今天，Arm 推出了 2 款具有 AI 功能的 NPU（神經處理單元）， Arm Cortex-M55和 Ethos-U55。

新芯片專為物聯網終端設備設計，不需要云連接，旨在提高低功耗嵌入式設備的機器學習和推理能力。

Arm 稱，在某些語音和視覺場景下，能將機器學習性能提升多達 480倍。

這兩款芯片預計 2021 年初上市。

Cortex-M55：氦氣技術+自定義指令能力

Cortex-M55 屬于 Arm 的 Cortex-M 產品系列，具有性價比高、高能效的特點。

這是第一款基于 Arm 氦氣技術的片上系統。所謂氦氣技術，實際上是針對 Arm Cortex-M 系列處理器的 M-Profile 矢量擴展（MVE）技術，旨在為最小的嵌入式設備提供增強的機器學習和信號處理。

這是 Armv8.1-M 架構的擴展，該架構針對低功耗芯片進行了優化，增加了150多個新的標量和矢量指令。可以有效計算 8 位、16 位和 32 位定點數據。

對于 8 位定點格式，補充了浮點數據類型，包括單精度浮點數（32 位）和版精度浮點數（16 位）。

Arm 表示，與前代產品相比，采用氦氣技術的 Cortex-M55 可將數字信號處理性能提高 5 倍，將機器學習性能提高 15 倍。

此外，它還允許高級內存接口提供對機器學習數據的快速訪問，并內置于 Arm TrustZone 系統內。

Ethos-U55：Arm 首款 microNPU

Ethos-U55 屬于 Cortex-M 處理器的配套 NPU 加速器架構，致力于解決對電池壽命和成本敏感的復雜AI計算難題，需要和 Cortex-M55、Cortex-M33、Cortex-M7、Cortex-M4 等產品搭配使用。

Ethos-U55 的設計非常精簡，著眼于面積和功率效率，具有較小的內存占用量。

簡而言之，這是一款既小又省電、可以在最小的電子設備上運行的神經網絡專用芯片。

它包含 32 至 256 個可配置計算單元，與基本的 Cortex-M55 相比，最多可實現 32 倍的機器學習性能提升。

也就是說，與前幾代 Cortex-M 芯片相比，Ethos-U55 + Cortex-M55 的組合，運行機器學習任務的速度最高能提升 480 倍。

Arm表示，與 Cortex-M7 相比，Cortex-M55 和 Ethos-U55 的組合，在推理速度上能快 50 倍，在語音活動檢測、噪聲消除等任務當中，能效最高能提升 25 倍。

而在軟件方面，Cortex-M55 和 Ethos-U55 都可以與流行的機器學習框架（TensorFlow 和 PyTorch），以及 Arm 自家的解決方案很好地配合使用。

應用領域

機器學習現在正在被部署到各種行業的各個系統當中。

AI邊緣芯片，正在成為廠商們互相斗法的新“戰場”。

比如英特爾的 Myriad，谷歌的 Edge TPU，英偉達的 Jetson Nano 等等。

Arm 認為，終端 AI 市場將成為未來幾年中出現爆炸性增長的領域。

新的 IP 版本，正是為了涵蓋這一領域。

比如，新芯片將能夠把AI應用程序帶到農業領域。

成百上千個配備了機器學習功能的低成本傳感器可以仔細校準每株植物需要的水量、肥料和殺蟲劑。

比如無人駕駛汽車和智能醫療設備的落地，都需要 AI 邊緣芯片的加持。

Arm 汽車及物聯網業務 VP 兼總經理迪普提·瓦查妮（Dipti Vachani）補充說：

讓 AI 在功率相對較低的設備上運行，而不是必須與基于云的數據中心保持通信，對數據安全和隱私而言至關重要。