在嵌入式系统领域，AI 应用正加速从云端迁移至边缘侧。如何将数据预处理、AI 推理与后处理高效集成于单一器件中，成为降低功耗、缩减占板面积、提升实时性能的关键。AMD 推出的第二代 Versal™ AI Edge 系列与第二代 Versal Prime 系列自适应 SoC，正是为应对这一挑战而生。本文将从核心架构、性能优势及实际应用场景出发，系统讲解这两款产品。
1. AI 驱动型嵌入式系统的三个关键阶段
在嵌入式 AI 系统中，数据处理通常分为三个连续阶段：
- 预处理阶段：获取并处理来自 毫米波雷达、激光雷达、摄像头 等传感器的数据，完成传感器融合、数据调理等任务。此阶段要求极高的灵活性和低时延。可编程逻辑（PL）能够实时支持各类传感器接口，并可在现场部署后升级，确保稳定运算。
- AI 推理阶段：借助矢量处理器或专用 AI 引擎执行模型推理，实现识别、分类、检测等功能。
- 后处理阶段：根据推理结果进行决策、控制或行为规划，通常由高性能嵌入式 CPU 完成。
过去，没有一款处理器能同时高效优化这三个阶段。若采用多颗芯片，将带来 更高功耗、供电复杂性增加、占板面积增大、片间通信延迟、安全漏洞增多 等问题。
小提示： 传统多芯片方案还会增加板卡设计的工作量与成本，对于空间受限的边缘设备而言尤为不利。
2. 第二代 Versal 自适应 SoC：单芯片智能集成
AMD 的第二代 Versal 自适应 SoC 将三个阶段的加速能力集成于单芯片之中，包含两个系列：
- 第二代 Versal AI Edge 系列：面向 AI 驱动型嵌入式系统
- 第二代 Versal Prime 系列：面向经典嵌入式系统
2.1 预处理：可编程逻辑 + 硬图像/视频处理
- AMD 可编程逻辑 负责传感器融合与数据调理，提供高度灵活性与低时延。
- 新增的 硬图像与视频处理 单元，无需占用可编程逻辑资源，进一步简化设计流程。
2.2 AI 推理：下一代 AI 引擎 AIE-ML v2
- 性能提升：高达 3 倍的每瓦 TOPS（与上一代相比），实现高效 AI 推理。
- 支持 共享指数数据类型，在提升吞吐量的同时不损失精准度。
- 算力规格：
- 以 MX6 数据类型计算：最高 370 TFLOPS（若采用稀疏度计算可翻倍）
- 以 INT8 计算：最高端可达 184 TOPS
- 还能执行 FIR、FFT 等信号处理任务。
- 开发工具：基于 AMD Vitis AI 开发环境，支持 PyTorch、TensorFlow 等开源框架，实现快速部署。
2.3 后处理：高性能集成 CPU
- 高达 10 倍的标量计算（与上一代相比）。
- 集成 2~8 个 Cortex A78AE 内核，每核心最高频率 2.2 GHz，DMIPS 算力达 200.3K。
- 集成 10 个 Arm Cortex-R52 实时处理器，每核心最高频率 1.05 GHz，DMIPS 算力达 28.5K。
2.4 安全特性
- 支持 ASIL D（汽车功能安全）与 SIL 3（工业功能安全）等级，适用于自动驾驶与工业控制等严苛场景。
常见问题
问：第二代 Versal AI Edge 系列相比第一代，在自动驾驶场景中能带来多大提升？
答：在 L2/L3 高级自动驾驶辅助系统中，作为单芯片域控制器，图像处理能力提升 4 倍（与上一代 AI Edge 相比，在相近功率资源条件下）。
问：在智慧城市摄像头系统中，新系列能节省多少空间？
答：与上一代 AI Edge 相比，每路视频流占板面积缩小 65%；在专业音视频广播应用中，与 Zynq MPSoC 相比，每路视频流占板面积缩小 35%，同时视频处理能力提升 2 倍。
3. 应用案例：汽车视觉系统与斯巴鲁 EyeSight
在基于摄像头的 3D 感知视觉系统中，数据预处理完成后传输到 AI 引擎，利用 BEVFormer 等 3D 模型进行俯瞰视觉处理，再由应用处理单元执行行为规划与实时传感。
- 第二代 Versal AI Edge 系列已应用于 斯巴鲁 EyeSight 视觉系统，支持碰撞前制动、车道偏离预警、自适应巡航控制与车道保持辅助。
- 得益于可编程逻辑的灵活性，斯巴鲁下一代 EyeSight 可实时调整摄像头传感器参数，助力实现 2030 年零致命道路事故 的安全目标。
4. 产品发布与支持
- 客户现可使用第一代评估板与设计工具开展前期设计。
- 第二代 Versal AI Edge 系列与第二代 Versal Prime 系列的 芯片样片将于 2025 年上半年发布，评估套件与系统模块于 2025 年年中推出，量产芯片于 2025 年末面世。
小提示： AMD 第二代 Versal 自适应 SoC 专为未来五年需求快速变化而设计，具备良好的灵活性与可扩展性，提供广泛的性能与算力支持，适合长期项目规划。
通过单芯片集成预处理、AI 推理与后处理，AMD 第二代 Versal 系列不仅解决了多芯片方案带来的功耗、延迟、安全等问题，还显著提升了每瓦性能与单位面积算力，为边缘 AI 的落地提供了强大且灵活的中央计算平台。