广告

AIoT跨界处理器拥抱智能语音接口

2020-02-13 09:46:16 Sally Ward-Foxton,EE Times特派记者 阅读:
《EE Times》独家!XMOS发表最新Xcore.ai「跨界处理器」,瞄准IoT装置中以AI驱动的语音接口——这正是端点应用中最重要的AI工作负载…

英国语音与音频方案供货商XMOS发表专用于机器学习的Xcore处理器核心,从而为人工智能物联网(AIoT)应用打造全新的跨界处理器(crossover processor)。机器学习版Xcore.ai处理器量产成本可望低于1美元。XnJednc

Xcore.ai基于XMOS专有核心设计建构的第三代产品,专用于端点装置中进行实时的AI推论和决策,还能够执行讯号处理、控制与通讯功能。XnJednc

该第三代芯片的新亮点在于专为机器学习应用而设计的向量管线功能。它是同类产品中唯一支持二值化(1位)神经网络的跨界处理器。针对端点应用中的超低功耗AI而言,二值化神经网络的重要性正日益提高,因为它们提供了大幅改善的性能和内存密度,而仅适度地折衷一点精度(Xcore.ai仍可支持32位、16位和8位数字)。XnJednc

XMOS-Xcore-crossoverXnJednc

Xcore.ai跨界处理器(来源:XMOSXnJednc

这让Xcore.ai跻身支持AI功能的新兴端点处理器之列,成为所谓的“跨界处理器”。“跨界处理器”(crossover processor)一词由恩智浦半导体(NXP Semiconductors)创造,形容一种重要的新装置类型,兼具应用处理器(AP)的性能以及微控制器(MCU)的易用性、低功耗与实时操作;透过“跨界处理器”,有助于将AP的性能带到MCU领域,打破高阶MCU和低阶AP之间的技术鸿沟。XnJednc

XMOS执行长Mark Lippett在接受《EE Times》的专访时说:“如果您与客户讨论到『微控制器』(MCU),他们想到的是价格约75美分或更低、性能相对较低以及约为100MIPS的Cortex-M0、M3或M4系列。而‘SoC’可能是采用四核架构A53核心且执行速度达到1KHz的产品。在二者之间还存在很大的差距,例如语音处理器就是一道难解的数学习题,它需要数千MIPS。因此,在二者中间这个真正重大的应用领域之间还存在着很大的空白,应该为其定义一个新的名称。”XnJednc

 XnJednc

XnJednc

Xcore.ai跻身新兴的AIoT跨界处理器之列(来源:XMOSXnJednc

语音接口

XMOS于去年7月发布的第二代产品XVF3510是一款语音接口ASIC,但在该芯片底层同样基于该公司专有的Xcore设计,并随附韧体出货。其基于XVF3510的远场语音解决方案参考设计能够满足亚马逊(Amazon)的Alexa语音服务要求。XnJednc

鉴于XMOS长期在语音领域的耕耘,Xmos.ai芯片理所当然地最初将针对需要AI用于关键词侦测或词典搜寻功能的语音接口应用。XnJednc

“明确来说,语音是端点上最重要的AI工作负载,而且可能还会持续相当长的一段时间。但是,为了让语音接口的表现更好,您会发现装置将变得更加多模态。”Lippett描述了一种使用不同类型传感器而使应用更具情境感知能力的趋势,无论是侦测个人的存在还是从某个位置发话,都需要这种情境感知功能。XnJednc

 XnJednc

XnJednc

XMOS执行长Mark LippettXnJednc

他说:“改善用户体验的机会很多,不只是透过倾听音讯,还可以执行更多功能来实现。”XnJednc

物联网(IoT)装置中的许多AI应用都取决于隐私、安全和防护的组合,这必须在端点进行处理。例如,如果厨房中只有小孩的话,以语音和雷达开关烤箱的电器安全功能就很重要。XnJednc

因此,Xcore.ai将为市场提供可用于创建语音接口的工具库,但是Lippett表示,客户已有足够的容量建构自己的系统。它包括一个用于摄影机输入的MIPI接口。XnJednc

Xcore架构

Xcore.ai芯片可提供高达3200MIPS、51.2GMACC和1600 MFLOPS的性能,并具备1MB的嵌入式SRAM,以及一个用于扩展的低功耗DDR界面。XnJednc

据XMOS表示,相较于Cortex-M7,虽然可提供相当于Xcore.ai的整合度以及类似的操作频率,XMOS的芯片则使其AI处理性能提高了32倍,DSP性能提高15倍。XnJednc

Lippett说:“端点应用必须具有性价比,顾此失彼地讨论其中一项性能并没什么意义。我们在价格方面一向具有竞争力,量产后的价格还可以低至1美元。广义而言,我们的成本仅为[Cortex-M7同类产品的一半],而在性能上更是无与伦比。”XnJednc

XMOS-Xcore-AI-block-diagramXnJednc

Xcore方块图(来源:XMOSXnJednc

Xcore.ai采用XMOS专有的Xcore架构。Xcore本身建立在称为逻辑核心的建构模块上,可用于I/O、DSP、控制功能或AI加速。在每个图块(tile)中有8个逻辑核心,每个Xcore.ai芯片中有2个tile,设计人员可以选择为每项功能分配多少核心。每个tile中还包含内存、算数逻辑单元(ALU)以及与逻辑核心共享访问权限的向量单元。XnJednc

Lippett说:“重点在于其以一种非常可预测的方式[共享存取]。这就是Xcore的特色。最初,我们希望为软件工程师提供I/O的灵活性,但如果错过期限,硬件就无法兼容。因此,Xcore采用多核心,原因并不在于我们想分担工作负载而加处理——这部份我们已能做到。采用多核心是因为我们希望为应用的特定部份提供专用资源,以便在需要时即已就绪。它采用由下而上的设计,因而可提供这种定时精度。”XnJednc

将各种不同的功能(I/O、DSP、控制与AI)映像到韧体的逻辑核心,可以创建一种完全以软件编写的“虚拟SoC”。在以下的图示中,一个核心正执行通常以硬件完成的任务(例如I2S、I2C和LED驱动器),有些核心处理神经网络,而其他核心则执行通常以软件完成的任务。在软件中定义这些任务可能速度更快些,更能因应IoT装置的瞬态需求。Lippett说,开发成本也较便宜,让开发商即使是在较小的细分市场中也能打造更经济的解决方案。XnJednc

XMOS-Xcore-AI-applicationXnJednc

Xcore应用(来源:XMOSXnJednc

Lippett说:“我们观察市场进展的方式是,市场需要更多样化的功能,而公司必须更快地做出回应。如果不建立一款非常通用的平台,最终可能无法满足任何细分市场的需求,那么也就难以在IoT上押注两年的时间。而今,[藉由Xcore.ai],就能更轻松地以更低的资本支出让装置更快地投放市场,也能实际针对较小市场少量投注,让这些市场更具经济效益。”XnJednc

然而,大型MCU制造商也积极进军这一类跨界处理器领域,XMOS将如何与其竞争?XnJednc

Lippett强调,“当然不会是打造基于ARM的SoC!因为他们确实已经做得有声有色了。要与这些MCU巨擘竞争的唯一方法就是拥有架构的优势。这也正是Xcore在性能方面的固有功能,当然还有灵活性。”XnJednc

(原文发表于ASPENCORE旗下EDN姐妹媒体EETimes,参考:XMOS adapts Xcore into AIoT ‘crossover processor’, 编译:Susan Hong;责编:Demi Xia)XnJednc

本文为电子技术设计原创文章,未经授权禁止转载。请尊重知识产权,违者本司保留追究责任的权利。
  • 微信扫一扫
    一键转发
  • 最前沿的电子设计资讯
    请关注“电子技术设计微信公众号”
  • 将锂金属电池寿命提高750%,竟然只需要“水”? 随着新能源汽车、移动设备等领域的快速发展,高性能电池的需求日益旺盛,锂金属作为新一代阳极材料,因具有高能量密度、轻量化等优点,备受关注。然而,锂金属电池所存在的寿命短、易起火或爆炸等问题,限制了其广泛的商业应用···
  • 按下ON还是按住OFF,将这种开关电路升级到交流电 2024年10月14日,Nick Cornford发布了一个名为“按下去再按上来,这种开关有哪些门道?”的设计实例(DI)。对于直流电压来说,这是一个非常有趣的DI,但对于交流电压呢?
  • 协同创新,助汽车行业迈向电气化、自动化和互联化的未来 汽车行业正处在电动化和智能化的转型过程中,而半导体企业站在这一变革的最前沿。这一转型带来了重大发展机遇,也带来了诸多挑战,需要颠覆性的技术以及更短的开发周期。加强半导体制造商、一级供应商和汽车制造商之间的合作,对于应对这些复杂情况及推动行业迈向电气化、自动化和互联化的未来至关重要···
  • 将单电源单端输入改成伪A/B类差分输出放大器 该放大器采用Barrie Gilbert的微混频器拓扑结构可将单端输入转换为单电源A/B类电流输出···
  • 加强低功耗FPGA的领先地位 在快速发展的技术领域,从以云端为中心到以网络边缘为中心的创新转变正在重塑数据的处理和利用方式···
  • 打造下一代家用机器人:精心构建智能化、集成化和电源优 ​​​​​​​今天的家用机器人不仅仅是工具,它们已经成为人们的生活伙伴,为日常生活增添了便利性和互动性。设计这些结构紧凑、功能强大的机器需要克服连接性、电源和外形尺寸等方面的严峻挑战,每一次突破都使我们更接近全面集成的智能家居体验···
  • 用LM337改造,让PWM DAC获得1.5 A输出能力 DAC是一种低功耗设备,其功率和电流输出能力仅限于毫瓦和毫安范围。当然,从根本上讲,它们没有理由不与合适的功率输出级配合使用,这确实也是常见的实际做法。不过,为了好玩,这个设计实例采用了不同的供电方式···
  • 意法半导体:让可持续世界从概念变为现实 最近,意法半导体人力资源和企业社会责任总裁Rajita D’Souza分享了意法半导体的可持续发展战略和近期工作重点···
  • 如何制作双变频的航空波段接收机? 随着互联网的发展,中波和短波频段的接收机已成为过去式,更不用说长波了。不过也许在无线电领域中最有趣的活动之一就是收听服务发射机,对于我这个与航空相关的人来说,主要指的是飞机的发射机和空中交通管制塔···
  • 用4200A和矩阵开关搭建自动智能的可靠性评估平台 在现代ULSI电路中沟道热载流子(CHC)诱导的退化是一个重要的与可靠性相关的问题···
  • 新一代MCU向着边缘AI和实时控制发展 在工业和汽车领域,电机驱动和数字电源转换是典型的实时控制系统,要求处理器具有高实时性和强大的数学计算与处理能力。这些应用需要优质的ADC和PWM功能,并通过联动机制,形成高效、有机的实时控制系统。
  • 英特尔Ultra处理器,用普通内存也能超频到10000 MT/s+? 目前内存超频的世界记录是12666MT/s,而想要达成这样的频率不光需要降低CPU频率,还需要辅助液氮等特殊的冷却方案,对内存进行降温。但已有主板可以在没有特殊冷却方案的情况下,超频到10000 MT/s以上···
广告
热门推荐
广告
广告
广告
EE直播间
在线研讨会
广告
面包芯语
广告
向右滑动:上一篇 向左滑动:下一篇 我知道了