電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/吳子鵬）近日，在德國紐倫堡舉行的 Embedded World 2022 大會上，致力于為全球半導(dǎo)體技術(shù)客戶開發(fā)用于超低功耗和面積受限的數(shù)字設(shè)備的高性能圖形、顯示控制器和機(jī)器學(xué)習(xí)IP技術(shù)公司Think Silicon正式對外展示業(yè)界首款基于RISC-V的GPU。該公司 IP 許可、銷售和營銷總監(jiān) Ulli Mueller 表示，“推出首款基于 RISC-V 的 GPU 是圖形行業(yè)和 ThinkSilicon 的一個重要里程碑。”

無論是業(yè)界動態(tài)還是RISC-V國際組織相關(guān)人員的公開發(fā)言，RISC-V都是一款全方位挑戰(zhàn)ARM架構(gòu)的新型處理器架構(gòu)，在ARM架構(gòu)擅長的CPU、NPU、MCU和系統(tǒng)IP領(lǐng)域，我們都看到了RISC-V架構(gòu)的身影，而現(xiàn)在業(yè)界首款基于RISC-V的GPU已經(jīng)被展示，產(chǎn)業(yè)來到爆發(fā)的前夜。

Think Silicon和RISC-V GPU

在RISC-V GPU領(lǐng)域，Think Silicon是最早的一批入局者。2019年12月，Think Silicon便宣布，推出了業(yè)界首款基于RISC-V ISA的3D GPU NEOX | V。

介紹資料顯示，NEOX是一種基于 RISC-V RV64C ISA 指令集和自適應(yīng) NoC 的并行多核和多線程 GPU 架構(gòu)，內(nèi)核數(shù)量分為4核、16核和64核。

通過上圖能夠看出，NEOX系列GPU的主頻是一樣的，都是800MHz，算力和線程總數(shù)會因為核心數(shù)量的不同而有所差異，其中64核產(chǎn)品能夠提供204.8 GFLOPS的FP32計算吞吐，409.6 GFLOPS的FP16，線程總數(shù)為4096。Think Silicon指出，多線程降低了外部內(nèi)存控制器的延遲，讓整個陣列保持高數(shù)據(jù)吞吐量。

根據(jù)Think Silicon新聞稿的介紹，NEOX系列GPU還支持可選的 FP64 和 SIMD 指令。

NEOX IP具有自定義用戶指令的各種配置可能性，使其能夠靈活地配置關(guān)鍵應(yīng)用程序，例如計算機(jī)圖形、機(jī)器學(xué)習(xí)、視覺/視頻處理和通用計算等，適用的應(yīng)用領(lǐng)域包括GPGPU、人工智能、視覺處理、視頻處理和計算機(jī)圖形學(xué)等。

通過上圖的方案架構(gòu)能夠看出，NEOX系列GPU提供AI定制的ISA擴(kuò)展，可變長度數(shù)據(jù)類型的 SIMD 矢量，統(tǒng)一著色器架構(gòu)，以及專用硬件模塊等，為實現(xiàn)產(chǎn)品差異化和創(chuàng)建定制獨特設(shè)計提供強(qiáng)大的支持。

Think Silicon并非獨行

綜合目前市場消息來看，Think Silicon并非是RISC-V GPU賽道上的孤勇者，無論是芯片大廠，還是初創(chuàng)企業(yè)，均有意向這個領(lǐng)域靠攏。

在傳統(tǒng)芯片大廠方面，包括英偉達(dá)、三星、英特爾、高通和Imagination等都在探索RISC-V，雖然目前動作可能還是在GPU周邊，但是以這些廠商的產(chǎn)品布局來看，走上RISC-V GPU賽道是遲早的事情。

比如三星，早在2019年該公司就推出了多款基于RISC-V架構(gòu)的芯片，并在該年度硅谷舉行的RISC-V峰會上展示了采用RISC-V架構(gòu)來設(shè)計5G毫米波射頻芯片。三星當(dāng)時就表示，將采用RISC-V架構(gòu)來設(shè)計公司即將推出的各類芯片，而GPU是三星的產(chǎn)品之一，雖然目前還沒有發(fā)布，但三星絕對是RISC-V GPU的一份子。

而英偉達(dá)則已經(jīng)將RISC-V應(yīng)用到GPU控制器部分，未來難免不會以RISC-V作為GPU的內(nèi)核。同時，此前就有研究人員在名為 Vortex的RISC-V GPGPU 項目上啟用 CUDA 軟件支持的消息，據(jù)悉硬件核心為 RV32IMF ISA，配置為1核到32核。

對于英特爾，很多人都知道英特爾投資了28億元建立了研究實驗室，在做RISC-V處理器方面的研究，而GPU作為重要的協(xié)作器件，英特爾定然不會放棄這方面的研究。

而高通和Imagination雖然也還沒有推出RISC-V GPU，但前者已經(jīng)將RISC-V應(yīng)用到移動處理器里，后者則是已經(jīng)推出了GPU+RISC-V，因此兩家公司也是RISC-V GPU的潛力股。

除了這些傳統(tǒng)的芯片巨頭，電子發(fā)燒友網(wǎng)曾公開報道過VeriGPU，這是一個開源RISC-V項目，作者是來自人工智能呼叫中心自動化公司ASAPP的一名研究工程師Hugh Perkins。VeriGPU專門面向機(jī)器學(xué)習(xí)，并計劃讓其支持PyTorch深度學(xué)習(xí)框架。

而在2021年，美國的Pixilica還曾與RV64X合作，提出了一套新的圖形指令集，旨在融合CPU-GPU ISA。RV64X是可擴(kuò)展的架構(gòu)，用戶定義的基于SRAM的微代碼可用于實現(xiàn)擴(kuò)展，例如自定義光柵化器階段、光線跟蹤、機(jī)器視覺和機(jī)器學(xué)習(xí)。RV64X可以實現(xiàn)RISC-V CPU+RISC-V GPU的單核設(shè)計，也可以打造具有高度擴(kuò)展性的RISC-V CPU+多核RISC-V GPU設(shè)計。

寫在最后

正如上文所述，目前各大有GPU產(chǎn)品的廠商都在鉆研RISC-V，而Think Silicon的動態(tài)無疑將會加速產(chǎn)業(yè)進(jìn)程，讓一眾廠商在RISC-V GPU上加大創(chuàng)新力量。所謂星星之火可以燎原，Think Silicon已經(jīng)把RISC-V GPU的火燒起來了，產(chǎn)業(yè)大爆發(fā)是可以預(yù)見的。