不少人聽到RISC-V,第一時間想到的就是IoT和消費電子上的應用,以及各種低功耗的市場機會。此前RISC-V雖然已經出現在了超級計算機或數據中心,又或是GPU等解決方案中,但往往只是作為一個加速器,乃至異構下的一個“黏合劑”。
RISC-V作為一個近年來聲勢不斷壯大的架構,其野心自然不會止步于此。近期RISC-V又整出了幾個大動作,準備全面進軍AI和汽車市場,更是找到了大神Jim Keller為其背書,再度加快了RISC-V開疆擴土的進程。
半導體老將Jim Keller選擇RISC-V作為AI芯片核心
不少了解半導體大廠的朋友們應該都聽過Jim Keller這一號傳奇工程師,他曾任職于AMD、蘋果、特斯拉和英特爾,參與了AMD K8、K7與Zen,蘋果A4與A5以及特斯拉HW 3.0等芯片系統與架構的設計。與此同時,他也是x86-64指令集規范的作者之一,Jim Keller的設計經驗也算是覆蓋了RISC和CISC兩大指令集。
然而2020年6月,彼時仍是英特爾高級副總裁的Jim Keller卻主動提交了辭呈,坊間傳聞其離職原因是就“公司應該將更多生產交給外包”這一計劃產生了爭論。今年1月,Jim Keller去了一家AI芯片初創公司Tenstorrent擔任CTO,該公司的CEO也是Jim Keller多年的老友,曾在AMD任職多年芯片架構師的Ljubisa Bajic。
與本月Linley春季處理器大會同一時間,Tenstorrent宣布已經獲得了SiFive通用RISC-V CPU設計的授權。這家成立于2016年的公司將利用SiFive新推出的Intelligence X280 64位RISC-V核心來設計一款SoC。
Intelligence是SiFive新推出的AI/機器學習產品線,以SiFive的AI架構擴展和RISC-V矢量擴展來提供軟件與硬件整合的解決方案。Intelligence X280基于SiFive的64位U7系列RISC-V核心,采用了8級流水線設計。據SiFive公布的數據,Intelligence的AI擴展可以將執行時間縮減至12分之一,而且SiFive已經為工程師準備好了工具,可將基于ArmNeon的代碼直接編譯成SiFive的匯編代碼。
Tenstorrent機器學習處理器路線圖 / Tenstorrent
Tenstorrent已經在今年開始量產第二代機器學習處理器Grayskull,該處理器采用了另一個RISC架構ARC的CPU核心,Tenstorrent將其命名為Tensix,所用制程為GLOBALFOUNDRIES的12nm。而此番選用RISC-V核心想必也是Jim Keller加入之后所做出的決策。
Jim Keller在今年接受外媒HPCwire采訪時提到,盡管有許多初創公司開始開發和設計AI芯片,但他在與客戶的交流中也發現了他們的苦惱。其中之一就是配套的軟件,許多AI芯片公司的首要目標都是現推出大算力的芯片,以多少多少GFLOPS或TFLOPS作為賣點,然后再去設計軟件。而Tenstorrent則是從一開始就將軟件與硬件設計并行,他們的軟件團隊也集合了來自Altera等各種編譯器和CAD工具背景的成員。
盡管Tenstorrent并沒有透露第三代處理器Wormhole和正在設計中的第四代處理器具體的參數細節,但很明顯RISC-V的通用處理、矢量處理能力和軟件生態才是Tenstorrent所看重的。新的Tenstorrent處理器也會采用異構的設計,Tensix負責主要的神經網絡工作,而Intelligence X280則用于應用代碼的引入,以及矢量運算和通用計算工作。
RISC-V在汽車市場初見端倪
瑞薩與SiFive合作開發RISC-V汽車芯片 / Renesas、SiFive
除了AI市場之外,RISC-V也開始瞄向了汽車市場。瑞薩于4月22日公布,將與SiFive合作開發下一代的高端車用RISC-V芯片方案。瑞薩電子高級副總裁及汽車電子解決方案事業本部總經理片岡健表示:“RISC-V在為新老客戶提供附加功能和更多選擇上承擔了重要的角色,我們和榮幸與SiFive合作,運用我們積累多年的汽車電子技術機核SiFive的高端RISC-V技術,開發下一代車用半導體解決方案。”
其實這也不是瑞薩第一次對垂青RISC-V了,早在去年10月,瑞薩就宣布與晶心科技啟用IP合作,選擇了AndesCore 32為RISC-V CPU內核,用于專用標準(ASSP)產品,并計劃在2021年下半年給客戶送樣。但這種預編程的ASSP器件主要用于優化電機控制、語音識別等領域,并沒有與瑞薩強勢的汽車業務存在太多聯系。
此番瑞薩選擇與SiFive開發汽車半導體,也證實了目前RISC-V內核已經可以達到車用的高性能要求。畢竟瑞薩已經有了自己的RISC指令集架構SuperH,卻仍要與SiFive基于RISC-V合作開發,必然也是發現了它的可取之處。
進軍汽車市場的另一難點在于各種嚴苛的認證,不過也有RISC-V的安全IP已經率先通過了車規認證。Rambus的硬件信任根IP RT-645就已經通過了ASIL-D的認證,誠然這一IP只是用于保證V2X通信、ADAS、ECU和IVI中SoC的安全,并不是負責通用計算的主CPU,卻也是RISC-V在汽車市場上邁出的重要一步。
小結
我們已經看到了RISC-V在幾個關鍵領域實現了不錯的進展,但也不得不承認這一新架構時運不濟,在黃金發展期遇上了半導體供貨危機。不少RISC-V處理器IP還沒有用到5nm這樣的先進制程,因此在成熟制程上只能和ARM一起搶單。
盡管RISC-V在IoT應用中普及率最廣,并不代表著RISC-V已經在這一領域止步不前。比如全志近日推出的基于平頭哥玄鐵906 RISC-V核心的應用處理器D1,以及樂鑫發布的全球首款RISC-V 藍牙5.0和Wi-Fi6 SoC ESP32-C6等,這些絕對是RISC-V目前占據優勢的一大市場,也將是最先出現在大眾工程師面前的RISC-V芯片。
此外越來越多的芯片設計權威開始重視起RISC-V,為其發聲,就拿Jim Keller來說。他看中的其實不是CISC和RISC的優劣之爭,他認為這是最次要的,重要的是擴展性、可用性以及相關工具鏈的發展,而這些方面RISC-V的成績也都有目共睹。畢竟數據中心和汽車也是ARM花了多年才突破的市場,RISC-V已經邁出了第一步,接下來才是真正的考驗。
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