Imagination：RISC-V成功不能靠爭(zhēng)搶，而是合作

日前，由平頭哥主辦的2023“玄鐵RISC-V生態(tài)大會(huì)”在上海舉行。作為平頭哥重要的生態(tài)合作伙伴之一，Imagination 受邀出席此次大會(huì)，現(xiàn)場(chǎng)展示了雙方合作的最新成果。Imagination副總裁、中國(guó)區(qū)總經(jīng)理劉國(guó)軍帶來(lái)了《RISC-V異構(gòu)計(jì)算賦能產(chǎn)業(yè)升級(jí)》的主題演講。

RISC-V生態(tài)是戰(zhàn)略重點(diǎn)

盡管RISC-V是一個(gè)潛力巨大的開(kāi)放式ISA，但它目前主要面臨著標(biāo)準(zhǔn)化和生態(tài)體系搭建方面的挑戰(zhàn)，這也是Imagination的關(guān)注重點(diǎn)。

2019 年，Imagination 加入了平頭哥半導(dǎo)體創(chuàng)建的無(wú)劍 SoC 平臺(tái)聯(lián)盟。目前為止，雙方已經(jīng)共同打造了基于RISC-V CPU+IMG GPU/NPU 異構(gòu)計(jì)算平臺(tái)，完成了從硬件 IP 的深度適配及軟硬件一體的聯(lián)合優(yōu)化，支持主流的圖形加速庫(kù)，能夠?yàn)镽ISC-V提供成熟的可量產(chǎn)方案。

在2022年8月的RISC-V中國(guó)峰會(huì)上，平頭哥發(fā)布了首個(gè)高性能RISC-V芯片平臺(tái)無(wú)劍600，及量產(chǎn)SoC芯片曳影1520，該芯片集成了 Imagination 的高效能 IMG B系列GPU IP，并且采用了 Imagination的 PVRIC 壓縮技術(shù)，渲染分辨率優(yōu)于同類設(shè)計(jì)，是 DTV 等復(fù)雜用戶接口（UI）解決方案的首選。該系統(tǒng)級(jí)芯片還加入了 Imagination Series3NX NNA 核，具有領(lǐng)先的每瓦 TOPS 性能，并且針對(duì)低帶寬和高性能密度進(jìn)行了優(yōu)化。這一GPU+NNA+RISC-V的異構(gòu)組合，為AIoT產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)低功耗、高成本效益提供了理想的解決方案。

除了與生態(tài)企業(yè)的合作，Imagination致力于加強(qiáng)與RISC-V國(guó)際基金會(huì)的合作、并積極參與基金會(huì)中多個(gè)SIG和工作組。去年，Imagination升級(jí)為RISC-V國(guó)際基金會(huì)高級(jí)會(huì)員，目前參與主導(dǎo)的工作組包括：Automotive, Floating point, Andorid & Common software interface SIG等。

對(duì)于在RISC-V領(lǐng)域取得的進(jìn)展，Imagination方面表示，“RISC-V的合作空間非常大，每家公司獲得成功的最好方法不是相互搶奪RISC-V的份額，而是在與其他主要CPU IP的競(jìng)爭(zhēng)中獲勝。我們希望成為RISC-V領(lǐng)域的首選GPU，這就需要與其他IP供應(yīng)商合作，比如平頭哥，賽昉科技、Rios實(shí)驗(yàn)室、晶心科技等。”

類比Arm CPU+Mali的推進(jìn)戰(zhàn)略，Imagination已經(jīng)將RISC-V生態(tài)視作戰(zhàn)略重點(diǎn)，希望全面擁抱RISC-V生態(tài)，通過(guò)豐富的異構(gòu)組合IP來(lái)支持中國(guó)的自主方案發(fā)展。

軟硬協(xié)同深耕RISC-V生態(tài)

據(jù)了解，Imagination早在擁有MIPS時(shí)就開(kāi)始考慮進(jìn)入RISC-V領(lǐng)域，可以說(shuō)是RISC-V的忠實(shí)“信徒”了。隨著幾年前出售MIPS業(yè)務(wù)，Imagination在CPU領(lǐng)域的計(jì)劃暫時(shí)擱置。2021年，以Catapult系列開(kāi)始發(fā)力，既是它進(jìn)入RISC-V領(lǐng)域的開(kāi)端，也是重回CPU市場(chǎng)的新開(kāi)始。

Imagination表示，“我們是目前支持RISC-V的公司中，最有經(jīng)驗(yàn)的IP公司。我們提供既可以使用我們的IP，也可以使用其他供應(yīng)商IP的全套SDK。我們還提供一項(xiàng)獲獎(jiǎng)的RISC-V教育計(jì)劃，并且在內(nèi)部將RISC-V用于我們的GPU核。我們擁有各種CPU相關(guān)專利，迄今已交付了超過(guò)30億個(gè)CPU核，所以我們知道創(chuàng)造和支持高質(zhì)量的IP需要什么?！?/p>

經(jīng)過(guò)整體生態(tài)的持續(xù)努力，RISC-V除了展示出在中低端應(yīng)用領(lǐng)域的巨大潛力，向高端項(xiàng)目的延伸也成為它未來(lái)發(fā)展的方向。

Ventana、SiFive等公司在專注于提供更高性能的產(chǎn)品，這進(jìn)一步驅(qū)動(dòng)了RISC-V向高性能的演進(jìn)。此外，谷歌公開(kāi)宣布Android將支持RISC-V架構(gòu)，這將給RISC-V帶來(lái)各種使用Android系統(tǒng)的用例，比如移動(dòng)設(shè)備和更多的消費(fèi)產(chǎn)品。

Imagination方面表示，“RISC-V在整個(gè)生態(tài)中的采用量已達(dá)到臨界點(diǎn)，全體生態(tài)正在共同努力將所有軟件堆棧和關(guān)鍵部分整合到一起，這將使得OEM能夠以更快的速度、更低的成本使用RISC-V設(shè)計(jì)產(chǎn)品。”

為了推動(dòng)RISC-V的廣泛落地，除了芯片功耗、成本、算力有效性、靈活性等關(guān)鍵因素，如何在有限算力下幫助客戶算法軟件高效地運(yùn)行，也成為衡量芯片廠商競(jìng)爭(zhēng)力的核心標(biāo)準(zhǔn)，因此，基礎(chǔ)軟件包括工具鏈等都是Imagination的發(fā)展重點(diǎn)，以期在軟件與系統(tǒng)層面，為包括RISC-V在內(nèi)的異構(gòu)計(jì)算，提供了統(tǒng)一、開(kāi)放并且標(biāo)準(zhǔn)的工具鏈。

異構(gòu)計(jì)算趨勢(shì)下的IP架構(gòu)演進(jìn)

全社會(huì)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，對(duì)不同層級(jí)的設(shè)備提出了高算力需求。近來(lái)，ChatGPT的強(qiáng)勢(shì)出圈，更是讓人們看到高算力支持下的智能化空間。

不過(guò)，隨著摩爾定律的放緩，傳統(tǒng)的單一計(jì)算架構(gòu)已經(jīng)達(dá)到性能和功耗的瓶頸，要想實(shí)現(xiàn)算力進(jìn)一步的飛躍，異構(gòu)架構(gòu)就成為芯片計(jì)算架構(gòu)的發(fā)展方向。劉國(guó)軍表示，“我們認(rèn)為 GPU +CPU+NNA的異構(gòu)是能夠滿足計(jì)算需求的先進(jìn)架構(gòu)?！?/p>

基于RISC-V CPU、GPU、NNA（神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)加速器）、EPP（以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包處理器）的IP布局，以及相應(yīng)軟件棧及異構(gòu)計(jì)算開(kāi)發(fā)平臺(tái)的搭建，Imagination正在打造完整的異構(gòu)計(jì)算平臺(tái)。

劉國(guó)軍認(rèn)為，未來(lái)計(jì)算芯片可以從以下四個(gè)維度來(lái)衡量：可擴(kuò)展性和可重用性、可編程性、高效性、靈活性。

首先，可擴(kuò)展性和可重用性方面，需要能夠基于核心計(jì)算架構(gòu)，通過(guò)在多個(gè)維度上進(jìn)行擴(kuò)展，來(lái)匹配工作負(fù)載的算力需求；其次是可編程性，需要在支持工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的框架、語(yǔ)言和API的前提下，對(duì)芯片計(jì)算架構(gòu)進(jìn)行高度的優(yōu)化，同時(shí)也要具備完善的可視化工具、調(diào)試工具和建模能力，賦能OEM進(jìn)行系統(tǒng)級(jí)的開(kāi)發(fā)；第三是高效性，需要支持先進(jìn)的稀疏和編譯器優(yōu)化手段，從而降低計(jì)算開(kāi)銷，并且在高度集成的計(jì)算IP中，能夠細(xì)粒度地對(duì)任務(wù)進(jìn)行分配和調(diào)度；第四是靈活性，需要通過(guò)對(duì)處理器IP組合、連接和編程，以支持動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)、稀疏性和創(chuàng)建執(zhí)行單元，從而構(gòu)建SoC，此外，也要通過(guò)先進(jìn)的互聯(lián)和存儲(chǔ)技術(shù)，減少系統(tǒng)帶寬并降低功耗。

他指出，Imagination持續(xù)演進(jìn)的IP級(jí)別異構(gòu)計(jì)算中，每種IP都支持多核的架構(gòu)，可以通過(guò)不同的IP組合結(jié)合先進(jìn)的互聯(lián)和存儲(chǔ)技術(shù)，從而構(gòu)建靈活的異構(gòu)多核架構(gòu)來(lái)滿足不同應(yīng)用市場(chǎng)的需求。 例如：

? 在汽車智能駕艙或ADAS場(chǎng)景，可以通過(guò)GPU+AI神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)加速器的異構(gòu)組合，不但可提供更靈活的計(jì)算能力，也可實(shí)現(xiàn)計(jì)算和顯示渲染在架構(gòu)上的融合；
? 在自動(dòng)駕駛領(lǐng)域，通過(guò)GPU+CPU+AI 構(gòu)成的大型異構(gòu)系統(tǒng)，可滿足從感知、定位到路徑規(guī)劃的各個(gè)階段的大規(guī)模高并發(fā)低延遲的計(jì)算要求，類似的也可以用于數(shù)據(jù)中心計(jì)算和智能NIC；
? AI神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)加速器+CPU的組合可滿足廣泛的智能化場(chǎng)景，覆蓋AIoT、消費(fèi)電子、智慧工業(yè)、智慧城市等。
? GPU+CPU的異構(gòu)計(jì)算系統(tǒng)，將會(huì)在云游戲方面帶來(lái)全新體驗(yàn)。

放眼未來(lái)算力所需的異構(gòu)計(jì)算架構(gòu)，Imagination將繼續(xù)聚焦于功能和面積、性能與功耗優(yōu)化，并致力于實(shí)現(xiàn)最佳的能效比，來(lái)完成對(duì)不同市場(chǎng)的適應(yīng)能力。