在過去十年當中，隨著人工智能技術的成熟，智能化應用場景得以不斷擴大。推動這次AI發(fā)展的是算力的大幅提升、算法的不斷優(yōu)化以及數(shù)據(jù)的海量增長，而這不僅需要相關芯片提升計算性能，也需要存儲技術的升級來進一步支撐AI的發(fā)展。
因此，在近兩年中，我們也看到了一些新型的存儲技術出現(xiàn)在了市場當中。對于這些新型存儲產(chǎn)品，他們的發(fā)展情況如何，哪些應用場景能夠促使他們實現(xiàn)商用落地，這些問題或許更值得我們?nèi)リP注。
AI對存儲提出了新的要求
在談及AI時代下的新型存儲產(chǎn)品，首先要了解AI的到來，對存儲技術提出了哪些新的需求。
華邦電子是中國臺灣最大的DRAM廠商，同時他們也是全球SPI NOR Flash的主要供應商之一，專注于利基型DRAM和NOR Flash等存儲業(yè)務的他們，對于AI時代的到來有著更為深刻的理解。
華邦電子DRAM產(chǎn)品營銷部經(jīng)理曾一峻在接受半導體行業(yè)觀察的采訪時提到：“最初行業(yè)認為AI將發(fā)生在云端，但是在接下來兩年中，邊緣計算則更加盛行。究其原因，物聯(lián)網(wǎng)設備數(shù)據(jù)量的增多，使得云端數(shù)據(jù)處理的負荷過大，因而，數(shù)據(jù)處理開始向邊緣計算轉移。在這個過程當中，就需要RAM來提供支持，但邊緣端無法像云端那樣可以把存儲器無限制地擴張，所以需要對AI網(wǎng)絡模型進行壓縮。”
“目前市場上有很多工具可以對AI模型進行壓縮，甚至可以控制在10MB以下，在這樣的情況下Micro Controller就可以利用這樣的很小型神經(jīng)網(wǎng)絡做AI運算。”曾一峻指出：“當然，Micro Controller里面不會配置擁有高容量的SRAM，因為成本太高。所以它就會采用外掛內(nèi)存的處理方式。為應對這種市場需求，華邦電子推出了新型存儲產(chǎn)品HyperRAM。
據(jù)了解，作為華邦新推出的產(chǎn)品線，HyperRAM的應用范圍非常廣。HyperRAM 2.0e的帶寬最高為1GB/s，運行功耗低于50微瓦，除此之外，HyperRAM的待機功耗也很低。所以，它在Micro Controller與AI結合的新型應用上會越來越普遍，也是未來的發(fā)展趨勢。
據(jù)曾一峻介紹，通過目前與華邦合作的客戶來看，與HyperRAM相搭配的主要是Cortex-M7或者M5之類的微控制器，或是一些其他的MPU，應用則是以KWS（Key Word Spotting）或者是簡易的圖像識別為主要落地場景。而就未來來看，從今年年底到明年開始，智能手表會陸續(xù)采用HyperRAM，此外，智能音箱、智能家居、工業(yè)用人機界面，甚至汽車儀表也都有可能進一步推動該存儲產(chǎn)品的商用落地。
華邦64Mb HyperRAM容量大概等于8MB。這也是華邦本次和瑞薩合作所采用的產(chǎn)品容量。接下來華邦會將HyperRAM的容量延伸到128Mb甚至256Mb，可以存儲更多圖像數(shù)據(jù)或者更多AI模型。并且根據(jù)華邦的預期，未來這兩三年AIoT的應用會越來越廣泛。
AI時代同樣對于閃存產(chǎn)品有著新的要求，而對于閃存產(chǎn)品來說，終端用戶永遠都會期待閃存產(chǎn)品擁有以下三個優(yōu)點，即PCB占地小，成本低，組合多樣化，而華邦的SpiStack產(chǎn)品家族則可以充分滿足這些需求。
據(jù)華邦電子閃存產(chǎn)品營銷部經(jīng)理黃信偉介紹，華邦的SpiStack擁有三大優(yōu)點：硬件兼容、成本優(yōu)勢、優(yōu)良質(zhì)量。通過將NOR芯片和NAND芯片堆疊到一個封裝中，可使設計人員能夠靈活地將代碼存儲在NOR芯片中，并將數(shù)據(jù)存儲在NAND芯片，進而賦能AI系統(tǒng)的發(fā)展。
AI時代的“新型”MPU
在智能化的推動下，MPU也發(fā)生了一些變化，尤其是在2017年之后，智能MPU慢慢進入了大眾的視野，其中就包括瑞薩在2018年發(fā)布的針對MPU的動態(tài)可配置處理器DRP。
據(jù)了解，DRP是瑞薩獨有的自研加速核，高速、低功耗以及高設計自由度是DRP三大核心優(yōu)勢。尤其是在AI加速方面，據(jù)瑞薩電子中國企業(yè)基礎設施事業(yè)部經(jīng)理Anson Ip介紹道：“集成了DRP的產(chǎn)品在速度上可媲美市場上現(xiàn)有的AI加速器的速度，但是它在低功耗方面則表現(xiàn)得更為突出。”
同時，伴隨著AI時代帶來的，還有MPU。根據(jù)IC Insights發(fā)布2021年版的McClean Report中顯示，2020年，MPU的銷售增長主要是由于對便攜式計算機和功能強大的大屏幕智能手機的強勁需求。與此同時，市場對數(shù)據(jù)中心計算機和系統(tǒng)擴展方面的投資也在加大，這也促進了全球MPU的銷售額在2020年中實現(xiàn)了雙位數(shù)的增長。ICinsights預測，到2021年，預計MPU市場總增長將略微回落，并實現(xiàn)95％以上的平均增幅，達到955億美元。
為順應這種市場趨勢，瑞薩也推出了RZ/A2M系列MPU。而上文所提到的DRP也是瑞薩電子RZ/A2M系列MPU中的重點功能之一。據(jù)介紹，RZ/A2M的基礎是ARM Cortex-A9 528MHz MPU，和其他的MPU一樣，有一些共通的外設，但是比較特殊的是瑞薩同時配置了兩個網(wǎng)口，兩個USB，兩個SDHI，還有一些security，以及區(qū)別于其他MPU廠商的DRP硬件加速內(nèi)核。Anson表示：“因為DRP本身是一個硬件加速，因此它可以比一般的CPU快10倍左右。”
從應用層面上看，瑞薩RZ/A2M微處理器適用于人機界面(HMI)，尤其是帶有攝像頭的HMI應用。RZ/A2M還支持廣泛應用于移動設備的移動產(chǎn)業(yè)處理器接口(MIPI)。
當新型存儲遇見“新”MPU，打開新的應用場景
隨著AI場景的不斷演進，新興技術之間也需要互相融合，才能發(fā)揮更大的作用。Anson指出，就RZ/A2M來說，RZ/A2M內(nèi)部配有一個4MB的SRAM，這可以使它可用于比較簡單的應用，例如一些HMI（人機交互界面），或者是簡單的控制應用。面向現(xiàn)在嵌入式AI系統(tǒng)，4MB的內(nèi)存容量在某些情況下是不夠的。因而在控制成本的前提下，采用外掛式的存儲能夠滿足市場的現(xiàn)階段發(fā)展需求。這種市場趨勢，也為華邦和瑞薩提供了合作的機會。
日前，華邦電子宣布，正式確認華邦HyperRAM和SpiStack(NOR+NAND)產(chǎn)品能夠與瑞薩基于Arm內(nèi)核的RZ/A2M微處理器(MPU)搭配使用，可助力其加速構建嵌入式AI系統(tǒng)。
具體來看，華邦HyperRAM可作為工作內(nèi)存使用，更適合AIoT設備的嵌入式AI和圖像處理應用。SpiStack中的NOR芯片可存儲RZ/A2M的啟動代碼和應用程序代碼，NAND芯片可存儲嵌入式AI學習數(shù)據(jù)和相機圖像等多個大型數(shù)據(jù)。
曾一峻表示，MPU的電路板往往都很小，這類PCB的引腳數(shù)較小，但同時又需要滿足低功耗的需求，在這種情況下，華邦的HyperRAM便可以滿足他們的需求。尤其因為在低頻（low frequency）的情況下，微控制處理器其實它并不需要特殊的DRAM去做控制，一般的GPIO在低時鐘頻率，如100MHz以下，GPIO就可以模擬出HyperRAM控制功能。所以對于微控制處理器來講非常適合采用HyperRAM產(chǎn)品。
除此之外，針對AI應用場景下，“讀取速度”也是微控制處理器中的很重要考量點之一。與此同時，還要滿足微控制處理器面積小，成本低等需求。而華邦的SpiStack產(chǎn)品則為這種市場需求提供了可能性。
在這些方面的優(yōu)勢，使得瑞薩與華邦之間的合作變得順理成章。據(jù)曾一峻介紹，在瑞薩導入了HyperRAM的過程中，并沒有遇到什么設計上的挑戰(zhàn)。因為華邦HyperRAM在引腳數(shù)量相比傳統(tǒng)的RAM大大減少，整個設計都比傳統(tǒng)的RAM更方便，同時性能更好，PCB占地面積更小。
瑞薩電子方面也表示：“瑞薩高性能RZ/A2M（DRP技術）與華邦HyperRAM和SpiStack的結合，為嵌入式AI系統(tǒng)提供了完美的解決方案，可實現(xiàn)快速圖像處理,系統(tǒng)小型化,低功耗、和簡化PCB設計。”
華邦和瑞薩相信，通過兩者之間的合作，他們將在AI時代，得到更多的發(fā)展機會。
