Arm 推動「工業邊緣」邁向靈活、AI 就緒的高能效運算架構。

作者：Arm 邊緣 AI 事業部市場行銷總監 Pablo Fraile

工業自動化正在經歷一場根本性的變革。從工業 PC 到邊緣閘道和智慧感測器，邊緣端的運算需求正在快速變化。人工智慧 (AI) 正在從雲端走向更多實際的環境。過去側重在可預測、單一用途工作負載設計的系統，如今必須在動態、高度混合的設置中，運行可更新且具備安全防護的智慧應用。

傳統的運算架構向來是針對大量的、低差異化的任務進行最佳化，難以適應當前新的需求。隨著工業 OEM 廠商不斷追求更高的靈活性、可擴展性和 AI 能力，以 AI 加速、高能源效率、即時效能和軟體可攜性為核心的 Arm 架構正日益受到青睞。

邊緣 AI 重新定義工業運算

第四次工業革命已不再是紙上談兵。AI 和機器學習 (ML) 正日益融入針對工業應用的邊緣運算，應用於機器人引導、預測性維護管理、能源使用最佳化等方面。但這種轉變也提出多項新的要求：

• 在邊緣端（靠近感測器和執行器）進行 AI 推論；
• 即時回應，滿足控制和安全方面的需求；
• 在散熱受限的環境中，保持低功耗運行 ；
• 安全且由軟體定義的平台，確保易於更新和部署。

對許多 OEM 廠商而言，這些挑戰並非遠慮，而是眼前必須克服的阻礙。當今高度混合的製造環境，正將傳統運算架構推向極限，其中有三大關鍵難題阻礙了邊緣端的創新：

• 能源效率低下，限制裝置外形和散熱設計方面的創新；
• 面對各類工作負載，AI 加速的可擴展性存在侷限 ；
• 軟硬體整合缺乏靈活性，延遲了邊緣端的創新步伐。

因此，運算平台必須更具適應性、功耗要更低且更易擴展，而這些正是 Arm 架構系統的典型特質。

為何工業 OEM 廠商正在向 Arm 架構遷移

在工業邊緣場域中，向 Arm 架構運算平台轉移的趨勢，正由以下幾項關鍵因素加速推動：

• 內建 AI 加速功能，支援在邊緣端運行 AI 模型，進而在對延遲敏感的環境中實現即時決策；
• 優異的每瓦效能，支援運算密集型任務時，不會超出功耗預算，進而實現更緊湊、散熱效率更高的設計；
• 平台可擴展性強，從微控制器到伺服器級處理器，採用通用架構，進而簡化跨產品線的開發，縮短產品上市時間；
• 邊緣到雲端的軟體可攜性：讓開發者能在雲端進行訓練，並順利部署至邊緣端，減少程式碼重寫需求，加快部署週期。
• 多元化的晶片生態系，加速創新反覆運算，為自動化機器人和工業控制系統提供量身定製的設計方案；

軟硬體長期發展路線圖保持一致，使 OEM 廠商對全生命週期的支援充滿信心，並能採用針對未來的架構實現標準化。

最新的 Armv9 架構整合上述各項能力，涵蓋從針對邊緣 AI 應用的較小的 Arm Cortex-A320 CPU 核心，到最新的 Arm Neoverse 雲端核心，已被領先的工業晶片廠商廣泛採用，並內建 AI 加速指令。這種架構層面的一致性可簡化開發流程，降低維護複雜度，並加速創新進程，特別是在 AI 模型逐步實現透過軟體進行更新升級的情況下，更是關鍵。

Arm 的平台產品策略，將靈活的運算 IP、可靠的軟體工具，與充滿活力的生態系相結合，正協助 OEM 廠商降低開發阻力，同時在邊緣端實現更高的整合度、智慧化水準與控制能力。包括西門子在內的工業 OEM 廠商已經開始擁抱這種轉變。

西門子積體電路與電子研發及預開發部門主管 Herbert Taucher 表示：「西門子致力於促成邊緣端應用的 AI 潛力。而基於 Armv9 的邊緣 AI 平台將協助西門子進一步擴展高度安全、高效能且高能源效率的 AI 創新產品組合。」

圍繞邊緣 AI 進行設計

對於開發者和產品負責人來說，轉向 Arm 架構不僅代表著能享有更多 Arm 架構的優勢，更能透過以下方式開闢全新的設計路徑：

• 涵蓋 CPU、GPU 和 NPU 的異質運算架構，可更有效率地支援嵌入式 AI；
• 可透過軟體進行更新的智慧技術，使 AI 模型在無需重新設計硬體的情況下，也可不斷演進；
• 散熱和能源效率的提升，使無風扇、堅固耐用或精巧型等全新裝置形態成為可能；
• 現代化的 DevOps 工作流，由容器化和雲端原生 ML 工具提供支援。

憑藉著從邊緣端到雲端的統一架構基礎，開發者能夠實現更靈活的開發、更迅速的反覆運算，並在產品生命週期內有效降低開發阻力。施耐德電氣基於 Arm SystemReady 建構的概念驗證就是很好的例子，展示標準化的 Arm 平台如何簡化部署並加速工業創新。

未來屬於邊緣原生技術

隨著越來越多的智慧技術轉移到資料中心之外，運算架構也必須隨之演進。次世代工業系統將不再受制於傳統限制，而是以滿足具體的應用需求為導向，包括邊緣端的 AI 能力、靈活性和即時效能。

整體發展趨勢已清晰可見：工業運算正逐步邁向邊緣原生，並以 Arm 架構為原生平台。

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關於 Arm

Arm 是業界效能最高且最節能的運算平台，其無可比擬的應用範疇觸及全球所有連網使用者。為因應全球對運算永無止境的需求，Arm 提供先進的解決方案，使全球領先的科技公司得以釋放前所未有的 AI 體驗與功能。透過與全球最大的運算生態系及 2,200 萬名軟體開發者的共同努力，我們正在 Arm 平台上建構 AI 的未來。

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