作者:SanjiveAgarwala
自 2000 年代中期獲得正式批準以來,低功耗 DDR(LPDDR)一直是驅動對面積和功率敏感的移動設備上更復雜用例的基石。畢竟退回 2007 年,智能手機的攝像頭不過是一個釘在背后的傳感器,且只能拍攝粒度粗糙、低分辨率的自拍。
現在,智能手機攝像頭已經成為邊緣 AI 能力的集大成者,足夠安全且可以執行生物識別認證;也足夠強大到可以執行運算攝影,為照片甚至實時視頻添加復雜的 3D 效果、模糊背景。
隨著使用移動設備方式的演變,每一代 LPDDR 都繼續以所處時代的必備應用程序為目標。2020 年,LPDDR5 為智能手機、平板電腦和筆記本電腦提供了 5G、低端邊緣人工智能(AI)、高級移動游戲和無縫 4K 視頻流所需的存儲器帶寬。
復雜的邊緣 AI 用例
接下來的兩年里,幾乎每天都會出現全新、更復雜的邊緣 AI 用例。這些 AI 模型需要功耗受限的邊緣設備提供越來越強大的 AI 計算能力,對 AI 模型給出決策和結果的速度要求也越來越高。
處理器的發展繼續關注更先進的工藝節點、更多的核和 3D-IC 等新的封裝技術。隨著由于 Wi-Fi 6 和 5G 的出現,網絡速度比以往任何時候都快,然而存儲器往往會成為物理限制的瓶頸。
自智能手機革命開始以來,存儲器一直是我們在移動設備上所有新功能和應用程序的命脈。即使是網頁瀏覽等基本任務的速度,也取決于設備的 CPU 能夠以多快的速度在存儲器中存儲和讀取信息。
上述都是 Cadence LPDDR5X 存儲器接口 IP 正式可用的消息一經發布,即受到合作伙伴歡迎的原因。該接口專為數據密集的 5G 和人工智能(AI)應用程序設計,速度比非常成功的 LPDDR5 IP 快 33%。新存儲器技術開發非常緊迫,要跟上層出不窮的新邊緣 AI 用例,不僅在移動設備,還包括任何人可能擁有的最大移動設備,也就是汽車上。
汽車應用
隨著汽車行業轉向軟件定義汽車(SDVs),汽車內各個子系統之間低延遲、高帶寬通信的需求正在迅速增長。因此,計算性能正在與動力系統爭奪能源,也就是每英里性能。
Cadence 已與多家一級汽車制造商討論將 LPDDR5X 構建到安全關鍵的高級駕駛輔助系統(ADAS)和自動駕駛硬件中的優勢。
這些系統必須能夠在盡可能小的能源消耗范圍內,基于大量傳感器數據做出關鍵的實時安全決策。
擁抱邊緣 AI
不言而喻,汽車應用需要對數據進行本地處理,任何自動駕駛汽車都必須能夠在不依賴任何人的情況下自動駕駛。為什么消費者移動設備在邊緣執行 AI 計算,而不是依賴云智能和低延遲 5G 如此重要?
想想看,全球移動設備每天都會產生數萬億兆字節可供 AI 操作的數據。設備端邊緣AI處理的數量相對有限,很大一部分被發送到云端。
隨著 AI 應用程序復雜性的增加,需要上傳的數據量也與日增加。今天,世界上 77% 的下游帶寬被視頻數據占用,通過優化的網絡基礎設施將數據從中心向外傳輸。利用云計算處理復雜 AI 用例所需的數據將扭轉這一趨勢,并在這個過程中對全球網絡造成巨大限制。
當我們將使用邊緣 AI 的移動設備擴展到智能相機或移動醫療工具等其它電池驅動的物聯網設備時,還需要考慮數據價值的問題。當這個價值可以用毫秒來衡量時,處理過程中的任何延遲都會降低其價值,甚至可能為零。
即使考慮到 5G 接近零的延遲,數據傳輸的速度也受傳播延遲的影響。在無線通信中,數據傳輸速度相當于光速。如果用一個數字來說明,那就是每 100 英里的數據傳輸,就會帶來 0.82ms 的延遲。
聽起來可能沒有很大影響,但是不要忘記,數據中心的位置差別很大,而且網絡通常分布在很遠的地理距離上,云端距離邊緣可能有幾千英里。數據包的大小、路由器和數據必須通過的其它網絡硬件的數量進一步加劇了延遲。所有上述因素都會快速產生疊加效應。這甚至發生在數據可以被分析、執行推斷、并將結果發送回邊緣設備之前。
這就是為什么我們將 AI 計算更靠近生成數據的邊緣設備如此重要。在移動領域,特別是汽車領域,這意味著在設備本身上執行復雜的 AI 計算。
讓設計未來可期
PCB 子卡中的 Cadence LPDDR5X
LPDDR5X 是多種 Cadence 存儲器 IP 中的最新產品,可以追溯到 Cadence 2010 年對 Denali 的收購。此前,Cadence 于 2022 年 11 月發布了 GDDR6 硅片,專為超大型計算、數據中心和 5G 等超高帶寬存儲器應用而設計。
就像 GDDR6 一樣,LPDDR5X 是一種未來可期的技術,為接下來可能發生的任何趨勢提供性能支持。LPDDR5X 標準將峰值數據傳輸速度從 LPDDR5 的 6400Mbps(6.4Gbps)提高到8533Mbps(8.5Gbps),今天沒有多少應用程序能夠充分利用邊緣設備的這種令人難以置信的性能。
Cadence LPDDR5X IP 眼圖
如之前所說,幾乎每天我們都能聽到令人難以置信的新功能和對性能要求極高的邊緣用例——從用手機或獨立的 VR/AR 頭戴設備探索元宇宙,或進一步實現 5 級(全)汽車自動駕駛,幾乎每天我們都能聽到令人難以置信的新功能和性能大戶的邊緣用例。隨著 LPDDR5X 這樣技術的裝機和應用,這些用例不再遙不可及,我們即將看到邊緣 AI 計算真正的能力。
Cadence Denali 存儲器和存儲 IP 解決方案支持最廣泛的行業標準,包括控制器和 PHY 的設計實現,適用于高性能和低功耗應用?,F在即未來。
關于 Cadence
Cadence 是電子系統設計領域的關鍵領導者,擁有超過 30 年的計算軟件專業積累?;?a target="_blank">公司的智能系統設計戰略,Cadence 致力于提供軟件、硬件和 IP 產品,助力電子設計概念成為現實。Cadence 的客戶遍布全球,皆為最具創新能力的企業,他們向超大規模計算、5G 通訊、汽車、移動設備、航空、消費電子、工業和醫療等最具活力的應用市場交付從芯片、電路板到完整系統的卓越電子產品。Cadence 已連續九年名列美國財富雜志評選的 100 家最適合工作的公司。
審核編輯:湯梓紅
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原文標題:LPDDR5X:重要性與日俱增的移動存儲器
文章出處:【微信號:gh_fca7f1c2678a,微信公眾號:Cadence楷登】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。
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