我們都知道賽靈思因FPGA而著稱(chēng)，在工業(yè)領(lǐng)域的業(yè)務(wù)驅(qū)動(dòng)力卻來(lái)自賽靈思的Zynq SoC。

根據(jù)賽靈思最新財(cái)報(bào)顯示，其業(yè)務(wù)組成主要由數(shù)據(jù)中心、測(cè)試測(cè)量，汽車(chē)、廣播和消費(fèi)電子，通信，工業(yè)、視覺(jué)、醫(yī)療和科學(xué)、航空航天及國(guó)防四部分組成。通信是其營(yíng)收最大市場(chǎng)，占比41%。緊跟其后的便是工業(yè)、視覺(jué)等占比達(dá)27%。

值得注意的是2019財(cái)年賽靈思收入首次突破30億美元，年度增長(zhǎng)24%。這離不開(kāi)工業(yè)和醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)的良好表現(xiàn)。



實(shí)際上，Zynq和Zynq UltraScale+ SoC投產(chǎn)之后，賽靈思在工業(yè)和醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的增長(zhǎng)就明顯加速。

ZynqSoC順應(yīng)共性化融合、邊緣計(jì)算等工業(yè)新需求

在日前賽靈思舉辦的媒體見(jiàn)面會(huì)上，賽靈思工業(yè)、視覺(jué)、醫(yī)療和科學(xué) (ISM) 市場(chǎng)總監(jiān)Chetan Khona說(shuō)到賽靈思得到全球眾多工業(yè)客戶(hù)認(rèn)可的原因，“盡管創(chuàng)新對(duì)于科技企業(yè)非常重要，但是對(duì)于工業(yè)和醫(yī)療客戶(hù)來(lái)說(shuō)，耐用性，也就是產(chǎn)品生命周期的長(zhǎng)壽性更加重要。在這方面賽靈思的產(chǎn)品在質(zhì)量和可靠性方面的卓越性能和表現(xiàn)，得到了工業(yè)和醫(yī)療客戶(hù)的認(rèn)可。比如說(shuō)有很多半導(dǎo)體公司都做不到15年的產(chǎn)品生命周期，但是對(duì)于工業(yè)性客戶(hù)來(lái)說(shuō)這又是必須的條件，賽靈思可以為產(chǎn)品提供最低15年的生命周期，而且甚至還可以達(dá)到20年，甚至更長(zhǎng)。”


賽靈思工業(yè)、視覺(jué)、醫(yī)療和科學(xué) (ISM) 市場(chǎng)總監(jiān)Chetan Khona

除了保持一貫的耐用的產(chǎn)品生命周期外，現(xiàn)在工業(yè)和醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)也被大數(shù)據(jù)、云計(jì)算和人工智能所加持。

有一組數(shù)據(jù)描述了未來(lái)醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)爆炸呈現(xiàn)的情況。全球90%的數(shù)據(jù)創(chuàng)建于過(guò)去兩年，每天創(chuàng)建的數(shù)據(jù)是2.5艾字節(jié)（2.5EB，艾字節(jié)是百億億字節(jié)。），2019年將有60堯字節(jié)（60YB，堯字節(jié)是一億億億字節(jié)）用于人工智能。

數(shù)據(jù)爆炸帶來(lái)了諸多問(wèn)題，Chetan Khona分析說(shuō)，穩(wěn)私問(wèn)題、隨時(shí)間變化的安全性、影響安全性的時(shí)延和響應(yīng)、數(shù)據(jù)管理成本以及缺乏可靠的互聯(lián)網(wǎng)連接。

目前，全球已安裝超過(guò)1億臺(tái)醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，到2020年將增長(zhǎng)到1.61 億臺(tái)。醫(yī)療高管表示，當(dāng)前阻礙醫(yī)療組織采用物聯(lián)網(wǎng)的三大障礙：隱私問(wèn)題占 59％，原有系統(tǒng)集問(wèn)題成占 55％，安全問(wèn)題占54％。

應(yīng)對(duì)于大量的數(shù)據(jù)帶來(lái)的這些問(wèn)題，賽靈思在工業(yè)和醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的核心理念是靈活應(yīng)變、自適應(yīng)。怎么做到這一點(diǎn)？

他說(shuō)，賽靈思解決方案可延長(zhǎng)市場(chǎng)壽命并提高投資回報(bào)率，可以有針對(duì)性地在問(wèn)題痛點(diǎn)的物理位置提供計(jì)算資源。

這里指出了兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，延長(zhǎng)市場(chǎng)壽命可以理解為無(wú)論未來(lái)的處理需求如何演進(jìn)，賽靈思的產(chǎn)品都能夠提供支持，有足夠的性能做為支撐，在物理位置提供計(jì)算資源也就是強(qiáng)調(diào)了智能的邊緣計(jì)算。

他特別強(qiáng)調(diào)，現(xiàn)在很多解決方案都是使用軟件的升級(jí)和軟件的靈活性，只有賽靈思能夠做到硬件+軟件的靈活應(yīng)變，這使得賽靈思的產(chǎn)品更加靈活，并且有更好的性能。

在工業(yè)和醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，為何賽靈思指出了邊緣計(jì)算的重要？

從物理學(xué)角度，Chetan Khona舉了兩個(gè)例子。



紐約到洛杉磯的距離是2800英里，如果用光纖傳輸信息，光速為186000英里每秒，往返時(shí)間就是30毫秒。但是按照要求，要在10毫秒進(jìn)行控制。

一家電廠(chǎng)用于云數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)的費(fèi)用高達(dá)每月1.3萬(wàn)美元。

這說(shuō)明，無(wú)論是遠(yuǎn)距離對(duì)速率的要求，還是從成本費(fèi)用的省節(jié)來(lái)考慮，都需要提高本地化應(yīng)用部署。

試想，上面這家電廠(chǎng)的例子，如果能夠在本地對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，然后把處理完的數(shù)據(jù)再發(fā)到云端，就能夠節(jié)省很多成本，而且能夠改善它的反應(yīng)速度。Chetan Khona表示，應(yīng)該把智能定義在邊緣，在這些模擬數(shù)據(jù)邊界上對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，這是效率和效能最優(yōu)的方式。

當(dāng)然，不僅注重邊緣計(jì)算，賽靈思的靈活性就在于具體問(wèn)題能夠具體應(yīng)對(duì)。

“有很多客戶(hù)被灌輸?shù)母拍钍嵌家ㄟ^(guò)數(shù)據(jù)連接到云端去解決具體問(wèn)題。但是賽靈思并沒(méi)有采用這樣的方法，我們根據(jù)最合理的方式來(lái)配置我們的計(jì)算資源。比如這個(gè)問(wèn)題在器件端解決最合理就在器件端解決，如果傳統(tǒng)的方式在云端解決最合理就在云端解決，另外，器件端到云端中間有任何問(wèn)題，賽靈思都可以解決。”Chetan Khona分析說(shuō)。

賽靈思在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的殺手锏ZYNQ，不僅增強(qiáng)了邊緣計(jì)算的性能，在產(chǎn)品線(xiàn)內(nèi)部和跨產(chǎn)品線(xiàn)可擴(kuò)展方面可以靈活應(yīng)對(duì)，ZYNQ配置通用多核Arm應(yīng)用、實(shí)時(shí)處理器、外設(shè)，以及用于定制和加速的可編程邏輯，它提供了一個(gè)共性化平臺(tái)。這個(gè)平臺(tái)，順應(yīng)了如今工業(yè)界IT與OT融合的趨勢(shì)。



IT、OT的融合就是信息技術(shù)和操作技術(shù)的融合。Chetan Khona解析，IT指的是像思科和華為這樣的企業(yè)，OT是西門(mén)子自動(dòng)化這樣的企業(yè)，對(duì)于工業(yè)和醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)來(lái)說(shuō)，越來(lái)越多的是需要把這些能力集成到單個(gè)器件上。

他說(shuō)，這個(gè)過(guò)程非常復(fù)雜，這種嵌入式的設(shè)計(jì)不僅要做軟件和硬件開(kāi)發(fā)，而且云的開(kāi)發(fā)者也希望能夠連接進(jìn)來(lái)，收集這些器件的信息。如果還是按照原來(lái)的方法，所有的人都在選用不同的處理架構(gòu)、操作系統(tǒng)和連接標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)云開(kāi)發(fā)者來(lái)說(shuō)就太困難了，需要不斷的進(jìn)行調(diào)整和改變。因此，需要有一個(gè)公共的架構(gòu)和平臺(tái)，能夠幫助他們非常迅速簡(jiǎn)易的開(kāi)發(fā)給自己公司使用的SaaS產(chǎn)品，并能夠創(chuàng)造一個(gè)新的收入流。這也是為什么客戶(hù)首選Zynq和Zynq UltraScale+ SoC的原因。

簡(jiǎn)言之，賽靈思能夠能夠提供一個(gè)共性化、功能強(qiáng)大的平臺(tái)，比如說(shuō) Zynq SoC 中的Arm系統(tǒng)能夠?yàn)樵崎_(kāi)發(fā)提供服務(wù)，同時(shí)還能提供IT和OT的支持，以及提供FPGA的定制化。工業(yè)性能加定制功能使得賽靈思的產(chǎn)品非常有吸引力。根據(jù)調(diào)查，現(xiàn)在開(kāi)發(fā)者已經(jīng)把賽靈思視作未來(lái)開(kāi)發(fā)使用SoC產(chǎn)品中的前三大工具之一。

賽靈思不斷進(jìn)階AI，即將推出最新平臺(tái)ACAP

賽靈思在工業(yè)領(lǐng)域傳統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)，包括工業(yè)實(shí)時(shí)和確定性控制與接口、工業(yè)生命周期、質(zhì)量、可靠性、安全性、溫度與功耗，現(xiàn)在賽靈思所做的是加入業(yè)界領(lǐng)先的AI時(shí)延與性能，和傳統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行結(jié)合，這種結(jié)合能力是其他許多半導(dǎo)體廠(chǎng)商不具備的。

當(dāng)很多客戶(hù)不可能去使用多個(gè)器件的方案時(shí)，如果采用賽靈思的單芯片解決方案就能夠確保高度的集成，達(dá)到最高的成本有效性。



例如，支持實(shí)現(xiàn)低時(shí)延、高性能的DNN解決方案，是賽靈思自主開(kāi)發(fā)的方案。也有去年并購(gòu)北京深鑒科技獲得的一些技術(shù)和能力，還有通過(guò)和企業(yè)合作，包括KORTIQ、HALCON、SiliconSoftware，來(lái)增加內(nèi)部的解決方案。

人工智能功能的選用根據(jù)不同用途而有所不同。Chetan Khona說(shuō)，性能非常高的大AI可以把它作為嵌入式器件，針對(duì)輕型AI、小AI我們提供叫做Pynq，即 Python + Zynq的解決方案，這是我們幾年前開(kāi)發(fā)的開(kāi)源產(chǎn)品，非常受新的、年輕的工程師歡迎，現(xiàn)在很多大學(xué)剛畢業(yè)的工程師，他們最主要用的軟件編程語(yǔ)言就是Python，所以我們專(zhuān)注于這個(gè)趨勢(shì)開(kāi)發(fā)了一些生態(tài)，借助很多開(kāi)源的實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)我們的這款產(chǎn)品。

在邊緣人工智能方面，賽靈思可以實(shí)現(xiàn)支持高吞吐量和低時(shí)延的人工智能，能夠匹配人工智能創(chuàng)新的快速步伐，加速整體的應(yīng)用，提供全面的AI軟件平臺(tái)。

這張圖片上面可以看出，如果低于7毫秒的延時(shí)要求，賽靈思的優(yōu)勢(shì)從2倍擴(kuò)大到2.5倍，如果是低于2毫秒的延時(shí)要求，我們的優(yōu)勢(shì)擴(kuò)展到8倍。隨著工業(yè)和醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)對(duì)響應(yīng)時(shí)間的要求越來(lái)越高，賽靈思的優(yōu)勢(shì)顯得更加明顯。



之所以能做到如果突出的邊緣人工智能的性能，一是架構(gòu)非常靈活，人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)的架構(gòu)是快速變化的，兩年前人工智能推斷最優(yōu)的精度是16位的浮點(diǎn)，但是現(xiàn)在普遍認(rèn)為8位的定點(diǎn)是最優(yōu)的，而賽靈思對(duì)16位浮點(diǎn)和8位定點(diǎn)都能夠支持，按照現(xiàn)在的發(fā)展趨勢(shì)，從8位的定點(diǎn)可能會(huì)變成1位的，它的性能和精度會(huì)不斷的提升，賽靈思能夠靈活地支持這樣的趨勢(shì)發(fā)展。

二是剪枝技術(shù)，對(duì)一個(gè)模型里面無(wú)用的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行剪枝。這樣就可以從低性能轉(zhuǎn)向高性能，對(duì)精度不會(huì)有任何損失，同時(shí)不斷的改善性能，降低功耗。



據(jù)介紹，知名人工智能公司曠視的許多攝像頭和其他設(shè)備就在使用賽靈思的邊緣人工智能。

賽靈思還推出了Alveo加速器卡。它是一個(gè)集成的開(kāi)發(fā)板，可以幫助客戶(hù)另行投入生產(chǎn)，在加速卡里寫(xiě)入軟件，插入PC卡槽里，就相當(dāng)于CPU加速卡，加速性能非常明顯。相比傳統(tǒng)方案，數(shù)據(jù)庫(kù)搜索和分析是90倍、金融計(jì)算是89倍、機(jī)器學(xué)習(xí)是20倍、視頻處理是12倍、高性能計(jì)算和生命科學(xué)是10倍的提速。



一個(gè)有意思的現(xiàn)象是云服務(wù)提供商正在把部分云端功能遷移至端側(cè)，這同樣是賽靈思的機(jī)會(huì)所在。

對(duì)工業(yè)和醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)而言云端的延時(shí)高，傳輸需求大，也就是說(shuō)客戶(hù)花了大量時(shí)間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸且結(jié)果還不理想。

最近，賽靈思和亞馬遜云服務(wù)進(jìn)行了一項(xiàng)合作，在Greengrass框架下將部分云端移動(dòng)到邊緣，大大減少了數(shù)據(jù)傳輸和延時(shí)的壓力。另外，連接時(shí)斷時(shí)續(xù)也是云連接存在的情況，如果智能放在邊緣，即使云端連接丟失也依然能夠正常運(yùn)行。目前，賽靈思和亞馬遜云計(jì)算、阿里云、Microsoft Azure、谷歌、IBM都在進(jìn)行這方面的合作。

一個(gè)重磅消息是，賽靈思將針對(duì)人工智能推出全新的產(chǎn)品ACAP，ACAP相應(yīng)推出一個(gè)品牌系列就是Versal，Versal底下有6個(gè)子系列，包括今年推出的Versal AI Core 系列 和Versal Prime （ 基礎(chǔ)版），明年推旗艦版以及低功耗的AI邊緣計(jì)算芯片，未來(lái)還將AI與射頻集成，2021年更進(jìn)一步地進(jìn)行存儲(chǔ)器集成。



在工業(yè)領(lǐng)域最重要的是AI Edge，強(qiáng)調(diào)低功耗和高性能，例如機(jī)器視覺(jué)、超聲設(shè)備和超聲手持，它要求尺寸小且功耗低，據(jù)介紹，功能最好、最理想是低于5瓦，最小要低于10瓦，在這方面AI Edge能夠做到，而且能夠提供非常好的機(jī)器學(xué)習(xí)和其他人工智能工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用的性能。根據(jù)Versal的路線(xiàn)圖，這樣的產(chǎn)品也將很快面市。