最新产品AI性能最高提升480倍!是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。

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。

随后,就出现了口罩市场供大于求,大量新涌入企业在一两年内倒闭,退出市场。

作为医用口罩中过滤病菌的重要原材料,新冠疫情的爆发,让熔喷布成为了比口罩更紧缺的“备战物资”。市场售价从最初的1.8万元/吨,攀升到最近的40万元/吨。

 少有转产企业进入口罩原材料领域 

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。”

据了解,二类医疗器械许可资质的审核非常严格,除了达到卫生、生产、产品许可等基础要求外,企业必须具备10万级或以上口罩生产的洁净车间,且生产环境必须做到无尘、无菌。同时,医用口罩加工完成后会有化学物质残留,需要14天时间释放。

据公开信息,目前国内大量熔喷布生产商分布在广东、江苏、山东、河南等省市,产量最高的企业日产量在10吨上下,更多生产商平均日产量约在1吨。

相比较熔喷布产业的少人问津,口罩、防护服生产因为门槛低,吸引了一批新手进入。

但这股热潮,仅维持了一个月。不少企业购买的设备还没有开机,疫情就控制住了。

低产量背后是高投资成本,“一套熔喷布生产设备的成本至少在400万元到500万元,交货周期长达半年,真正落地则需要10个月,其中大量核心零部件依赖国外厂商供货”。

国家发改委、财政部、人民银行等5部门,日前共同确定了第一批全国性疫情防控重点保障企业名单。其中纳入首批重点保障名单的企业,集中在防护服、口罩、消毒液、医用护目镜、人体测温红外、核酸检测试剂盒等领域。

零售君通过“国家企业信用信息公示系统”查询了包括广西德福莱医疗器械(上汽通用五菱)、比亚迪、广汽、富士康、上海三枪、红豆股份、奥康、爹地宝贝、上海宝鸟服饰有限公司,东蒙集团有限公司等企业的工商信息,发现仅1/3企业明确公示了生产口罩的相关资质及等级。

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。

口罩行业内人士指出:“最近两年,国内口罩业发展相对平稳,其中出口贸易占到50%。但今年一下子涌入这么多新企业,从数据看,新增了这么多产能,接下来,当疫情过后,市场是否能消化,目前很难判断。”

2013年,随着全国平均雾霾日不断攀升,口罩从特殊防护用品逐渐变成日常必备品。

官方数据显示,截至2013年底,中国功能性防尘口罩市场规模接近20亿元,而民用防护型口罩的市场规模也超过10亿元,到2019年中国内地口罩产量超过50亿只,产值为102.35亿元,可用于病毒防护的医用口罩占比达54%。

这样,我们就能非常清晰的了解Cortex-M55以及Ethos-U55的意义。

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。

据天眼查数据,自2020年1月1日至2月7日,经营范围新增“医疗器械”的企业达3647家,有超过3000家企业新增“口罩、防护服、消毒液、测温仪”等业务。

即便如此,依然是“一布难求”。

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。

比亚迪是跨界生产口罩和消毒液的“大厂”之一,它在接受媒体采访时透露,他们正在为熔喷布的缺货发愁,好不容易找到河南一家生产熔喷布的企业,签订了14吨熔喷布订单,得在一个月后才能到货,并且这点订单量仅够支撑两三天的生产。

在国内医疗用品生产商看来,工业防护(如粉尘)、民用防护(花粉、雾霾等)、医用护理(细菌)三大类口罩中,医用防护口罩平时仅供专业医疗机构使用(如疾控、传染病房),储备极少。医用口罩未来市场需求更大。

同时,作为紧缺物资,在这次疫情爆发后,也少有大厂愿意转产熔喷布。零售君从媒体报道中仅看到,中石化在2月25日表示将投资约2亿元,在燕山石化和仪征化纤建设熔喷布和无纺布生产线。

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在疫情期间,口罩生产设备紧缺,转产企业大多通过改造老旧设备等方式生产口罩。

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。

按照1.5吨熔喷布生产200万个医用口罩计算,国内日产7000万只口罩,熔喷布的日消耗达52.5吨;根据中国产业用纺织品行业协会统计数据,2018年国内熔喷布年产量仅为5.34万吨左右,除口罩生产,还应用在其他领域。

这条被业内人士称为“达到极致市场行情”、不断上扬的价格曲线,代表了国内一吨熔喷布实时的市场报价,无疑,它正紧紧扼住了口罩扩大产能的咽喉。

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。

同时,湖北、浙江、上海、重庆、北京、广东、河南等10省市可自主建立本地区的疫情防控重点保障企业名单,另外进行补贴。其中,河南省提出重点保障企业的贷款利率仅为3.5%。

“二类医药器械的审核流程再精简,最快也需要20天。”一位口罩业内人士告诉零售君,根据国家有关规定,没有获得二类医药器械许可的企业,在口罩包装上只能标注日用口罩(非医用)。

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。

在2003年非典疫情前,国内依然以多层纱布口罩为主,疫情后,带有过滤材料的口罩才开始被公众接受。但在过去17年间,熔喷布产业并没有因为非典而得到长足发展,一直处于不温不火的状态。

但另一个现实困境是,不断涌入的跨行业生产者似乎未能真正缓解市场上存在的口罩荒,问题究竟在哪?

AI性能提升480倍!Arm发布针对Cortex-M平台的首款微神经网络处理器

非典结束后,口罩业发展进入缓慢上升阶段——

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。

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。

Arm ML事业群商业与营销副总裁Dennis Laudick去年接受雷锋网(公众号: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。

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。

但匆忙上马的“转产”口罩,品质如何,成为了另一个疑问。

据天眼查检索结果,经营范围中包括“熔喷布”的企业不到300家,且大多为中小规模生产企业。

根据上汽通用五菱、富士康、比亚迪等公示的信息看,目前都暂未公示二类医疗器械生产资质。而这绝非少数情况。

缺乏专业资质的转产一时难解医用口罩荒。据一位口罩业内人士看来,目前新进入口罩市场的生产者大多集中在民用口罩生产,制造技术相对低端,口罩防护性能没有医用口罩这么高。

17年前非典时也曾引发过一轮口罩生产热。

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。

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。

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。

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。

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。

独家深度 | 为何手机AI处理器都快普及了,Arm才推出全新NPU系列?

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。

据一家经历过非典的北京口罩企业负责人回忆,非典前当地生产口罩的企业只有一两家,非典发生时,口罩企业一下增长至近百家,导致原材料和设备价格大幅上涨。

投产成本高,生产过程复杂,是熔喷布产业不受“青睐”的重要原因。

重磅!Arm 出货超过 1500 亿,杀入自定义指令集,剑指 RISC-V

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%。

当前已发放的贷款贴息后企业实际融资成本平均为1.28%,低于国务院规定的不高于1.6%的要求。

据一位行业人士看来,疫情炒热了熔喷布,却无法真正拉动行业的发展。即便有比亚迪、广汽、上汽这样的大厂纷纷转产,真正进入熔喷布领域的却很少。

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。

据中国纺织品商业协会统计,2013年之前口罩企业约有500家左右,而2017年上升到1000家。近几年口罩行业产量年均增长速度为15%。

一类医疗器械,还是二类医疗器械,代表着企业生产不同口罩的资质分级。根据有关规定,生产一次性医用口罩的企业必须取得第二类医疗器械许可。

在公开信息中,采取改造老生产线方式的包括上汽通用五菱(通过广西福德特集团)、芜湖悠派护理用品科技股份有限公司、浙江乔顿服饰股份有限公司等。这样的改造是否能满足国家对医用口罩的认证标准?

其中,浙江东蒙集团有限公司在今年2月24日,新增“第一类医疗器械、第二类医疗器械、劳保用品的研发、生产和销售”经营项目;上海宝鸟服饰有限公司在今年2月11日,新增“一类医疗器械及医用一次性隔离衣”经营项目。

在各地公示的名单中,一些转产企业赫然在列。政府补贴、资本热钱正在涌向这个特殊行业,历史是否会重演。

2004年,禽流感爆发后的第五年,甲型H1N1流感爆发,激活了沉寂许久的口罩业,当时国内口罩供应量一度增长至19.6亿只,并开始逐年提升,2011年口罩产量达到25亿只,2012年攀升至30亿只。

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。

2月上旬,快速审批,快速配置生产线,快速生产,一批跨行业大厂纷纷加入口罩生产大军——包括上汽通用五菱、上海三枪、江苏红豆服饰,以及中石油、中石化,让人看到了口罩荒得以缓解的希望。

 转产口罩,资质如何 

Arm在AIoT市场的内外焦虑

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。