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AMD Versal SoC全新升级边缘AI性能,单芯片方案驱动嵌入式系统

21克888 来源:电子发烧友网 作者:黄晶晶 2024-04-09 21:32 次阅读

电子发烧友网报道(文/黄晶晶)边缘AI应用需要更多的高性能计算和算力的支持,AMD的Versal和Zynq系列产品一直支持医疗、交通、智能零售、智能工厂、智能城市等领域的边缘AI落地。最近,AMD宣布扩展 AMD Versal™ 自适应片上系统( SoC)产品组合,推出全新第二代 VersalAI Edge系列和第二代 VersalPrime系列自适应 SoC,其将预处理、AI 推理与后处理集成于单器件中,能够为 AI 驱动型嵌入式系统提供端到端加速。

AI驱动型嵌入式系统的三个阶段

在嵌入式系统中,预处理、AI推理、后处理是AI驱动型嵌入式系统的三个重要阶段。

在预处理器部分,主要是各类传感器包括毫米波雷达、激光雷达、摄像头等进行处理与融合、数据调节等等。可编程逻辑能够非常灵活,实时地支持各类传感器接口,保证低延时、稳定运算,并且在现场部署之后还能够升级。



在推理过程当中一般使用矢量处理器,市场上已有很多类型。在后处理阶段,通常使用高性能的嵌入式CPU

另外,也可以通过第一代Versal AI Edge系列产品当中的可编程逻辑来做预处理,用矢量处理或者人工智能引擎来做推理。但是在后处理过程需要加上外部的处理器。无论如何,此前还没有哪一类处理器能够针对这三个阶段进行优化。

AMD自适应与嵌入式计算事业部( AECG) Versal产品营销总监Manuel Uhm分析,采用多颗芯片会给整个嵌入式系统带来诸多限制。例如更高的功率、供电复杂性、更高的占板面积和终端系统尺寸,以及更高的内存要求,芯片间通信带来的时延,更多安全漏洞和故障点,还有板卡设计的工作量等。

此次,AMD嵌入式系统的单芯片智能性方案推出两个系列的产品,第二代Versal AI Edge系列,面向AI驱动型嵌入式系统;以及第二代Versal Prime系列,面向经典嵌入式系统。较上一代产品,采用下一代AI引擎带来高达3倍的每瓦TOPS,采用全新高性能集成CPU带来高达10标的标量计算。通过AMD可编程逻辑实现世界领先的自适应计算。


第二代Versal自适应SoC——单芯片智能性


第二代Versal自适应SoC单芯片就能实现三个阶段的加速。具体来看,预处理阶段,AMD可编程逻辑进行传感器融合和数据调节。此外还加入新的硬图像和视频处理,无需可编程逻辑进行处理。

下一代AI引擎AIE-ML v2可以实现高达3倍的每瓦TOPS,实现高效AI推理。基于AMD的VitisAI开发环境进行快速部署,开发者可以使用他们原本非常熟悉的开源工具,比如说PyTorch、TensorFlow等等在Vitis中进行优化、推理。

有了AI引擎的加持,可以支持更多的数据类型,支持不同的精度和吞吐量,比如支持共享指数数据类型,可以在提高吞吐量的情况下不减损它的精准度。

AMD自适应与嵌入式计算事业部 Versal AI Edge系列高级产品线经理Steph Gauthie分析,二代Versal AI Edge系列器件中的DenseTOPS,以数据类型MX6来看,算力最高达到370TFLOPS。如果采用稀疏度计算,性能可以翻番,同时它还可以达到370TFLOPS。以INT8来看最高端可以做到184TOPS。另外,采用AIE-MLv2,还能够做一些数据信号的处理,比如说FIR、FFT等等。

CPU性能大幅提升,实现高达10倍的标量计算。集成2-8个CortexA78AE内核,每核心最高频率高达2.2GHz,以及高达200.3K的DMIPS算力。10个ArmCortex-R52实时处理器。每核心最高频率高达1.05GHz,高达28.5K的DMIPS算力。



考虑到边缘计算对于信息安全和功能安全的要求,还能够支持ASIL D、SIL 3等级规格,可应用于自动驾驶工业领域。

Steph Gauthie举例,在高级自动驾驶辅助系统L2和L3中,作为单芯片域控制器与前一代AIEdge相比在相近的功率资源下图像处理能力增加4倍。



此外,智慧城市的摄像头系统中,与前一代AIEdge相比每路视频流占板面板缩小65%。应用于专业的音视频和广播的视频流,与Zyng MPSoC相比,能够提供2倍的视频处理能力,每路视频流占板面积缩小35%。

总之,第二代Versal系列产品面向AI驱动型及经典嵌入式系统的中央计算。

已应用于汽车视觉系统等


在基于摄像头的3D感知视觉案例中,我们可以看到数据预处理完成后被传输到AI引擎,利用3D模型比如BEVFormer俯瞰视觉模型进行处理,再到应用处理单元进行行为模式的规划或实时传感。

目前第二代VersalAI Edge系列产品已经应用于汽车厂商斯巴鲁的EyeSight视觉系统,可以支持碰撞前制动、车道偏离预警、自适应巡航控制和车道保持辅助。

第二代VersalAI Edge系列产品能够支持先进的数据类型、确保处理的低时延、高吞吐量以及高精度,还支持ISO26262功能安全等。利用可编程逻辑的灵活性,斯巴鲁的下一代EyeSight系统可以实时修改摄像头的传感器参数,从而助力斯巴鲁强化车辆的安全性,并力争实现2030年没有致命道路事故的安全目标。



据悉,客户现在就可以采用第一代评估板和设计工具展开设计。第二代VersalAI Edge系列和第二代Versal Prime系列产品的芯片样片将于2025年上半年发布,评估套件和系统模块将于2025年年中推出,量产芯片将于2025年末面世。

小结:

以汽车领域来看,汽车电子电气架构的演进突显了中央计算平台的重要性。当前业内不少企业也推出了车载中央计算芯片,不过相比之下,AMD第二代Versal AI Edge系列产品,是一颗芯片覆盖了预处理、AI推理以及后处理这三个阶段,AMD也是全球少数几家拥有预处理可编程逻辑能力的公司,从而能够把可编程逻辑的优势去融合到一个芯片当中。

Manuel Uhm表示,AMD第二代Versal自适应SoC平台的设计考虑到未来五年的需求恐将飞速变化,具有较好的灵活性和伸缩性,提供广泛的性能和算力支持,如此才能应对不断变化的市场应用。

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