趁著AI浪潮，手機廠商爭先搶灘AI手機領(lǐng)域，智能手機開始步入AI新時代。AI手機不需要借助第三方App，而是通過手機自身的算力，直接成為用戶的智能助手。但手機的AI應(yīng)用能有多少，是否只是手機廠商為促進(jìn)銷量的營銷噱頭，AI手機會不會重蹈折疊屏的覆轍目前還有待商榷。
各手機廠商發(fā)展AI的策略和產(chǎn)品
市場上已有AI手機在售，三星、華為、小米、OPPO、vivo、榮耀都推出了自家的旗艦AI手機，AI附加圍繞“AI芯片+AI智能系統(tǒng)+AI開放生態(tài)”三個賦能。

三星Galaxy S24：搭載了高通驍龍8 Gen3處理器，內(nèi)置了強大的AI芯片，與谷歌合作搭載了Gemini AI大模型。其AI功能不僅限于拍照優(yōu)化和語音識別，還深入到了系統(tǒng)層面，如智能管理電池壽命、優(yōu)化應(yīng)用程序性能等。Galaxy S24還引入了先進(jìn)的AI攝影技術(shù)，如AI場景識別、AI超分辨率等，為用戶帶來出色的拍照體驗。

華為Mate60 Pro：使用了華為自研的麒麟系列芯片，內(nèi)置了強大的AI處理能力，并搭載了盤古大模型，具備新一代NPU神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理器，可以直接連接華為云端的AI大模型，為本地的照片增強畫質(zhì)，“AI云增強”功能。

小米手機14：小米自研AI大模型，可以在手機上離線使用“文生圖”、“AI擴圖”與“AI擦除”功能。小愛AI大模型同時深入融合小米澎湃OS系統(tǒng)，已經(jīng)構(gòu)建了多項AI賦能。搭載了高通驍龍?zhí)幚砥?，?nèi)置了強大的AI芯片。小米14在拍照、語音識別、智能推薦等方面都有出色的表現(xiàn)。此外，小米還通過AI技術(shù)優(yōu)化了手機的性能和續(xù)航，為用戶帶來更加流暢和持久的體驗。

還有其他本文不多加贅述，感興趣的朋友可以自行搜索。對比6款A(yù)I手機，可以發(fā)現(xiàn)手機的智能化應(yīng)用比較單一和局限，更多的是體現(xiàn)在智能助手服務(wù)和圖片上，最常見的智能語音助手、AI攝影/拍照、AI翻譯、手機性能的AI智能優(yōu)化。
手機AI多為端側(cè)AI，應(yīng)用側(cè)重于推理運算
云是云計算，邊是邊緣計算，端是設(shè)備端也就是我們常說的終端。很多生成式AI應(yīng)用都跑在云端，但如果應(yīng)用場景是人們時常接觸的設(shè)備，那數(shù)據(jù)跑在端側(cè)會更高效。

用手機人臉識別舉個例子，手機攝像拍照之后把圖像傳到CPU，然后CPU調(diào)用本地AI做數(shù)據(jù)處理，從而實現(xiàn)人臉匹配，再根據(jù)結(jié)果進(jìn)行開鎖、報警等動作執(zhí)行。整個Al的過程都在設(shè)備端，不用連接云，也不用連接邊緣。

對于AI手機而言，端側(cè)AI有很多好處，因為不用聯(lián)網(wǎng)可以在本地運行，不到云上處理且不受網(wǎng)絡(luò)限制，所以速度快且低功耗。最重要的是數(shù)據(jù)不上傳到云端，就不用擔(dān)憂隱私問題，相對而言安全很多。

AMD CEO蘇姿豐說過，未來大模型推理市場的規(guī)模將遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于模型訓(xùn)練市場，把AI手機市場帶入進(jìn)來就很好理解了。華米OV這些頭部手機廠商已然在AI大模型賽道集結(jié)，華為有盤古大模型，小米有AI大模型MiLM-6B，OPPO有安第斯大模型（AndesGPT），vivo也有藍(lán)心大模型BlueLM，榮耀有基本上這些已經(jīng)訓(xùn)練好的大模型會植入到每部手機上，每個用戶喂給手機的數(shù)據(jù)和習(xí)慣將基于手機廠商的大模型進(jìn)行，因此用戶對于AI的應(yīng)用大多側(cè)重于推理。
NPU在AI手機的異構(gòu)處理器中更加普遍
蘋果在2017年率先在A11芯片組中引入NPU；華為于2018年將NPU嵌入到其麒麟970 SoC中；高通在800系列芯片組逐漸強化AI引擎；聯(lián)發(fā)科、三星也將NPU集成到產(chǎn)品中。

手機處理器SoC集成NPU變得普遍，并將NPU用于加速卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等深度學(xué)習(xí)運算，高效執(zhí)行大規(guī)模并行矩陣乘法和向量運算，提高在圖像識別、語音識別、自然語言處理等方面的性能。

IDC資料顯示，下一代AI手機處理器SoC更快更高效運行生成式AI的模型，滿足Stable Diffusion和各種LLM用例，NPU性能至少要求30 TOPS。

圖注：NPU隨著不斷變化的AI用例持續(xù)演進(jìn)（圖源：高通）NPU結(jié)構(gòu)、指令集和緩存針對高效運行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法而優(yōu)化，因此，在AI手機這樣的資源有限且對功耗敏感的平臺上，通常由NPU作為主要的AI計算單元，能夠更好地平衡性能與能耗之間的關(guān)系，并為用戶提供更佳AI體驗。

此外，許多AI應(yīng)用需要快速響應(yīng)用戶請求，進(jìn)行實時推理和決策，NPU在處理小到中等規(guī)模的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型時，通常能夠提供更低延遲的服務(wù)，滿足實時性要求。

集成NPU的處理器、NPU IP的例子包括：

高通Hexagon NPU，面向以低功耗實現(xiàn)持續(xù)穩(wěn)定的高性能AI推理而設(shè)計，可通過定制設(shè)計NPU并控制指令集架構(gòu)（ISA)，快速進(jìn)行設(shè)計演進(jìn)和擴展，解決瓶頸問題并優(yōu)化性能。驍龍8 Gen3采用的高通AI引擎就包含Hexagon NPU。

芯原VIP9000系列NPU IP，提供可擴展和高性能的處理能力，適用于Transformer和卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（CNN）。芯原聲稱，集成了芯原神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理器（NPU)IP的人工智能（AI)類芯片已在全球范圍內(nèi)出貨已經(jīng)超過1億顆。

瑞芯微在過去幾年已經(jīng)迭代了4代NPU的IP，不斷提升對神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的支持、效率，形成人工智能技術(shù)上良好的基礎(chǔ)。2023年半年報顯示，其自研的NPU已經(jīng)滿足基于Transformer架構(gòu)的大模型需求，形成人工智能技術(shù)上良好的基礎(chǔ)。
AI算力需求或推動手機存儲器件升級
當(dāng)前的基本AI功能在移動設(shè)備上使用大約100MB的內(nèi)存，但基于LLM的功能可能需要高達(dá)7GB的額外DRAM。16GB DRAM被認(rèn)為是下一代AI智能手機的最低要求。在擴大存儲容量的同時，減少內(nèi)存占用的技術(shù)（比如參數(shù)量化）對于縮小在數(shù)據(jù)中心訓(xùn)練的大型模型，使其適用于諸如手機的便攜設(shè)備是必要的。另一個減小LLM規(guī)模的方法是將數(shù)據(jù)類型遷移到INT8，雖然降低推理精度，但能解決硬件限制問題。手機制造商正在尋找更多實現(xiàn)LLM的方法，降低額外內(nèi)存需求產(chǎn)生的成本。機構(gòu)YOLE預(yù)計，高端Android機型和iPhone可能在2024年和2025年率先添加更多DRAM和AI功能。16GB的高端智能手機足以滿足7B參數(shù)LLM，較小的LLM可能能夠在12GB的設(shè)備上運行。然而，在人工智能采用周期的早期階段，LLM將在多大程度上增加內(nèi)存需求還有待確定。

圖注：AI模型大小影響手機、PC存儲的容量和數(shù)據(jù)類型（圖源：YOLE）AI手機對NAND存儲器的影響預(yù)計相對有限。AI使用NAND存儲模型參數(shù)，以及與智能手機上所有文件相關(guān)的元數(shù)據(jù)。AI應(yīng)用生成的內(nèi)容所需的額外存儲量沒有確定的大小，但可能會加速低存儲容量配置手機的淘汰。還要指出的是，延遲是AI應(yīng)用性能的關(guān)鍵，較大的模型需要更快的存儲接口，生成式AI在手機的應(yīng)用可能會加速采用最先進(jìn)的存儲器類型和接口標(biāo)準(zhǔn)。一個產(chǎn)品例子是，榮耀最新旗艦AI智能手機榮耀Magic6 Pro利用美光的UFS 4.0接口標(biāo)準(zhǔn)移動閃存、低功耗雙倍數(shù)據(jù)速率5X（LPDDR5X）內(nèi)存，支持70億參數(shù)的MagicLM的大型語言模型。
小結(jié)
AI手機是智能手機產(chǎn)業(yè)技術(shù)進(jìn)步與市場需求相結(jié)合的產(chǎn)物，AI技術(shù)將進(jìn)一步融入到手機的拍照、語音識別、手勢控制、個性化推薦等功能中，用于提升用戶體驗，更精準(zhǔn)理解和滿足用戶的個性化需求。圍繞AI手機的硬件軟件創(chuàng)新將持續(xù)，有望將AI技術(shù)延伸到電池管理、網(wǎng)絡(luò)連接、安全防護(hù)等更加廣泛的手機應(yīng)用場景中。

審核編輯 黃宇