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嵌入式边缘AI引领全新世代,开启崭新视野

GPT、大模型、LLM……这些跟AI有着密不可分关系的词汇,现今充斥着整个我们能接触到的每个信息渠道。从去年年底ChatGPT惊艳亮相,AI开启了极速狂飙的迅猛发展。一时间,类GPT的大语言模型如雨后春笋,遍地开花。

在这股AI大浪潮中,更多围绕着AI算法的新技术和新路线纷纷涌现,具有前瞻性眼光的企业也开始探索引领全新AI时代的技术,博世就是其中之一。

近日,近日,第11届EEVIA年度中国硬科技媒体论坛暨产业链研创趋势展望研讨会在深圳召开,Bosch Sensortec GmbH 高级现场应用工程师皇甫杰在探讨会上,介绍了博世在嵌入式AI与MEMS传感器上取得的成绩。皇甫杰在演讲中表示,AI与传感器的结合,将推动边缘AI计算迈向一个新台阶,这也是博世未来站在金字塔尖,为整个行业擘画的蓝图。

皇甫杰 Bosch Sensortec GmbH高级现场应用工程师


据介绍,皇甫杰所在的博世半导体隶属于博世汽车的市场领域。博世半导体拥有 50 年的相关开发和产品开发经验,涉及到四大产品模块:一是功率器件,主要是车规的功率器件,包括碳化硅芯片;二是ASICs 芯片,也是属于车规产品;三是车规半导体、车规 MEMS 传感器,涉及到加速器、陀螺仪、其他传感器等;四是消费类的 MEMS,主要聚焦在消费类的电子产品,包括手机、穿戴、IoT 等设备方面。

持续深耕半导体行业

普通人对博世的主要印象,来自于他是全球知名汽车工业供应商。其实在半导体领域,博世早已开始涉足。

皇甫杰表示,早在1996年,Bosch就推出第一颗MEMS传感器,基于6英寸MEMS wafer,而第一颗传感器正用在车规。从2005年开始,Bosch成立了Bosch Sensortec,聚焦于消费电子产品,意味着Bosch从车规领域拓展到了消费领域。2007年,Bosch Sensortec在中国上海成立了亚太总部,2007年所有Bosch MEMS传感器出货量也突破10亿颗。

2010年,Bosch在德国的罗伊特林根工厂量产8英寸晶圆,2018年MEMS传感器出货量突破100亿颗。2021年在德累斯顿成立了12英寸晶圆厂,同时MEMS传感器出货量突破150亿颗。而到目前为止,包括车规级和消费级在内的传感器出货量突破180亿颗。

可以看到,博世的传感器产业从汽车开始,已经慢慢拓展到包括手机、穿戴产品在内的消费领域,再渗透到现在的IoT领域。而目前,博世传感器正在向边缘AI计算方向发展。

传感器进化:由基础向智能

皇甫杰表示,从早期2000年初,传感器的作用就是一个物理信号的检测,检测物理信号然后提供给上层使用,所以它是单一的MEMS和模拟前端,直接把物理信号转成一个电信号提供出来,相对功能比较单一。后来在持续发展的过程中,传感器中又集成更多的算法和软件的功能,可以去做一些定制化的配置,集成一些更丰富的功能,甚至可以往里面放一颗可编程的处理器,做算法的集成,让它实现更多的功能。

而到了今天,边缘AI算法也可以集成到小小的传感器产品里面去。这是因为现在的处理器已经可以做到非常低的功耗,处理能力也可以实现AI算法的运行。所以在整个过程中,传感器这个单一的硬件慢慢承载了更多的任务,去做更智能的应用场景。

嵌入式边缘AI引领全新世代,开启崭新视野

传统的AI方案整个架构中,成千上万的硬件传感器,承载的就是一个信号的传递的功能,它通过通过无线的方式把采集的物理信号传递到网络端,网络端收到成百上千甚至上万个传感器的信号之后,可以对大数据做建模,在云端提供一些智能的响应、智能的策略。

而现在更多的边缘AI算法可以集成到传感器本体里面,因为传感器只要集成一个超低功耗的处理器,就可以完成这种AI推理的工作。这也是Bosch Sensortec现在正在做的事情。

据皇甫杰介绍,将AI算法集成到传感器中来运算,有诸多好处。一是可以在器件端做定制化或个性化,让传感器识别精度适应每一个独立的用户,而不是一个算法应用到所有用户,因为用户是有差异的。

第二,传感器的数据不需要上传到云端,数据只存在设备本身甚至传感器内部。这样可以保证传感器数据或用户数据的安全性。

第三,实时响应,无需将数据上传云端再反馈到设备端,直接在器件里面做响应,所以速度会更快。

第四,进一步减少设备功耗,延长电池使用寿命或日常使用时间。

为了更好地展示博世在嵌入式AI方面所取得的成就,皇甫杰列举了几个产品案例。其中包括ACC和陀螺仪二合一的传感器BHI380,命名中的B代表Bosch,而H代表则代表hub。

还有四合一环境传感器BME688,它集成了温度、气压、湿度、气体四类检测功能,也是目前世界上最小的四合一环境传感器。基于这个环境类传感器,博世给用户提供一个微环境的监测,甚至可以做一些微环境的天气预报预估,以及配合智能家居的联动等。

此外皇甫杰还介绍了新的气压传感器BMP581,它可以进行坐标、海拔、运动等多种场景的检测应用。通过详细的介绍,我们了解到了MEMS传感器在IoT行业的巨大前景,以及端侧AI在未来的重要地位。

结语

科技成就生活之美”,是博世一直坚持的企业理念。随着AI技术的不断进步,AI加持下的智能传感器将再一次改变人类的日常生活,让更多的人享受到科技带来的美好生活。

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