引言：边缘 AI 的算力革命正在到来

随着人工智能从云端向边缘端加速下沉，嵌入式系统正面临前所未有的挑战——在有限的功耗、面积和成本约束下，既要实时处理海量传感器数据，又要高效运行AI推理模型，还要完成复杂的决策与控制任务。传统架构中，FPGA负责预处理、独立AI加速器负责推理、CPU或GPU负责后处理的“多芯片组合”模式，不仅增加了系统延迟和功耗，也推高了设计复杂度和成本-12。

针对这一痛点，AMD（原Xilinx）于2025年正式推出了第二代 Versal AI Edge 系列和第二代 Versal Prime 系列自适应SoC，将预处理、AI推理与后处理集成于单器件中，为AI驱动型嵌入式系统提供真正的端到端加速--8。目前，这两个系列已加速迈向量产阶段，正在重新定义边缘智能的边界--8。

一、单芯片智能：从概念到现实

“单芯片智能”是第二代Versal系列最核心的设计理念。在传统的边缘AI系统中，数据需要在不同芯片之间反复传输——传感器数据先由FPGA预处理，再交给AI加速器推理，最后由CPU执行控制决策。每一次跨芯片传输都伴随着延迟增加和功耗上升-12。

第二代 Versal AI Edge 系列则彻底改变了这一局面。该系列采用一体化器件设计，融合新一代AI引擎、高性能集成CPU和可编程逻辑，能够在同一颗芯片上完成从数据采集、预处理、AI推理到后处理的完整计算流水线--12。这种架构不仅大幅降低了系统延迟和功耗，还减少了PCB面积和设计风险-12。

正如AMD Versal自适应SoC高级产品线经理Ryan Koehn所言：“第二代 Versal AI Edge 系列和第二代 Prime 系列自适应SoC能够满足并超越尖端嵌入式系统在性能、功耗、占板面积、功能安全和安全方面的需求。”-1

二、第二代 Versal AI Edge 系列：为边缘AI而生的异构计算平台

性能飞跃：10倍标量算力与3倍能效提升

第二代 Versal AI Edge 系列在性能上实现了代际飞跃。其处理系统配备多达8个Arm Cortex-A78AE应用处理器和多达10个Arm Cortex-R52实时处理器，总标量计算能力超过200k DMIPs-7-。相比第一代Versal器件，标量算力提升高达10倍-7-1。

在AI推理方面，新一代AIE-ML v2 AI引擎每瓦性能（TOPS/watt）较前代提升高达3倍，并支持MX6、MX9等新型原生数据类型，进一步提升了吞吐量和能效-7。

端到端的完整加速能力

第二代 Versal AI Edge 系列覆盖了边缘AI计算的三个核心阶段-7-12：

• 预处理阶段：可编程逻辑支持任意类型传感器的灵活接入，实现低延迟、确定性的专有数据处理流水线-7；

• AI推理阶段：下一代AI引擎提供高计算密度和高能效的神经网络加速-7；

• 后处理阶段：高性能处理系统负责复杂决策、控制算法和系统管理-7。

丰富的高速接口与多媒体能力

该系列集成了完备的接口和多媒体处理能力，包括USB 3.2、DisplayPort 1.4、10G Ethernet、PCIe Gen5等高速接口-。新增的硬核图像信号处理器（ISP）可同时处理多达5个不同分辨率和帧率的传感器输入，合并数据速率高达1,200 MP/s-。视频编解码单元（VCU）支持HEVC和AVC的4K60 4:4:4 12-bit编码与解码-7。同时，集成的Arm Mali-G78AE GPU支持高达4K60分辨率的显示与HMI应用，浮点算力达268 GFLOPs-7。

功能安全与信息安全

对于汽车、工业等安全关键型应用，第二代 Versal AI Edge 系列提供了升级的安全与安防功能，处理系统、NoC和内存控制器支持ASIL D/SIL 3级别的功能安全运行-7。新增的应用安全单元（Application Security Unit）和內联加密（Inline Crypto）功能，进一步增强了数据保护能力-7。

三、第二代 Versal Prime 系列：通用嵌入式计算的性能标杆

面向通用嵌入式的高性能计算平台

如果说AI Edge系列专注于AI加速，那么第二代 Versal Prime 系列则定位于更广泛的通用嵌入式计算场景。该系列同样提供高达10倍的标量算力提升，将可编程逻辑与高性能嵌入式计算相结合，实现灵活的实时传感器处理--1。

与AI Edge系列相比，Prime系列更侧重于标量计算、视频处理和通用嵌入式控制，适用于无需专用AI加速但需要强大通用计算能力的场景-2。

强大的视频处理能力

第二代 Versal Prime 系列在视频处理方面尤为突出。其增强型视频编解码单元（VCU）支持4K60 4:4:4 12-bit HEVC和AVC编解码-16。旗舰器件配备多达2个VCU tile，1080p60流数量较前代翻倍，单芯片即可支持8K30视频处理--16。

灵活的可扩展产品组合

AMD充分考虑了不同应用场景对性能、功耗和尺寸的差异化需求，为第二代 Versal Prime 系列提供了丰富的产品选择。2026年6月，AMD进一步扩展了该系列产品组合，新增三款小封装器件（Versal 2VM3454、2VM3254和2VM3104），封装尺寸小至23mm x 23mm，比此前最小封装尺寸缩小了27%-21。

这些新款器件采用优化的处理系统，配备4个Cortex-A78AE应用核心和6个Cortex-R52实时核心，标量计算能力最高可达现有AMD自适应SoC的5倍-21。更重要的是，多款器件采用通用封装，使板级设计人员能够构建支持多款器件的单一硬件平台，无需更新PCB设计即可灵活选择最优器件-21。

四、已加速量产：从样品到规模部署

第二代 Versal 系列的量产进程正在快速推进。2025年6月，第二代 Versal AI Edge 系列器件已面向多家早期试用客户提供样品，第二代 Versal Prime 系列器件也按计划在年中开始提供样品-1-8。

与此同时，随着2025.1设计工具的发布，这两个产品线已从早期访问阶段转入一般访问阶段。这意味着所有客户现在都可以直接查阅产品文档，并使用AMD Vivado设计套件和Vitis统一软件平台评估这些器件-1-8。

2025年底，两个系列中的主打器件已按计划投入量产--1。到2026年，生产芯片和第三方板卡正在加速出货，生态系统日趋成熟-。

五、广泛的应用场景：扩展边缘AI的边界

第二代 Versal 系列的应用范围覆盖了从汽车到工业、从专业音视频到航空航天等多个领域-：

汽车领域：第二代 Versal AI Edge 系列专为满足汽车高级驾驶辅助系统（ADAS）和自动驾驶（AD）的中央计算需求而设计-。其异构架构能够高效处理来自摄像头、LiDAR、雷达等多传感器的融合数据，实时完成感知、决策和控制-。

工业自动化与机器人：在工业机器人和智能制造场景中，该系列器件能够同时承担实时控制、视觉检测和AI推理任务，实现真正意义上的单芯片智能控制-12。

专业音视频与广播：第二代 Versal Prime 系列凭借强大的视频编解码能力和8K处理能力，成为专业音视频和广播设备的理想选择-21。

航空航天与国防：高可靠性、长生命周期和功能安全特性，使其适用于机载系统和先进航电应用-。

医疗成像：在医疗影像设备中，该系列能够同时完成图像信号处理、AI辅助诊断和系统控制，降低系统复杂度的同时提升诊断效率-12。

六、完善的生态系统：加速开发进程

AMD为第二代 Versal 系列提供了完备的软件开发工具链。Vitis统一软件平台和Vivado设计套件2025.1版本已全面支持这两个系列器件的开发-1-。Power Design Manager（PDM） 功耗估算平台也已支持部分第二代器件，帮助工程师在设计初期进行精确的功耗预算和热设计-1。

此外，VEK385评估套件已面向市场推出，提供丰富的连接选项、开发工具和设计示例，可加速面向各类嵌入式市场的原型开发，尤其适用于高安全性、高可靠性、超长生命周期及安全关键型应用-。

结语

第二代 Versal AI Edge 和 Versal Prime 系列的加速量产，标志着边缘AI计算进入了一个全新的时代。通过将预处理、AI推理和后处理集成于单颗芯片，AMD为嵌入式系统提供了一种兼具高性能、低功耗和小尺寸的“单芯片智能”解决方案-。无论是汽车ADAS与自动驾驶、工业机器人、专业音视频，还是医疗成像与航空航天，第二代 Versal 系列都在不断扩展边缘AI的应用边界-。

随着量产加速推进和生态系统日益完善，第二代 Versal 系列正在成为推动边缘智能从概念走向规模化部署的核心引擎-。对于正在规划下一代嵌入式AI产品的工程师和系统架构师而言，现在正是深入评估并拥抱这一平台的最佳时机-1。