革命性的MCU，功耗暴降 - asiasworldcity.hk

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公衆號記得加星標??，第一時間看推送不會錯過。來源：內容來自spectrum。通過模擬大腦的運行方式，神經形態處理器在某些應用場景下比傳統技術能顯著降低能耗。如今，荷蘭公司Innatera推出了號稱全球首款商用的神經形態微控制器，旨在推動這一新興技術的大規模市場應用。Innatera表示，其新芯片Pulsar可將延遲降低至傳統處理器的百分之一，並在人工智能應用中僅消耗其五百分之一的功耗。Innatera聯合創始人兼CEO Sumeet Kumar表示：“目前大多數AI加速器都面臨性能與功耗之間的權衡，要麼運行簡化的AI模型以降低功耗，要麼提高精度但增加能耗。而Pulsar不需要任何妥協。”神經形態芯片模擬大腦功能神經形態設備在多箇方面模仿大腦的工作方式。例如，傳統微芯片使用固定節奏的時鐘信號來協調電路動作，而神經形態架構則常通過“脈衝”來工作，即在一定時間內接收到足夠輸入信號後纔會產生輸出。神經形態技術的關鍵應用之一，是用於實現受大腦啓發的神經網絡，也就是如今主流的AI系統。此外，脈衝式神經形態設備發射脈衝的頻率很低，因此傳輸的數據量遠少於運行傳統神經網絡的電子系統。因此，理論上講，神經形態硬件在AI應用中對電力和通信帶寬的需求顯著更低。目前，神經形態設備尚未得到廣泛應用。Innatera希望通過5月21日發佈的Pulsar芯片，打破神經形態計算商業化長期面臨的障礙。Pulsar芯片採用混合模擬-數字架構，包含12個用於脈衝神經網絡的數字核心以及4個模擬核心，每個核心的脈衝神經元和連接突觸均由硅電路組成。Kumar表示：“模擬脈衝結構極具能效，而數字脈衝結構則提供更多可編程性與可配置性，同時保持良好的能效。”開發者可以根據需求選擇加載模型的核心組合。此外，Pulsar芯片內置一箇支持32個乘加（MAC）操作的卷積神經網絡加速器（常用於圖像識別和自然語言處理），還配備快速傅里葉變換（FFT）加速器，以實現高效低功耗的信號處理。每顆芯片還整合了一顆最高可達160MHz運行頻率的32位RISC-V CPU，用於系統管理，以及一系列標準傳感器接口與其它組件。Kumar表示：“所有這些都集成在一顆尺寸僅爲2.8毫米 × 2.6毫米的小芯片中。”Pulsar在AI傳感器中的獨特性Kumar指出，Pulsar區別於如BrainChip的Akida Pico等其他神經形態設備的關鍵在於：“不僅僅構建了一箇神經形態核心，而是構建了圍繞這個核心的完整系統。”他補充說：“目前行業主要關注推理，但當神經形態核心與其它系統進行數據交互時，會因數據搬運而耗費大量能量，從而抵消其原有的節能優勢。我們構建Pulsar的目標，是實現整體高效處理，而不僅是高效推理。”Kumar指出：“通過整合這些功能，它成爲了傳感器處理數據所需的唯一芯片。”這將簡化設備設計，減少複雜信號處理流程，加快開發和上市時間，降低維護成本，延長電池壽命，並實現亞毫秒級的數據分析。由於其低於毫瓦級的功耗，“Pulsar可實現持續的傳感器數據處理，即便是在電力極度受限的設備中也能運行，”Kumar表示。例如，它能以僅600微瓦的功耗實現基於雷達的存在檢測，或以400微瓦實現音頻場景分類。相比之下，使用傳統電子技術實現類似功能的系統通常需10到100毫瓦的功耗。Pulsar專爲超低功耗AI傳感器應用設計，適用於消費電子、工業和物聯網場景。例如，它可用於智能門鈴，目前多數智能門鈴通過攝像頭或紅外傳感器檢測運動，但這常會被飄動的旗幟或街道上的車燈誤觸發，從而導致電池快速耗盡。“雖然這些設備宣稱電池續航可達三個月，但實際上通常兩到三週就需要充電一次，”Kumar指出。Innatera正與日本SoC廠商Socionext合作開發一種基於雷達的傳感器，即使人在靜止狀態下也能通過呼吸引起的微動被準確檢測出來。“它能忽略如風中擺動的灌木等干擾，”Kumar表示，“能將智能門鈴的續航延長至18個月。而且由於不使用攝像頭、也不將數據上傳雲端，因此在隱私保護上更具優勢。”神經形態計算面臨的一箇主要障礙，是開發者在將模型運行在此類設備上時需跨越的陡峭學習曲線。爲此，Innatera推出了Talamo軟件開發套件，以降低入門門檻，開發者可在基於PyTorch的環境中從零構建脈衝神經網絡模型。Kumar表示：“開發神經形態應用不應需要一箇神經形態學博士。”此外，該公司還推出了面向早期採用者的開發者計劃，提供軟硬件工具包，支持不斷壯大的研究社區。“我們的希望是建立一箇神經形態應用生態，並發現一些目前尚未被設想的創新應用，”Kumar表示。https://spectrum.ieee.org/innatera-neuromorphic-chip*免責聲明：本文由作者原創。文章內容系作者個人觀點，半導體行業觀察轉載僅爲了傳達一種不同的觀點，不代表半導體行業觀察對該觀點贊同或支持，如果有任何異議，歡迎聯繫半導體行業觀察。今天是《半導體行業觀察》爲您分享的第4058期內容，歡迎關注。加星標??第一時間看推送，小號防走丟求推薦

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