AI芯片新风口!阿里华米已入局,将撼动ARM地位

时间:2019-01-07 12:52:10 来源:新凤凰彩票 作者:匿名


知识产品(公共号码:zhidxcom)文本|

领导力:“AI Chip”的新概念在过去一年逐渐流行,并且越来越为公众所熟知。在行业的残酷增长,加速着陆和加速集成的过程中,更多的AI芯片公司已经开始采用自己的差异化路线。

在第一季度发布AI芯片系列报告后,智智再次开始跟踪整个AI芯片产业链中的近100家核心公司。这是智能和AI芯片行业系列的第二季之一。

在人工智能(AI)时代,物联网(IoT)中的AI芯片经常遇到麻烦。传统的CPU功率不足,AI协处理器的面积和功耗太大。为了创建高效且低功耗的AI芯片,初创公司已经使用了各种方法,例如存储优先级和存储集成。一种类型的移动设备是使用RISC-V开源设计来创建AI芯片,因为它在物联网行业中具有快速的低功耗。

在过去两年中,在ARM和英特尔主导的竞争格局中,一种新的开源指令集架构RISC-V赢得了其在芯片中的声誉。

面对汹涌的人工智能和物联网浪潮,RISC-V提供节能,低成本的解决方案,吸引谷歌,高通,IBM,美光,西部数据,三星,NVIDIA,惠普,甲骨文,华为,比特币,加州大学伯克利分校,麻省理工学院,普林斯顿大学,新加坡南洋理工大学,中国科学院计算技术研究所等国内外公司和研究机构加盟。

Ali Pingtou使用其主要的物联网安全功能,Huai用它来创建世界上第一个支持AI的可穿戴设备芯片组。邻近的印度已将其建立为国家指令集......与其他传统架构相比,RISC-V具有四大优势:低功耗,低成本,灵活可扩展,安全可靠。据不完全统计,有5名技术老手和6位企业家直接或间接针对基于RISC-V架构的AI芯片。

Ali Pingtou兄弟已经准备就绪,RISC VAC-V是一个基于简化指令集计算原理的开放式指令集架构(ISA)。它由2017年新图灵奖获奖者和加州大学伯克利分校的Dave Patterson教授组成的团队设计和开发。阿里巴巴的Pingtou Ge半导体有限公司成立于今年9月,由杭州中天威和阿里巴巴全资拥有的Aridama合并而成。它专注于32位高性能和低功耗嵌入式CPU的IC设计。 。合并前两周,中天威发布了基于RISC-V的第三代C-SKY指令架构,并发布了RIS902-V第三代指令架构处理器CK902,可灵活配置TEE引擎并支持物联网安全。特征。

截至9月,中天威基于C-SKY CPU IP核的SoC芯片累计出货量已超过8亿。中天威将继续推出支持RISC-V的CPU IP系列,以满足不同的产品应用场景和客户设计要求。

此外,中天威和小米的松果电子于11月宣布,他们已就RISC-V达成全面的战略合作伙伴关系和共同开发。 Songguo Electronics基于中天威RISC-V CPU处理器,提供具有市场竞争力的SoC智能硬件产品。

同样在今年9月,小米生态链中的第一家美国上市公司华美科技推出了首款基于RISC-V的可穿戴设备 - 黄山1号,这是世界上第一款支持AI的可穿戴设备芯片。组。 。

Huami的可穿戴AI芯片包括高达240MHz的处理器和四个AI引擎,HeartID,ECG,ECG Pro和心律失常。它可以在局部实现心率,心电图和心律失常等心脏问题。执行24小时低功耗实时监控和分析。

创始人兼首席执行官黄旺在10月接受采访时告诉智智,与移动AI芯片不同,黄山1号可用作智能手表,主处理器或智能手的协处理器芯片。使用。主要过程在环中起作用。 (独家对话华丽首席执行官王旺:AI芯片背后的第一次反击!)Ali Pingtou和Huami正在瞄准物联网,而来自成熟的美国FPGA供应商的Microsemi和RISC-V相关产品则专注于快速增长。用于机器视觉的系统系统,例如医疗和工业。该公司不仅为嵌入式设计提供RISC-V IP内核,还为该系列产品提供基于RISC-V Linux CNN加速器的完整工具链和AI解决方案。由Microsemi和创始公司SiFive开发的RV32IM RISC-V内核使客户能够使用开放式指令集架构(ISA)进行设计,以实现具有许可BSD许可证的完全可移植且安全的处理器架构。设计人员可以自由地将设计从FPGA迁移到ASIC而无需支付版税。此外,工程师还可以针对特定应用协作,修改和调整RISC-V内核,以实现最大的创新。

除了Microsemi,另一家IP公司台湾晶鑫科技在美国硅谷举行的2018年ANDES RISC-V CON会议上展示了其基于RISC-V的产品。

晶鑫科技是第一个被纳入RISC-V的商业主流CPU IP公司。该公司在会议上使用开源指令集架构(ISA)和四个核心引入了六个核心。本月,Crystal Heart的RISC-V核心在全球拥有12个许可证持有者,广泛用于存储服务器,指纹识别器和多种AI应用程序。

除上述公司外,北京君正,中兴威,联发科等众多RISC-V项目正在进行中。西部数据,NVIDIA,三星和其他技术巨头也在公开场合透露,他们将在产品中使用它们。 RISC-V架构。

硬盘巨头西部数据公司11月宣布其硬盘处理器和控制器将逐步转向RISC-V架构。转型完成后,估计每年将发运20亿个基于RISC-V的核心。

GPU王座Nvidia表示,它将在未来用RISC-V核心取代其GPU控制核心。三星半导体还被指控在其Exynos 8890处理器中首次使用基于开源RISC-V的自主CPU核心M1。在未来,这些大型公司或组织可能会将RISC-V应用于他们自己的云计算设施,以摆脱X86的依赖或降低昂贵的ARM指令集许可证的成本。据报道,欧盟超级计算机EPI决定在RISC-V处理器中使用下一代E级超级计算机中的一台。 ARM兄弟? RISC-V的诞生史

RISC-V吸引了众多技术巨头,与目前主流的移动终端ARM架构相同。

众所周知,芯片和河流和湖泊有两个主要的指令集架构,而复杂指令集计算机(CISC)代表PC市场中的Intel x86。简化指令集计算机(RISC)的代表是ARM。然后引领移动终端的潮流。两种类型的指令集的命名完全“设置”为其名称:通过设计尽可能复杂的指令,大约20%的CISC指令集将被重用,占整个程序代码的80%;并使用RISC概念。固定长度指令格式和单周期指令要简单得多,更喜欢具有最高频率的简单指令。

20世纪80年代,加州大学伯克利分校的Dave Patterson教授领导了Berkeley RISC项目并从零开始设计了第一代处理器RISC。英特尔拒绝授予x86许可证,因为市场上的CPU价格太贵了。英国橡子创始人Roger Wilson和Steve Fober设计了第一台RISC微处理器—— ARM(Advanced RISC机器)。

大约在同一时间,John Hennessy和他在斯坦福大学的团队设计了MIPS处理器的早期原型,并最终开发了MIPS,后来被Imagination收购。随着智能手机时代的到来,ARM凭借其低功耗,低成本和高性能突破了微软和英特尔创造的PC障碍。它迅速在移动互联网的狂热中建立了自己的生态,并将成为Apple,高通和三星。许多巨头联合起来颠覆传统的互联网时代。

今天,随着人工智能和物联网等新兴技术的爆炸式增长,处理器指令集架构发生了巨大变化。新一轮风暴的主角是ARM——第五代RISC处理器RISC-V芯片的同一兄弟。

RISC-V是一种基于简单指令集(RISC)原理的新开源指令集架构(ISA),由David Patternson教授领导。 V指第五代以及变体和载体。 RISC-V基本指令集遵循“易于使用”的设计理念,仅包含40条指令和许多其他模块化扩展指令。 RISC-V规范文档只有145页,而“特权架构文档”只有91页。

与传统的ARM指令集架构许可证数千万美元相比,RISC-V始于其完全开源,短而模块化的设计,没有过时的定义,没有严重的指令冗余,没有专利问题等等。吸引全球创业公司和研究机构的注意。国内公司方兴未艾,外国公司正在兴起

虽然这家技术巨头仍在谈论支持RISC-V架构,但许多国内外初创公司已采取积极措施。

今年10月29日,公司于2008年在上海成立并收到了好消息。利盟的“基于RISC-V指令集架构的ESP32-Marlin物联网芯片”项目入选上海市经济和信息化委员会支持的软件和集成电路产业发展项目清单。

Corecom Technology落后Lexin 10年,但它是物联网和边缘计算领域的第一家RISC-V处理器核心IP公司。该公司为物联网应用推出了N200系列超低功耗。据说RISC-V核心IP与外国公司处于同一起跑线。该技术首席运营官的核心部门徐力告诉智智,RISC-V与ARM之间存在客观差距,因此公司选择ARM继续维护物联网。传统的物联网领域相对封闭。它不像传统的移动处理器应用那样依赖生态。从这个角度来看,逐步完善物联网是一个很好的策略。

它的创始人胡振波是第一个RISC-V中文版《手把手教你设计CPU——RISC-V处理器篇》的作者,开发了中国第一个开源RISC-V核心蜂鸟E203(Hummingbird E203)。

当Hummingbird E203推出时,胡振波见证了许多国外专业RISC-V核心IP公司的出现和快速发展。其中,运行Linux的SiFive四核RISC-V核心在中国大陆市场得到推广,而国内CPU产业发展缓慢。没有采取任何行动,“焦虑”的胡振波决定建立核心技术。 “竞争”核心技术的关键要素之一是SiFive,这是一家由RISC-V项目团队孵化的美国RISC-V定制半导体供应商。它基于开放式架构处理器核心,是自行开发的。帮助基于RISC-V架构芯片的SoC设计。

该公司今年5月完成了5060万美元的C系列融资,华美科技也参与了该轮融资。今年6月,SiFive宣布推出专为嵌入式设备设计的可配置小面积,低功耗微控制器(MCU)核心E2核心IP系列。除了SiFive之外,两位美国RISC-V创始人的创始人是RISC-V的创始人,大卫帕特森,OURS的创始人,Tan Zhangjun博士和世界语Dave Ditzel的创始人。

我们的中国公司Rui Sixin在七个月内使用TSMC的28nm工艺技术构建了基于64位RISC-V指令集的AI芯片Pygmy,其中包括12个用于神经网络和CNN算法的高度可编程AI加速引擎。它可以支持AI图像和语音应用,其功耗和面积明显优于相同级别的Arm架构芯片。根据Rui Sixin的说法,Pygmy比较了相同级别的Arm芯片,将功耗降低了85%,面积减少了80%,这相当于64位处理器的性能,面积和功耗。典型的32位处理器。 。人工智能芯片于11月初在世界互联网大会上由大卫帕特森发表演讲首次发布并首次亮相。

此外,在提供Pygmy芯片的同时,Ruisi还开发了编译器,SDK和工具链。基于GCC和LLVM等开源实现,可以更好地支持Pygmy用户进行二次开发。

Esperanto Technologies总裁兼首席执行官Dave Ditzel从事芯片研究已有40年。他在大学期间参与了RISC-V指令集的开发。他在英特尔工作了6年,并在微软领导了一个重要的项目团队。 2014年,Dave Ditzel创立了Esperanto Technologies,创造了一种能够以超低功耗运行AI软件的芯片,并希望最终构建一个基于开源标准(如RISC-V)的最高计算性能的机器学习计算系统。

目前,该公司正在使用台积电的7纳米工艺技术在单芯片上设计超级计算机,在每个芯片上放置一千个ET-Minion处理器内核和一个完整的64位RISC-V处理器。 Dave Ditzel向Chi透露,Esperanto将于明年在市场上推出新产品。虽然基于RISC-V的处理器也是如此,但法国初创公司Greenwaves Technologies专注于物联网等终端市场的边缘计算需求。

今年3月,GreenWaves推出全球首款RISC-V架构超低功耗边缘计算处理器GAP8,采用台积电55nm 55LP制造工艺,用于与边缘电池相关的长期复杂操作,应用噪声滤波技术将通过检测摄像头和无人机等纳米边缘设备进一步扩大了物联网市场。该公司首席执行官Loic Lietar告诉GAP8架构不仅比竞争对手的计算能力低20倍,而且比竞争对手的系统解决方案低两到三倍。

他还表示GAP8计划明年大规模生产,而GAP9的能源效率是GAP8的六倍,是浮点计算的两倍,并将于明年12月推出,第一季度大规模生产2020年

除了欧洲和美国,我们的邻国印度也推出了自主研发的基于RISC-V的芯片。

印度理工学院马德拉斯(IIT-M)研究小组推出了印度第一台独立微处理器Shakti。该项目始于2011年,基于RISC-V指令集架构,采用印度空间研究组织(ISRO)Chandigarh半导体实验室制造的180nm工艺,用于洗衣机和智能相机等智能设备。 。 7月,英特尔在其俄勒冈工厂生产了300个早期版本的Shakti芯片“RISECREEK”。 InCore Semiconductors是一家独立于Shakti处理器研究团队的印度初创公司,正在为从超低功耗物联网到台式计算机的边缘系统应用构建基于RISC-V的处理器内核和深度学习加速器以及SoC设计工具。预计将在今年年底前推出其首款核心产品。

与传统的CPU AI引擎相比,RISC-V在物联网中的表现如何?今年6月底,ARM推出了一个批评RISC-V架构riscv-basics.com的网站,从成本,生态系统,碎片风险,安全性和设计保证中攻击RISC-V。很多人都解释了这一举动,因为ARM感受到了RISC-V的威胁。在受到RISC-V网站的攻击并引起许多供应商和软件社区的不满后,ARM于7月10日关闭了该网站。

然而,众所周知,ARM在移动终端中的地位与山脉一样稳定且坚如磐石,“后来者”的可能性极低。那么为什么RISC-V近年来比其他处理器增长更快?为什么它被称为IoT域中最合适的处理器架构?通常,RISC-V指令集架构具有低功耗,低成本,开源,模块化,简单,小尺寸和高速的优点。物联网场景的碎片和I/O要求非常可定制。适合。

1,功耗低

通常,CPU上每个AI芯片的能耗非常高,这将导致整体耐久性降低。 RISC-V适用于高效的设计实现,开发人员可以根据应用需求灵活定制,加上不超过50条RISC-V指令,因此核心区域更小,相应的功耗更低,能量极低。有效地运行AI组件。

华美创始人兼首席执行官黄旺告诉智智,手机芯片需要继续使用最新技术,而物联网芯片可以采用55nm/40nm非常成熟的半导体技术制造。 55nm磁带的工艺成熟度为OEM提供了广泛的选择,包括中国,台湾和新加坡,这减少了依赖性。 2,成本低

RISC-V允许任何人免费设计,制造和销售RISC-V芯片和软件,而无需购买昂贵的架构许可证,如ARM。

根据Huang Wang的说法,市场上没有人工智能芯片的成本通常只有2美元左右,而支持AI的芯片成本不到1美元。 RISC-V是成本和功能的一个步骤。 。与手机芯片不同,制造数以千万计的芯片需要数亿美元,这并不算太贵。GreenWaves和CEOLoic Lietar的创始人还提到他们的GAP8产品比成本系统解决方案中的同等替代竞争对手低两到三倍。

处理器不仅考虑硬件设计,还考虑用户编程,因此它还包括工具链和相关的生态系统。技术核心首席运营官徐拉也提出了另一个观点。如果公司承担这些建设,时间和资金投入的成本将非常高。例如,英特尔花了数十年的时间进行生态建设,由于RISC-V是一种标准化的指令集架构,许多不同的公司和个人将参与生态建设并分担研发成本。 3,灵活可扩展

RISC-V是一种模块化架构,其中不同的组件可以以模块化方式链接在一起,尝试通过统一架构满足各种不同的应用程序。

由于物联网场景非常广泛且分散,因此有必要以几种不同的方式为连接到世界的数千个应用案例设计芯片,因此可扩展架构成为终端计算的关键。

与不同系列的互不兼容的ARM相比,RISC-V具有扩展指令集,增加了特殊指令以扩展边缘计算设备所需的计算资源的灵活性,不仅实现了超低功耗的优势。复杂的人工智能计算有助于推动架构创新并提高能效。一

此外,x86,ARM,MIPS和其他架构的知识产权属于特定的外国公司。它们不能在指令集架构中根据自己的想法进行修改和扩展,也不能在工具链中进行修改。

特别是在物联网领域,徐来认为,例如,在智能传感器和其他设备中,只需要有限的指令集,并且芯片面积要求尽可能小。在这种情况下,您需要自定义现有处理器。与传统的指令集体系结构(如x86和ARM)相比,RISC-V无法修改,因为它的开放性可以自定义。此外,物联网设备将长时间运行多个应用程序,而无需安装和卸载不同的应用程序,如PC或移动电话,因此不依赖于软件兼容性。由于其可扩展性,RISC-V具有非常广泛的应用。根据Loic Lietar的说法,RISC-V指令集旨在满足从微控制器到超级计算机的处理器要求,但RISC-V物联网终端处理器更为广泛。

4,安全可靠

对于ARM包架构内核等平台,开发人员无法看到源代码,因此他们无法理解门级电路设计细节。如果出现问题,开发人员必须致电原始基础架构提供商以向其发送解决方案。

但是,RISC-V可以解决这个问题。 RISC-V用户可以查看内核的所有详细信息,检查每行代码以确定系统的安全性,甚至可以根据需要自定义自己的安全模块。具有高产品安全要求的人可能比ARM更具RISC-V。结论:RISC-V有望增强中文处理器IP的语音

尽管有实际的市场条件,RISC-V已经取代了ARM在移动终端等核心服务中的地位。但是,业界普遍认为,在物联网,RISC-V和ARM等新兴边缘地区处于同一起跑线上,两者将形成正面竞争,RISC-V在成本上具有优势,而Arm生态优点。因此,RISC-V非常有希望鼓励中国加强处理器IP的发声,促进产品创新和差异化,建立独立可控的产业生态。

今天,国内RISC-V生态建设正在迅速发展。自5月以来,上海已经发布了第一个明确支持RISC-V的国内政策。截至9月,中国RISC-V产业联盟在上海成立,并于11月成立。中国开放订单生态学(RISC-V)联盟在乌镇宣布。

业界联盟的许多公司表示,RISC-V的开源将大大降低指令集修订的门槛,这有利于中国自治和可控处理器的发展,不受国外限制。然而,技术进步并不意味着公司能够成功,生态问题始终是制约建筑发展的最大瓶颈。 ARM可以控制移动终端的原因是除了技术优势之外,抓住机遇并快速建立生态系统也很重要。但是,生态建设不是一步到位的过程。生态问题背后的政策,资金和人才的压力限制了RISC-V在中国的发展。为了实现国内RISC-V的自主开发,我们不仅要抓住机遇,还要以市场为导向,找到合适的市场定位和客户群。在面对ARM的真正威胁之前,RISC-V还有很长的路要走,才能成为主流架构。

英特尔X86已经在PC时代实现,ARM已经在移动时代实现,并且由技术巨头和大量创始公司,RISC-V开发和生态建设驱动,或许RISC-V可以成为物联网人工智能和互联网时代的竞争。新一代主流架构。