推動RISC-V CPU性能快速提升并向上打開更多的高價值市場

8月21-23日，2024年RISC-V中國峰會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積極參與了此項中國大陸規(guī)格最高、規(guī)模和影響力最大的專業(yè)會議之一，并在大會現(xiàn)場展示了其RISC-V CPU+GPU集成優(yōu)化平臺。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)勢等話題，以及公司的展示與演講反映了RISC-V的多個發(fā)展趨勢而得到與會專業(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RISC-V，公司是RISC-V國際基金會的早期會員和開發(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，長期致力于RISC-V相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制定和技術(shù)的開發(fā)，承擔(dān)RISC-V基金會開發(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RISC-V產(chǎn)品的開發(fā)和應(yīng)用，在2022年6月推出Catapult系列CPU中首款32位高實時性嵌入式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。

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

基于高性能RISC-V的集成優(yōu)化平臺大放異彩

在峰會現(xiàn)場，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遷移難度來獲得用戶信任的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，并通過每核功率控制實現(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，還支持RISC-V矢量擴(kuò)展并具有專門針對AI加速器的快速數(shù)據(jù)耦合，這使芯片設(shè)計工程師能夠更輕松實現(xiàn)RISC-V+AI加速器，如與Imagination的全系列GPU IP實現(xiàn)高效和高安全性集成，從而在提升系統(tǒng)性能的同時還省去了大量的開發(fā)和驗證工作量。

在其題為《推動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)域一個非常明顯的趨勢是嵌入式計算正在催生集成化程度越來越高的優(yōu)化計算平臺，基于RISC-V的CPU通過預(yù)先集成的方式與GPU和AI/NPU等加速計算單元形成了功率效率、總線利用率和存儲帶寬利用率都更高的新型優(yōu)化計算平臺。

這種系統(tǒng)化的設(shè)計和生態(tài)化的合作，也成為了RISC-V開放指令集架構(gòu)的一個新優(yōu)勢，從而推動了高性能的RISC-V CPU去適應(yīng)和滿足許多新的應(yīng)用場景，為RISC-V的下一步發(fā)展創(chuàng)造了新的機(jī)會。同時，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音，因此GPU作為智能化計算加速器的用武之地越來越多，超過40%的半導(dǎo)體應(yīng)用場景需要使用GPU來進(jìn)行處理，這在安卓等應(yīng)用市場上已經(jīng)非常明顯，因此RISC-V+GPU集成化計算平臺的重要性不言而喻。

更高性能的應(yīng)用帶來繁榮的新生態(tài)

在前三屆RISC-V中國峰會上，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吸引用戶的關(guān)注和采用。然而本屆峰會的熱點(diǎn)是，諸如Imagination等多家領(lǐng)先的廠商帶來了高性能技術(shù)和產(chǎn)品，全面反映了RISC-V技術(shù)和產(chǎn)品正在多個方向上實現(xiàn)性能向上突破，同時加上RISC-V架構(gòu)的開放性和安全性，正在吸引越來越多的在其他架構(gòu)上已經(jīng)驗證過的硬件、軟件棧、框架和應(yīng)用開發(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)的各種通用和開源智能計算框架和工具，為RISC-V + GPU + AI集成化智能處理平臺提供了巨大的推動力。Imagination作為同時提供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。

Imagination在本屆峰會上的APXM-6200 CPU + Imagination B系列GPU現(xiàn)場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運(yùn)行在FPGA上的演示板，但是對于許多中國芯片設(shè)計公司，以及他們下游能夠快速整合各種AI框架和開發(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Σ煌膽?yīng)用場景，開發(fā)出目前市場上十分火爆的嵌入式/邊緣智能和推理計算盒子，從而以高性價比和能效來滿足嵌入式和邊緣智能需求。

全面周詳?shù)漠a(chǎn)品設(shè)計推動實際應(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滿足ISO26262功能安全(FuSa)要求的RISC-V和GPU IP組合，針對傳統(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長期以來在汽車行業(yè)得到廣泛應(yīng)用和充分驗證的Hyperlane技術(shù)去實現(xiàn)硬件虛擬化，全面滿足汽車應(yīng)用對高性能、高可靠性和高安全性的綜合需求。

在本屆峰會上，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：汽車市場對所有半導(dǎo)體廠商都充滿了吸引力，但是在這個市場中的關(guān)鍵因素是質(zhì)量（Quality）、可靠性（Reliability）、安全性（Safety）和可實現(xiàn)性（Availability）等“汽車產(chǎn)品四性”；同時因為新車型開發(fā)速度越來越快，因此為領(lǐng)域特定應(yīng)用開發(fā)專用芯片或者IP并不是一種合理、高效和有效的方法，這個市場需要的是同時兼顧汽車產(chǎn)品四性的可擴(kuò)展架構(gòu)。

RISC-V架構(gòu)為汽車芯片設(shè)計師和工程師帶來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，它可以最高效地支持圖形處理、各種計算、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平臺的全部，更為重要的是其可以同時確保性能和汽車產(chǎn)品四性的IP開發(fā)流程，通過引入諸如基礎(chǔ)危害分析 (PHA) 和故障模式及影響分析 (FMEA)等多項創(chuàng)新，該公司的系統(tǒng)級開發(fā)流程通過了最為嚴(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，Imagination在預(yù)先集成RISC-V CPU和GPU的時候，還進(jìn)行了進(jìn)一步的創(chuàng)新，實現(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。正是通過這樣全面周詳?shù)腎P開發(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，確保了RISC-V處理器在汽車市場的應(yīng)用。

本屆RISC-V中國峰會已經(jīng)落幕，但是Imagination等公司在峰會上通過推出高性能的RISC-V CPU IP、通過提供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，在更多的高價值市場上充滿了機(jī)會。