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日前，由平頭哥主辦的2023“玄鐵RISC-V生態(tài)大會”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，現(xiàn)場展示了雙方合作的最新成果。Imagination副總裁、中國區(qū)總經理劉國軍帶來了《RISC-V異構計算賦能產業(yè)升級》的主題演講。
RISC-V生態(tài)是戰(zhàn)略重點
盡管RISC-V是一個潛力巨大的開放式ISA，但它目前主要面臨著標準化和生態(tài)體系搭建方面的挑戰(zhàn)，這也是Imagination的關注重點。
2019 年，Imagination 加入了平頭哥半導體創(chuàng)建的無劍 SoC 平臺聯(lián)盟。目前為止，雙方已經共同打造了基于RISC-V CPU+IMG GPU/NPU 異構計算平臺，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，能夠為RISC-V提供成熟的可量產方案。
在2022年8月的RISC-V中國峰會上，平頭哥發(fā)布了首個高性能RISC-V芯片平臺無劍600，及量產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，渲染分辨率優(yōu)于同類設計，是 DTV 等復雜用戶接口（UI）解決方案的首選。該系統(tǒng)級芯片還加入了 Imagination Series3NX NNA 核，具有領先的每瓦 TOPS 性能，并且針對低帶寬和高性能密度進行了優(yōu)化。這一GPU+NNA+RISC-V的異構組合，為AIoT產品實現(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致力于加強與RISC-V國際基金會的合作、并積極參與基金會中多個SIG和工作組。去年，Imagination升級為RISC-V國際基金會高級會員，目前參與主導的工作組包括：Automotive, Floating point, Andorid & Common software interface SIG等。
對于在RISC-V領域取得的進展，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的競爭中獲勝。我們希望成為RISC-V領域的首選GPU，這就需要與其他IP供應商合作，比如平頭哥，賽昉科技、Rios實驗室、晶心科技等?！?/p>
類比Arm CPU+Mali的推進戰(zhàn)略，Imagination已經將RISC-V生態(tài)視作戰(zhàn)略重點，希望全面擁抱RISC-V生態(tài)，通過豐富的異構組合IP來支持中國的自主方案發(fā)展。
軟硬協(xié)同深耕RISC-V生態(tài)
據了解，Imagination早在擁有MIPS時就開始考慮進入RISC-V領域，可以說是RISC-V的忠實“信徒”了。隨著幾年前出售MIPS業(yè)務，Imagination在CPU領域的計劃暫時擱置。2021年，以Catapult系列開始發(fā)力，既是它進入RISC-V領域的開端，也是重回CPU市場的新開始。
Imagination表示，“我們是目前支持RISC-V的公司中，最有經驗的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商IP的全套SDK。我們還提供一項獲獎的RISC-V教育計劃，并且在內部將RISC-V用于我們的GPU核。我們擁有各種CPU相關專利，迄今已交付了超過30億個CPU核，所以我們知道創(chuàng)造和支持高質量的IP需要什么?！?/p>
經過整體生態(tài)的持續(xù)努力，RISC-V除了展示出在中低端應用領域的巨大潛力，向高端項目的延伸也成為它未來發(fā)展的方向。
Ventana、SiFive等公司在專注于提供更高性能的產品，這進一步驅動了RISC-V向高性能的演進。此外，谷歌公開宣布Android將支持RISC-V架構，這將給RISC-V帶來各種使用Android系統(tǒng)的用例，比如移動設備和更多的消費產品。
Imagination方面表示，“RISC-V在整個生態(tài)中的采用量已達到臨界點，全體生態(tài)正在共同努力將所有軟件堆棧和關鍵部分整合到一起，這將使得OEM能夠以更快的速度、更低的成本使用RISC-V設計產品?！?/p>
為了推動RISC-V的廣泛落地，除了芯片功耗、成本、算力有效性、靈活性等關鍵因素，如何在有限算力下幫助客戶算法軟件高效地運行，也成為衡量芯片廠商競爭力的核心標準，因此，基礎軟件包括工具鏈等都是Imagination的發(fā)展重點，以期在軟件與系統(tǒng)層面，為包括RISC-V在內的異構計算，提供了統(tǒng)一、開放并且標準的工具鏈。
異構計算趨勢下的IP架構演進
全社會的數(shù)字化轉型，對不同層級的設備提出了高算力需求。近來，ChatGPT的強勢出圈，更是讓人們看到高算力支持下的智能化空間。
不過，隨著摩爾定律的放緩，傳統(tǒng)的單一計算架構已經達到性能和功耗的瓶頸，要想實現(xiàn)算力進一步的飛躍，異構架構就成為芯片計算架構的發(fā)展方向。劉國軍表示，“我們認為 GPU +CPU+NNA的異構是能夠滿足計算需求的先進架構?！?/p>
基于RISC-V CPU、GPU、NNA（神經網絡加速器）、EPP（以太網數(shù)據包處理器）的IP布局，以及相應軟件棧及異構計算開發(fā)平臺的搭建，Imagination正在打造完整的異構計算平臺。
劉國軍認為，未來計算芯片可以從以下四個維度來衡量：可擴展性和可重用性、可編程性、高效性、靈活性。
首先，可擴展性和可重用性方面，需要能夠基于核心計算架構，通過在多個維度上進行擴展，來匹配工作負載的算力需求；其次是可編程性，需要在支持工業(yè)標準的框架、語言和API的前提下，對芯片計算架構進行高度的優(yōu)化，同時也要具備完善的可視化工具、調試工具和建模能力，賦能OEM進行系統(tǒng)級的開發(fā)；第三是高效性，需要支持先進的稀疏和編譯器優(yōu)化手段，從而降低計算開銷，并且在高度集成的計算IP中，能夠細粒度地對任務進行分配和調度；第四是靈活性，需要通過對處理器IP組合、連接和編程，以支持動態(tài)結構、稀疏性和創(chuàng)建執(zhí)行單元，從而構建SoC，此外，也要通過先進的互聯(lián)和存儲技術，減少系統(tǒng)帶寬并降低功耗。
他指出，Imagination持續(xù)演進的IP級別異構計算中，每種IP都支持多核的架構，可以通過不同的IP組合結合先進的互聯(lián)和存儲技術，從而構建靈活的異構多核架構來滿足不同應用市場的需求。 例如：
? 在汽車智能駕艙或ADAS場景，可以通過GPU+AI神經網絡加速器的異構組合，不但可提供更靈活的計算能力，也可實現(xiàn)計算和顯示渲染在架構上的融合；
? 在自動駕駛領域，通過GPU+CPU+AI 構成的大型異構系統(tǒng)，可滿足從感知、定位到路徑規(guī)劃的各個階段的大規(guī)模高并發(fā)低延遲的計算要求，類似的也可以用于數(shù)據中心計算和智能NIC；
? AI神經網絡加速器+CPU的組合可滿足廣泛的智能化場景，覆蓋AIoT、消費電子、智慧工業(yè)、智慧城市等。
? GPU+CPU的異構計算系統(tǒng)，將會在云游戲方面帶來全新體驗。
放眼未來算力所需的異構計算架構，Imagination將繼續(xù)聚焦于功能和面積、性能與功耗優(yōu)化，并致力于實現(xiàn)最佳的能效比，來完成對不同市場的適應能力。
