AI性能最高提升480倍！ARM着急了？

昨天，arm发布了两款全新的ip，一款是已经非常成功的arm cortex-m家族的新成员cortex-m55，另一款是去年底新发布的ethos系列的新产品，也是首款针对cortex-m平台的微神经网络处理器(micronpu)——ethos-u55。如果将这两个最新的ip结合，机器学习（ml）性能最高可以提高480倍。

两款新产品ai性能的大幅度提升，是arm在aiot市场竞争的强大武器。但是，也反映出了arm在这一市场的焦虑。

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强攻aiot市场

从两款新产品说起，新增的cortex-m55是arm ai性能最强大的cortex-m处理器。有多强大？与前几代的cortex-m处理器相比，cortex-m55的ml性能最高可提升15倍，dsp性能也可提升5倍，且具备更佳的能耗比。同时，cortex-m55也是首款基于armv8.1-m架构、内建arm helium向量处理技术的处理器，大幅提升dsp与ml的性能还更省电。

另外，开发者还可以使用cortex-m处理器的全新功能，也就是去年十月发布的arm custom instructions (arm自定义指令集)，延伸处理器的能力，对特定工作负载进行优化。

也就是说，全新的cortex-m55不仅ai性能更强，能耗比更佳，还有了更强的灵活性。

另外一款新品ethos-u55的ai性能更加强大，是cortex-m55的32倍，还有32-256个可配置的mac。arm推出这款专用的微神经处理器的目的是借助其高度的可配置性，加速空间受限的嵌入式与物联网设备的ml推理能力。

这还不够，如果将cortex-m55与ethos-u55搭配，结合后的产品ml性能最高可提升480倍。

当然，不要被480倍的巨大提升吓到，因为这个性能的提升是在一个比较低的ml性能的基础上实现的提升。用下面的图来直观解释ai性能提升后适用的场景。

cortex-m55的ai性能可以应用在像异常检测和对象检测的应用中，cortex-m55与ethos-u55搭配则可以应用在对ai性能要求更高的手势检测、生物识别、语音识别的应用中，但两者搭配的ai性能又低于cortex-a cpu、mali gpu、ethos-n npu才能满足的对象分类、实时识应用的需求。

这样，我们就能非常清晰的了解cortex-m55以及ethos-u55的意义。

cortex-m是业界非常成功的微控制器处理器，基于cortex-m的芯片全球已经出货超过500亿片，广泛应用于各种各样的嵌入式设备当中。但是cortex-m只能够满足振动检测、传感融合、关键字检测这些简单的ai功能，随着万物皆ai时代的到来，需要cortex-m、ethos-u55以及两者的组合的性能去满足更多aiot应用的需求。

也就是说，已有的cortex-m、cortex-m55、ethos-u55以及cortex-m所有产品与ethos-u55的组合更全面的ai性能，提升了arm在终端ai上的吸引力，再加上cortex-m的arm custom instructions的新功能，能够更好地满足市场规模庞大但碎片化的aiot市场。

arm在aiot市场的内外焦虑

从cortex-m 到ethos-n，arm本应该为其拥有的ai产品感到自信，但市场的竞争似乎并不容许arm为此满足。实际上，arm在2018年2月公布了project trillium 的机器学习计划，并且预计在2019年第一季度发布首款ml处理器。但arm直到2019年5月份才发布首款ml处理器，10月份才公布ml系列产品的名称ethos。

arm ml事业群商业与营销副总裁dennis laudick去年接受雷锋网专访时对于产品发布有所延迟这样解释，发布推迟有很多原因，产品开发是主要的问题。ml处理器开发的过程中面临很多挑战，其中一个很大的挑战就是数据移动处理不好就会消耗大量的电，另一个大的挑战就是如何权衡效率和灵活性。

在arm发布首款ml处理器时，苹果、三星、华为集成在其soc中的npu已经更新了几代，高通和联发科的神经网络处理器也日趋成熟。也因此，业界不少人都认为arm错过了进入手机npu市场的好时机。这自然也会让arm的ai产品更加看重具有广阔前景的aiot市场。

全球第二大市场研究机构marketsandmarkets去年发布的预测报告显示，2019年全球aiot市场规模为51亿美元，到2024年，这一数字将增长至162亿美元，复合年增长率为26%。

虽然arm凭借cortex-m系列处理器在嵌入式设备市场非常成功，但是到了aiot时代，arm迎来了一个强劲的对手——risc-v。risc-v指令集与arm指令集同属精简指令集，都具有高性能低功耗的特点，不过risc-v诞生之处就选择了开源，而arm采用的是授权模式。

risc-v的开源，可以让开发者实现更加灵活的设计，更容易满足aiot市场多样化的需求，这也是让arm感到紧张的关键因素。去年10月，arm也推出了arm自定义指令集，以应对risc-v带来的竞争。

并且，risc-v正在日益壮大，面向aiot市场的产品也正在陆续推出。greenwaves technologies率先推出了基于risc-v的iot超低功耗处理器，能效上可以实现20倍优于市场现有100mw以下同类产品。2019年12月推出的新一代产品性能提高10倍，功耗降低5倍。

risc-v重要的ip提供商晶心科技总经理林志明去年接受雷锋网采访时也表示，再花半年推动量产、上市以及软硬件的整合，2019年下半年和2020年年初开始risc-v的产品就会比较多的投入市场。

今年年初，sifive和ceva宣布合作，以sifive的risc-v cpu，ceva的dsp内核，ai处理器和软件为中心，实现针对批量最终市场的超低功耗领域特定edge ai处理器的设计和创建。

因此，由多种因素导致的arm ml产品发布的延迟，以及risc-v阵营的日益强大，arm在ai以及aiot时代难免会有些焦虑，480倍的ai性能提升是缓解这种焦虑的一个关键。

生态优势能否延续？

当被问及去年5月才推出首款出ethos还有竞争力吗？dennis称，arm的成功一直以来都得益于生态系统，对于npu来说挑战并不是能够做出自己的npu，而是npu在市场上是不是真的好用。我们已经听到合作伙伴反馈说，希望在硬件上能够标准化，他们不想支持15种不同的硬件，所以，他们期待有一个标准化的软件平台能够支持。

从构建arm的ai竞争力而言，即便产品推出有些推迟，但arm多年来构建的强大生态依旧有助于其npu的成功。并且，arm也在致力于打造一致的体验，cortex-m 软件开发工具完整支持最新发布的cortex-m55与 ethos-u55。另外，arm还与其他开发工具厂商兼容，并且在算法、软件与 os 方面也获得了伙伴的支持。

更好的软硬件融合以及一致性的开发流程确实是一个ai生态的吸引力所在，也是arm能够获得更多aiot市场份额的关键。

但对于aiot的很多应用或许并非如此，greenwaves technologies ceo loic lietar此前对雷锋网(公众号：雷锋网)表示：“相比手机、pc以及一些高性能处理器，应用于传感设备的微控制器对生态的依赖性没有那么高。从greenwaves的角度看，我们基于risc-v的32位微控制器面向的主要是来自物联网等终端市场的边缘计算需求，一个设备将长时间重复运行几个应用, 而并不会像手机或电脑一样安装和卸载不同的应用程序，因此对软件兼容性的依赖程度并不是个问题。”

这意味着，arm强大的生态在ai以及aiot时代依旧会继续发挥作用，但对于aiot市场而言，这种生态的吸引力到底有多大，现在还不清楚。

当然，毋庸置疑的是，arm作为一家非常成功的半导体公司，其有强大产品以及丰富的经验，在aiot这个新的市场，arm也有强大的竞争力。只是，aiot市场短期内难以产生巨头，某一种处理器也难以在短期内垄断市场，谁是最终的赢家没有人能准确预测。