Arm 推出具低功耗與 Helium 技術以支援人工智慧物聯網的 Cortex-M52

針對低功耗電力與支援人工智慧物聯網應用需求，Arm 宣布推出 Cortex-M52 以擴大 Cortex-M 的產品組合，在支援Arm Helium 技術下可在終端裝置部署機器學習推論演算法。



隨著增加各種功能加入，有許多裝置都採用小型的微控制器或處理器，特別是在連網後，更需要良好的運算性能，卻又要擁有低功耗的表現，以便運用電池做動力來源。而隨著物聯網與人工智慧應用的興超起，更需要具低功耗而擁有高性能的小型處理器。


Arm 台灣總裁曾志光

談到人工智慧，近來生成式 AI 受到許多人的注意，然而人工智慧出現已經很久，市場早就擁有各不同等級的裝置正在運作中，不論居家、城市或是不同產業中皆有，特別是物聯網裝置加上人工智慧而成為人工智慧物聯網(AIoT)，在眾多的裝置當中，大部分都是採用 Arm 架構的處理器。


Arm 物聯網事業部亞太區 IoT 市場資深經理黃晏祥

隨著邊緣裝置陸續加入人工智慧功能，也因應各種不同的應用需求，Arm 宣布推出專為人工智慧物聯網（AIoT）應用的Arm Cortex-M52，以因應更高的數位訊號處理和機器學習效能需求，而無需負擔專門配置數位訊號處理與機器學習加速器的成本，並能在低於目前市場的價位優勢上，充分發揮機器學習在嵌入式計算解決方案的潛能。

Arm Cortex-M 系列是專為小型設計，包括常見的 Cortex-M3/M4 等，為了擁有更好的機器學習與數位訊號處理應用，Arm 為此系列加入 Arm Helium 技術做為 M系列向量擴充，並是 Armv8.1-M 架構的延伸，而 Cortex-M55 與 Cortex-M85 是率先支援 Arm Helium 技術的產品。隨著各種應用的增加，針對低功耗並能支援機器學習，Cortex-M52 便能滿足這樣的需求。


Arm Cortex-M52 具有高能源效率


Cortex-M52 預設的應用範圍與 M55/M85不同

具有 Arm Helium 技術的 Cortex-M52，能為小型低功耗嵌入式裝置大幅提升數位訊號處理和機器學習應用效能，不需要搭配專屬的類神經處理器，即可在終端裝置部署更多運算密集的機器學習推論演算法。而且 Cortex-M52 能輕鬆自 Cortex-M33 及 Cortex-M4 裝置轉移，以因應各種人工智慧物聯網應用需求，協助達成更豐富的使用者介面、語音及視覺體驗，如汽車及工業控制、預測性維護，以及穿戴式感測器融合。Cortex-M52 提供涵蓋各種效能點及配置所需的擴充彈性，無需獨立處理單元即可提供數位訊號處理功能，以節省晶片面積和成本。


Cortex-M52 效能與晶片面積的比較

Cortex-M52 是 Armv8.1-M Cortex-M 系列產品中擁有新的效率設計，在所有支援 Helium 的 Cortex-M 處理器中，擁有最小面積及最低功耗，為需要權衡於效能及成本的晶片合作夥伴提供選擇。相較於前幾代的 Cortex-M 處理器，Cortex-M52 的機器學習效能提升 5.6 倍，數位訊號處理效能則提升 2.7 倍，讓開發人員能受益於這兩項效能的提升。


在同樣具有 Arm Helium 技術產品中，Cortex-M52 提供高效率的機器學習與數位訊號處理能力

在性能之外，資安仍是各種裝置的關鍵之一，Cortex-M52 具有 PACBTI 及 Arm TrustZone 技術等最新的 Armv8.1-M 安全性擴充方案，可進一步減少軟體威脅。此外 Cortex-M52 還通過 PSA Certified Level 2 認證，促成次世代 PSA Certified 認證通過的裝置。新的 Armv8.1-M 核心也已就功能性安全進行強化，以能應用於汽車及工業控制應用。相對於這應用在這些應用的前一代 Cortex-M 處理器，Cortex-M52 提供的擴充安全套件及功能，能夠協助合作夥伴更快速輕鬆地通取得 FuSa 認證。


在單一工具鏈及經實證的單一架構上擁有一致性的開發流程設計

在硬體之外，Cortex-M52 也提供更便利的開發方式，傳統的嵌入式開發人員，需要處理人工智慧所需的數學、資料分析、工具鏈專業知識及程式設計等技能。而想要達到 Cortex-M52 提供的機器學習及數位訊號處理效能，必須結合 CPU、DSP 及 NPU，在硬體建構完成後，開發人員就需要使用三種不同的工具鏈、三種編譯器和偵錯工具，以撰寫程式、除錯以及各種調校。現在 Arm 透過符合業界標準且易於使用的 Arm Cortex-M 產品組合，在單一工具鏈及經實證的單一架構上實現人工智慧的開發，如此即可確保以一致的開發流程處理傳統的嵌入式程式、數位訊號處理及機器學習工作負載，同時為主要的機器學習框架進行特定整合及最佳化，使開發人員獲得順暢的開發體驗，並充分發揮任何 Cortex-M 處理器的最佳效能。

Cortex-M52 與 Cortex-M55 、 Cortex-M85 軟體完全相容，開發人員能夠受益於持續成長的 Helium 軟體與工具生態系，並善用來自 Arm 合作夥伴生態系的免費軟體函式庫與豐富的知識庫。為了協助簡化及加速物聯網和嵌入式開發流程，Cortex-M52 也可透過 Arm 虛擬硬體（Arm Virtual Hardware）取得，即在取得晶片之前即進行軟體開發。

人工智慧物聯網運行在 Arm 架構之上，Arm 及其合作夥伴了解市場期待以更低的成本與更好的市場切入點，Cortex-M52 將數位訊號處理與機器學習運算效能，導入低功耗的嵌入式應用的需求，以最小裝置提供更高的人工智慧推論效能，協助產業擴展物聯網裝置的部署規模。