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2018 年，AI 幾乎充斥了我們的生活，如果見朋友不聊點(diǎn)和 AI 相關(guān)的話題，似乎自己就與這個(gè)時(shí)代脫節(jié)了，近期高通驍龍 855 的發(fā)布再次把 AI 的關(guān)注度推向了高潮，從權(quán)威統(tǒng)計(jì)機(jī)構(gòu)的預(yù)測(cè)來(lái)看，2018 年全球 AI 市場(chǎng)規(guī)模預(yù)計(jì)為 1.2 萬(wàn)億美元，到 2022 年有望達(dá)到 3.9 萬(wàn)億美元。AI 勢(shì)不可擋的發(fā)展勢(shì)頭讓各大科技公司不得不一擁而上，不管是做芯片還是做產(chǎn)品，統(tǒng)統(tǒng)都要和 AI 掛鉤，大有“得 AI 者得天下”之勢(shì)。AI 已經(jīng)在各個(gè)領(lǐng)域開始滲透，光 AI 音箱這一種亞馬遜、天貓、小米就打得不可開交，其它智能電子產(chǎn)品更是不勝枚舉，當(dāng)然，這都不是今天的重點(diǎn)，今天我主要想談的是 AI 芯片，今年推出的這些 AI 芯片看看哪些比較靠譜。
目前，筆者知曉的 AI 芯片有驍龍 855、麒麟 980、蘋果 A12、聯(lián)發(fā)科 P60、紫光展銳 SC9863A 和瑞芯微 RK3399Pro，誰(shuí)強(qiáng)誰(shuí)弱先拉出來(lái)比一比：
1、驍龍 855：張量加速器不等于獨(dú)立 NPU
驍龍 855 采用臺(tái)積電 7nm 工藝制程，CPU 為 Kryo485（超級(jí)內(nèi)核基于 A76 定制主頻 2．84GHz、性能內(nèi)核主頻 2．42GHz、效率內(nèi)核主頻 1．8GHz，1＋3＋4 架構(gòu)）；GPU 為 Adreno640，與前代產(chǎn)品相比，渲染速度提升 20％，支持 Vulkan1.1/HDR/PBR。
驍龍 855
在 AI 性能方面，驍龍 855 加入新的張量加速器(TensorAccelerator)，專門負(fù)責(zé) AI，組成第四代 AI 引擎?？梢詫?shí)現(xiàn)每秒超過(guò) 7 萬(wàn)億次運(yùn)算(7TOPs)，AI 性能比驍龍 845 提高了 3 倍，比蘋果 A12 每秒 5 萬(wàn)億次運(yùn)算（5TOPs）也高出不少。
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高通的 DSP 數(shù)字信號(hào)處理器升級(jí)為最新的 Hexagon690，具備四線程標(biāo)量?jī)?nèi)核，性能提升 20%，四個(gè)向量擴(kuò)展核心(HVX)，性能提升 1 倍，另外一個(gè)重要的改進(jìn)是引入了張量加速器(HTA)，自主設(shè)計(jì)，專為 AI 而設(shè)，支持多元數(shù)學(xué)運(yùn)算、非線性方程、INT16/INT8 與混合精度整數(shù)運(yùn)算，大幅提升了機(jī)器學(xué)習(xí)算法的性能和能效。結(jié)合 HexagonDSP、新的張量加速器，再借助更強(qiáng)的 GPU 和 CPU 完成終端側(cè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)算，所有單元綜合實(shí)現(xiàn)了專有的、可編程的 AI 加速。
但是，值得注意的是，驍龍 855 并沒(méi)有配置獨(dú)立 NPU 單元，其 AI 運(yùn)算需要協(xié)調(diào) CPU、DSP、GPU 等處理器單元，如果應(yīng)用場(chǎng)景復(fù)雜，恰巧占用了這些處理單元，AI 運(yùn)算就要排隊(duì)等候。也就是，其他公司的芯片的人工智能算力是獨(dú)立算力，高通的 AI 運(yùn)算是綜合算力。
2、麒麟 980: 配置雙 NPU
麒麟 980 采用 7nm 工藝制程，基于 ARM 的 A76 架構(gòu)，主頻是 2.6GHz，八核心分別是 2×A76（超大核）+2×A76（大核）+4×A55（小核），其中 A76 四個(gè)核心上采用了智能調(diào)度機(jī)制。相對(duì)于傳統(tǒng)的大小核兩檔位設(shè)計(jì)，麒麟 980 讓 CPU 在重載、中載、輕載場(chǎng)景下靈活適配。
在 AI 配置上，麒麟 970 搭載了一個(gè) NPU（神經(jīng)處理單元），其專門負(fù)責(zé) AI 運(yùn)算，在大幅提高手機(jī) AI 性能的同時(shí)降低了 AI 任務(wù)功耗。麒麟 980 則配置了兩個(gè) NPU，因此在 ResNet-50 圖像識(shí)別測(cè)試中得到了 4500 張每分鐘的成績(jī)。整體來(lái)看，相較于麒麟 970，麒麟 980 的 CPU 性能提升 75%，能效提升 58%，內(nèi)置的 10 核 GPU Mali-G76 讓性能密度號(hào)稱提升 30%，能效提升 30%。
3、蘋果 A12：搭載 8 核神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)引擎
A12 采用 7nm 技術(shù)，內(nèi)部有 69 億個(gè)晶體管，采用六核 CPU 設(shè)計(jì)，相比 A11 處理器，其中兩個(gè)大核心性能提速 15％、功耗降低了 40％，四個(gè)小核心功耗降低最多 50％。A12 采用自研四核 GPU，性能相比 A11 的 GPU 性能提高 50％，并強(qiáng)化了對(duì) AR 混合現(xiàn)實(shí)的支持，支持曲面細(xì)分、無(wú)損內(nèi)存壓縮和實(shí)時(shí)多層渲染功能，AR 性能獲得大幅度提升。
關(guān)于 AI 性能，蘋果 A12 還搭載了八核神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)引擎，其運(yùn)算速度達(dá)每秒 5 萬(wàn)億次，遠(yuǎn)超 A11 的每秒六千萬(wàn)次，可以更獨(dú)立機(jī)器學(xué)習(xí)，支持多精度，智能計(jì)算系統(tǒng)。同時(shí)，蘋果還將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)引擎開放給 Core?ML 平臺(tái)，開發(fā)者可將機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)應(yīng)用到自己的 app 中，讓學(xué)習(xí)過(guò)程在用戶的 iPhone 上進(jìn)行。提升了 Siri 易用性、使 A12 芯片的機(jī)器學(xué)習(xí)能力相比之前能夠提升 9 倍，而能耗則降低到原來(lái)的十分之一。
4、聯(lián)發(fā)科 Helio P60
聯(lián)發(fā)科 Helio P60 采用 ARM Cortex A73 和 A53 大小核架構(gòu)，采用八核心大小核（big.LITTLE）架構(gòu)，內(nèi)建四顆 ARM A73 2.0 Ghz 處理器與四顆 ARM A53 2.0 Ghz 處理器。相較于上一代產(chǎn)品 P23 與 P30，CPU 及 GPU 性能均提升 70%。采用 12nm FinFET 制程工藝，功耗表現(xiàn)得到很大提升，整體效能提升 12%，執(zhí)行大型游戲時(shí)的功耗降低 25%，大幅延長(zhǎng)手機(jī)電池的使用時(shí)間。
關(guān)于 AI 配置，聯(lián)發(fā)科在 P60 中引入了 AI 單元 APU，在 P60 中采用了三核 ISP+雙核 APU 的架構(gòu)，性能提升兩倍。ISP+APU 的多核圖像處理單元除了提供硬件加速之外，還能夠提供多線程的處理能力，這使得對(duì)于圖片處理能力和速度大幅提升。包括自動(dòng)對(duì)焦、白平衡以及高規(guī)格 HDR 在內(nèi)等反映的速度更快。此外，APU 的引入以及聯(lián)發(fā)科提供的平臺(tái)化的策略，也更有利于開放給合作伙伴以及第三方進(jìn)行拍照的后處理，定制更多的拍照算法。應(yīng)該說(shuō) AI 的引入，使得 P60 的硬件性能進(jìn)一步得到釋放。與此同時(shí)，AI 所帶來(lái)的軟件層面的超級(jí)算力也將帶來(lái)諸如人臉、語(yǔ)音識(shí)別等功能的進(jìn)一步增強(qiáng)。
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5、紫光展銳 SC9863
紫光展銳 SC9863 主打 AI 牌，被稱為 8 核 AI 芯片，支持 CAT-7，采用 Arm Cortex-A55 處理器架構(gòu)的 SoC 芯片平臺(tái)，在 Cortex-A55 人工智能的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了應(yīng)用開發(fā)。Cortex-A75 與 Cortex-A55 均采用 Arm DynamlQ 技術(shù)打造，而 DynamlQ 融入了 AI 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。相比前代 Cortex-A53，Cortex-A55 NEON 進(jìn)行了流水線改進(jìn)與新增機(jī)器學(xué)習(xí)指令，讓其在矩陣乘法運(yùn)算方面的機(jī)器學(xué)習(xí)性能大幅提升，如果按照 AI 8bit dot-product 運(yùn)算能力，比 Cortex-A53 提升 6 倍。
同時(shí)，得益于 ARM DynamlQ 單簇組合方式，Cortex-A75 與 Cortex-A55 可實(shí)現(xiàn) 1+3、1+7 或者 4 個(gè)大核、8 個(gè)小核的組合，多個(gè) CPU 核芯以單簇的方式一起工作，可發(fā)揮更強(qiáng)大的性能，避免“1 核有難，7 核圍觀”的狀況。紫光展銳 SC9863 采用的是 8 核 Cortex-A55 的組合方式，而高通驍龍 845 是 4 核 Cortex-A75 與 4 核 Cortex-A55 的組合方式。
SC9863 芯片平臺(tái)的 AI 能力體現(xiàn)在支持基于深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的人臉識(shí)別技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)快速精準(zhǔn)的人臉認(rèn)證；通過(guò)智能 AI 算法，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)智能場(chǎng)景檢測(cè)識(shí)別、不同場(chǎng)景智能拍照增強(qiáng)、支持手機(jī)側(cè)圖庫(kù)照片的智能識(shí)別與分類。但是，沒(méi)有加入獨(dú)立的神經(jīng)處理單元，計(jì)算能力是否會(huì)出現(xiàn)折扣不得而知。
6、瑞芯微 RK3399
RK3399Pro 采用 big.LITTLE 大小核 CPU 架構(gòu)，雙核 Cortex-A72+四核 Cortex-A53+四核 ARM 高端 GPU Mali-T860，其集成的 NPU（神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理器）融合了 Rockchip 在機(jī)器視覺、語(yǔ)音處理、深度學(xué)習(xí)等領(lǐng)域的多年經(jīng)驗(yàn)。相較傳統(tǒng)芯片，典型深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) Inception V3、ResNet34、VGG16 等模型在 RK3399Pro 芯片上的運(yùn)行效果表現(xiàn)出眾。
RK3399Pro 的 AI 特性有三點(diǎn)：
1）AI 硬件性能高，采用專有 AI 硬件設(shè)計(jì)，NPU 運(yùn)算性能高達(dá) 2.4TOPs，高性能與低功耗指標(biāo)均大幅領(lǐng)先：相較同類 NPU 芯片性能領(lǐng)先 150%；相較 GPU 作為 AI 運(yùn)算單元的大型芯片方案，功耗不到其所需的 1%；
2）平臺(tái)兼容性，RK3399Pro 的 NPU 支持 8bit 與 16bit 運(yùn)算，能夠兼容各類 AI 軟件框架。現(xiàn)有 AI 接口支持 OpenVX 及 TensorFlowLite/AndroidNN API，AI 軟件工具支持對(duì) Caffe/TensorFlow 模型的導(dǎo)入及映射、優(yōu)化；
3）完整方案易于開發(fā)，Rockchip 基于 RK3399Pro 芯片提供一站式 AI 解決方案，包括硬件參考設(shè)計(jì)及軟件 SDK，可大幅提高全球開發(fā)者的 AI 產(chǎn)品研發(fā)速度，并極大縮短產(chǎn)品上市時(shí)間。
從以上六款帶有 AI 功能的芯片來(lái)看，在架構(gòu)上基本都是采用了多核模式，以八核為主；另外，關(guān)于 AI 運(yùn)算，在原有 CPU、GPU 的基礎(chǔ)上增加獨(dú)立神經(jīng)元計(jì)算處理單元成為主流趨勢(shì)，這樣可以實(shí)現(xiàn) AI 運(yùn)算加速，從而帶來(lái)更好的用戶體驗(yàn)；在應(yīng)用方面，還是以手機(jī)的人臉識(shí)別、圖像處理為主，未來(lái)隨著 5G 的商用，在自動(dòng)駕駛汽車中的應(yīng)用也會(huì)逐漸增加。
從對(duì)比中可以看出，國(guó)產(chǎn)廠商和國(guó)內(nèi)廠商各占一半，從高端到低端均有覆蓋，在獨(dú)立神經(jīng)元計(jì)算單元的集成上，只有海思、蘋果、聯(lián)發(fā)科的產(chǎn)品上已經(jīng)實(shí)現(xiàn)，其它幾家廠商還在追趕。由于智能手機(jī)強(qiáng)烈的市場(chǎng)需求，因此 AI 普及起來(lái)更為順暢，但是目前需要在人臉識(shí)別和圖像處理的基礎(chǔ)上探索更多可能的應(yīng)用。
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