Arm、機械学習向け最新プロセッサ「Arm Cortex-M55」および業界初のCortex-M向けマイクロNPU「Arm Ethos-U55」を発表

Armの最新AIテクノロジーが、IoT分野でかつてないオンデバイス・インテリジェンスを実現

英Arm（本社：英国ケンブリッジ、日本法人：神奈川県横浜市、以下Arm）はこのたび、機械学習（ML）向けの最新プロセッサIPである「Arm® Cortex®-M55」と、業界初のCortex-M向けマイクロNPU（ニューラル・プロセッシング・ユニット）の「Arm Ethos™-U55」を発表しました。これらはArmの人工知能（AI）プラットフォームを大きく拡充する新製品で、両IPを組み合わせることによりマイクロコントローラのMLパフォーマンスを最大480倍向上させるよう設計されています。これら最新のIPと統合型ツールチェーンのサポートにより、電力的な制約のある数十億個単位の小型IoT/組み込みデバイスにおいて、オンデバイスでのML処理がかつてないレベルまで向上し、AI関連ハードウェアおよびソフトウェアの開発者は、これまで以上に柔軟にイノベーションを追求できるようになります。

発表の概要：

• Armが提供開始する業界初のCortex-M向けマイクロNPUと最新Cortex-Mプロセッサの組み合わせにより、ML処理をセキュアに、かつ最大480倍のパフォーマンス向上を達成
• 最新のIPにより、電力的な制約のある数十億個単位の次世代小型デバイスにおける、オンデバイスのML処理能力が飛躍的に向上し、あらゆる場所でのAI処理が実現
• 新プロセッサのあらゆる構成を対象に、開発者の生産性を高め、MLパフォーマンスを最大限に発揮できるように特化し、最適化されたソフトウェア開発フロー

Armのオートモーティブ／IoT事業部門シニア・バイスプレジデント兼ジェネラルマネージャーであるディプティ・ヴァチャーニ（Dipti Vachani）は、次のように述べています。「デバイスのメーカーや開発者があらゆる場所でのAI処理を実現するには、数十億個、最終的には数兆個ものデバイスにおいて、ML機能をローカルで提供する必要があります。それを実現するIPがArmのAIプラットフォームに加わったことで、どんなに小型なデバイスでも、オンデバイスでのML処理が新たな標準となり、取り残されるデバイスはなくなります。そして、人々の暮らしに大きな影響をもたらすさまざまな用途に向け、AIの可能性をセキュアに解放することが可能になります」

AIの発展や5Gの普及、そしてIoTが組み合わさり、オンデバイスのインテリジェンスが進化することで、コスト制約のある小型デバイスでも高度化・高機能化が実現します。同時に、クラウドやインターネットへの依存度が下がることで、プライバシーや信頼性のメリットも向上できます。セキュリティを念頭にゼロから設計されたマイクロコントローラで、こうしたインテリジェンスを実現することで、Armは今後、オンデバイスでのデジタル信号処理（DSP）機能やML機能の効率的な強化を目指す製品メーカーに対して、シリコンと開発のコストの削減、市場投入までの期間短縮といったメリットを提供していきます。

Arm Cortex-M55：AI処理に最適なCortex-Mプロセッサ
Cortex-Mプロセッサは、開発者に選ばれるコンピューティング・プラットフォームであり、Armのパートナー各社はこれまで、広範な用途に向けたCortex-Mベースのチップを累計500億個以上出荷してきました。新登場のCortex-M55は、Arm史上最高のAI機能を実現したCortex-Mプロセッサであり、Armv8.1-MアーキテクチャとArm Heliumベクタ演算処理技術(*1)を初めて採用しています。これにより、これまでよりも大幅に強力で、エネルギー効率に優れたDSP/MLパフォーマンスを実現します。Cortex-M55は、前世代のCortex-Mと比べてMLパフォーマンスは最大15倍、DSPパフォーマンスは5倍向上しており、効率化も図られています。

さらに、組み込みCPU向けのカスタム命令を実現する「Arm Custom Instructions」にも対応しており、プロセッサ機能を拡張し、特定のワークロードへの最適化を図ることができます。
*1) https://www.arm.com/company/news/2019/02/next-generation-armv8-1-m-architecture

Ethos-U55：Arm初のCortex-M向けマイクロNPU 
これまで以上に要求の厳しいMLシステムに対応するため、Cortex-M55は、Arm初のマイクロNPUであるEthos-U55と容易に組み合わせることができ、これによりMLパフォーマンスは、既存のCortex-Mプロセッサに比べて480倍向上します。

Ethos-U55は柔軟な構成が可能で、実装面積の制約のある組み込み/IoTデバイスのML推論の処理時間を短縮できるよう特別設計されています。その高度な圧縮技術により、消費電力とMLモデルのサイズを大幅に削減することで、従来は大規模システムでしか実行できなかったニューラル・ネットワークの実行が可能です。

シンプルなソフトウェアを通じて、あらゆる開発者にとって使いやすいセキュアなAIを実現
AI革命を実現するうえで、開発者エクスペリエンスが極めて重要であることをArmは理解しています。そのため、Cortex-M55とEthos-U55は、業界をリードするCortex-Mソフトウェア・ツールチェーンが完全にサポートしています。その結果、従来型のワークロード、もしくはDSP、MLのワークロードにおいて統合型の開発フローが保証されるだけでなく、TensorFlow Lite Microをはじめ、業界標準の機械学習フレームワークに対応した統合・最適化機能が実現します。開発者はシームレスなエクスペリエンスを通じて、あらゆるCortex-M/Ethos-U55の構成において最善のパフォーマンスを引き出すことが可能です。

セキュリティは、決して後回しにすることが許されず、IoTシステムを拡張していく上で不可欠な要素といえます。最高にセキュアな設計を担保し、PSA Certified認定製品へのシームレスな連携を実現するため、今回発表の新プロセッサとCorstoneリファレンス・デザインはArm TrustZoneに対応しています。これにより、SoC全体におけるセキュリティ機能の実装が、これまで以上に容易になります。

エコシステムを支援
新しいCortex-M CPUとEthos マイクロNPUは、シリコン設計者やデバイスメーカーの支援に向けたArmの取り組みの最新の成果であり、いかに小型のエンドポイントでも、Armアーキテクチャによる俊敏なイノベーションを実現することで、IoT分野における創造性と革新の原動力となります。このテクノロジーは、Amazon、Alif Semiconductor、Bestechnic、Cypress、Dolby、Google、NXP、Samsung、STMicroelectronicsなどのエコシステムパートナー各社をはじめ、業界からの幅広いサポートを得ています。

数十億個単位のデバイスに、いかにAI機能をもたらすかについては、Armのオートモーティブ／IoT事業部門シニア・バイスプレジデント兼ジェネラルマネージャーであるディプティ・ヴァチャーニ（Dipti Vachani）による、こちらのブログ記事（英文）をお読みください。
http://www.arm.com/blogs/blueprint/ai-for-iot-devices

Cortex-M55とEthos-U55の技術的な詳細情報については、以下のリンク先をご参照ください（英文）。
https://www.arm.com/products/silicon-ip-cpu/cortex-m/cortex-m55
https://www.arm.com/products/silicon-ip-cpu/machine-learning/ethos-u55

Armについて
Armのテクノロジーは、コンピューティングとコネクティビティの革命の中心として、人々の暮らしや企業経営のあり方に変革を及ぼしています。そのエネルギー効率に優れた高度なプロセッサ設計は、1,600億個以上のチップを通してインテリジェントなコンピューティングを実現してきました。Armのテクノロジーは各種センサーからスマートフォン、スーパーコンピュータまで、さまざまな製品をセキュアにサポートしており、世界人口の70%以上に使用されています。さらに、このテクノロジーにIoTソフトウェアやデバイス管理プラットフォームを組み合わせ、顧客がコネクテッドデバイスからビジネス価値を生み出すことを可能にしています。Armは現在1,000社以上のテクノロジーパートナーとともに、チップからクラウドまで、演算が行われるあらゆる分野における設計、セキュリティ、管理を支える技術の最先端を担っています。

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