...熹:RISC-V將成為“元宇宙”中革命性的晶片架構技術 | 鈦媒體T-EDGE

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睿思芯科創始人兼CEO譚章熹

當晶片半導體遇上“元宇宙”,會碰撞出怎樣的火花?

12月9日下午,在鈦媒體集團聯合大興產促中心、國家新媒體產業基地共同主辦的2021 T-EDGE 全球創新大會上,睿思芯科創始人兼CEO譚章熹博士發表了題為《RISC-V專屬架構晶片賦能元宇宙》的主題演講。

譚章熹表示,在晶片行業,大家認為“元宇宙”是未來十年巨大的機會,也是半導體行業未來的巨大增長點。其中在微軟HoloLens這類AR產品上,內建全息處理器(HPU)——跟“元宇宙”非常相關的晶片。與CPU或者是GPU不同,HPU可以增強裝置眼部追蹤、手勢追蹤、場景Semmantic Labling和音效體驗等。

不過,過去的HPU晶片存在高發熱、高功耗、損傷電池壽命等現象,使得HoloLens功耗發熱等並沒有令人非常滿意。因此,RISC-V這一開源的第五代精簡指令集架構將有望設計出更好的HPU晶片產品,從而驅動“元宇宙”發展。

國際市場分析機構Semico Research預測,到2025年,全球市場的RISC-V CPU核心數將達到624億顆,2018-2025年複合年增長率為146。2%,而中國將擁有全球最大的市場空間。另一家市場調研機構Tractica則預測,RISC-V的IP和軟體工具市場將在2025年達到10。7億美元,市場前景廣闊。RISC—V也有望成為繼ARM架構和英特爾x86之後,第三個重要處理指令集架構。

透過設計基於RISC-V架構的22nm低功耗晶片,對比基於美國Cadence公司Tensilica HiFi + ARM架構的HPU產品(例如微軟兩代HoloLens中的HPU),在最新DSP演算法中,基於RISC-V的HPU效能可達高達4。7倍的增長,單位面積功耗發熱降低超過40%,電池壽命提升211%。RISC-V的效能和功耗上均有一定優勢。

譚章熹強調,RISC-V架構是“元宇宙”概念下,一個非常具有革命性的前瞻性技術,是有望驅動“元宇宙”發展的最強晶片。

以下為譚章熹演講實錄,經鈦媒體編輯整理:

感謝鈦媒體的邀請,非常榮幸分享我今天演講主題:RISC-V專屬開源架構晶片賦能元宇宙。

最近,“元宇宙”行業的最大新聞是Facebook改名為“Meta”。實際上,隨著新的人機互動方式的進步,“元宇宙”將是未來非常重要的經濟增長點。

在晶片行業,大家認為,“元宇宙”是未來下一個十年的巨大機會。臺積電(TSMC)董事長劉德音最近表示,“未來十年,AR或將取代手機,VR或將取代PC,人們將會逐步感受真實世界與虛擬世界的結合,而元宇宙硬體需求也將持續增長。”

這是一個非常大膽預測,證明著“元宇宙”是未來巨大增長點。

此外,作為行業內的半導體驅動的科技巨頭,蘋果公司認為,“元宇宙”目前不光在遊戲領域,更多相對於AR、智慧手錶(Apple Watch),在他們看來,“元宇宙”正在推動後PC時代和手機時代的巨大變革。

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說到“元宇宙”,其實已經發展相當一段時間。我列了幾個公司和產品,比如,早期的Google Cardboard,你可以用手機進行VR體驗,這是比較原始VR的配置;再比如,微軟公司推出的HoloLens產品;小公司Valve有自己產品;而Oculus後來被Meta收購,是扎克伯格的“元宇宙”中非常重要的組成部分;另一個大玩家蘋果公司,則有望在明年看到他們的革命性產品。

實際上,微軟於2016年推出首款HoloLens,至今已發展了兩代。開始定位於AR(增強現實技術),後來二代定位為智慧眼鏡平臺。目前HoloLens主要用於教育、醫療和工業應用領域,提供現實和虛擬世界應用的場景。從技術上來說,HoloLens做的非常不錯,只是價格有點貴。

當“解剖”HoloLens,你會發現裡面包含光學鏡片和手機處理器。其中,HoloLens兩代搭載不同處理器,核心元件是全息處理器(HPU),可以增強裝置眼部追蹤、手勢追蹤、場景Semmantic Labling和音效體驗等。值得注意的是,HoloLens相當於這顆HPU晶片,既不是GPU也不是CPU,而是跟元宇宙非常相關的AR裝置專用晶片。

Microsoft HoloLens第一代HPU晶片使用的是基於28nm製程工藝,用了24個Tensilica cores。2019年微軟釋出的第二代HoloLens,是高通的XR1平臺(也可以說是驍龍845),是目前所有VR、AR裝置裡面,算力最強、效能最強的一顆晶片。相比上一代,算力大概有1。7倍的增長,包括記憶體頻寬、計算效能也有提升,前者是2倍,後者是1。7倍。

具體剖析下來,這顆將近80平方毫米的晶片,一大半面積就是HPU,包括大規模向量浮點處理單元和定點處理單元兩類,一共加起來是基於26個Tensilica處理器的>1TOP的可程式設計計算能力,以增加擴充套件指令的方式,提升效能需求。

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不過,雖然HPU是目前最好的晶片產品,但從發熱和單位面積功耗方面,並不是令人滿意。

資料顯示,HoloLens在30分鐘內能達到85度,而85度下裝置散熱就變得非常困難,最後導致HPU成本和HoloLens成本高昂,整個裝置價格賣到3000美元,只能定位於工業領域,限制住了它的發展。

那麼,我們即將進入2022年,能不能用現在新的開源技術做到最好的HPU晶片?

答案是Yes,我們可以用RISC-V做到。

睿思芯科團隊所做的核心,是我們團隊在Berkeley從事研發十多年的指令集架構技術——RISC-V。它是第五代精簡指令集架構。

實際上,現在ARM架構就是精簡指令集。那麼跟ARM相比,RISC-V是完全開源,並且比ARM精簡高效的模組化設計晶片架構。它可以根據需求進行模組拼裝和組合,可以在端側和雲側同時啟用。對開源社群生態來說,基於RISC-V架構的晶片是非常安全可靠的處理器。

RISC-V大概發展了十年,從最早定義這一家精簡指令集,十年間經過了晶片定義、軟體測試和MCU級別處理器廣泛應用,以及到現在使用在更多AI和更復雜的處理器當中,來到了爆發臨界點。

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如今,大公司紛紛研究或採用RISC-V處理器。例如,今年英特爾宣佈和SiFive達成合作;蘋果也在進行基於RISC-V的研發。而RISC-V也從學校裡走到了工業界,獲得了大量的行業認可。大家認為,RISC-V相當於ARM和英特爾之後,第三個主要處理器指令集架構。

那麼,睿思芯科作為一家創業公司,我們也做了大量RISC-V相關產品,核心是對標Tensilica。

我們做了一個有意思的實驗對比,透過設計基於RISC-V架構的22nm低功耗晶片,對比美國使用Cadence Tensilica DSP(例如Hifi3z, Hifi5)+ARM架構的HPU產品,在最新DSP演算法中,基於RISC-V的HPU效能可達到4。7倍的增長,單位面積功耗發熱較低,發熱只是Tensilica的59%左右,效能和功耗上均有一定優勢,電池壽命提升211%。

假設我們使用這樣技術,結合更高工藝,可想而知,這對“元宇宙”未來使用的晶片代表著新的技術突破。

我們認為,使用了RISC-V開源架構,相比ARM架構+Tensilica DSP 的處理器,在迭代速度和技術性能方面都有非常好的優勢,這對於晶片行業的自主可控智慧財產權,是非常好的訊息。

我想總結一下,RISC-V架構是“元宇宙”概念下的一個非常具有革命性的前瞻性技術。

我的分享完了,謝謝大家!

(本文首發鈦媒體App,編輯|林志佳)

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