npu芯片是什么 npu芯片有什么用

Release time：2023-07-06
author：Ameya360
source：网络
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　　数字时代人工智能的高效应用，需要大量的计算资源来处理复杂的算法和海量的数据。为了满足这一需求，NPU芯片应运而生。那么NPU是怎样的芯片?下面跟随AMEYA360电子元器件采购网一起了解一下NPU芯片基础知识点。

npu芯片是什么 npu芯片有什么用

　　一、NPU芯片定义

　　NPU是"神经网络处理单元"(Neural Processing Unit)的缩写。NPU是一种专门设计用于进行人工神经网络计算的处理器或芯片。它被广泛用于加速人工智能任务，特别是深度学习和机器学习算法。

　　传统的中央处理器(CPU)通常用于执行通用计算任务，但对于处理大规模的神经网络计算，CPU的处理效率相对较低。NPU通过专门的硬件架构和优化的指令集，能够高效地执行神经网络的计算任务，提供更高的性能和能效。

　　二、NPU芯片原理

　　NPU芯片的工作原理涉及以下几个关键方面：

　　神经网络计算：NPU芯片的主要目标是高效执行神经网络计算。它通过并行处理和特定的硬件设计来加速神经网络的前向传播和反向传播过程。NPU芯片利用矩阵乘法、卷积运算、激活函数和归一化操作等算法来执行神经网络的计算任务。

　　神经网络加速器：NPU芯片通常包含专门的神经网络加速器，用于高效执行神经网络的计算。这些加速器具有优化的硬件架构，如向量处理单元、矩阵乘法单元、卷积单元和激活函数单元等。这些加速器能够在硬件级别上执行大规模矩阵运算和卷积运算，以提高神经网络计算的效率。

　　指令集和优化：NPU芯片配备了特定的指令集，以支持神经网络计算所需的操作。这些指令可以在硬件级别上执行神经网络的计算操作，如乘法、加法、卷积等。NPU芯片的指令集通常经过优化，以提高指令的执行效率和吞吐量。

　　数据流与内存优化：NPU芯片的设计通常优化了数据流和内存访问，以减少数据传输和内存延迟对计算性能的影响。这包括使用数据重用、数据流缓冲和局部存储等技术，以最大程度地减少数据的移动和存取时间。

　　网络模型支持：NPU芯片要能够适应不同类型的神经网络模型和算法。为此，它们通常支持常见的神经网络层类型，如全连接层、卷积层、循环神经网络层等，并能够执行各种常用的计算操作。此外，NPU芯片还需要具备灵活的架构，能够通过软件更新或固件升级来支持新的神经网络模型和算法。

　　三、NPU芯片特点

　　1、高效性能：NPU芯片经过专门的硬件设计和优化，能够高效执行神经网络计算。相对于传统的通用处理器，它具有更高的计算能力和更快的计算速度。这使得NPU芯片在处理大规模神经网络任务时能够提供更快速、更高效的性能。

　　2、低功耗：NPU芯片采用了功耗优化的设计，以最小化功耗并提高能效。相比使用传统处理器进行神经网络计算，NPU芯片能够在相同的功耗下完成更多的计算任务，从而延长设备的电池寿命，或者在同样的功耗下提供更高的性能。

　　3、专门化设计：NPU芯片是专门为神经网络计算任务而设计的，它采用了特定的硬件架构和指令集，以加速神经网络算法的执行。与通用处理器相比，NPU芯片在神经网络计算方面具有更高的效率和优化程度。

　　4、硬件加速：NPU芯片通过硬件加速来执行神经网络计算，与使用软件库进行计算的方式相比，它能够提供更高的计算性能。这种硬件加速可以大幅提升神经网络任务的执行速度，并在实时应用中实现更低的延迟。

　　5、弹性和可扩展性：NPU芯片通常具有灵活的架构，能够适应不同的神经网络模型和算法。它们支持多种神经网络层类型和计算操作，并能够通过软件更新或固件升级来支持新的神经网络模型和算法。这种可扩展性使得NPU芯片能够适应不断演进的人工智能应用需求。

　　四、NPU芯片应用

　　NPU通常被应用于各种设备，包括智能手机、平板电脑、物联网设备和云服务器等。它可以加速图像识别、语音识别、自然语言处理等人工智能任务，提供更快速、更准确的结果。

　　新一代的NPU芯片将继续追求更高的性能和能效，采用更先进的硬件架构和算法优化。同时，与其他领域的芯片(如图形处理器GPU和张量处理器TPU)进行混合集成，以实现更全面的计算能力，也是未来NPU芯片发展的趋势之一。

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全面掌握芯片散热设计基本概念
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全面掌握芯片散热设计基本概念

　　一般用符号θ来表示热阻。热阻的单位为℃/W。除非另有说明，热阻指热量在从热IC结点传导至环境空气时遇到的阻力。也可更具体地表示为θJA，即结至环境热阻。θJC和θCA是θ的两种其他形式，详见下文。　　一般地，热阻θ等于100℃/W的器件在1W功耗下将表现出100℃的温差，该值在两个参照点之间测得。请注意，这是一种线性关系，因此，在该器件中，1 W的功耗将产生100℃的温差。再者对于热阻θ=95℃/W，因此，1.3 W的功耗将产生大约124℃结至环境温差。当然，预测内部温度时使用的正是这种温度的上升，其目的是判断设计的热可靠性。当环境温度为25°C时，允许约150℃的内部结温。实际上，多数环境温度都在25℃以上，因此，可以处理的功耗会稍低。　　对于任意功耗P(单位：W)，都可以用以下等式来计算有效温差(ΔT)(单位：℃)：　　ΔT = P ×θ　　其中，θ为总适用热阻。下图总结了一些基本的热关系。       请注意，串行热阻(如右侧的两个热阻)模拟的是一个器件可能遇到的总热阻路径。因此，在计算时，总θ为两个热阻之和，即θJA = θJC + θCA。给定环境温度TA、P和θ，即可算出TJ。根据图中所示关系，要维持一个低的TJ，必须使θ或功耗(或者二者同时)较低。低ΔT是延长半导体寿命的关键，因为，低ΔT可以降低最大结温。　　在IC中，一个温度参照点始终是器件的一个节点，即工作于给定封装中的芯片内部最热的点。其他相关参照点为TC(器件)或TA(周围空气)。结果又引出了前面提到的各个热阻，即θJC和θJA。　　先来看看最简单的情况，θJA为在给定器件的结与环境空气之间测得的热阻。该热阻通常适用于小型、功耗相对较低的IC(如运算放大器)，其功耗往往为1W或以下。一般而言，对于8引脚DIP塑封或者更优秀的SOIC封装，运算放大器以及其他小型器件的典型θJA值处于90-100°C/W水平。　　需要明确的是，这些热阻在很大程度上取决于封装，因为不同的材料拥有不同水平的导热性。一般而言，导体的热阻类似于电阻，铜最好，其次是铝、钢等。因此，铜引脚架构封装具有最高的性能，即最低的θ。
2025-04-18 17:26 reading：222
芯片回暖信号，这类芯片需求逐渐复苏！
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芯片回暖信号，这类芯片需求逐渐复苏！

　　中国微控制器单元 (MCU) 公司已经注意到需求复苏，并对 2024 年全年销售业绩表示乐观。几家中国大陆 MCU 公司报告称，2024 年第三季度销售额有所增长，这得益于市场补贴刺激了消费市场的替代需求。兆易创新表示，2024 年出货量创纪录的潜力巨大。　　多家MCU供应商，销售额增长超30%　　经过长时间的库存调整，兆易创新报告称其MCU 业务在 2023 年底达到最低点，此后每个季度的出货量都在稳步上升。尽管许多其他 MCU 供应商在第三季度之前对中国市场在 2024 年的复苏仍持谨慎态度，但最近的市场补贴已成功刺激需求，许多中国大陆 MCU 供应商报告第三季度销售额同比增长超过 30%。　　兆易创新2024年第三季度销售额达20.4亿元人民币，同比增长42.83%。归母净利润达3.15亿元人民币，同比增长222.5%。该公司将此增长归因于工业和计算存储市场的有效库存调整。　　据业内人士透露，2024年下半年中国市场对MCU的需求有所增强。尽管整体工业市场正在回调，但兆易创新推出的GD32G5系列MCU瞄准了DSMPS、充电桩、储能逆变器、服务器、光通信等工业应用的供应链。GD32G5系列计划于2024年12月开始量产。　　MCU市场显著改善，库存天数有所缩短　　复旦微电子公布2024年第三季度销售额为8.9亿元人民币，同比下降5.55%。归母净利润达到7900万元人民币，同比下降60.6%。该公司的产品组合包括安全和识别芯片、非易失性存储器、智能电表MCU芯片和FPGA。　　复旦微承认其四条产品线的竞争十分激烈。由于消费电子市场复苏缓慢，该公司已调整了部分安全、识别芯片和内存产品的价格。复旦微的 MCU 主要服务于智能电表应用，但该公司已将通用 MCU 的销售额在 2024 年提高到 30%，并积极拓展家用电器和汽车市场。该公司指出，通用 MCU 的毛利率因应用而异，但已接近与智能电表 MCU 相当的水平。　　乐鑫科技专注于物联网 (IoT) 应用的 Wi-Fi MCU，2024 年第三季度销售额达 5.4亿元人民币，同比增长 49.96%。归母净利润达 9900 万元人民币，同比增长 340.17%。乐鑫科技的主要收入来源是智能家用电器和消费电子产品，在新客户的额外订单的支持下，乐鑫预计 2024 年全年销售额将增长 30%～35%。　　尽管中国各大 MCU 供应商在 2024 年第三季度的销售业绩各不相同，但大家一致认为，2024 年下半年的 MCU 市场与上半年相比有显著改善，尽管各个细分市场的复苏率有所不同。大多数供应商报告称库存天数较上一季度有所缩短。业内消息人士表示，中国大陆MCU 制造商对市场透明度的乐观程度普遍高于中国台湾同行。　　中国台湾MCU企业对 4Q24 前景持谨慎态度　　据业内人士称，中国台湾 MCU 公司普遍对 2024 年第四季度的销售前景持谨慎态度，但 MCU 制造商仍预计新兴应用(例如边缘 AI 和新能源汽车)将带来销售增长势头。　　消息人士援引 MCU 供应商的话说，第四季度传统上是淡季，订单可见度较低。许多客户倾向于在第四季度需求增加时下紧急订单，而需求因应用而异。在生产成本方面，中国大陆的自给自足运动和本土企业对成熟芯片制造工艺的需求不断增长，削弱了中国大陆代工厂对中国台湾 MCU 客户的支持，中国台湾 MCU 客户现在必须寻找替代的制造合作伙伴。　　中国台湾和中国大陆供应商均表示，随着行业恢复健康，整体 MCU 价格已回落至几年前的水平。然而，通用 MCU 市场仍然竞争激烈，价格和需求尚未恢复到以前的水平。　　消息人士称，尽管 MCU 供应商对第四季度前景普遍持保守态度，但他们仍在继续努力开发新兴应用产品。在新兴市场领域中，汽车和工业应用仍为 MCU 市场注入增长动力。由于中国拥有巨大的新能源汽车市场，因此MCU制造商的布局优先考虑中国汽车市场。不少中国 MCU 厂商已在车用应用领域取得不俗成绩，除了推出更高阶的车用 MCU 外，中国厂商也瞄准边缘 AI 应用市场，与英飞凌、NXP 等厂商竞争。
2024-11-15 13:14 reading：830
全球芯片短缺，或将再次出现
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全球芯片短缺，或将再次出现

　　继中国决定限制关键材料供应后，人们越来越担心再次出现严重的芯片短缺。　　科技行业刚刚从上一次全球芯片短缺中恢复过来，此次短缺始于 2020 年新冠疫情期间，一直持续到 2023 年。此次短缺影响了多种商品，包括计算机处理器、显卡、游戏机和汽车。　　如今，由于用于制造半导体的镓和锗等材料供应紧张，人们担心短缺现象即将再次出现。　　《金融时报》报道称，自北京决定限制这两种矿物的供应后，欧洲的这两种矿物的价格在过去一年里上涨了一倍。　　中国控制着这两种矿物的供应。据《金融时报》报道，中国生产了全球 98% 的镓和 60% 的锗。　　该报援引一位大型半导体材料消费者的匿名消息人士的话称，情况“危急”。　　受镓和锗供应受限影响的不仅仅是消费电子产品。这两种矿物还用于生产夜视镜等军事装备。　　现在的问题是美国和包括荷兰在内的其他西方国家是否会放松对中国的出口管制，以避免再次出现芯片短缺。　　上一次芯片短缺给多个行业带来了毁灭性的影响。多家汽车制造商被迫停产或减产，以等待芯片到货。通用汽车、福特和丰田等公司都受到了影响，导致新车数量大幅减少，二手车价格飙升。　　与此同时，显卡短缺导致 2021 年显卡组件价格飞涨，加密挖矿对显卡芯片的需求更是加剧了这一情况。一些显卡的售价是标价的四倍多，因为所谓的剥头皮机器人一上线就抢购一空。　　芯片供应的任何进一步限制都可能对半导体巨头英特尔等公司造成严重损害，这些公司仍在从之前的危机中恢复过来。本月早些时候，英特尔宣布裁员 15,000 人，第二季度亏损 16 亿美元，英特尔股价下跌近 30% 。　　分析师下调 2024 年芯片市场增长预测　　市场研究公司半导体情报 (Semiconductor Intelligence) 将 2024 年芯片市场增长率预测从 2023 年的 18% 下调了一个百分点至 17%。这可能部分是因为 2024 年第一季度芯片市场表现疲软。然而，从 4 月开始，市场似乎在人工智能热潮的推动下表现强劲，推动了处理器的销售并推高了内存价格。　　多位分析师预测，2025 年全球芯片市场增长率在 11% 至 15.6% 之间。　　据WSTS统计，2024年第2季度全球半导体市场规模达到1499亿美元，较2024年第1季度增长6.5%，较去年同期增长18.3%。　　领先的半导体公司 2024 年第二季度的收入增长普遍强劲，与 2024 年第一季度相比。在排名前十五的公司中，只有两家公司(联发科和意法半导体)在 2024 年第二季度的收入出现下滑。增长最强劲的是内存公司，SK Hynix 和 Kioxia 分别增长超过 30%，三星半导体增长 23%，美光科技增长 17%。2024 年第二季度排名前十五的公司与 2024 年第一季度相比的加权平均增长率为 8%，其中内存公司增长 22%，非内存公司增长 3%。　　2024 年第三季度的收入预期为正，但前景广阔。AMD 预计，得益于数据中心和客户端计算的强劲增长，2024 年第三季度的收入将环比增长 15%。美光表示，内存热潮将继续，供应低于需求，并预计增长 12%。　　预计 3Q24 收入增长率较低(约 1%)的公司包括：英特尔、联发科和意法半导体。意法半导体和恩智浦半导体预计 3Q24 汽车行业将有所改善，但工业领域仍然存在库存问题。
2024-08-28 15:14 reading：941
首颗2nm芯片下周见
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首颗2nm芯片下周见

　　据中国台湾业界消息，台积电2nm(N2)制程芯片即将于下周在位于中国台湾北部新竹科学园区的宝山工厂试产，有望率先用于苹果iPhone 17 Pro和其它苹果产品。知情人士透露，台积电于2023年12月首次向苹果进行2nm制程相关示范，预计试产时间为2024年10月。业界认为，台积电2nm技术量产进度优于预期，此前市场预计最早将于第四季度量产。　　据台积电官方介绍，2nm制程节点相比3nm能效可提升10%~15%，功耗则最多降低30%。当试产良率达到一定标准时，便可以推进到量产阶段。台积电将从2nm工艺开始应用GAA(全环绕栅极)纳米片晶体管结构，这有助于提高性能。此外台积电还将基于2nm节点推出背面供电(BSPR)技术，进一步提升芯片密度和速度，预计2026年量产。　　得益于人工智能(AI)芯片的强劲需求，台积电现有3nm产能供不应求。业界最新消息称，“产能到年底前都排得很满”，此外有传言称台积电将提高3nm代工服务价格。　　有消息称苹果已经与台积电秘密达成独家协议，包下台积电2nm首批全部产能，这与此前苹果独占首批3nm产能的做法类似，A17 Pro为首款采用台积电3nm制程的量产芯片，拥有约190亿个晶体管。　　为应对AI芯片订单需求，台积电位于高雄的第二座2nm工厂也在加紧建设当中。　　根据外资报告，台积电2024年资本支出可能达到上限值320亿美元，2025年有望进一步升至370亿美元，原因是提前部署2nm工艺量产，采购先进设备。随着竞争对手三星同样发力2nm GAA工艺，并获得订单，台积电提前部署产能目的是为保持在晶圆代工领域的领导地位。
2024-07-11 09:39 reading：618
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