作者：Arm 終端事業(yè)部產(chǎn)品管理高級總監(jiān) Kinjal Dave

移動設(shè)備正逐步演進為由人工智能 (AI) 所驅(qū)動的工具，能夠適配、預(yù)測并提升人們與世界互動的方式。而隨著端側(cè) AI 變得更加先進和成熟，移動芯片所面臨的壓力也在不斷加劇。

加速產(chǎn)品周期（即每新一代旗艦移動設(shè)備的推出速度都快于上一代）意味著芯片供應(yīng)商和 OEM 廠商必須在更緊迫的時間內(nèi)實現(xiàn)創(chuàng)新，幾乎沒有出錯余地。在面積和散熱受限的移動設(shè)備尺寸條件下，要實現(xiàn)為保持 AI 性能而采用的先進封裝技術(shù)，是一項極具挑戰(zhàn)的任務(wù)。與此同時，向 3 納米等更小工藝節(jié)點的發(fā)展也帶來了復(fù)雜的設(shè)計難題。

這正是 Arm 推出集成平臺的原因，通過將 Arm CPU 和 GPU IP，與物理實現(xiàn)和部署就緒的軟件棧相結(jié)合，從而加快產(chǎn)品上市進程，并在最新的先進工藝節(jié)點上實現(xiàn)業(yè)界領(lǐng)先的性能。而 Arm Lumex 就是 Arm 新的專用計算子系統(tǒng) (Compute Subsystem, CSS) 平臺，旨在滿足旗艦移動設(shè)備和 PC 上持續(xù)增長的端側(cè) AI 體驗需求。

為 AI 優(yōu)先時代重新設(shè)計

Lumex 為模塊化且高度可配置的平臺提供最新的協(xié)同設(shè)計、協(xié)同優(yōu)化的 Arm 計算 IP 和先進特性：

新的 Armv9.3 C1 CPU 集群：提供領(lǐng)先的每時鐘周期指令數(shù) (IPC) 性能，并內(nèi)建第二代 Arm 可伸縮矩陣擴展 (SME2)單元，在 CPU 集群上帶來響應(yīng)更迅速的加速 AI 體驗。

新的 Arm Mali G1-Ultra：在實現(xiàn)更快的 AI 推理能力的同時，通過新一代的光線追蹤功能，帶來桌面級別的視覺效果與更豐富的游戲體驗。

新的系統(tǒng) IP 包含 Arm SI L1 系統(tǒng)互連與 Arm MMU L1 系統(tǒng)內(nèi)存管理單元：旨在消除系統(tǒng)性能瓶頸，以及降低推理密集型和計算密集型工作負載中的延遲。

3 納米就緒的 CPU 和 GPU 物理實現(xiàn)：專為實現(xiàn)業(yè)界領(lǐng)先的功耗、性能與面積 (PPA) 而打造，并加速在芯片上實現(xiàn)旗艦級性能的進程。

跨 CPU 和 GPU 技術(shù)加速實際場景的 AI 性能

在 CPU 方面，啟用 SME2 技術(shù)的 Armv9.3 C1 CPU 集群結(jié)合了 Arm KleidiAI 對主流框架和運行時庫的原生支持，在包括典型機器學(xué)習(xí) (ML) 推理、語音及生成式 AI 等在內(nèi)的廣泛 AI 工作負載中，相較于上一代 CPU 集群，在相同條件下實現(xiàn)了顯著的速度提升。同時帶來了五倍的 AI 性能提升，以及三倍的能效優(yōu)化。這些基于 SME2 的改進使得用戶能在其常用的消費類電子設(shè)備上享受更流暢的 AI 交互體驗，并獲得更長的續(xù)航時間。

此外，得益于微架構(gòu)優(yōu)化和核心間更緊密的集成，Arm C1 CPU 集群在性能與能效方面樹立了新標(biāo)桿，具體表現(xiàn)為：

在六項行業(yè)領(lǐng)先性能基準測試中，相較于上一代 CPU 集群，在相同條件下的性能水平，平均提升 30%；

在主流應(yīng)用（包括游戲和視頻流媒體）中，相較于上一代 CPU 集群，在相同條件下平均速度提升了 15%；

在視頻播放、社交媒體和網(wǎng)頁瀏覽等日常移動工作負載中，相較于上一代 CPU 集群，在相同條件下的功耗，平均降低 12%；

相較于上一代Arm Cortex-X925 CPU，Arm C1-Ultra CPU 帶來兩位數(shù)的 IPC 性能提升。

Mali G1-Ultra 進一步提升了 AI 性能與效率，相較于上一代 Arm Immortalis-G925 GPU，其在 AI 和 ML 網(wǎng)絡(luò)中的推理速度加快了 20%。

在游戲方面，得益于新的 Arm 光線追蹤單元 v2 (Ray Tracing Unit v2, RTUv2)，Mali G1-Ultra 將光線追蹤性能提升了兩倍，為移動設(shè)備帶來了高端桌面級視覺效果；在主流行業(yè)基準測試與游戲應(yīng)用（包括《暗區(qū)突圍》、《堡壘之夜》、《原神》、《崩壞：星穹鐵道》等）中，Mali G1-Ultra 實現(xiàn)了 20% 的圖形性能增長。

Lumex 的可擴展系統(tǒng)主干

要支持 AI 優(yōu)先體驗，不能只局限于計算 IP 的迭代，移動系統(tǒng)級芯片 (SoC) 必須在整個互連和內(nèi)存架構(gòu)層面持續(xù)演進。

正因如此，Arm 推出新的可擴展系統(tǒng)互連，專為滿足高要求 AI 和其他計算密集型工作負載的帶寬與延遲需求而優(yōu)化，可確保在 Lumex 上保持性能領(lǐng)先，同時不影響系統(tǒng)響應(yīng)速度。新的 SI L1 系統(tǒng)互連配備業(yè)內(nèi)先進的，且具有出色面積效率的系統(tǒng)級緩存 (SLC) ，相比標(biāo)準編譯的 RAM，其泄漏功耗降低了 71%，大幅減少了待機功耗。

對于合作伙伴而言，該系統(tǒng)互連技術(shù)提供高度靈活的可擴展解決方案，可針對各類手機和消費類電子設(shè)備優(yōu)化 PPA 需求。SI L1 系統(tǒng)互連面向旗艦移動設(shè)備，具備完全集成的可選 SLC 并支持Arm 內(nèi)存標(biāo)記擴展 (Memory Tagging Extension, MTE)特性，可提供一流的安全性；而 Arm NoC S3 片上網(wǎng)絡(luò)互連則面向注重成本且非一致性的移動系統(tǒng)。

除新的互連技術(shù)外，Arm 還推出了新一代 Arm MMU L1 系統(tǒng)內(nèi)存管理單元，該技術(shù)可在各類手機及消費類電子設(shè)備上實現(xiàn)安全，且成本高效的可擴展虛擬化。

通過物理實現(xiàn)成就業(yè)界領(lǐng)先的 PPA

Lumex 提供針對 3 納米工藝優(yōu)化、生產(chǎn)就緒的 CPU 和 GPU 實現(xiàn)，已為多家晶圓代工廠所支持，如此一來，Arm 的芯片合作伙伴和 OEM 廠商能夠：

將這些實現(xiàn)作為靈活的構(gòu)建模塊，以便專注于 CPU 和 GPU 集群層面的差異化設(shè)計；

實現(xiàn)卓越的頻率和 PPA；

在向最新 3 納米工藝節(jié)點過渡時，助力確保芯片一次流片成功。

開發(fā)者即刻暢享 Lumex 優(yōu)勢

為充分釋放 Lumex 性能潛力，開發(fā)者需在實際設(shè)備上市前提前獲取其功能。為此 Arm 推出全新系列的軟件與工具，助力開發(fā)者即刻著手原型設(shè)計、構(gòu)建 AI 工作負載，以及利用 Lumex CSS 平臺的完整 AI 功能。具體包括：

完整的 Android 16 就緒軟件棧，涵蓋可信固件至應(yīng)用程序?qū)樱?/p>

完整且免費的啟用 SME2 的 KleidiAI 軟件庫；

全新的自頂向下的遙測解決方案，用于分析應(yīng)用性能、識別瓶頸并優(yōu)化算法。

KleidiAI 在推出的第一年便大獲成功，現(xiàn)已集成至所有主流的 AI 框架，并廣泛應(yīng)用于各類應(yīng)用程序、設(shè)備，以及安卓等系統(tǒng)服務(wù)。這為接下來開展工作夯實根基，當(dāng)基于 Lumex 的設(shè)備在未來數(shù)月上市時，應(yīng)用程序即刻就能在其 AI 工作負載上實現(xiàn)性能和效率提升。

在圖形處理方面，隨著未來的安卓版本將支持 RenderDoc，以及通過 Lumex 提供 Vulkan 計數(shù)器、Streamline 和 Perfetto 等統(tǒng)一可觀測性工具，開發(fā)者能夠?qū)崟r分析工作負載、調(diào)優(yōu)延遲，并精確平衡電池續(xù)航與視覺效果。

為新一代移動智能奠定基礎(chǔ)

移動計算正邁入一個全新的時代，而智能的構(gòu)建、擴展與交付方式正在定義這個新時代。隨著 AI 成為所有體驗的基礎(chǔ)，平臺必須具備預(yù)測、適配、擴展和加速未來發(fā)展的能力。

Lumex 正是基于這一未來愿景而設(shè)計，讓整個生態(tài)系統(tǒng)全面受惠。無論是打造、擴展創(chuàng)新設(shè)備的 OEM 廠商，還是構(gòu)建新一代應(yīng)用的開發(fā)者，Lumex 都能助力 Arm 生態(tài)系統(tǒng)更輕松地交付差異化的 AI 優(yōu)先平臺與體驗——以更智能的性能實現(xiàn)更快速的大規(guī)模部署。