半導(dǎo)體圈有多“卷”？看看各大廠商動(dòng)作頻頻的統(tǒng)層發(fā)布會(huì)和時(shí)常更新的性能跑分就知道。近日，文章半導(dǎo)體廠商又“卷入”了生成式AI，統(tǒng)層展開性能、文章上市體驗(yàn)拉鋸戰(zhàn)。統(tǒng)層11月6日，文章聯(lián)發(fā)科發(fā)布天璣9300旗艦5G生成式AI移動(dòng)芯片，統(tǒng)層迎頭趕上端側(cè)人工智能這波浪潮。文章為更好服務(wù)于半導(dǎo)體廠商優(yōu)化性能、統(tǒng)層降低開發(fā)者門檻的文章需求，芯片內(nèi)核供應(yīng)商也在為產(chǎn)業(yè)鏈合作方提供效率更高的統(tǒng)層開發(fā)體驗(yàn)。
作為芯片IP供應(yīng)商，文章Arm正在探索在內(nèi)核IP的統(tǒng)層基礎(chǔ)上以系統(tǒng)化的方式提供解決方案，作為支持產(chǎn)業(yè)鏈的文章新途徑。TCS23就是統(tǒng)層為日趨復(fù)雜化的SoC開發(fā)提供的一站式、簡(jiǎn)約化的解決方案。天璣9300搭載的內(nèi)核Cortex-X4和Cortex-A720，也使用了TCS23，在幫助天璣芯片實(shí)現(xiàn)AI功能同時(shí)，還實(shí)現(xiàn)峰值性能相較上一代提升40%，功耗節(jié)省33%。
為芯片開發(fā)過程“瘦身”
性能，是芯片設(shè)計(jì)廠商的生命線。為了實(shí)現(xiàn)在有限的空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)更優(yōu)化的性能，SoC設(shè)計(jì)正逐漸復(fù)雜化。長(zhǎng)期以來，更高性能的內(nèi)核持續(xù)受到追捧，但要將SoC整體性能發(fā)揮到最優(yōu)，不僅需要先進(jìn)的內(nèi)核，還要提升內(nèi)核的能效比，實(shí)現(xiàn)多核系統(tǒng)能效最優(yōu)。
為了幫助SoC設(shè)計(jì)廠商實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)級(jí)性能提升，Arm推出了全面計(jì)算解決方案（TCS），一方面集成Arm全新推出的IP產(chǎn)品，另一方面將涉及系統(tǒng)層面的物理IP、架構(gòu)、工具、軟件、硬件集于一體，從SoC設(shè)計(jì)廠商的視角，預(yù)先處理其應(yīng)對(duì)計(jì)算子系統(tǒng)構(gòu)建和配置過程中的諸多挑戰(zhàn)：開發(fā)用于總線互聯(lián)、系統(tǒng)級(jí)緩存(SLC)和內(nèi)存管理單元(MMU)的第三方系統(tǒng)IP，以及將所有組件集成到CPU和GPU集群等各個(gè)環(huán)節(jié)中遇到的問題。
Arm稱TCS23是移動(dòng)計(jì)算提供的一站式、簡(jiǎn)約化解決方案
簡(jiǎn)言之，就是將業(yè)務(wù)關(guān)注重點(diǎn)從單IP拓展到包含架構(gòu)、工具、軟件在內(nèi)的整體方案上，最終實(shí)現(xiàn)“1+1>2”的性能優(yōu)化效果。
Arm中國區(qū)業(yè)務(wù)全球副總裁鄒挺在接受《中國電子報(bào)》記者采訪時(shí)介紹了TCS作為系統(tǒng)級(jí)解決方案的優(yōu)勢(shì)：“首先，我們的合作伙伴能夠基于此選擇最合適的配置以及CPU、GPU、互連、MMU和系統(tǒng)緩存的組合，最大限度地提高目標(biāo)用例的性能。其次，該解決方案能夠幫助客戶優(yōu)化計(jì)算系統(tǒng)，以針對(duì)實(shí)際工作負(fù)載提供更具意義的性能表現(xiàn)。”針對(duì)當(dāng)前終端產(chǎn)品配置人工智能功能的需求，TCS23還可幫助用戶端設(shè)備上的人工智能相機(jī)等的工作負(fù)載映射到系統(tǒng)中的不同計(jì)算組件上，以此減輕執(zhí)行機(jī)器學(xué)習(xí)模塊的工作負(fù)載。
早在2021年，Arm就已推出全面計(jì)算解決方案，在推出全新IP的基礎(chǔ)上提供一整套專為無縫協(xié)同工作而設(shè)計(jì)的IP組合，能夠大幅降低SoC設(shè)計(jì)的復(fù)雜性，減少工程成本和資源消耗，縮短上市時(shí)間。而全新的Arm全面計(jì)算解決方案（TCS23）在此基礎(chǔ)上，順應(yīng)更廣泛的移動(dòng)計(jì)算趨勢(shì)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)更復(fù)雜的用戶體驗(yàn)、新軟件功能的需求以及更高性能和效率的持續(xù)突破。
Arm TCS23發(fā)布現(xiàn)場(chǎng)（左一為鄒挺，右一為Arm高級(jí)副總監(jiān)兼終端事業(yè)部總經(jīng)理Chris Bergey）
至于TCS23解決方案的整體性能如何，Arm進(jìn)行了跑分測(cè)試。數(shù)據(jù)顯示，TCS23可實(shí)現(xiàn)帶寬用量減少、峰值性能提升、異構(gòu)機(jī)器學(xué)習(xí)計(jì)算效果優(yōu)化，同時(shí)還能保障用戶數(shù)據(jù)的安全性。經(jīng)過優(yōu)化，可改善實(shí)際工作負(fù)載的響應(yīng)時(shí)間并減少帶寬用量，與上一代TCS22相比，該平臺(tái)每幀流量所占用的DRAM帶寬平均減少了30%。對(duì)于某些內(nèi)容，特別是游戲，這一測(cè)試的結(jié)果更為出色。例如，在體驗(yàn)AAA級(jí)游戲《堡壘之夜》時(shí)，TCS23將系統(tǒng)級(jí)DRAM帶寬降低了44%，促使GPU和DRAM平均功率消耗減小了20%。
TCS23可有效減少DRAM帶寬用量
與TCS22相比，采用TCS23平臺(tái)執(zhí)行計(jì)算和圖形性能基準(zhǔn)測(cè)試實(shí)現(xiàn)了CPU峰值性能提升27%。此外，TCS23還對(duì)軟件和硬件進(jìn)行了優(yōu)化，從而加快了機(jī)器學(xué)習(xí)工作負(fù)載運(yùn)行速度。將全新CPU與TCS23平臺(tái)中經(jīng)提升的硬件和軟件相結(jié)合后，Cortex-X4的機(jī)器學(xué)習(xí)性能平均提升了12%，Cortex-A720提升了9%，Cortex-A520提升了13%。
靈活適應(yīng)客戶定制化需求
當(dāng)前，針對(duì)用戶個(gè)性化需求提供定制化產(chǎn)品，成為終端供應(yīng)商的發(fā)展共識(shí)，也帶動(dòng)了相關(guān)芯片產(chǎn)品的高靈活性、可適應(yīng)定制化的需求。
配合這一發(fā)展趨勢(shì)，TCS23也為客戶提供了調(diào)整空間。合作伙伴可基于TCS23進(jìn)行不同配置，從而自行創(chuàng)建可擴(kuò)展性高的計(jì)算解決方案。據(jù)了解，全新推出的TCS23提供了三種參考配置，包括：高端、性能和效率，適用于不同設(shè)備、應(yīng)用場(chǎng)景和計(jì)算要求。此外，TCS具備可擴(kuò)展性，為客戶的不同應(yīng)用市場(chǎng)的定制設(shè)計(jì)提供了充分的靈活性。
舉例來說， TCS23高端參考配置主要面向提供超優(yōu)質(zhì)性能和計(jì)算密集型體驗(yàn)，可滿足高端和旗艦智能手機(jī)及筆記本電腦的常見需求，可呈現(xiàn)更具沖擊力的視覺效果，包括提供流暢的沉浸式AAA級(jí)移動(dòng)游戲體驗(yàn)、圖像和視頻增強(qiáng)并能增強(qiáng)先進(jìn)AI應(yīng)用場(chǎng)景以及設(shè)備多任務(wù)處理。TCS23性能參考配置專為滿足多個(gè)消費(fèi)電子設(shè)備細(xì)分市場(chǎng)的一系列計(jì)算要求而設(shè)計(jì)，包括高端數(shù)字電視和機(jī)頂盒，以及中端智能手機(jī)。TCS23效率參考配置兼具超低功耗、超低成本和高面積利用率等優(yōu)勢(shì)，主要適用于入門級(jí)數(shù)字電視和機(jī)頂盒(STB)以及可穿戴設(shè)備等更側(cè)重上述能效因素的設(shè)備。
此外，關(guān)于TCS23的靈活性，鄒挺強(qiáng)調(diào)：“通過TCS23，Arm提供客戶一個(gè)參考配置示例，合作伙伴完全可以根據(jù)需求，自行創(chuàng)建和配置可擴(kuò)展性高的TCS計(jì)算解決方案，以精確地滿足目標(biāo)消費(fèi)類細(xì)分市場(chǎng)的需求。TCS23合作伙伴可以根據(jù)實(shí)際需求選擇所需的IP進(jìn)行授權(quán)，也可依照目標(biāo)應(yīng)用市場(chǎng)進(jìn)行系統(tǒng)配置。”
終端設(shè)備的產(chǎn)品替換周期以年為計(jì)，芯片設(shè)計(jì)商與手機(jī)廠商每年都需要為下一代產(chǎn)品的提升預(yù)先進(jìn)行準(zhǔn)備。其產(chǎn)品優(yōu)化方向千差萬別，需求類型各有側(cè)重，TCS23均可結(jié)合客戶需求提供定制化的解決方案。
例如，針對(duì)客戶希望最大限度提高計(jì)算和圖形性能的需求，Arm可為客戶提供多種參考設(shè)計(jì)，幫助客戶選擇最合適的CPU、GPU和系統(tǒng)IP設(shè)置。又如，客戶希望手機(jī)用戶在玩高幀率游戲時(shí)可以保持更長(zhǎng)的續(xù)航時(shí)間。針對(duì)這一需求，TCS23可幫助客戶在CPU上對(duì)DDK（driver development kit）工作負(fù)載進(jìn)行優(yōu)化，優(yōu)化GPU以使用系統(tǒng)緩存來提高游戲性能效率。再如，針對(duì)客戶增加手機(jī)空閑模式使用天數(shù)的需求。Arm全面計(jì)算解決方案可通過各種電源管理技術(shù)優(yōu)化計(jì)算系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)低泄漏功耗，從而減少空閑功耗模式消耗。
鄒挺表示，TCS23的功能可部署到各級(jí)移動(dòng)設(shè)備上，且每種TCS23配置（優(yōu)質(zhì)、性能或效率）包含的IP都具有相同的硬件接口和軟件支持，可以更有效地協(xié)同工作。
TCS這一解決方案以系統(tǒng)層面被推出時(shí)，為行業(yè)帶來了全新的嘗試和思路。而TCS23也為未來移動(dòng)計(jì)算提供了完整的平臺(tái)。
責(zé)任編輯：姬曉婷
