AI已無處不在。其中，邊緣AI基于流量占用少、時延低、隱私性強(qiáng)等優(yōu)勢，也已被廣泛用于交通、醫(yī)療、智能零售、智能工廠、智能城市等各行各業(yè)。

4月9日，AMD（超威半導(dǎo)體）宣布擴(kuò)展 AMD Versal? 自適應(yīng)片上系統(tǒng)（SoC）產(chǎn)品組合，推出全新第二代Versal AI Edge系列和第二代Versal Prime系列自適應(yīng)SoC，為AI驅(qū)動型嵌入式系統(tǒng)提供端到端加速。

據(jù)介紹，第二代Versal系列產(chǎn)品組合中的首批器件以第一代為基礎(chǔ)進(jìn)行構(gòu)建，具備強(qiáng)大的全新AI引擎，預(yù)計每瓦TOPS較之初代Versal AI Edge系列器件提升至多3倍，同時全新高性能集成Arm? CPU預(yù)計可提供比第一代Versal AI Edge和Versal Prime系列器件至高10倍的標(biāo)量算力。

圖片來源：AMD

并且，第二代Versal系列器件將預(yù)處理、AI 推理與后處理集成于單器件中，能夠?yàn)锳I驅(qū)動型嵌入式系統(tǒng)提供端到端加速。此外，其還平衡了性能、功耗、占板面積以及先進(jìn)的功能安全與信息安全，提供的全新功能與特性支持為汽車、工業(yè)、視覺、醫(yī)療、廣播與專業(yè)音視頻市場設(shè)計高性能邊緣優(yōu)化型產(chǎn)品。

目前，斯巴魯已成為首批宣布計劃部署AMD第二代Versal AI Edge系列的客戶之一，為下一代EyeSight ADAS視覺系統(tǒng)提供支持。

為嵌入式系統(tǒng)帶來單芯片智能

在過去十余年時間里，數(shù)據(jù)經(jīng)歷了“野蠻式”增長，以物聯(lián)網(wǎng)感知為背景的應(yīng)用程序運(yùn)行和海量數(shù)據(jù)處理，疊加智能電動汽車走向中央集成式的電子電氣架構(gòu)，傳統(tǒng)的云計算難以完全滿足毫秒級響應(yīng)時間、安全性等高要求。也由此，邊緣計算應(yīng)運(yùn)而生，并愈發(fā)重要。

當(dāng)然，高要求意味著更大的工作負(fù)載，當(dāng)前邊緣AI也面臨著更多限制，包括功耗、尺寸、算力、安全與可靠性等多方面。

一般而言，由人工智能驅(qū)動的嵌入式系統(tǒng)，首先要對數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，包括傳感器的融合以及數(shù)據(jù)的交集；然后通過矢量處理器進(jìn)行推斷；最后再利用高性能的嵌入式CPU進(jìn)行后處理，這樣才可以通過推斷的結(jié)果做出決策。

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AMD自適應(yīng)與嵌入式計算事業(yè)部（AECG）Versal產(chǎn)品營銷總監(jiān)Manuel Uhm強(qiáng)調(diào)，在預(yù)處理階段，必須要實(shí)現(xiàn)實(shí)時處理，這樣才可以真正做到整個系統(tǒng)的實(shí)時處理。而這就需要可編程邏輯。

“因?yàn)榭删幊踢壿嫙o論是對于傳感器還是對于各種類型的接口，都可以非常靈活地去適應(yīng)，做到真正的實(shí)時，同時還可以保證低時延、確定性，甚至可以在現(xiàn)場部署之后，還可以進(jìn)行升級?！彼M(jìn)一步談到，在實(shí)時AI驅(qū)動嵌入式系統(tǒng)當(dāng)中，三個步驟的算力都必須能夠加速，才能夠真正實(shí)現(xiàn)全系統(tǒng)的實(shí)時。

不過，Manuel Uhm指出，當(dāng)前市面上還沒有一類處理器能夠針對三個階段直接完成優(yōu)化，多數(shù)采用多芯片的解決方案，然而這就會對整個嵌入式系統(tǒng)帶來一系列問題與限制。比如，更高的功率需求和供電復(fù)雜性，更高的占板面積和終端系統(tǒng)尺寸，更高的外部內(nèi)存需求和芯片間的凸性帶來的時延增加，更多的安全漏洞和報廢挑戰(zhàn)，以及工作效率低下等。

這也是AMD此次推出第二代Versal自適應(yīng)SoC的原因所在——多個器件疊加運(yùn)行才能實(shí)現(xiàn)的功能，通過單一芯片的智能來解決。同時，實(shí)現(xiàn)對第一代產(chǎn)品的補(bǔ)充。

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第二代Versal AI Edge系列和第二代Versal Prime系列自適應(yīng)SoC所擁有的單芯片智能性，消除了構(gòu)建多芯片處理解決方案的需求，進(jìn)而帶來了更小、更高效的嵌入式AI系統(tǒng)，并為縮短上市時間提供潛能。

根據(jù)介紹，該系列器件在預(yù)處理階段采用FPGA可編程邏輯架構(gòu)用于實(shí)時處理，靈活連接各種傳感器并實(shí)現(xiàn)高吞吐量、低時延數(shù)據(jù)處理工作流程；在AI推理階段，則通過矢量處理器陣列構(gòu)成下一代AI引擎，實(shí)現(xiàn)高效AI推理；在后處理階段，以Arm CPU內(nèi)核為安全關(guān)鍵型應(yīng)用提供復(fù)雜決策與控制所需的后處理能力。

與此同時，該系列器件還能帶來較之初代至高10倍的標(biāo)量算力。但不可忽視的是，標(biāo)量算力顯著提升的同時，也帶來了相應(yīng)功耗的增長。

據(jù)Manuel Uhm透露，第二代的功耗會比一代的VE2302高出很多。但是他也補(bǔ)充，“如果要實(shí)現(xiàn)同樣的DMIPS，使用一代2302產(chǎn)品的話，就需要使用外部的處理器，由此產(chǎn)生的總功耗實(shí)際上還是要高于二代的產(chǎn)品?！?/p>

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值得一提的是，此次新產(chǎn)品的推出還有一個很大的亮點(diǎn)在于，相較于第一代產(chǎn)品，第二代則主要針對中央計算引擎，而第一代更多的是進(jìn)行CPU的加速。

當(dāng)前，汽車行業(yè)已經(jīng)進(jìn)入到ADAS標(biāo)配時代，越來越多傳感器被集中在一個域控制器內(nèi)，即中央計算。

沿著這種趨勢，AMD推出的第二代Versal產(chǎn)品能夠在“汽車大腦”進(jìn)行數(shù)據(jù)融合。用官方的話來說，就是第二代Versal AI Edge系列與第二代Versal Prime系列產(chǎn)品組合為AI驅(qū)動型系統(tǒng)提供了從邊緣傳感器到中央計算的可擴(kuò)展性，支持客戶選擇性能、功耗以及占板面積，以高效實(shí)現(xiàn)應(yīng)用性能與安全目標(biāo)。

此外，該產(chǎn)品組合也能簡化設(shè)計周期。AMD表示，AMD Vivado? 設(shè)計套件工具及庫有助于為嵌入式硬件系統(tǒng)開發(fā)人員提升生產(chǎn)力并簡化設(shè)計周期，從而縮短編譯時間與提升結(jié)果質(zhì)量。對于嵌入式軟件開發(fā)人員，AMD Vitis?統(tǒng)一軟件平臺支持在用戶首選的抽象級別進(jìn)行嵌入式軟件、信號處理和AI設(shè)計開發(fā)，無需具備FPGA經(jīng)驗(yàn)。

對于AMD而言，其在FPGA領(lǐng)域?qū)嵙Φ耐黄婆c在數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域大舉進(jìn)攻，很大一部分原因在于，于2022年2月完成對全球FPGA第一大品牌賽靈思（Xilinx）的收購。

彼時，原賽靈思總裁兼CEO，后擔(dān)任AMD自適應(yīng)與嵌入式計算事業(yè)部（AECG）總裁的Victor Peng認(rèn)為，“快速發(fā)展的連接設(shè)備和嵌入式人工智能的數(shù)據(jù)密集型應(yīng)用，推動了對高效和自適應(yīng)高性能計算解決方案需求的不斷增長。AMD和賽靈思的結(jié)合，將提供非常全面的自適應(yīng)計算平臺組合，為廣泛的智能應(yīng)用提供動力，從而加速我們定義計算新時代的能力?！?/p>

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AMD在AI時代的動作還在持續(xù)加速。目前，AMD第二代Versal產(chǎn)品早期訪問文檔已經(jīng)發(fā)布。據(jù)透露，AMD預(yù)計于2025年上半年提供第二代 Versal系列芯片樣片，2025年年中提供評估套件及系統(tǒng)模塊（SOM）樣品，并預(yù)計于2025年末提供量產(chǎn)芯片。

“對人工智能化嵌入式應(yīng)用的需求正呈爆炸式增長，并帶動了對能在嵌入式系統(tǒng)的功耗和占板面積限制內(nèi)實(shí)現(xiàn)最高效端到端加速的單芯片解決方案的需求。依托于40余年來自適應(yīng)計算的領(lǐng)先地位，這些最新一代Versal器件將多個計算引擎集成于一個架構(gòu)之上，將提供高計算效率與性能以及從低端到高端的可擴(kuò)展性?！盇MD高級副總裁兼自適應(yīng)和嵌入式計算事業(yè)部總經(jīng)理Salil Raje談到。

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