2022年以前,高性能运算对于RISC-V而言更多是一个趋势和概念。进入2023年,飞速发展的RISC-V已经进入高性能运算市场的实质性发展阶段。
RISC-V高性能运算产品多点开花
实际上,国内在去年就已经掀开了发展高性能RISC-V芯片的大幕,平头哥、跃昉科技和赛昉科技纷纷发布主频超过1.5GHz的高端应用处理器,填补了国内在高性能RISC-V处理器方面的空白。对于相关芯片我们都有过报道,这些芯片让RISC-V芯片的应用场景不再局限于普通嵌入式控制市场,而是逐渐向嵌入式智能和通用市场去靠拢。
以跃昉科技的可量产12nm RISC-V SoC芯片NB2为例,这款芯片搭载四核1.8G的CPU,算力超过32000 DMIPS,搭载850MHz的GPU,1.4GHz NPU,支持Linux+ RTOS + OpenAMP异构OS运行环境。从配置信息能够看出,RISC-V芯片已经不再是提供简单的控制和计算功能,而是有了AI的能力。
比如跃昉科技NB2芯片里面的NPU,此外该芯片还加入Vision DSP用于独立CV处理,一方面卸载了CPU的算力,进而优化功耗;另一方面,Vision DSP与NPU的深度协同也将进一步优化视觉智能处理。
基本上,2022年下半年国内发布了多款RISC-V高性能芯片,这些芯片都在去年年底和今年量产。
同时,在RISC-V高性能运算方面,国内不仅仅是发布芯片,产品配套同样做得很完善。以赛昉科技的昉·惊鸿7110为例,其是全球首款量产高性能RISC-V多媒体处理器,面向嵌入式的场景。为了让终端更好地使用这颗芯片,赛昉科技同时还发布了全球首款高性能、低成本且集成3D GPU 的量产RISC-V 单板计算机——VisionFive 2。与上一代相比,VisionFive 2全面升级,在处理器工作频率、多媒体处理能力、可扩展性等方面都有显著提升。并且,提供了配套开发的技术文档。
此外,我们看到RISC-V也在积极进军消费设备和数据中心市场。比如,面向智能手机的应用,谷歌开发了Titan M2芯片,这是一款基于RISC-V架构打造的安全协处理器。谷歌称,专用的Titan M2安全芯片是为支持新一代安全和隐私功能而设计的。
在数据中心市场,今年的玄铁RISC-V生态大会上,算能发布了行业首款服务器级RISC-V CPU算丰SG2042,助力RISC-V 迈向HPC领域。据介绍,这款芯片基于高性能RISC-V内核,9-12流水线设计,支持乱序执行,主频高达2GHz,每个Cluster最多4个内核,单SoC芯片拥有64核,64MB共享三级缓存,可以满足数据中心的各种需求。在发布会上,算能还推出了搭载SG2042的2U服务器,支持8 channelDDR4-3200 RDIMM,最大512GB,支持7个PCIe x16插槽以及双网卡支持。
作为全球第三种主流架构,RISC-V目前对高性能运算市场可谓是虎视眈眈,展开了全面的冲击。当然,传统科技巨头实际上也不想错过这波机遇。最鲜明的例子就是英特尔,该公司和巴塞罗那超级计算中心 (BSC) 此前共同宣布,将在一个实验室投资4亿欧元开发RISC-V处理器,并且相关研发产品不仅仅是面向HPC领域,也关注用于人工智能应用和自动驾驶汽车。
在冲击高性能运算领域,RISC-V不仅专注于架构本身的性能提升,也很注意和创新技术的结合。比如Ventana公司在去年12月份发布了一款产品Veyron V1,该公司研发了一种高性能RISC-V架构,而且使用了AMD的EPYC处理器那样的小芯片技术,允许客户从Vnetana那里购买CPU、IO模块,然后跟自己的加速器IP整合。
Veyron V1的性能水平非常高,其每个CPU模块中有16个RISC-V内核,频率为3.6GHz,整合48MB缓存,不仅在RISC-V中算是高频,在整个CPU行业中也是很高的水平了。这款芯片最多可以扩展到12个CPU模块,做到192核,采用台积电5nm工艺生产制造。
因此,在商用RISC-V高性能处理器方面,目前产业界已经逐步做到了主流应用覆盖,可谓是多点开花。
开源市场也有积极进展
我们都知道,RISC-V还有另一条路,那就是做开源处理器。虽然市场关注度还是商业RISC-V内核和处理器更多一些,不过这不妨碍开源RISC-V处理器挺进高性能处理器市场。
我们在之前的报道中有提到,2023年中关村论坛“RISC-V开源处理器芯片生态发展论坛”上,第二代“香山”(南湖架构)开源高性能RISC-V处理器核正式发布,于2022年9月研制完毕,计划2023年6月流片。
据介绍,作为开源RISC-V处理器内核,第二代“香山”处理器内核基于Chisel硬件设计语言实现,支持RV64GC指令集。其内核架构“南湖” 采用中芯国际14nm工艺制造,目标频率是2GHz,SPECCPU分值达到10分/ GHz,支持双通道DDR内存以及PCIe、USB、HDMI等更多功能。
第二代“香山”处理器内核将对标ARM Cortex-A76内核。中科院计算所副所长包云岗介绍称,已有一批企业正在基于“香山”开发高端芯片,如AI芯片、服务器芯片、GPU等,有望于2025年取得集体突破。
写在最后
RISC-V基金会CTO Mark I.Himelstein在去年底时表示,“除今年已经批准的6项规范外,还有10项规范将在2023年第一季度获得批准。一个突出规范是加密矢量ISA扩展,它将为芯片设计者提供巨大的性能提升。”因此,在指令集方面,RISC-V基金会也在积极推动行业走向高性能处理器领域。
一直以来,很多人都说RISC-V是ARM架构的追随者。不过,Mark I.Himelstein在此前受访时指出,RISC-V并不一定要对标x86和ARM架构产品,比如去开发所谓的GPU,但是一定要通过自己的方式达到相同的性能,满足主流市场的需求。也就是说,产品形态并不重要,最重要的是做市场需要的芯片。
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