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物联网产品开发提速2年 Arm是如何做到的?

来源:爱集微

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10-22 21:43

集微网10月22日报道(文/张轶群)过去三年,Arm营收增长放缓,盈利能力下降一直引发外界质疑,加之NVIDIA对其发起的收购,在AI与物联网的时代面前,这家老牌IP厂商,半导体的行业基石似乎显得力不从心。

实际上,这更像是Arm的“引而不发”。近年来,Arm大举投资物联网、汽车等领域,一定程度上让数据显得不那么亮眼。但今年起,Arm释放出积极向好的信号,一季度财报创历史新高并实现自2017年来的首次盈利,近年来投资布局的成果开始逐渐显现。

近日,Arm推出物联网全面解决方案,采用新的模式赋能广大开发者,并将物联网产品研发周期大幅缩短40%。Arm希望通过加速产品设计周期,引入高效软件开发手段,让软件和服务能够跨越多个平台等方面的变革,释放物联网发展的潜能,延续手机时代的荣光。

来自生态的声音:加速产品上市周期

如今 ,无论是市场规模还是应用,物联网正展现出快速的增长趋势。根据Gartner的预计,未来几年,IoT市场的增长率将持续高于30%。

在广阔的机遇面前,物联网厂商却普遍面临成本的压力以及物联网领域人才缺口的挑战,迫切需要更多的物联网软件开发人员能够快速开发出更加先进、复杂的软件,让他们的物联网产品能够获得成功。此外,厂商还会关心诸如物联网领域的安全问题、连接问题、机器学习的能力、嵌入式设计、应用设计和针对云服务的开发等问题。

于是,降低开发成本,加速产品研发周期,更快推向市场,成为物联网领域厂商的共同心声。

作为物联网生态的基石,Arm也意识到如今物联网潜力没有得到有效释放的原因在于缓慢的产品设计速度。需求最强烈的,并非来自Arm传统的芯片厂商客户,而是那些对于加速上市更渴望的OEM厂商,在多样性设备中让服务规模化发展的物联网服务供应商,以及数以百万级的软件开发者。

Arm物联网兼嵌入事业部副总裁Mohamed Awad在接受集微网采访时坦言,以产业的观点来看,Arm进展得不够快,物联网中的应用具有巨大的规模、复杂性和多样性,需要Arm提供全新的方案予以应对。

此发布的物联网全面解决方案,可以被视为Arm对于生态诉求的及时回应。在Mohamed Awad看来,Arm之所以有能力完成这样的挑战,基于三方面的优势:

一是物联网基于Arm架构运行,目前有超过700亿颗基于Cortex-M的芯片出货到市场。

二是Arm处于所有多样化硬件和软件交会的独特定位。

三是基于过去在移动和基础设施市场的经历,其实这种类似的硬件、软件服务同时开发,加速产品设计的过程已经有所体现,在解决这些挑战方面,Arm过去与生态伙伴有合作经验。

因此,Arm希望提出一种创新的物联网解决方案,采用更先进的软件开发手段,加速产品上市的时间,为构建物联网多样化硬件进行创新。

全面解决方案:虚拟硬件“上云”

物联网系统长期存在的问题在于方案多元化、对硬件的需求多样而少量,并缺乏参考设计和参考平台,导致产品碎片化,无法壮大规模、开发周期冗长等。

在Arm物联网全面解决方案中,针对上述情况均进行针对性的改善,简要而言,Arm物联网全面解决方案包含了三项重要组成部分。

首先,是作为核心和基础的Arm Corstone,这是一个将CPU、NPU、系统IP以及其他关键技术整合到一个预先验证和集成的硬件子系统,Corstone根据特定用例而打造,直接面向芯片设计伙伴和OEM厂商。

从芯片设计的角度看,Corstone提供了预验证、预集成的IP套件,IC设计厂商可以将所有的精力都用于芯片设计,比如添加更多智能化的功能,而无需考虑底层硬件的复杂性。

第二,是Arm提出虚拟硬件的目标。让Corstone存在于云端。Corstone并非是首次提出的概念,此前便有类似的Fast Mode形式,但是虚拟硬件确是Arm率先在业界中首创,将基于云的现代化软件开发方式带入物联网,Arm认为这是颠覆市场之举,让软件开发者能够通过云端接触到底层硬件但又不需要依赖底层硬件,可以同时和硬件并行开发,提高研发效率,降低成本。

第三,是Project Centauri项目,这是一个面向Cortex-M生态系统的计划,标准化是规模扩展的关键,通过已定义的基础标准、安全框架和参考方案,扩大软件的影响力和规模,为碎片化的开发环境提供平台标准与参考标准。

Project Centauri提供了底层的标准,包括一套软件应该如何被封装、或者云服务如何获取设备功能的方案。它还考量了设备安全层面,像是TF-M和PSA认证。它聚集了广泛的软件生态支持,包括合作伙伴提供的特定应用程序的参考代码、平台中间件、软件和服务。

“Project Centauri的作用是可以在不同设备、器件上进行软件复用,从最底层的操作系统一直到具体功能的一些调用,比如像跨设备的在线升级等,都可以非常方便的进行复用,无需从头开发,避免整个价值链的伙伴重复投入。”Mohamed Awad说。

总结而言,Arm的物联网全面解决方案中,虚拟硬件以经过验证、以及可信的Corstone为基石(它也是众多物联网芯片设计的基础),并能通过云端让Corstone更简易且广泛地被使用,而Project Centauri则使其具有跨平台的可扩展性。

“你会发现现代的软件开发方式已经被引入,包括持续集成和可扩展的基于云的测试。同时,你也会发现许多软件能在不同的硬件中重复使用,这是源自于定义清晰的API和标准。Arm多年来与生态伙伴携手解决这些挑战的经验,这也促成了我们这次的发布。”Mohamed Awad告诉集微网。

强化软件支持:缩短开发周期40%

通常情况下,从事IP研发通常需要2-3年,从卖给客户,到做成芯片产品,再到终端厂商,整个过程需要花费5年的时间甚至更久。接下来,还要面临低效的软件开发。物联网的应用开发者需要基于实体硬件进行开发测试,最后,缺乏规模化导致软件与服务无法轻易地跨平台使用。

而Arm推出的全面物联网解决方案,重要意义和价值在于大幅缩短了典型的物联网芯片的产品设计周期,据Arm方面介绍,最多可缩减40%(两年)。

过去,软件开发者需要借助实体硬件才能着手开发一个APP。而现在,通过这种新的作业模式,能使其早于芯片之前就开始开发软件,大幅节省时间和成本。对于软件开发者而言,这是全新的参与物联网设备创新和研发的方式。

Mohamed Awad告诉集微网,Arm虚拟硬件最大好处,是Arn专门针对现代云开发,并进行了技术优化与简化。意味着将过去数百万计软件开发者不曾获取的技术,交到他们的手上。过去,这项技术只有传统芯片设计商和部分的嵌入式开发者可以取得。而通过让硬件与软件能共同设计,并为物联网带来新的云原生开发优势,虚拟硬件让软件可以早于芯片进行开发。

相比于传统通过FPGA方式的仿真方案,Mohamed Awad认为,FPGA方案通常用于初级的嵌入式芯片开发,而对于专用设备而言,进行大规模的测试是有难度的,同时成本较高,效率也不见得好。而Arm基于云端的虚拟硬件,并提供给第三方软件厂商或者软件开发者进行使用,这些开发者过去可能是做智能手机应用或是云服务应用的开发,有了Arm虚拟硬件可以帮助他们扩展到物联网领域的应用开发。

“举例来说,目前移动手机应用的开发模式,对于手机应用开发者而言,他们无需自行购买市场上所有的手机型号以开发一个应用。Arm虚拟硬件的概念就是要把现有简化的移动应用的开发模式、加上基于云端的形式,让软件开发产商和开发人员能更好地进行物联网应用的开发,也是这套解决方案强大的地方,这是FPGA所做不到的。”Mohamed Awad说。

演进的路线图:明年进入中国市场

Arm的物联网全面解决方案,将率先应用于Arm Corstone-300,采用了Cortex-M55和Ethos-U55的组合。

Cortex-M55是去年2月Arm发布的针对物联网设备的AI芯片设计架构,被称为Arm历来AI能力最为强大的Cortex-M处理器,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,它可以大幅提升DSP与ML的性能,同时更省电。Ethos-U55与Cortex-M55同时发布,是Arm首款NPU微架构,它针对低功耗领域设计,需要和Cortex-M系列微处理器配套使用。

Mohamed Awad表示,之所以采用Cortex-M55和Ethos-U55的组合,主要原因在于市场对于这两款产品的组合有很大兴趣,尤其是在机器学习方面的应用。

“比如,Arm的首位全面解决方案合作伙伴就是针对Cortex-M55和Ethos-U55的组合提出需求,他们想知道应该如何在这两款IP的芯片还未完备之前,就能进行软件开发。同时,Arm也会考虑全球的软件生态。”Mohamed Awad说。

此外,Mohamed Awad表示,率先从Arm Corstone-300开始还考虑到参考设计要能通过PSA认证,确保不管在中国还是在全球其他市场上该解决方案和技术都可以获得。

“我们认为这种CPU和NPU的组合非常好,并且组合后能够通过各种标准的认证是非常重要的。不管是Arm现有的Cortex内核还有未来的产品,我们在未来都会以全面解决方案的方式去支持和交付到物联网领域。”Mohamed Awad告诉集微网。

根据Arm方面的路线图,接下来,该方案还将应用到Corstone-1000、Polaris、Kochab、Corstone-200等参考设计中,适用于通用计算、视觉、语音识别、目标识别以及智能感知融合等场景,未来推出的物联网IP参考设计中也将全面引入该方案。

Arm的物联网总体解决方案路线图将在未来几个月和几年继续推出,支持未来和现有IP

据Mohamed Awad介绍,Arm虚拟硬件现在也可以在Amazon Web Services Marketplace上购买,初期基础设施使用费用可被免除。Arm Corstone现已开放授权,可通过Arm Flexible Access获得授权。开发者可以通过世界最大的代码托管平台Github,下载基于Centauri全面解决方案的SDK。

据了解,Arm物联网全面方案的首个配置目前已被生态伙伴采用。亚马逊正在使用这套解决方案,在第三方公司生产的联网设备上进行唤醒词“Alexa”的测试,目前能够支持150多种不同的Alexa设备。

Mohamed Awad表示,Arm也将会和全球包括中国在内的其他云厂商进行合作,计划在2022年把这项技术带到中国。

昨日重现:Arm能否复制手机时代辉煌?

Arm物联网兼嵌入事业部副总裁Mohamed Awad

Mohamed Awad在物联网领域有着25年的从业经历,在他看来,物联网的演进分为三个阶段,一是仪器化,以微控器进入日常设备为代表,实现控制功能。二是互联化,强调挖掘数据,连接设备,远程控制。三是AI时代下的全面智能化,从微小的传感器到大体量的云数据中心。

“受益于智能手机时代,Arm积累了大量的经验。而非常有趣的一点是,Arm的智能手机业务是基于嵌入式技术开展的,如今物联网同样源于嵌入式技术。”Mohamed Awad说。

这似乎暗示了物联网时代Arm对于美好前景的一种期许。

“智能手机市场的腾飞,是基于当整体生态系统能够通过一个共同的方式进行软件开发,从而推动了硬件创新,如今,一样的方式正在发生在物联网领域。通过降低软件的投资,扩大可服务的市场,从而促进广大的软件资源投入到物联网市场。我们相信,我们正处在一个拐点,新型的物联网经济将被驱动,而它的规模与蓬勃一定会超过智能手机市场。”Mohamed Awad说。

在集微网日前发表的《【芯调查】NVIDIA收购Arm:AI时代巨头的雄心与困境》文章中,探讨了在NVIDIA收购背景下Arm的困境,其中对于Arm而言,当前存在的主要挑战在于:

一是区别与手机时代只有少数的终端和使用场景,物联网时代应用、场景多样、碎片化,Arm的方案需要具备跨平台的属性。二是缺乏AI和相关软件方面的能力。三是在AI快速渗透至边缘的趋势下,传统IP的研发流程,难以保证效率以及对未来的精准洞察。四是应对这些挑战,需要投资规模是前所未有的。

在Arm看来,如果能够借助NVIDIA这样具有强资源和资金的企业,Arm能够更加从容地应对这些挑战。

但无论收购能否成功,Arm都要做好迎接物联网时代的准备。相对于以往Arm都是在谈论如何赋能硬件和芯片设计,此次推出的物联网全面解决方案,Arm则是聚焦生态中的不同受众,Arm认为借此为整个物联网价值链提供工具和技术是重要之举。

物联网时代和手机时代有相同和不同之处,但关键在于,作为底层基石的Arm,能否以更高效和更受欢迎的解决方案,满足来自市场和生态的加速变化的需求,继续为产业带来更大的价值。(校对/Sky)

责编: 慕容素娟

轶群

作者

微信:zyqjordan23

邮箱:zhangyq@lunion.com.cn

作者简介

集微网记者,关注IC产业,深度报道、企业报道

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