Armv9 是 Arm 針對未來人工智慧、安全性與特定運算需求的解決方案

March 31, 2021

新聞重點:

  • 全新的 Armv9 架構將成為未來 3,000 億顆基於 Arm 架構晶片的重要驅動
  • 基於通用運算的經濟效益、設計自由度與容易取用等優勢上的先進特定處理能力
  • 帶來更高的效能、強化的安全性,數位訊號處理及機器學習能力

Arm(安謀)於今(31)日推出 Arm®v9 架構,以因應全球與日俱增的對安全性、人工智慧(AI)與無所不在的特定處理的需求。Armv9 立足於 Armv8 的成功基礎,是十年來首次推出的全新 Arm 架構;如今 Armv8 在所有需要使用運算的地方,驅動著每瓦的最佳效能。

Arm 執行長 Simon Segars 表示:「我們在展望由 AI 定義的未來時,必須鞏固尖端運算的基礎,以因應即將到來的獨特挑戰。」他說:「Armv9 正是解決方案。它將成為接下來 3,000 億顆基於 Arm 架構晶片的先驅。這些晶片將由來自對於普遍、特定、安全與強大處理力的需求所驅動,同時建構在通用運算的經濟效益、設計自由度與容易取用等特性上。」

基於 Arm 架構的晶片出貨量持續攀升,過去五年來已經出貨超過 1,000 億個基於 Arm 架構晶片的裝置。依目前的速度推估,不管是在終端裝置、數據網路內,或是雲端上,全球 100% 的共享數據很快的都將藉由 Arm 的技術來處理。上述這種無所不在的運算使 Arm 責無旁貸,必須在 Armv9 架構上推出具備更高安全性、更佳效能,以及其他全新功能。隨著 AI、物聯網與 5G 在全球的強勁發展,Armv9 將加速從通用運算轉為特定運算的應用。


安全性:運算最大的挑戰
為了面對當今最大的科技挑戰-亦即保護全世界的數據,Armv9 架構藍圖推出 Arm 機密運算架構(CCA)。機密運算是在硬體架構的安全環境中執行運算,以協助保護部份使用中的程式碼與數據不被存取或修改,甚至特殊權限軟體也無法如此。

Arm CCA 將導入動態設置機密領域的概念,讓所有應用程式皆能在非安全與安全世界中使用。例如,在商業應用裡,機密領域可以在系統中保護使用中、閒置與傳輸中的具商業敏感性的數據與程式碼。Pulse 近期的調查顯示,超過 90% 的企業決策者表示,若企業具備機密運算,將能降低在安全方面投入的成本,轉而大幅提高對工程創新研發的資源。

微軟 Azure Edge 與平台事業部企業副總裁暨技術長 Henry Sanders 表示:「我們無法以一體適用的解決方案,應對從終端到雲端越來越複雜的使用場景。」他指出:「因此,異質運算變得越來越無所不在,而它也需要硬體與軟體開發人員間更大的綜效。Arm 與微軟密切合作開發出來的 Armv9 機密運算功能,即是一個很好的硬體與軟體展現綜效的實例。Arm 具有獨特的地位,能在生態系核心加速異質運算,並在驅動數十億個裝置的架構平台上促進開放創新。」


無所不在的 AI 需要特定及可擴充的解決方案
AI 工作負載具有無所不在且範圍廣泛的特性,因此需要更多元與特定的解決方案。到 2020 年代中期,1全球預計將有超過 80 億個正在使用且具備 AI 功能的語音助理裝置,且 90% 或更多的終端裝置應用將包含 AI 元素以及基於 AI 的介面,如視覺或語音2

為了對應這個需求,Arm 與富士通合作並研發可擴展的向量延伸指令集(SVE)技術,該技術成為全球速度最快的超級電腦富岳的核心。在 SVE 的基礎上,Armv9 將包含這些延伸指令集的進階版本 SVE2,以便在廣泛的應用情境中,實現強化機器學習(ML)與數位訊號處理(DSP)能力。

SVE2 可強化在 CPU 上運行的 5G 系統、虛擬與擴增實境,與機器學習等工作負載的處理能力,例如影像處理與智慧家庭應用。在未來幾年內,Arm 將大幅強化 CPU 內部的矩陣乘法能力,進一步擴展 Arm 的 AI 技術能力,同時持續推動在 MaliGPU 與 Ethos NPU 的 AI 創新。


透過系統設計讓效能極大化
在過去五年間,Arm 架構每年為 CPU 提供的效能提升都超越業界平均速度。Arm 也將在 Armv9 世代維持這樣的速率,預計未來兩代的行動與基礎架構 CPU,都將有超過 30% 的效能提升。

然而,隨著產業從通用運算朝向無所不在的特定處理發展,每年兩位數的 CPU 效能提升已經不夠。除了強化特定處理能力,Arm 的全面運算設計方法藉由聚焦系統層級的硬體與軟體優化以及 應用場景效能的提升,加速整體運算效能。

藉由將全面運算的設計原理應用到針對汽車、終端、基礎架構與物聯網解決方案的所有 IP 產品組合,Armv9 系統層級技術將橫跨所有 IP 解決方案,並優化個別 IP 的表現。此外,Arm 也正在開發多項技術,以提升頻率、頻寬、快取大小並降低記憶體延遲,極大化基於 Armv9 架構的 CPU 效能。


為下個十年的運算勾勒特殊願景
Arm 資深副總裁暨首席架構師與院士 Richard Grisenthwaite 表示:「更複雜的 AI 工作負載要求,帶動了對於安全升級與特定處理的需求,這將成為開啟全新市場和機會的關鍵。」他指出:「Armv9 將讓開發人員縮短硬體與軟體間的關鍵落差,以打造並設計出未來值得信賴的運算平台,同時促成標準化,來協助我們的合作夥伴在更快的產品上市時程、成本管控與打造專屬的獨特解決方案能力之間取得平衡。」

您可以在這裡找到更多有關 Arm 對於未來十年運算的願景,該網頁包含數則深入且可隨選的影片。

  • Simon Segars 分享 Arm 在實現下一代基於 Armv9 的特定運算過程中,Arm 如何發展生態網絡與未來願景。
  • 由Richard Grisenthwaite 以及技術領導團隊說明 Arm 架構的未來。
  • Simon Segars 與微軟總裁 Brad Smith 的高峰對話。
  • 與 Google、富士康、微軟、NVIDIA(輝達)、NXP(恩智浦半導體)、Unity、福斯汽車、Zoom,與其他 Arm 生態系夥伴就未來展望進行對談。

1Statista Research Department, Jan 22, 2021

2IDC FutureScape Outlines the Impact "Digital Supremacy" Will Have on Enterprise Transformation and the IT Industry


--完--


合作夥伴證言:
「Ampere 對於未來十年的雲端運算抱持極大願景。我們對未來架構的進展,以及 Armv9 的寬廣設計彈性感到相當興奮。在這些基礎上,Ampere 將持續創新,並推出效能領先業界的雲端原生處理器,在各市場達到一定的市場規模。」

Ampere Computing 產品長 Jeff Wittich

 

「多年來,我們在驗證、實作與系統設計方面持續與 Arm 有著密切合作,讓我們共同的客戶得以在 AI、行動與高效能運算等市場,以更卓越的品質實現他們的系統單晶片設計。Armv9 優異的市場定位,能提供及滿足未來產品所需的持續提升的效能、安全性與特定需求;我們優化的數位流程也已證實了初步成功,展示了 Armv9 架構在功耗與效能上的優勢。」

益華電腦(Cadence)總裁 Anirudh Devgan



「Crytek 與 Arm 的策略合作,是我們切入手遊市場的關鍵。我們很興奮看到 Armv9 將讓未來的 CRYENGINE 開發人員能夠在十年前無法取得的圖形擬真度上,打造更安全的行動內容。」

Crytek 執行長 Avni Yerli



「我們的 MIH 聯盟正在打造一個開放的平台,可以加速電動車的創新與部署。Armv9 的全新架構發展,將得以為平台的處理效能與安全性賦能,實現汽車電動化的大幅改變。」

富士康技術長 魏國章



「我們與 Arm 進行的合作,讓我們不但得以打造出驅動全球最快速超級電腦的 CPU,富士通同時也是協助開發可擴展的向量延伸指令集(SVE)的先驅與合作夥伴。期待藉由未來十年的持續合作,我們能壯大不斷成長的高效能運算生態系和創新伺服器等級平台,讓我們維持強大的市場競爭力。」

富士通平台開發部門負責人暨資深副總裁兼執行長 Naoki Shinjo



「提升連網裝置的安全性,需要軟體與硬體團隊的密切合作;而我們與 Arm 的合作,即是這兩個團隊如何正確共同開發的絕佳示範。減少記憶體相關的漏洞對於提升各式連網裝置的安全來說,極為重要,我們也期待看到記憶體標籤(MTE)技術為產業提升安全標準的成果。」

Google 安卓系統安全性與隱私性工程事業部副總裁 Dave Kleidermacher



「長期以來,邁威爾科技與 Arm 秉持為市場導入創新優化解決方案的共同願景,包括從雲端到網路邊緣。Arm 在架構上的進展,為我們的合作關係提供強而有力的支撐力量。我們期待看到未來的持續合作,推出最佳矽晶圓與軟體技術來服務全球數據基礎設施需求。」

邁威爾科技策略長暨網路暨處理器事業部執行副總裁 Raghib Hussain



「聯發科技與 Arm 在包括行動裝置、筆電到數位電視等多項產品方面,已密切合作多年。Arm 架構的可擴充性、效能表現以及設計創新,都是協助聯發科技擴展產品系列的關鍵。Armv9 架構的推出,將在次世代天璣 5G 系列產品的性能表現與使用者體驗的提升上,扮演重要角色。」

聯發科技技術長 周漁君



「NVIDIA 認為 AI 促進轉型的力量深入遊戲、自駕車、企業資料中心與嵌入式裝置,可以帶來龐大的商機。我們期待透過與 Arm 持續的合作,運用 Armv9 達成各種過去無法想像的運算可能。」

NVIDIA(輝達)硬體工程事業部資深副總裁 Brian Kelleher



「具備極高能源效率與毫不妥協的安全高效能運算基礎,是智慧終端年代不可或缺的。Arm 與恩智浦已合作多年,雙方的共同準則就是打造可以協助客戶實現智慧終端裝置完整價值的技術。」

恩智浦半導體終端處理事業部資深副總裁暨總經理 Ron Martino



「利用 Arm 技術驅動的 OPPO 智慧手機,為用戶提供恰到好處的效能、功耗效率與安全表現。全新 Armv9 架構兌現了 Arm 持續創新的承諾,將讓產業在未來得以打造全新、更具智慧,乃至於更安全的體驗。」

OPPO 副總裁暨 OPPO研究院院長 劉暢



「Arm 技術已將常時連網裝置的體驗提升到全新境界,並為像 PicsArt 這樣的公司改變了遊戲產業的局面,讓幾億萬人的創造力都能被驅動。行動裝置的運算效能讓我們得以在圖片與與影片編輯技術的基礎上發揮創意,我們希望透過Armv9 架構增強的效能和能源效率的優勢,在基於 Arm 技術的解決方案上創造更多新體驗,並將我們用戶創作的內容帶領到更高的層次。」

PicsArt 共同創辦人暨技術長 Artavazd Mehrabyan



「現代的雲端環境正持續進化,以支援範圍更廣的硬體選項與差異化,而這也是朝向優化工作負載運算趨勢的一環。紅帽與 Arm 緊密合作,打造擁抱這種彈性的共用與開放技術標準,同時保有橫跨不同平台的相容性。我們樂於與 Arm 在今日發布的 Armv9 架構上持續合作,並期待它賦予我們各種新能力,從強化的架構效能、先進的安全功能,到開放混合雲上更廣泛的各式工作負載。」

紅帽公司技術長 Chris Wright



「瑞薩電子身為汽車產業系統單晶片的領導供應商,專注於協助我們客戶實現汽車未來的願景。Armv9 技術將提供產業開啟全新車用的可能性所需的安全性、效能與先進的 AI 能力,包括更高層級的自動駕駛與次世代移動性的強化座艙體驗。」

瑞薩電子自主解決方案事業部副總經理 Takeshi Kataoka



「Arm 次世代的 Armv9 架構,在安全性與機器學習方面有著顯著提升,而這也是未來行動通訊裝置著重的兩個領域。在與 Arm 合作的同時,我們也預計看到新的架構為次世代的三星 Exynos 行動處理器,帶來更多樣的創新。」

三星電子系統單晶片開發部執行副總裁 Min Goo Kim



「我們與 Arm 的長期合作,讓我們得以跟上複雜的系統單晶片設計與開發速度。我們期待 Armv9 可以帶來全新的運算能力,讓工程師能夠自由地進行創新,並打造全新境界的效能與效率表現。」

西門子數位化工業軟體 Mentor IC-EDA 執行副總裁 Joseph Sawicki



「新思科技過去 30 年來與 Arm 的密切合作,已經帶來一種具左移測試方式(shift-left approach)的創新技術,協助我們共同的客戶應對來自各種市場應用的複雜系統單晶片挑戰。使用 Armv9 架構,以及新思科技領先業界的數位設計與驗證全流程平台解決方案、融合設計平台與驗證連續平台等,可以讓我們共同的客戶達成最佳的功率、效能、面積,提升成果品質,並加速開發周期。智能化設計的 Armv9 架構將在各種市場開啟許多全新可能,而我們也期待持續合作,以 Arm 最新且最先進的架構面對次世代的挑戰,包括 3D IC 設計、機器學習與智慧流程,以及電壓與溫度監控。」

新思科技(Synopsys)產品行銷部副總裁 Sanjay Bali



「在過去的十年中,台積公司與 Arm 緊密合作,完成了幾項重要里程碑,幫助我們共同的客戶進行晶片創新,並加快上市時程,例如業界第一個64位FinFET(鰭式場效電晶體)製程的晶片實作、第一個 16奈米FinFET製程的Arm big.LITTLE™ 設計及製程的共同優化,以及針對高效能運算的第一個 7 奈米 Arm 架構的CoWoS® 小晶片。我們恭賀 Arm 推出了 Armv9 架構,並期待雙方持續合作,藉由優化PPA的設計平台,加速應用在智慧型手機、高效運算、汽車、AI 與機器學習,以及 IoT的次世代 SoC 設計。」

台積公司設計架構管理處副總裁 Suk Lee



「Arm 從成立以來,就持續帶動我們今日看到的各種引領行動運算革命的創新。我們在新技術與優化方面的密切合作,確保 Unity 的遊戲引擎充份利用下層的基本硬體,達成立即可用、同級最佳的行動效能與效率,並讓開發人員得以專注達成他們的願景。全新的 Armv9 架構將以幾何級數的速度提升運算能力,並讓 Unity 的開發人員可以為全世界數百萬名玩家帶來更豐富的遊戲體驗。」

Unity Technologies 研發資深副總裁 Ralph Hauwert



「Arm 推出的 Armv9 架構是全球行動領域最新的架構,將為未來行動終端裝置提供更強的運算力和更安全的保障。我們期待新一代基於 Armv9 架構的處理器在未來產品應用中優秀的表現,能夠幫助 vivo 進一步打造優質的差異化產品,一如既往地服務使用者。」

vivo 資深副總裁暨技術長施玉堅



「我們的客戶正在採用基於 Arm 架構的 智慧網卡s,以提升基礎架構的效率及安全性。我們之前透過 VMware Project Monterey 宣布對智慧網卡 提供支援;VMware Project Monterey 的用意即在於優化效能、導入零信任的安全性模型、讓分散式防火牆更為實用,並首度把 VMware 管理價值延伸到裸機環境。現在有了 Armv9,我們可以與夥伴一起在混合雲上實現更高的安全性與更佳的效能。」

威睿(VMware)雲端平台事業部行銷副總裁 Lee Caswell



「小米與 Arm 的合作已經為全球各地帶來優質的行動體驗。全新的 Armv9 架構將協助小米透過優質的運算效能、最大化的安全性與先進的機器學習能力,持續把創新帶給數百萬名用戶,並打造出更直覺、更具智慧的行動體驗。」

小米集團董事長暨執行長雷軍



「從智慧型手機到筆記型電腦的行動體驗正在快速變化,尤其是 2020 年,更面臨了要連結全世界的挑戰。視訊通訊幫助我們保持個人與工作上的聯繫,甚至在封城時能夠繼續就學。在這種新常態下,我們看見市場對於強大運算效能、效率和安全性的需求。我們很期待 Armv9 架構,以及 Zoom 與 Arm 的合作所提升的跨平台虛擬體驗。」

Zoom 首席技術長 Brendan Ittelson

延伸素材:

關於 Arm

做為運算及連網革命的核心,Arm 的技術正改變著人們生活及企業運作的方式。Arm 先進的低功耗處理器設計與軟體平台,已促成 2,000 億顆晶片的先進運算,我們的技術安全地驅動包含感測器、智慧型手機甚至於超級電腦等各式應用的電子產品。Arm 攜手超過 1,000 家的技術合作夥伴,將前端的設計、安全、管理,全面應用在從晶片至雲端所有連結 AI 運算的領域。


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