推動(dòng)RISC-V CPU性能快速提升并向上打開(kāi)更多的高價(jià)值市場(chǎng)

8月21-23日，2024年RISC-V中國(guó)峰會(huì)在杭州黃龍飯店舉行。作為已推出多款I(lǐng)magination Catapult系列RISC-V CPU半導(dǎo)體知識(shí)產(chǎn)權(quán)（IP）的提供商，以及全球領(lǐng)先的GPU和AI加速器IP廠商，Imagination Technologies積極參與了此項(xiàng)中國(guó)大陸規(guī)格最高、規(guī)模和影響力最大的專業(yè)會(huì)議之一，并在大會(huì)現(xiàn)場(chǎng)展示了其RISC-V CPU+GPU集成優(yōu)化平臺(tái)。Imagination專家就如何利用系統(tǒng)性創(chuàng)新加速RISC-V CPU的采用和普及、借助GPU在智能化時(shí)代加速RISC-V CPU的落地和產(chǎn)業(yè)化、以及在汽車應(yīng)用中發(fā)揮RISC-V架構(gòu)的優(yōu)勢(shì)等話題，以及公司的展示與演講反映了RISC-V的多個(gè)發(fā)展趨勢(shì)而得到與會(huì)專業(yè)人士廣泛關(guān)注。

Imagination在CPU領(lǐng)域早已布局并積極擁抱和推動(dòng)RISC-V，公司是RISC-V國(guó)際基金會(huì)的早期會(huì)員和開(kāi)發(fā)工具等相關(guān)工作組領(lǐng)導(dǎo)成員，以及“RISC-V軟件生態(tài)促進(jìn)組織（RISE）”的創(chuàng)始成員，長(zhǎng)期致力于RISC-V相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制定和技術(shù)的開(kāi)發(fā)，承擔(dān)RISC-V基金會(huì)開(kāi)發(fā)工具工作組的組織協(xié)同工作，為RISC-V的技術(shù)發(fā)展和生態(tài)繁榮做出貢獻(xiàn)。公司也積極推動(dòng)RISC-V產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用，在2022年6月推出Catapult系列CPU中首款32位高實(shí)時(shí)性嵌入式RISC-V CPU RTXM-2200，并于近期推出了64位高性能密度應(yīng)用處理器APXM-6400。

作為本屆峰會(huì)黃金贊助商，Imagination積極參與了主會(huì)議、技術(shù)研討會(huì)、展覽展示和同期活動(dòng)，帶來(lái)了最新的 GPU、CPU、AI 等技術(shù)演示，以及三場(chǎng)主題演講和專題演講活動(dòng)，全面展示了RISC-V技術(shù)和生態(tài)的發(fā)展趨勢(shì)。

基于高性能RISC-V的集成優(yōu)化平臺(tái)大放異彩

在峰會(huì)現(xiàn)場(chǎng)，Imagination展出了采用其最新發(fā)布的APXM-6200 CPU與其BXE-2-32 GPU核集成設(shè)計(jì)打造的CPU+GPU完整解決方案。作為RISC-V處理器性能向上的代表，Imagination APXM-6200 CPU是一款64位按序RISC-V應(yīng)用處理器，帶有雙發(fā)射11級(jí)指令流水線，可為消費(fèi)和工業(yè)應(yīng)用工作負(fù)載提供同類產(chǎn)品中最佳的性能密度。與一些業(yè)界熟悉的應(yīng)用處理器IP相比，APXM-6200大幅縮小了片芯占用面積，同時(shí)性能密度高出這些產(chǎn)品數(shù)倍到十倍。

作為一款依靠高性能和低平臺(tái)遷移難度來(lái)獲得用戶信任的RISC-V應(yīng)用處理器，APXM-6200可以根據(jù)客戶的性能需求選擇單核、雙核和四核配置，并通過(guò)每核功率控制實(shí)現(xiàn)最高系統(tǒng)效率和緩存連貫性。該處理器在保持高性能、高靈活性的同時(shí)，還支持RISC-V矢量擴(kuò)展并具有專門針對(duì)AI加速器的快速數(shù)據(jù)耦合，這使芯片設(shè)計(jì)工程師能夠更輕松實(shí)現(xiàn)RISC-V+AI加速器，如與Imagination的全系列GPU IP實(shí)現(xiàn)高效和高安全性集成，從而在提升系統(tǒng)性能的同時(shí)還省去了大量的開(kāi)發(fā)和驗(yàn)證工作量。

在其題為《推動(dòng)RISC-V普及，Imagination推出革命性CPU和GPU集成解決方案》的演講中，Imagination計(jì)算部門副總裁Shreyas Derashri表示：物聯(lián)網(wǎng)和消費(fèi)性產(chǎn)品領(lǐng)域一個(gè)非常明顯的趨勢(shì)是嵌入式計(jì)算正在催生集成化程度越來(lái)越高的優(yōu)化計(jì)算平臺(tái)，基于RISC-V的CPU通過(guò)預(yù)先集成的方式與GPU和AI/NPU等加速計(jì)算單元形成了功率效率、總線利用率和存儲(chǔ)帶寬利用率都更高的新型優(yōu)化計(jì)算平臺(tái)。

這種系統(tǒng)化的設(shè)計(jì)和生態(tài)化的合作，也成為了RISC-V開(kāi)放指令集架構(gòu)的一個(gè)新優(yōu)勢(shì)，從而推動(dòng)了高性能的RISC-V CPU去適應(yīng)和滿足許多新的應(yīng)用場(chǎng)景，為RISC-V的下一步發(fā)展創(chuàng)造了新的機(jī)會(huì)。同時(shí)，由于今天的智能化應(yīng)用中需要處理的大量信息是圖像和語(yǔ)音，因此GPU作為智能化計(jì)算加速器的用武之地越來(lái)越多，超過(guò)40%的半導(dǎo)體應(yīng)用場(chǎng)景需要使用GPU來(lái)進(jìn)行處理，這在安卓等應(yīng)用市場(chǎng)上已經(jīng)非常明顯，因此RISC-V+GPU集成化計(jì)算平臺(tái)的重要性不言而喻。

更高性能的應(yīng)用帶來(lái)繁榮的新生態(tài)

在前三屆RISC-V中國(guó)峰會(huì)上，多數(shù)RISC-V廠商的展示和介紹都以突出的領(lǐng)域應(yīng)用性能指標(biāo)來(lái)替代其他架構(gòu)的32位MCU產(chǎn)品和嵌入式方案，或者以定制化的模式來(lái)吸引用戶的關(guān)注和采用。然而本屆峰會(huì)的熱點(diǎn)是，諸如Imagination等多家領(lǐng)先的廠商帶來(lái)了高性能技術(shù)和產(chǎn)品，全面反映了RISC-V技術(shù)和產(chǎn)品正在多個(gè)方向上實(shí)現(xiàn)性能向上突破，同時(shí)加上RISC-V架構(gòu)的開(kāi)放性和安全性，正在吸引越來(lái)越多的在其他架構(gòu)上已經(jīng)驗(yàn)證過(guò)的硬件、軟件棧、框架和應(yīng)用開(kāi)發(fā)合作伙伴，成為服務(wù)器和邊緣智能等新應(yīng)用的架構(gòu)選擇。

Imagination產(chǎn)品市場(chǎng)總監(jiān)鄭魁在主題為《Imagination GPU賦能RISC-V產(chǎn)業(yè)化落地和生態(tài)創(chuàng)新》發(fā)言中提到：隨著諸如Imagination APXM-6200 CPU這樣的64位高性能RISC-V應(yīng)用處理器不斷面市，加上行業(yè)中不斷涌現(xiàn)的各種通用和開(kāi)源智能計(jì)算框架和工具，為RISC-V + GPU + AI集成化智能處理平臺(tái)提供了巨大的推動(dòng)力。Imagination作為同時(shí)提供RISC-V CPU、多樣化的GPU和AI加速器產(chǎn)品供應(yīng)商，我們預(yù)判邊緣智能應(yīng)用將加速走進(jìn)市場(chǎng)。

Imagination在本屆峰會(huì)上的APXM-6200 CPU + Imagination B系列GPU現(xiàn)場(chǎng)演示吸引了眾多行業(yè)人士駐足了解詳情，雖然該演示只是一個(gè)運(yùn)行在FPGA上的演示板，但是對(duì)于許多中國(guó)芯片設(shè)計(jì)公司，以及他們下游能夠快速整合各種AI框架和開(kāi)發(fā)工具的系統(tǒng)廠商而言，這意味著他們可以以非?？斓乃俣柔槍?duì)不同的應(yīng)用場(chǎng)景，開(kāi)發(fā)出目前市場(chǎng)上十分火爆的嵌入式/邊緣智能和推理計(jì)算盒子，從而以高性價(jià)比和能效來(lái)滿足嵌入式和邊緣智能需求。

全面周詳?shù)漠a(chǎn)品設(shè)計(jì)推動(dòng)實(shí)際應(yīng)用

作為RISC-V生態(tài)最重要的GPU合作伙伴，Imagination在本次峰會(huì)上展示了360度環(huán)視以及汽車電子儀表盤演示。智駕芯片供應(yīng)商可以利用這種同時(shí)滿足ISO26262功能安全(FuSa)要求的RISC-V和GPU IP組合，針對(duì)傳統(tǒng)的域控制機(jī)制或者新興的區(qū)域控制模式快速開(kāi)發(fā)高性能、高確定性和芯片面積更加優(yōu)化的智駕芯片，并借助Imagination長(zhǎng)期以來(lái)在汽車行業(yè)得到廣泛應(yīng)用和充分驗(yàn)證的Hyperlane技術(shù)去實(shí)現(xiàn)硬件虛擬化，全面滿足汽車應(yīng)用對(duì)高性能、高可靠性和高安全性的綜合需求。

在本屆峰會(huì)上，Imagination CPU產(chǎn)品管理部門總監(jiān)Matthew Bubis發(fā)表了題為《RISC-V架構(gòu)用于高完整性、功能豐富的汽車應(yīng)用》的專題演講，他表示：汽車市場(chǎng)對(duì)所有半導(dǎo)體廠商都充滿了吸引力，但是在這個(gè)市場(chǎng)中的關(guān)鍵因素是質(zhì)量（Quality）、可靠性（Reliability）、安全性（Safety）和可實(shí)現(xiàn)性（Availability）等“汽車產(chǎn)品四性”；同時(shí)因?yàn)樾萝囆烷_(kāi)發(fā)速度越來(lái)越快，因此為領(lǐng)域特定應(yīng)用開(kāi)發(fā)專用芯片或者IP并不是一種合理、高效和有效的方法，這個(gè)市場(chǎng)需要的是同時(shí)兼顧汽車產(chǎn)品四性的可擴(kuò)展架構(gòu)。

RISC-V架構(gòu)為汽車芯片設(shè)計(jì)師和工程師帶來(lái)了更大的自由度和應(yīng)用發(fā)揮空間，因而它比其他的ISA更適合用在汽車電子系統(tǒng)中，特別是在汽車軟件和工作負(fù)載異常復(fù)雜的今天，包括但不限于人機(jī)界面（HMI）、駕駛輔助和自動(dòng)駕駛（ADAS/Autonomy）以及全面的人工智能/機(jī)器學(xué)習(xí)（AI/ML）。為此，Imagination選擇推出了“RISC-V CPU + PowerVR GPU”的汽車IP平臺(tái)，它可以最高效地支持圖形處理、各種計(jì)算、硬件虛擬化和智能化等現(xiàn)代汽車功能。

這種組合并不是Imagination汽車IP平臺(tái)的全部，更為重要的是其可以同時(shí)確保性能和汽車產(chǎn)品四性的IP開(kāi)發(fā)流程，通過(guò)引入諸如基礎(chǔ)危害分析 (PHA) 和故障模式及影響分析 (FMEA)等多項(xiàng)創(chuàng)新，該公司的系統(tǒng)級(jí)開(kāi)發(fā)流程通過(guò)了最為嚴(yán)格的ASIL-D認(rèn)證，因此其B系列和D系列PowerVR GPU也順利地通過(guò)了嚴(yán)格的ASIL-B認(rèn)證。當(dāng)然，Imagination的RISC-V系列CPU也采用了同樣的開(kāi)發(fā)流程，可以確保其能夠滿足嚴(yán)格的汽車產(chǎn)品四性。

同時(shí)，Imagination在預(yù)先集成RISC-V CPU和GPU的時(shí)候，還進(jìn)行了進(jìn)一步的創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)了高安全性和可靠性的耦合以及更好的PPA性能，使下游的芯片設(shè)計(jì)廠商和最終的tier-1和車廠都能得到關(guān)鍵組件和系統(tǒng)層面都具有功能安全性（FuSa）的解決方案。正是通過(guò)這樣全面周詳?shù)腎P開(kāi)發(fā)流程、高性能密度等功能性、以及從組件到系統(tǒng)層面的安全性和可靠性設(shè)計(jì)，確保了RISC-V處理器在汽車市場(chǎng)的應(yīng)用。

本屆RISC-V中國(guó)峰會(huì)已經(jīng)落幕，但是Imagination等公司在峰會(huì)上通過(guò)推出高性能的RISC-V CPU IP、通過(guò)提供RISC-V CPU + GPU/加速器等解決方案、以及可以確保RISC-V CPU的可靠性和安全性系統(tǒng)方法，彰顯出RISC-V在已經(jīng)取得初步成功的32位MCU、嵌入式處理器和SoC之外，在更多的高價(jià)值市場(chǎng)上充滿了機(jī)會(huì)。