IoT-10年來首次新架構: ARMv9，將著重於強化AI及IoT需求

TAcc+新創分析師 許雅音

半導體設計暨軟體業者ARM在3月底發表了下一代的晶片架構ARMv9，這是ARM近十年來，唯一發表的新架構，新架構主要的優化是滿足市場對安全與IoT設備導入AI的需求。可以預見ARM的新架構將為IoT發展奠基。 

• 當IoT運算無所不在時，如何妥善保存數據、防範網路攻擊變得舉足輕重— 

ARM的商業模式和大部分的晶片公司不同，是採取IP授權，因此ARM最主要的核心競爭力，來自自身的ARM架構，以及配套的參考設計工具和生態系統，與高通、蘋果不同，ARM不針對具體應用領據設計晶片，而是提出基礎的CPU架構，通過授權的方式，允許其他的晶片公司進行具體的設計與開發，從中獲取技術授權費，當晶片生產出來，會向每個晶片收取一定的版稅。

為何眾多廠商都願意採用ARM的架構呢?這是因為ARM的CPU採用的指令集是RISC(精簡指令集)，相比於傳統架構，優點有簡單、更高的coding效率，這也使得ARM處理器的功耗極低，特別適用於對功耗敏感的終端設備使用，例如智慧手機、IoT設備等。

目前全球超過 95% 的智慧手機和平板電腦都採用 ARM 架構，過去數年來已經出貨超過 1,000 億個基於 ARM 架構晶片的裝置，隨著大量裝置同時連網，海量資訊的碎片化與多樣化問題就會浮現，例如新舊裝置不同的通訊協定、設定標準，及安全加密等問題。

自上一次ARM推出架構以來至今已有近10年的時間，這段時間IoT的增長以及AI往這些邊緣設備(edge devices)的轉移，令ARM在10年後的今天，推出了新一代處理器架構(ARM v9)，目的在滿足邊緣設備對增強安全性和AI功能的需求。

ARM v9重點是增強IoT設計的運營安全性。儘管個人電腦和移動設備的安全問題已是悠久歷史，但許多早期的IoT設計都輕忽了安全問題。但是，從消費性IoT產品被駭入，及IIoT關鍵控制系統的大量導入，邊緣設備也需要更多的安全保護。

當IoT運算無所不在時，如何妥善保存數據、防範網路攻擊變得舉足輕重，Arm v9因此加入了全新的機密運算架構（Confidential Compute Architecture），並讓開發者能夠建立「領域（realms）」，將敏感數據與操作系統等其餘部份隔開，只有在領域管理器（realm manager）才能查看內部資料，以防系統受到入侵導致資料外洩。

雖然市面有有很多AI的專用晶片，例如Tesla研發的自駕車AI晶片、Cornami 研發用於機器人IIoT的AI晶片等，但是ARM v9有可能建立一個通用的AI晶片架構，讓想研發AI晶片的廠商，基於此架構設計。令IoT邊緣設備在設計之初，就考慮到AI嵌入和安全性的議題。

參考資料：

• “ Arm Unveils First New Architecture in a Decade,” EETimes Asia, 2021.
• “New Arm architecture brings enhanced security and AI to IoT,” EDN, 2021.
• “ Arm Unveils First New Architecture in a Decade,” EETimes Asia, 2021.
• “ Arm推第9代新架構，聯發科率先採用, “理財網, 2021.
• “ Arm揭露整合安全與AI的下一代晶片架構Armv9,” iThome, 2021.
• “【Arm 專欄】不再是概念！快速了解三大物聯網應用案例,” INSIGHTS, 2020.
• “【Arm 專欄】萬物聯網，舊裝置怎麼接上新系統？談談 Arm 的軟硬整合平台,” INSIGHTS, 2019.