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ROHM開發出數十毫瓦超低功耗的設備端學習AI芯片

皇華ameya ? 來源:年輕是一場旅行 ? 作者:年輕是一場旅行 ? 2022-10-09 14:31 ? 次閱讀

全球知名半導體制造商ROHM(總部位于日本京都市)開發出一款設備端學習*AI芯片(配備設備端學習AI加速器的SoC),該產品利用 AI(人工智能)技術,能以超低功耗實時預測內置電機傳感器等的電子設備的故障(故障跡象檢測),非常適用于IoT領域的邊緣計算設備和端點*1。

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通常,AI芯片要實現其功能,需要進行設置判斷標準的“訓練”,以及通過學到的信息來判斷如何處理的“推理”。在這種情況下,“訓練”需要匯集龐大的數據量形成數據庫并隨時更新,因此進行訓練的AI芯片需要具備很高的運算能力,而其功耗也會隨之增加。正因如此,面向云計算設備開發的高性能、昂貴的AI芯片層出不窮,而適用于邊緣計算設備和端點(更有效地構建物聯網社會的關鍵)的低功耗、可在設備端學習的AI芯片開發卻困難重重。

此次開發出的AI芯片,是ROHM在基于日本慶應義塾大學松谷教授開發的“設備端學習算法”,面向商業化開發的AI加速器*2(AI專用硬件計算電路)和ROHM8位高效CPUtinyMicon MatisseCORE?(以下簡稱“Matisse”)”構成。通過將2萬門超小型AI加速器與高效CPU相結合,能以僅幾十mW(僅為以往AI訓練芯片的1/1000)的超低功耗實現訓練和推理。利用本產品,無需連接云服務器,就可以在設備終端將未知的輸入數據和模式形成“不同于以往”的數值并輸出,因此可在眾多應用中實現實時故障預測。

未來,ROHM計劃將該AI芯片的AI加速器應用在IC產品中,以實現電機和傳感器的故障預測。計劃于2023年度推出產品,于2024年度投入量產。

日本慶應義塾大學 理工學部信息工學科 松谷 宏紀 教授表示:“隨著5G通信和數字孿生*3等物聯網技術的發展,對云計算的要求也越來越高,而在云服務器上處理所有數據,從負載、成本和功耗方面看并不現實。我們研究的‘設備端學習’和開發的‘設備端學習算法’,是為了提高邊緣端的數據處理效率,創建更好的物聯網社會。這次,我校通過與ROHM公司進行聯合研究,進一步改進了設備端學習電路技術,并有望以高性價比的方式推出產品。我們預計在不久的將來,這種原型AI芯片將會成功嵌入ROHM的IC產品中,為實現更高效的物聯網社會做出貢獻。”

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<關于tinyMicon MatisseCORE?>

tinyMicon MatisseCORE?(Matisse: Micro arithmetic unit for tiny size sequencer)是ROHM自主開發的8位微處理器(CPU),該產品旨在隨著物聯網技術的發展來提高模擬IC的智能化程度。憑借針對嵌入式應用而優化的指令集和最新的編譯器技術,以高標準實現了更小的芯片面積和程序代碼、以及更高速的運算處理能力。此外,該產品還符合汽車功能安全標準“ISO 26262”、ASIL-D等的要求,適用于對可靠性要求高的應用。另外,利用內置的自有“實時調試功能”,在調試時的處理可以完全不影響應用程序的運行,因此能在應用產品工作的同時進行調試。

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Matisse和普通小型CPU的性能比較

<AI芯片(配備設備端學習AI加速器的SoC)詳細介紹>

這次開發出的設備端學習AI芯片原型(產品型號:BD15035)在人工智能技術的基礎上,采用了慶應義塾大學松谷教授開發的“設備端學習算法(三層神經網絡*4的AI電路)”。為了推出可以投放市場的產品,ROHM將這種AI電路的大小從500萬門縮小為2萬門,僅為原來的0.4%,并將其重新構建為自有的AI加速器“AxlCORE-ODL”,同時,利用ROHM的8位高效微處理器“tinyMicon MatisseCORE?”進行AI加速器的運算控制,使得僅數十毫瓦的超低功耗AI訓練和推理成為可能。利用本產品,無需連接云服務器和事先進行AI訓練,就可以設備終端將未知的輸入數據和模式(例如加速度、電流、照度、聲音等)形成“不同于以往(異常度)”的數值并輸出,因此不僅可以降低云服務器和通信成本,還能通過終端AI進行實時故障預測(故障跡象檢測)。

另外,ROHM還提供可安裝微控制器開發板“Arduino*5”用擴展板(配備Arduino兼容引腳)的評估板,以方便客戶評估這款AI芯片。評估板上裝有無線通信模塊(Wi-Fi和Bluetooth?)以及64kbit EEPROM(內存),只需將該評估板與傳感器等單元相連接,將傳感器裝在監控對象上,即可在顯示屏上確認AI芯片的效果。

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審核編輯 黃昊宇

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