嵌入式技术正在大变革

原创电子工程世界 2024-06-14 07:02 697浏览 0评论 0点赞

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当前，嵌入式技术已经渗透到越来越多的领域，在新能源、自动驾驶、AI和大模型等热点激励下，嵌入式系统产业已经发展至新阶段。

在为期三天（2024年6月12日～14日）的第二届Embedded World China 上海国际嵌入式展上，EEWorld看到了许多嵌入式行业的新趋势，这些技术都将成为未来几年嵌入式行业变革的关键。

AI正在向端侧迁移

本届Embedded World上，最重要的一个话题便是AI。EEWorld观察到，不仅诸多展商展出了其在边缘端的AI相关产品，包括嵌入式系统AI计算模块、AI边缘计算设备、AI PC等，AI在整个展会的话题占比也很重。

事实上，嵌入式本身就是一个较为模糊的定义，在这种前提下，又该如何定义嵌入式AI？嵌入式系统联谊会秘书长何小庆认为，定义嵌入式AI有两个基本因素：一个是嵌入式AI更多在端侧或终端；二是嵌入式AI的负载在机器上，而非人在操作。在这两个定义之下，嵌入式开发可以更专注在此领域发挥AI的优势。

根据中关村智用人工智能研究院孙明俊的观察，体量越来越大的大模型正在被剪枝，实现端侧的部署，未来三到五年的时间内，整个嵌入式都会与AI融为一体，自动驾驶、工业制造等各种领域都会为迎来变革。届时，端侧训练的效率会更高，就像2016年～2017年CV、NLP等模型催生了声音识别芯片、计算机视觉芯片一样，端侧芯片的处理能力也会逐渐产生变化，出现更多的专用芯片。

虽说力大砖飞的大模型的效果显著，但训练起来也格外消耗资源。芯原股份董事长兼总裁戴伟民提出，训练AI不一定非要在云上，也可以在端上，这种在端上的训练叫做微调。他进一步指出：“世界上并不需要那么多的大模型，电力无法支撑起这样的消耗，而在这样的情况下，垂直领域的大模型，或是中模型、小模型在边缘端部署就显得格外重要了。”

芯原看好Chiplet在AIGC时代的表现。他强调，Chiplet并不局限于大芯片领域，同时也是很好的嵌入式形式，比如说4nm芯片不一定全做4nm，而是某一块做4nm。数据中心、自动驾驶、平板电脑会是Chiplet落地的三大场景。嵌入式AI与AIGC不同，不一定非要大力出奇迹，在算法与硬件结合之下，才能更好实现嵌入式AI的性能和效果。

当AI逐渐走向端侧，必然会颠覆嵌入式行业现有的逻辑。从工程师角度而言，端侧AI的兴起，嵌入式开发会迎来巨大挑战。

何小庆解释道，一方面，嵌入式开发领域缺乏AI算法和数据的专家，多数嵌入式AI端侧开发均使用现成的开源数据集开发验证，一旦系统环境发生变化，就会很难调整。

另一方面，需求方对于嵌入式AI的期望值很高，目前开发商依赖的工具和知识体系差距很大，这需要联合产业界、高校、芯片公司、IT巨头一起建设生态，这样未来嵌入式开发者才能胜任产业界和百姓的期望。

从产业角度而言，端侧AI的兴起，嵌入式跨领域集成会迎来巨大挑战。

孙明俊解释道，在大模型发展阶段下，硬件会聚焦在感知世界上，比如说大智能音箱、声音控制带动声音传感的改变，工业检测、自动驾驶汽车视觉感知带动视觉领域产生巨大变化。

综上，未来三到五年，最大的挑战是如何将显示、感知、计算等一切融合在一起。

RISC-V将在12年后覆盖所有嵌入式场景

本届展会，RISC-V是另一个关键词。自诞生至今，RISC-V已迅速成为世界范围内处理器设计和实现领域领先的标准指令集架构 (ISA)。

据预计，RISC-V生态正在进入前所未有的爆炸式增长的初期阶段：在2025年，RISC-V 或将迎来预计超过100万名RISC-V应用开发者，与此同时RISC-V将在2025年进入世界超算 TOP500、并在2030年进入TOP10。

在RISC-V领域，中国增速最快。数据显示，发展到2022年全球市场已经有100亿颗基于RISC-V内核的芯片。在这100亿颗芯片中50%来自中国。本次展会上，也展出了许多国内的相关成果与产品。

甲辰计划（RISC-V Prosperity 2036）主理人吴伟认为，RISC-V将会在12年内覆盖所有嵌入式芯片场景。甲辰计划诞生于2024年除夕，由国内多家RISC-V软件及芯片团队联合发起，并已经吸引数十家国内外从事RISC-V产品及软件开发的企业加入。

由中国科学院计算技术研究所副所长、研究员，包云岗教授作为首席科学家领衔的北京开源芯片研究院（简称“开芯院”），作为支持单位助力2024上海国际嵌入式展。开芯院不仅带来了香山”开源高性能RISC-V处理器核，同时介绍了全球首个开源大规模"NoC IP"温榆河。

据悉，“香山”开源高性能RISC-V处理器核已发展到第三代，第三代“香山”主频达到3GHz@7nm，SPECINT2006评分为15分/GHz。”依托开芯院“协同开发瀑布模型”，第三代“香山“体系化拉通产学研协作链条，有效打通产教、产研环节。此外，“香山”包含自研20多个新工具，芯片敏捷开发方法处于国际先进水平。

厂商方面，赛昉科技正式开源昉·惊鸿-7110（JH-7110）DevKit开发套件以及原理图和PCB参考设计源文件，为客户提供完善的RISC-V芯片平台设计参考。

先楫半导体则展示了从HPM5300到HPM6200，再到即将发布的HPM6E00系列MCU，对高性能电机控制的强力赋能。

很多人认为，RISC-V存在不完备、碎片化等问题。但事实上，作为一种开放标准，RISC-V自身正在不断演进。RISC-V国际基金会不仅形成了近80个工作组开展各种指令扩展工作，各种安全扩展指令、加密指令、AI 加速指令等也在推进中。同时，RISC-V国际基金会已提出配置（Profile）机制，每个配置是约定好的指令集模块组合，这样便大大减少了基础软件适配工作。

可以说，在不断演进过程中，未来几年RISC-V嵌入式处理器一定会大放异彩。

未来几年还会改变的领域：汽车、工业、软件、测试测量

除了AI和RISC-V，本届展会还透露出嵌入式行业在四个领域正在发生变革。

第一，汽车电子方面，不仅对项目快速落地提出需求，也越来越强调功能安全的概念。为了达成这种目标，平台和软件就是其中的关键。QT Group、IAR、芯原、软安科技等分别就快速落地、安全自主进行了分享。