性問(wèn)題嚴(yán)格的尺寸要求惡劣的環(huán)境條件實(shí)時(shí)響應(yīng)需求長(zhǎng)生命周期
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! P" V# U( H6 z; |9 F G! l9 oVersal AI Edge 系列 Gen 2 通過(guò)提供卓越的集成解決方案來(lái)應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn),有效降低了系統(tǒng)功耗、面積和復(fù)雜度。
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圖 1:?jiǎn)涡酒到y(tǒng)(使用 Versal AI Edge 系列 Gen 2)與多芯片 AI 驅(qū)動(dòng)嵌入式系統(tǒng)的對(duì)比。該圖展示了 Versal AI Edge 系列 Gen 2 卓越的集成能力,展示了將多個(gè)組件整合到單個(gè)芯片中的優(yōu)勢(shì)。
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AMD Versal AI Edge 系列 Gen 2 的主要特性7 ?1 L! q" _1 a
1. 新一代 AI 引擎
4 c. I2 `/ M/ k8 w+ Y該平臺(tái)配備了新一代 AI 引擎,提供高效的 AI 推理能力,比前代產(chǎn)品提高了 3 倍的每瓦性能(TOPs/Watt)。
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; p3 A T5 J/ X0 q2. 高性能集成 CPU4 o) r( o5 @0 Z; g9 o4 G; a
集成的 CPU 在后處理任務(wù)方面表現(xiàn)出色,標(biāo)量計(jì)算能力提升了 10 倍。
T* c7 R7 h# p0 _. }4 G1 M% m
3. 增強(qiáng)的安全性
) N& Q0 o/ @6 K支持 ASIL D 和 SIL 3 標(biāo)準(zhǔn),確保了汽車應(yīng)用所需的強(qiáng)大安全特性。
0 G9 {6 m, a( H) Q4 p$ w+ c" m0 |; Z8 u2 A8 B9 ]
4. 世界級(jí)可編程邏輯
2 \: @8 r3 P- S$ `- q) d# `6 C該平臺(tái)包含靈活的實(shí)時(shí)預(yù)處理能力,非常適合傳感器融合和數(shù)據(jù)調(diào)理任務(wù)。
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0 s. [+ H/ G4 }: t" N圖 2:AMD Versal AI Edge 系列 Gen 2 架構(gòu)概覽。該圖展示了平臺(tái)的各個(gè)組件,包括 AI 引擎、CPU、GPU、內(nèi)存接口和可編程邏輯。
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: Z' u; @/ U( q6 R$ J* FAI 引擎架構(gòu)改進(jìn)
) O1 O7 s8 p( ?* R7 xVersal AI Edge 系列 Gen 2 中的 AI 引擎架構(gòu)有顯著增強(qiáng):
: \6 |& l. t5 n% [8 C" d" T r/ w: |
1. 增加了各種數(shù)據(jù)類型的計(jì)算能力(INT8、BFLOAT16、FP8、FP16、MX6、MX9); C* C$ j+ ~) [, ~
2. AIE 陣列互連帶寬翻倍(64b)& M5 q1 b g& n' K& P5 a1 [% q
3. 每列配備硬化的 Microblaze 作為 AIE 控制器
6 e9 x/ Y; u& `+ ^- s4. 引入新的數(shù)據(jù)類型:MX6 和 MX9
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* l% a* c; ]' ^$ f8 Q c圖 3:AMD Versal AI Edge 系列與 AMD Versal AI Edge 系列 Gen 2 的 AI 引擎架構(gòu)特性對(duì)比。該表突出顯示了計(jì)算能力、內(nèi)存和新數(shù)據(jù)類型的改進(jìn)。- [: z2 \; G# ]& s S
) L9 f& x/ t, ^) v5 N
處理系統(tǒng)概述! q& K5 T/ z/ F, S
Versal AI Edge 系列 Gen 2 的處理系統(tǒng)包括:
; I; H( J G* a& @% q8 M
% W5 C- Y$ M8 u/ f' Z1. 應(yīng)用處理單元(APU)) d$ L" Z. V. L, u- U0 H
最多 8 個(gè) Arm Cortex-A78AE 核心每核心最高頻率 2.2 GHzAPU 可達(dá) 200.3k DMIPs6 { L e% k/ H0 d6 U2 ?
) s6 ^$ l* x) y! Z# f* `4 [3 t1 g7 Z
2. 實(shí)時(shí)處理單元(RPU)3 ~8 K( Z. [3 m V" V3 K0 |: Q& ?# r
最多 10 個(gè) Arm Cortex-R52 核心每核心最高頻率 1.05 GHzRPU 可達(dá) 28.5k DMIPs
4 F/ Q- T: H9 K V, v: k. w) x) ]) _. u# t* g; o3 J
3. 圖形處理單元(GPU)
* ?) ~; M" u/ e' L OArm Mali G78AE GPU最高頻率 1.05 GHz可達(dá) 268 GFlops
& M9 l5 f- X8 T8 S" Q. f3 Q3 t
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3 d- q N$ R9 {$ D( K5 K/ ^
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圖 4:Versal AI Edge 系列 Gen 2 處理系統(tǒng)概覽。該圖說(shuō)明了處理系統(tǒng)的組件,包括 APU、RPU、GPU 和各種接口。
; f6 V) q5 W0 {5 N: G/ K+ ]# D6 B- {
0 g+ P. V4 ^; h嵌入式系統(tǒng)安全性
6 R! N3 A% r" R) t5 D5 M安全性是 Versal AI Edge 系列 Gen 2 的關(guān)鍵方面,主要特性包括:平臺(tái)管理控制器(PMC):管理設(shè)備級(jí)安全服務(wù)應(yīng)用安全單元(ASU):提供運(yùn)行時(shí) HSM 安全性內(nèi)存控制器內(nèi)聯(lián)加密(ILC):在 DDR5 / LPDDR5X 內(nèi)存控制器中內(nèi)置內(nèi)聯(lián)加密; A. v3 N0 p. R8 o3 u/ I
[/ol]+ a9 k0 c/ Y8 I$ ]7 q8 B$ [- {
, C) `0 Y* }$ d9 W2 G. k
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圖 5:Versal AI Edge 系列 Gen 2 的嵌入式系統(tǒng)安全概覽。該圖顯示了系統(tǒng)內(nèi)各種安全組件及其相互作用。1 Z6 S6 v5 |* e3 U
1 N+ x" \* R/ ^8 |/ P
功能安全
7 c+ S% ~" ~7 |; T+ z. V. uVersal AI Edge 系列 Gen 2 在設(shè)計(jì)時(shí)考慮了功能安全,支持:: {6 l4 h$ L! E) T$ ?
ISO 13849(機(jī)器安全)IEC 61508(功能安全)ISO 26262(汽車安全)9 U) f- j: `5 B) W( H6 O6 t1 v
' i2 j) f$ o5 B/ u6 [+ E6 L3 `( C
該平臺(tái)為各種組件提供不同級(jí)別的系統(tǒng)性和隨機(jī)故障完整性,確保汽車應(yīng)用的強(qiáng)大安全特性。
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& \$ @. y5 f. x5 D. R圖 6:Versal AI Edge 系列 Gen 2 的功能安全概覽。該圖說(shuō)明了系統(tǒng)各組件的不同安全完整性等級(jí)。
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AI 和視覺(jué)處理流程
5 T* P/ v2 I7 s! GVersal AI Edge 系列 Gen 2 在處理復(fù)雜的 AI 和視覺(jué)處理流程方面表現(xiàn)出色,這些流程通常包括:預(yù)處理AI 推理后處理6 w6 p. `0 @, h0 Y* C' {) {0 L
[/ol]
6 e4 E. Z- {1 b% v8 o該平臺(tái)的架構(gòu)允許高效執(zhí)行這些階段,實(shí)現(xiàn)汽車應(yīng)用中的實(shí)時(shí)感知和決策。
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圖 7:AI 和視覺(jué)處理流程概覽。該圖顯示了數(shù)據(jù)通過(guò)預(yù)處理、AI 推理和后處理階段的流動(dòng),突出了該過(guò)程的循環(huán)性質(zhì)。$ m/ m+ z* y" V; j
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適應(yīng)性和可擴(kuò)展性( e" E! I1 ^7 _+ h
Versal AI Edge 系列 Gen 2 的一個(gè)主要優(yōu)勢(shì)是其適應(yīng)性和可擴(kuò)展性,使其適用于從 2 級(jí)到 5 級(jí)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的廣泛汽車應(yīng)用。
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) C. ~ ^6 }( Z7 r# w$ L( _& e/ A圖 8:AMD Versal AI Edge 系列 Gen 2 在視覺(jué)和汽車應(yīng)用方面的適應(yīng)性和可擴(kuò)展性。該圖說(shuō)明了該平臺(tái)如何為不同級(jí)別的自動(dòng)駕駛進(jìn)行定制和擴(kuò)展。1 w- E& \0 O9 P
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結(jié)論% L* O1 v5 s4 A0 b2 S
AMD Versal AI Edge 系列 Gen 2 代表了視覺(jué)和汽車應(yīng)用可適應(yīng)性 SoC 技術(shù)的重大進(jìn)步。其強(qiáng)大的 AI 引擎、高性能 CPU、增強(qiáng)的安全特性和可擴(kuò)展架構(gòu)使其成為開發(fā)下一代 AI 驅(qū)動(dòng)嵌入式系統(tǒng)的理想平臺(tái)。隨著汽車行業(yè)向更先進(jìn)的自動(dòng)駕駛能力不斷發(fā)展,Versal AI Edge 系列 Gen 2 將在推動(dòng)這些創(chuàng)新方面發(fā)揮關(guān)鍵作用。
: h9 E; ?3 f" i
$ r, U E( P% I" F. t參考文獻(xiàn)
1 h. L( `. C. h" t! \# a1 \[1] T. Knopp, J. Chu, and S. Ahmad, "AMD Versal AI Edge Series Gen 2 for Vision and Automotive," in Hot Chips 2024, Aug. 2024.% j8 T% Z" v |4 l. \2 v. o7 _
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深圳逍遙科技有限公司(Latitude Design Automation Inc.)是一家專注于半導(dǎo)體芯片設(shè)計(jì)自動(dòng)化(EDA)的高科技軟件公司。我們自主開發(fā)特色工藝芯片設(shè)計(jì)和仿真軟件,提供成熟的設(shè)計(jì)解決方案如PIC Studio、MEMS Studio和Meta Studio,分別針對(duì)光電芯片、微機(jī)電系統(tǒng)、超透鏡的設(shè)計(jì)與仿真。我們提供特色工藝的半導(dǎo)體芯片集成電路版圖、IP和PDK工程服務(wù),廣泛服務(wù)于光通訊、光計(jì)算、光量子通信和微納光子器件領(lǐng)域的頭部客戶。逍遙科技與國(guó)內(nèi)外晶圓代工廠及硅光/MEMS中試線合作,推動(dòng)特色工藝半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展,致力于為客戶提供前沿技術(shù)與服務(wù)。5 ]: J* n- U3 }( C& d: x3 v5 R( w
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