Arm

人工智慧(AI)蓬勃發展，而AI結合AIoT更是現今半導體產業熱門議題。IoT產品除了要能聯網，同時也須更智慧化，才得以實現更多創新應用；而要讓終端設備變得更智慧，無疑是為其增添AI，這也意味著終端裝置須具備更高的運算效能，才得以在終端先行處理龐大的資料量。為此，邊緣運算(Edge Computing)形成時下主流，各大AI方案供應商也加強布局力道，邊緣運算的軍備競賽可說如火如荼的進行中。 Arm新NPU/GPU系列提升智慧沉浸體驗 從遊戲裝置到數位電視(DTV)，人工智慧現在已經無所不在；但考量到要促成這些回應式的體驗，端點必需具備更強的運算能力。例如，數位電視的智慧型體驗，包括智慧助理語音指令、節目即時翻譯至另一種語言及人臉辨識以強化家長監護。 為了達成這些功能，Arm宣布推出兩個全新的主流機器學習(ML)處理器，分別為Ethos-N57與Ethos-N37 NPUs；以及最新的Mali繪圖與顯示處理器Mali-G57 GPU。新推出的兩款ML處理器，可實現AI應用並在ML的效能與成本、面積、頻寬與電池壽命限制之間達成平衡，而Mali-G57 GPU則是第一個以Valhall架構為基礎的主流GPU，可透過效能提升帶來沉浸式體驗。 Arm資深副總裁暨車用與物聯網事業部總經理Dipti Vachani(圖1)表示，該公司致力於投注領先全球的前瞻技術，全面賦能運算效能，實現更多創新體驗。除了上述新推出的ML處理器與GPU外，該公司也針對全球一兆台聯網裝置打造支援bfloat16功能以強化終端裝置機器學習的Neoverse平台，將AI導入邊緣運算，在終端及雲端發揮數據價值。 圖1　Arm資深副總裁暨車用與物聯網事業部總經理Dipti Vachani表示，Arm希望透過完善的產品線與解決方案，滿足日漸增加的沉浸式體驗需求。 Vachani補充，除此之外，因應運算從雲端移至邊緣，該公司也推出能確保雲端原生體驗的Project Cassini解決方案，實現從雲端到終端皆具備完善的智慧運算決策能力，以應付更多元且多變的應用場景。這些方案加總起來，代表Arm有能力依需求調整規模，並把優質的體驗帶入消費者的日常生活裝置中。 據悉，在Arm ML處理器(現在稱為Ethos-N77)發表後，Ethos-N57與Ethos-N37是Ethos NPU系列最新的成員。Ethos為解決複雜AI與ML運算挑戰的產品組合，以便為日常生活裝置創造更為個人化與沉浸式的體驗。 由於消費裝置愈來愈智慧化，因此，透過專屬的ML處理器提供額外的AI效能與效率，有其必要性。為此，全新的Ethos NPU不僅針對成本和電池壽命進行優化，像是先進的資料管理技術，以減少資料的移動與相關的耗電，還進一步強化Int8與Int16資料類型的支援性，並透過創新技術Winograd，讓效能更上一層樓。 至於Mali-G57，主要目的是將優質的智慧與沉浸使用者體驗帶到主流市場，包括高傳真遊戲、媲美電玩主機的行動裝置圖型效果、DTV的4K/8K使用者介面，以及更為複雜的虛擬實境與擴增實境工作負荷。該產品和前一代Mali-G52相比，各種內容都能達到1.3倍的效能密度，且能源效率提升30%使電池壽命更長，以及針對虛擬實境(VR)提供注視點渲染支援且裝置上ML效能提升60%，以進行更複雜實境應用。 Vachani說明，遊戲體驗是行動裝置市場一項重要應用，除了推出效能更高的Mali GPU之外，該公司近期也宣布與Unity擴大合作，藉由將Arm的解決方案放置在Unity平台，讓遊戲開發者可以輕鬆的運用，創建更佳的沉浸式體驗。 布局高效運算市場　SiFive再發新IP組合 不讓Arm專美於前，SiFive近日也於Linley Fall處理器大會上推出全新高性能IP產品組合，其分別為SiFive U8系列核心IP和經過優化的HBM2E+解決方案，滿足各應用領域(如汽車、人工智慧、物聯網等)等終端運算需求。 SiFive首席執行長Naveed Sherwani表示，全新SiFive U8系列微架構的推出是一個重要的里程碑，可擴展的亂序RISC-V處理器可滿足汽車、資料中心和邊緣AI等需求。新推出的IP基於RISC-V指令集架構，是一種超純量(Superscalar)設計，具有可擴展的亂序執行通道(Out-of-order Pipeline)以及可配置的選項，供即時或應用處理器使用，滿足用戶對高效能運算產品的訂製需求。 另外，SiFive U8系列提供每瓦特超過1.5倍的面積效率和性能，而且擁有可運行Linux作業系統的記憶體管理單元，以支援通用應用處理器設計，以及用於關鍵任務操作的即時模式。同時，該產品具有可選的浮點單元、訂製的指令擴展功能和RISC-V向量擴展支援，使其無論是在汽車、AI邊緣或終端應用程式，都可以針對應用案例進行相應的配置和訂製。 至於SiFive HBM2E+ IP，則用於支援運算密集類型的工作負載，包括高性能運算、資料中心和邊緣AI設備中的深度學習處理，不僅易於整合至各式新設備中，並能使用可擴展的介面支援Chiplet設計和性能，進一步優化CPU到記憶體的路徑。 此外，SiFive HMB2E+解決方案已通過先進的7nm技術驗證，可提供高達400Gbps的記憶體頻寬，也就是每個引腳高達3.2Gbps的傳輸速率。與類似容量的DDR類型記憶體相比，HBM的堆疊特性不但占據較小的空間(可實現更小體積)，且能達到更低功耗，且擁有更高頻寬，十分有利於處理密集的深度學習運算。 簡而言之，隨著人工智慧開始往邊緣發展，本地資料處理的效率和速度也須大幅提升，而SiFive新推出的處理器核心與記憶體介面相結合，可滿足各式高運算應用，例如資料中心、汽車系統、工業物聯網(IIoT)、消費性產品等。 NVIDIA新處理器體積/功耗/效能三者兼具　 另一方面，NVIDIA則是推出Jetson Xavier NX(圖2)。該產品不僅具備高效運算能力，同時也具備超小體積，其模組尺寸比一張信用卡還小，在運行現代AI作業時可提供高達21TOPS的伺服器等級運算效能，而耗電量僅10瓦，可用於機器人和邊緣嵌入式運算裝置。 圖2　Jetson Xavier...

要實現萬物聯網願景，如何加快聯網產品設計、上市時程是一大要素。為此，Arm近期宣布推出完全運算(Total Compute)方案，該方案代表矽智財設計的全新方式，並聚焦在使用案例導向的系統解決方案。 Arm資深副總裁暨車用與物聯網事業部總經理Dipti Vachani表示，未來需要的不會是更多現有的東西，而是思考方式的改變。Arm藉由矽智財、軟體乃至於工具內部以及彼此間的全面優化，從聚焦在產品演進轉移至使用案例與體驗導向的系統解決方案，以提供一個安全的基礎，並達成未來複雜運算挑戰所需的效能。 Arm資深副總裁暨車用與物聯網事業部總經理Dipti Vachani。 Vachani指出，物聯網設備的設計重點在於，如何適當的開發IP。實現更多萬物互聯的目標，並不是單純的在IP上強調更強的效能，而是不同IP之間要能夠配合、運作的更順暢，以解決各種工作附載的問題。例如CPU會搭配GPU、或CPU搭配ISP等，各種不同的IP搭配在一起處理工作負載已是常態，而這也是所謂的「完全運算」。 Vachani進一步說明，完全運算是一個整體的概念，不僅是與各種IP如何搭配、運作相關，同時還包含效能、耗電及安全性等，以及事後的驗證。對於一些物聯網設備設計/製造業者而言，要實現這樣的「完全運算」需要耗費許多時間．除了要考量各式IP間的溝通、運作外，還須加上支援的演算法、設計驗證、安全性疑慮等。 為此，Arm推出了完全運算的參考設計方案，也就是將CPU、GPU、神經處理器(NPU)、互連或系統矽智財，都優化成整合式的解決方案，且確保安全性，像是可偵測與防禦漏洞、透過透明且便於存取的安全標準進行重組等。讓產品設計人員可以直接套用，再依據需求行自行調整，做出差異化。換言之，此一完全運算方案，讓產品設計人員免去「不斷嘗試」的過程，也就是IP搭配是否順暢、能否承受工作負載、演算法是否能支援、有沒有安全疑慮等，以加速產品上市時程。 簡而言之，Arm認為，產業發展已經來到關鍵的十字路口，特別是試圖解決整合方面顯著的挑戰：個別矽智財與片斷不完整的解決方案很難優化。如果要利用龐大的未來科技機會，矽智財設計必須以使用案例、消費者體驗與生態系統的需求為核心。 因此，任何的Total Compute解決方案都將包括各式各樣的元素，它可能是虛擬實境的頭戴式裝置，或是穿戴裝置、智慧型手機或數位電視；Arm的目標是為未來的運算平台提供基礎，而有了Total Compute這個方法，將能簡化安全性，提升效能與效率。

貿澤電子(Mouser Electronics)即日起開始供應Xilinx Zynq UltraScale+多重處理器系統單晶片(MPSoC)。 此裝置結合高效能Arm型多核心、多重處理系統及ASIC等級的可編程邏輯，具高擴充性，可將圖形和視訊管線等關鍵應用卸載至專用處理區塊。MPSoC也內含整合式周邊和連線核心的完整配件，適用於5G無線技術、汽車ADAS，以及工業物聯網(IoT)等新一代應用。 本系列MPSoC包含三個不同版本(CG、EG和EV)，各自搭載兩個或四個Arm Cortex-A53核心及兩個Arm Cortex-R5即時處理單元。雙核心CG裝置適用於工業馬達控制與感測器融合；EG系列和EV系列裝置則搭載四個核心，以及Arm Mali-400圖形處理單元。此外，EV系列亦包含視訊解編碼器單元，支援H.265高效率視訊編碼(HEVC)和H.264進階視訊編碼(AVC)標準，適用於多媒體、ADAS及監控應用。

Arm日前宣布原台灣銷售事業部與應用工程部副總裁曾志光，即日起升任為Arm台灣總裁，負責台灣市場整體營運，帶領台灣團隊邁向新里程碑。原任Arm台灣總經理謝弘輝則轉任Arm全球創新暨投資副總裁，負責Arm策略新商機開發，為台灣Arm IoT Fund提供諮詢建議，以及與公部門和法人機構合作協助拓展新技術，並直接與總部Arm策略長Jason Zajac彙報。 在半導體產業擁有近20年營運管理和產業經驗的曾志光表示，很高興能與Arm台灣團隊致力於活絡市場動能，攜手客戶及夥伴創造價值。他認為台灣生態環境活潑，擁有許多優秀IC設計公司、完整半導體上下游以及多元生態系夥伴。該公司近年與各家合作整合新興技術及資源、擁抱創新，期望在AI、5G及IoT浪潮扮演關鍵引擎，持續最佳化終端產品與服務。未來亦會與產業間、政府機構及學術單位多合作，發掘培育新世代所需技術人才。 曾志光於2010年加入Arm台灣，擔任商業發展與銷售一職，曾主導並協助多項重要產品在台業務、策略規劃和執行；之後曾轉戰雲創通訊(M2COMM)擔任全球業務與行銷副總經理，專注IoT在工業、零售、醫療等產業創新應用與銷售，負責全球市場之營運、並管理日本與歐洲分公司，在2年期間創造超過10倍業績成長。2017年再次受邀回到Arm台灣，管理業務與工程兩大部門，創造業績高峰。

中興事件結束之後不到兩年，中美貿易戰白熱化，這次有更多中國科技廠商遭到禁運處置。然而中國在這兩年間並沒有發展出真正意義上完全自有的產品，舉例來說，現時所謂自有處理器架構，基本上都還是來自於Arm、MIPS或者是X86的授權。 AI方案火熱，雖然中國業者紛紛設計自己的加速晶片，但上面執行的依然是來自Google、Facebook的框架，而自產AI加速晶片依然是以老舊的脈動陣列(Systolic Array)架構為主，只是在周邊或者是記憶體的使用進行調整，沒有獨有的專利或其他特殊之處，因此在中國市場，即便針對雲端AI運算的ASIC加速方案此起彼落，但NVIDIA的GPU方案依然占據高達九成的市場。 中國前兩年的自有潮流雖不能說完全沒有發揮作用，但效果相當不明顯。 也因此，當出現了RISC-V這個彈性高、免授權費，且商用機會大的架構之後，整個市場也紛紛投入研究與開發，推動相關生態的發展。 RISC-V衝擊既有處理器IP授權生態 前面也提到，在核心的處理器架構方面，Arm、MIPS以及X86仍是中國處理器方案的主流，2017年之前總和占據接近百分之百的市場。 不過在2018年，情況開始有了改變，RISC-V正式進入中國市場，雖然在此之前就有部份中國晶片業者使用RISC-V指令集設計產品，但因為市場不熟悉該架構，應用並不廣。而隨著中國RISC-V聯盟的成立，以及SiFive攜手晶心進入中國市場，SiFive也在中國成立SiFive China獨立子公司，主導在中國的業務發展，一時之間掀起了廣大的開源架構風潮。 SiFive或晶心賣的是已經設計好的IP，採用他們設計好的架構需要支付授權費，但是SiFive以及其他RISC-V的IP供應者，都只收取一次性的授權費用，往後晶片生產就不需要根據銷售量額外支付一定比重權利金。而若廠商技術能力足夠，也可以直接拿RISC-V指令集來發展自己的架構，而RISC-V指令集還定義了擴展指令集，只要符合規定，廠商可以自行定義相關指令集的內容和形式，形成高度客製化的方案。 重要的是，採用此法設計出來的處理器產品完全不需要支付任何授權費或者是支付權利金，相較之下，如果使用同樣的授權方式，採用Arm的指令集來客製化自己的處理器，以最高階的方案為例，入門費用和授權費用可能就需要高達數千萬美元，更不用說後續權利金的收取。 然而，指令集雖免費，還是需要有其他外部成本的配合才能形成產品，且多數中國晶片設計業者都沒有自行使用指令集來設計處理器架構的能力，因此最終還是只能買現成的IP，但不論如何，較低的授權費，以及不需要權利金的先天優勢之下，開源架構的概念在中國瞬間火紅了起來，包含華為海思、阿里巴巴等超過300家科技業者都加入相關的聯盟或者是投入架構發展。 Arm首當其衝　因應策略效果仍待觀察 既然看到「免費」商機，既有的處理器IP業者也緊張了起來，Arm在處理器IP供應市場中獨占鼇頭已久，當免費指令集當道，自然受傷也最重。 對客戶而言，一來隨著晶片銷售額的成長，如影隨形的權利金會成為獲利殺手，另一方面，客戶其實也不願意讓Arm藉由收取權利金的理由對自己的銷售成績瞭若指掌。採用免授權金的架構，那麼一來節省成本，二來又可以確保市場成績不被Arm知悉。 為了因應挑戰，Arm在授權策略也進行了一定的調整和改變，比如說過去客戶選擇一種特定的晶片設計方案時，必須預先支付一定數量的許可費，價格可能從幾萬美元到數百萬美元，之後在晶片投產後按晶片數量再收取授權費以及權利金。 但對於晶片公司來說，準備好送到晶片代工工廠的最終設計方案可能需要半年至一年的時間才能完善，客戶在晶片實際開始交付之前很久就支付了大筆預付款，對營運成本造成壓力，中大型企業可能還有其他業務收入支撐，小型企業可能根本無法負擔。 為此，Arm宣佈了一項新收費模式，晶片製造商可以較低的一次性費用獲得約該公司四分之三的技術和晶片設計方案組合。後續，只有當晶片準備好生產並開始發貨時，才需要向Arm支付許可證費用和專利費。 作為IP授權業界的老大哥，Arm在生態、開發工具以及製造方面的支援不是免費架構所能相提並論，但如果坐看競爭者蠶食市場，那最終生態優勢可能會被翻轉過來，為此而進行的策略轉變看來只是收費順序的轉換，多數IC設計業者可能不會有太多感覺，但是在中小型業者身上應該可以發揮一定作用，只是效果仍待觀察。 MIPS與IBM跟進免費授權 也由於免費指令集掀起廣泛的討論，業界也認為其可創造的商業價值不下於傳統的Arm授權方式，就連過去也走Arm授權模式的MIPS和Power Architecture也加入了免費指令集的行列。 MIPS是個具有非常悠久歷史的架構，過去在高性能運算、網通設備以及各類嵌入式架構產品中非常普遍，而在特定的技術領域方面，比如說單一核心多執行緒的設計也要優於Arm。然而在Arm架構的侵略之下，市場不斷喪失，加上商業策略失敗，導致目前僅能退守少數應用領域，且仍不斷被Arm架構所侵蝕。 而在遭遇市場挫折之後，一度被Imagination所收購，但Imagination在MIPS生態上並沒有很好的開發出更廣泛的應用，加上和蘋果的合作將在不久候終止，可能會喪失大筆收入來源的Imagination也只好斷尾求生，將MIPS買給美國新創公司Wave Computing，隨後也將自己賣給了中資公司。 MIPS在今年稍早提出了指令集免費授權方案，同時也免除了權利金的收取，同時也將中國市場的經營權授權給芯聯芯，這個作法其實和SiFive在中國創立獨立公司，以及Arm在中國創立Arm mini China有著異曲同工之妙。 而IBM也在8月宣布透過OpenPower基金會開放Power Architecture，同樣採用類似RISC-V的授權模式。二者除了指令集免費授權以外，也提供了既有的IP授權模式，但同時免除了權利金的收取，希望能仿照RISC-V掀起的熱潮，藉此取得更大的市場空間。 Power架構過去在高性能計算領域一直擁有重要地位，只是市場參與者太少，基本上就是IBM自己在玩，雖然在不少技術特性方面可和英特爾一較高下，但巧婦難為無米之炊，截至目前為止，其在相關市場的占有率也不過在1%左右。 過去Power架構一直是由OpenPower基金會在推動，提供類似Arm架構的授權方式，在收費方面一直也都比Arm架構低，但因為應用冷門，且缺乏廣泛的軟體支援，市場應用者少之又少，而其近年在中國市場的耕耘也被其他如RISC-V等聲量更大的開放架構所掩蓋，為了避免進一步被邊緣化，IBM也決定跟隨RISC-V以及MIPS的腳步，開放其指令集。 而這次所謂的開放，就是要效法RISC-V，在指令集層級的使用方面完全免除版稅。另一方面，為了強調Power架構在周邊IP的完整性，同時讓指令集授權可以更快速轉換成可商用產品，除了開放原始碼的Power架構指令集之外，IBM 還將提供多種其它技術，包括 Power架構的軟核實現(Softcore Implementation)、與架構無關的開放式相干加速處理器介面(OpenCAPI)、以開放式記憶體介面(OMI)的參考設計。 國際IP授權商在中國展開切割布局 目前貿易戰打得火熱，這些IP業者，除了Arm以外，其原始指令集架構的發明都是來自美國，而即便是Arm，也有多個IP研發團隊在美國，因此，不論是指令集，或者是IP架構，都可能會踩到美國的貿易限制，如果貿易戰全面開打，那麼以上這些IP授權業者恐怕必須馬上退出中國市場。 為了避免這種最壞的狀況發生，這些公司採用了在中國設立獨立運作的公司，或者將經營權授權給當地公司，若母公司受到禁運限制，那麼理論上在中國的子公司還能持續以現有的指令集基礎開發IP，並提供授權服務。 RISC-V基金會曾表示，即便在最壞的情況下，指令集不會遭受禁運限制。而在此前提下，若自行以開源指令集開發IP，不論未來貿易戰發展到什麼程度，基本上都不會受到影響。 目前SiFive就在中國開設了一家獨立營運的公司，而MIPS則是將IP的授權及營運授權給中國本地的公司，就如Arm在中國和當地政府合資創立Arm mini China子公司一樣，都是為了規避貿易戰風險。 然而是否真能完全避免貿易戰的影響，恐怕還是要取決於美國對技術輸出的態度，若連上游製造都涵蓋進去，即便有獨立的經營體系，恐怕還是難逃制裁。 RISC-V發展最快　MIPS/IBM仍待觀察 目前RISC-V架構在中國已經建立起聯盟，進入中國市場的相關IP供應者也有不少，台灣晶心、芯原，以及最近最受關注的SiFive，都已經積極布局相關市場，提出不少方案。前不久阿里巴巴旗下的平頭哥發表基於RISC-V的高性能IP玄鐵910，可以達到16核配置，並可在2.5GHz的時脈下運作，而其IP和自訂的擴充指令集都將完全開放，這也代表中國隊RISC-V，除了既有IP供應業者之外，也積極布局完全自有的IP，這對SiFive之類的業者而言也都是挑戰。 雖然平頭哥的架構與IBM或者Arm的高性能架構比較起來還是明顯不足，但也已經是RISC-V中少見的高性能架構了。不過目前該架構仍然還在驗證與測試階段，短時間之內沒有商用的可能，但這也已經代表中國廠商希望以RISC-V布局更廣應用的決心。 若以整體局勢觀察，RISC-V目前氣勢的確強大，但實際商用腳步仍僅限小規模低功耗產品，整體市場表現以及相關產值仍遠遠落後於Arm，而MIPS及IBM之所以推出開放指令集授權方式，截擊的意味極重。 但考慮到目前RISC-V已經聚集了Google、高通、NVIDIA、三星、WD等一線半導體大廠，背後潛藏的研發能量極為龐大，若再慢一步，恐怕不久之後就連高性能計算也可能被RISC-V所取代，而這也是IBM決定在MIPS之後，跳進開放指令集架構處理器授權市場中的最大原因。 Arm壓力大　業務模式被迫調整 至於背腹受敵的Arm，雖然憑藉著成熟生態積極展開行銷戰，但既有授權模式以及指令客製化彈性的缺乏，使其面對這些開源架構，也逐漸落於下風，其主要客戶都已經逐漸轉向RISC-V。 雖然主要的運算核心，如高階Cortex-A系列仍然統治著行動運算領域，但低階的M系列，甚至針對即時運算的R系列，都面臨極嚴苛的挑戰，在RISC-V的壓力下，當初軟銀收購Arm時所誇下的海口，恐怕會複製當初伺服器市占宣言的窘況：Arm在幾年前曾宣稱要在2021年占據伺服器市場25%的比重，但至今仍未超過1%。 為了保住IoT市場的優勢，或許Arm會在未來提出更激進的授權計畫，不僅要打入更大的市場，也同時要阻擋免費架構繼續攻城掠地，影響Arm的市場布局。 在中國市場，Arm mini China主要針對的就是IoT市場，除了有自己的架構研發團隊，在授權條件上也要優於Arm全球的其他市場，然而中國市場雖大，如果因為其對中國市場的授權優惠而影響了其他國家的客戶，對Arm而言恐怕也是得不償失，也因此，或許Arm應該考慮改變授權形式，將預期營收來源轉移至其他服務部份。 事實上，Arm已經宣布有限度地支援客製化的指令集，與RISC-V頗有異曲同工之妙。通過Arm強大的設計能力來對抗RISC-V的其他IP競爭者，當然，這對於保守的Arm，肯定會是一大挑戰。

Arm日前於台北萬豪酒店及新竹國賓大飯店，舉辦2019 Arm科技論壇，以「The New Era of Compute」為主軸，聚焦 5G、物聯網、人工智慧和機器學習等技術趨勢下所帶動的全新運算需求，以及如何透過從雲端到終端的裝置部署及管理，落實物聯網願景。今年兩個場次的論壇預計將吸引超過1,500名產業精英與會，與Arm一起攜手激盪出更多運算新紀元下的創新商機。 今年議程由Arm資深副總裁暨車用與物聯網事業部總經理Dipti Vachani揭開序幕，說明Arm如何以領先全球的前瞻技術，賦能從雲端到邊緣、從邊緣再到終端的所有運算。藉由提出以客製化SoC為核心的完全運算(Total Compute)，Arm 在強大的安全基礎下，令開發人員能更輕易地實現新世代複雜運算所需的極致效能。 Dipti Vachani表示，從自駕車、高度沉浸式VR到日漸增加的智慧家庭解決方案，科技的革新為人們生活帶來全新體驗，而Arm技術更是此一趨勢發展的核心。每年的Arm科技論壇都能給予我們直接與台灣產業精英進行深度交流的機會；我們期待透過這些前瞻技術的分享，持續協助在地合作夥伴釋放全球數以兆計連網設備的真正潛力。 全球已有超過1,500億枚已交付晶片搭載Arm領先技術，成為Arm解決物聯網部署與管理困境的關鍵。Arm資深副總裁暨物聯網雲端服務總經理Hima Mukkamala表示，我們正邁向數據驅動運算的時代，物聯網、5G和人工智慧等技術在此交融，企業可從物聯網生成的巨量數據中，獲取更多可執行的洞察、提供更完善的客戶服務，並創建新的商業模式。 Arm致力推動彈性且安全的物聯網解決方案，以平台安全架構(PSA)、免費開源的IoT作業系統(Mbed OS)，結合為混合環境打造的端到端管理平台Pelion，實現對資料連接、分析與管理的最佳支援。

AI、自動駕駛、5G等新興應用且皆須使用高速運算、高速傳輸、低延遲、低耗能的先進功能晶片。然而，在製程微縮技術只有少數幾家晶圓代工、IC製造業者可發展的情況下，異質整合(Heterogeneous Integration Design Architecture System, HIDAS)成為IC晶片的創新動能，Chiplets便趁勢崛起，成為半導體產業熱門話題。 益華(Cadence)產品市場總監孫自君表示，人工智慧(AI)與5G快速興起，相關應用陸續浮現，成為推動半導體產業未來成長的重要動力。這些應用皆需採用高速運算、高速傳輸、低延遲、低耗能的先進功能晶片。不過，製程微縮技術變得愈來愈困難，例如為了因應各式AI應用，晶片需更高的運算效能，這使得處理器核心數量、所搭配的記憶體容量、I/O數目都急速增加，要整合的元件數量越來越多，即便是使用先進製程，要將晶片尺寸更進一步縮小仍是十分吃力。 益華產品市場總監孫自君。 孫自君進一步說明，即便成功小型化之後，仍還有許多要素須考量，例如功耗、散熱等。小型化意味著將各種元件整合在一起，進行運算時所產生的熱能要如何有效的散熱是一大關鍵，因為熱會影響元件電性能力；另外，要達到更好的運算效率，也意味著功率損耗愈多。換言之，晶片小型化要兼具效能、體積、低功耗、散熱等多種要素，要在這麼小的空間實現這麼多(或是做更多)的事情；若再從IP的角度思考，要將各式各樣的IP(如記憶體IP、微控制器IP、類比線路IP等)整合在一起，接著各種組合試算和驗證，所以，晶片微縮過程可說既精密又複雜，也使得造價變得更加昂貴。 孫自君指出，業者都是追求獲利，而如何降低成本是最基本的考量，在隨著晶片微縮變得越來越複雜、價格也越來越高，業者也會開始思考，究竟是不是所有晶片都需要小型化，畢竟不是所有公司都有能力投入，也不是所有應用都需要非常高的運算效能，也因此， IC設計業、晶圓代工、封裝業者轉向發展晶片小型化外的製程技術，Chiplets的概念及方式也因而開始受到關注。 不過，要實現Chiplets系統也非輕而易舉，畢竟還是由許多晶片組成，因此在設計上仍會有許多挑戰。益華指出，使基於Chiplets成功的其中一項關鍵是確保中介層和封裝的設計正確，這些中介層將被多個高速訊號、時鐘、數據總線和地址通道填滿，才得以使訊號和電源完整性成為正確運行的必要條件。 為此，Cadence備有Sigrity/Clarity與Voltus工具，可以協助設計人員進行系統/板級與IC本體的訊號完整性和電源完整性分析。此一工具其中一項明顯優勢是包含兼顧電源的提取和分析，這對於緊密相關且基於Chiplets的系統中獲取正確結果十分重要；因為在跨IC，封裝與PCB系統的電源信號提取和分析系統中，訊號反射、串擾和同步開關噪聲很容易受到中介層電源網路中電源和接地阻抗的影響，而利用Chiplet模組化的優勢早期介入設計並納入考慮將有助於解決潛在問題減少開發的費用與時間。 而除了Sigrity，Cadence也還具有Virtuoso System Design Platform平台，該平台從電性感知布局演進至首創電性和模擬驅動布局，以確保電路完整性及效能。此一模擬驅動布局可有效解決關鍵電路和先進節點設計上的許多電電磁(EM)和寄生問題；簡而言之，該產品可供系統工程師無縫編輯並分析複雜度高的異構系統，並讓封裝、光電、類比IC和RF IC工程師在單一平台上作業。

Arm攜手財團法人國家實驗研究院台灣半導體研究中心(TSRI)與意法半導體(ST)揭曉 2019 Arm Design Contest 設計競賽得獎名單。冠軍由逢甲大學自動控制工程學系「一棒搞定」隊伍的「穿戴式智慧運動訓練分析系統」所奪得；亞軍與季軍則分別為來自成功大學生物醫學工程學系「Fantastic WTMH」隊伍的「心血管疾病快篩裝置」，以及台灣科技大學電子工程系「BEST Chocolate」隊伍的「多功能羽球發球機」。前三名隊伍皆能獲得價值30萬的Arm MDK-Pro開發工具，參賽成員更有機會獲得讓作品邁向商轉的資源支持，以及Arm Taiwan 的企業實習名額。 第14屆Arm Design Contest 設計競賽吸引來自全台 28 所大專院校百組參賽隊伍報名，競賽取「14」之諧音，以「Arm Idea, 實現創意有意思」為主軸，鼓勵學生結合生活中的實際觀察與研發實力，打造實用與創新兼具的前瞻性作品。 Arm主任應用工程師張維良表示，我們希望透過提供完整的軟硬體開發環境，培養學生對於身邊問題的解決能力，並期望能以Arm領先全球的運算技術，攜手年輕新秀一同建構理想中的智慧未來。 此次參賽隊伍使用搭載Arm Cortex-M7 處理器的STM32F7開發板與WI-FI模組，藉由Arm Cortex-M7高效能的運算表現和低功耗特色，輔以Keil MDK軟體開發工具，展現出加倍成熟的應用作品。 意法半導體亞太區資深產品行銷經理楊正廉表示，今年的作品深入運動、醫療、農業、工業等多元領域，看到不少具備商轉潛力的應用。隨著技術革新和台灣年輕新秀的創意與研發實力持續進化，相信在未來，前瞻性科技解決方案將能更快地走出實驗室，成為推進產業發展的關鍵助力。

一度只是高階裝置專屬的沉浸式體驗，如擴增實境、高傳真遊戲與以AI為基礎的全新行動與家庭使用案例，目前也逐漸成為主流市場的需求。讓開發人員得以存取針對日常生活裝置優化的高效能A 與媒體矽智財解決方案，可以實現新的AI驅動使用案例，提供包括語音辨識與Always-on能力與功能，也將不再由行動裝置所獨享。 從遊戲裝置到數位電視(DTV)，人工智慧現在已經無所不在；但考量到要促成這些回應式的體驗，端點必需具備更強的運算能力。例如，數位電視的智慧型體驗，包括智慧助理語音指令、節目即時翻譯至另一種語言，以及人臉辨識以強化家長監護。 為了達成這些功能，Arm宣布將推出兩個全新的主流ML處理器，以及最新的Mali繪圖與顯示處理器。這些矽智財加總起來，代表Arm有能力依需求調整規模，並把優質的體驗帶入消費者效率超高的日常生活裝置中。 這套全新矽智財套件包括：Ethos-N57 and Ethos-N37 NPUs，可實現 AI 應用並在ML的效能與成本、面積、頻寬與電池壽命限制之間達成平衡；Mali-G57 GPU，第一個以Valhall架構為基礎的主流GPU，可透過效能提升帶來沉浸式體驗；Mali-D37 DPU，利用最小的晶片面積達成最豐富的顯示功能組，成為入門裝置與小型顯示螢幕最適合的顯示處理器(DPU)。

第五波運算技術的匯集，像是人工智慧(AI)、5G 與物聯網(IoT)持續帶動令人驚訝的變化，並驅動全新的資料消費模型。在僅考量IoT的情況：即使還在發展初期，我們已經看到它褪去全球微型感測器網路的原始面貌，進一步擴展並包含所有高效能的端點：從智慧影像感測器到自駕車輛。 隨著IoT持續成長並帶動全球數位轉型，往上游雲端帶來巨大的資料海嘯，讓長期以來針對下游分配優化的網路基礎建設出現裂痕。它也驅動出一個迫切的需求，就是整個全球網際網路的架構，運算必須更為分散，因此對Arm Neoverse邊緣運算解決方案的需求也與日俱增。整個生態系統已經對這個挑戰作出回應，而針對我們過去一年內的進展，Neoverse已將過去的原始願景，轉換成今日能夠實現的應用。 展望未來，Arm將聚焦在為次世代的基礎設施科技奠定基礎，重點則擺在AI要如何才能更為分散。另外，隨著決策的要求朝邊緣移動，AI將扮演雙重的角色。除了依據資料本身包含的資訊作出及時決定外，當大量的資料需要導引至正確的位置時，AI從流量管理到封包檢驗都必須發揮功能。這同時是訓練與推論的問題，而傳統的電腦系統根本跟不上。傳統上在互聯網邊緣的網路橋接器現正迅速成為智慧運算平台，最終將導致我們稱為AI Edge的浮現，並在2025 年前為運算半導體潛在市場範圍(TAM)帶來高達300億美元的機會。 我們預計2035年達成的一兆個IoT裝置的世界，這將帶來全新規模的基礎設施與架構上的挑戰，技術也需要與時俱進才足以應付。在邊緣運算方面，這意謂 Arm將持續大量投資硬體、軟體與工具的開發，以便在基礎設施堆疊的每一個點，都賦予智慧決策能力。另一方面也說明在處理器層級與整個網路 - 從雲端到邊緣到端點裝置，將廣泛使用異質運算。