高性能核心與獨(dú)立AI加速器，RISC-V的邊緣智能之路

電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/周凱揚(yáng)）在RISC-V IP廠商的眼中，不斷推出有競(jìng)爭(zhēng)力的全新核心產(chǎn)品才是重中之重，同時(shí)還要覆蓋高性能和高能效兩大特性。因?yàn)樗麄兿胍M(jìn)軍的領(lǐng)域，無(wú)論是消費(fèi)電子、自動(dòng)駕駛還是工業(yè)自動(dòng)化，針對(duì)這兩大特性都有不同的落地場(chǎng)景。晶心科技在多年布局后，也終于補(bǔ)全了自己的RISC-V IP陣容，為邊緣端提供了高性能和智能的選擇。

高性能是RISC-V不變的追求

盡管晶心科技已經(jīng)是老牌RISC-V IP廠商了，但相比SiFive、芯來(lái)科技、平頭哥等廠商，晶心依舊缺乏超高性能的RISC-V IP，規(guī)格最高也不過(guò)是8級(jí)流水線的AX45核心。而這一點(diǎn)從去年11月開(kāi)始已經(jīng)發(fā)生了改變，晶心在Linley秋季處理器大會(huì)上公開(kāi)了全新的AX60系列，包括該系列的首個(gè)處理器IP AX65。
AX65是一款多核亂序超標(biāo)量的處理器，基于4發(fā)射13級(jí)流水線的設(shè)計(jì)和7nm的工藝，最大頻率可達(dá)2.5GHz以上。即便在相同頻率下，AX65也能在多數(shù)測(cè)試中實(shí)現(xiàn)AX45兩倍的性能。為了與競(jìng)品有個(gè)更好的比較，我們可以直接以性能測(cè)試結(jié)果作為對(duì)比，AX65可以實(shí)現(xiàn)9.17 Coremark /MHz，這個(gè)成績(jī)已經(jīng)好于平頭哥玄鐵C910 7.1 Coremark/MHz的成績(jī)。

當(dāng)然這也是因?yàn)樾FC910是一個(gè)十二級(jí)流水線3發(fā)射的設(shè)計(jì)，規(guī)格上本身就存在一定差距。如果與同為13級(jí)流水線4發(fā)射的SiFive P670對(duì)比呢？SiFive并沒(méi)有公開(kāi)其Coremark成績(jī)，所以我們換成SPECint2006測(cè)試，AX65達(dá)到了7 SpecINT2k6/GHz以上的成績(jī)，而SiFive的P670達(dá)到了12 SpecINT2k6/GHz以上，能有如此差距也得益于P670核心基于5nm工藝的設(shè)計(jì)。

晶心科技表示，他們已經(jīng)在和前期客戶進(jìn)行接洽，相信很快就會(huì)有集成AX65核心的產(chǎn)品面世。除此之外，AX60系列微架構(gòu)下的還會(huì)有更多的產(chǎn)品推出，甚至包括符合車(chē)規(guī)功能安全認(rèn)證的核心。從已經(jīng)通過(guò)ISO 26262的N25F-SE核心以及FuSa處理器D25F-SE來(lái)看，不僅是低能耗的32位核心，晶心科技未來(lái)也打算利用高性能的64位處理器核心在汽車(chē)領(lǐng)域大展身手。

邊緣智能下的RISC-V

如今的邊緣智能應(yīng)用雖然有很多種，但最為普遍的還是用于視覺(jué)與語(yǔ)音之類的信號(hào)處理，譬如圖像識(shí)別分類、語(yǔ)音關(guān)鍵詞檢測(cè)、自然語(yǔ)言處理等等。不過(guò)決定算力要求的往往并非應(yīng)用場(chǎng)景，而是設(shè)備，因?yàn)樵O(shè)備本身的功耗與性能有限，也限制了可能應(yīng)用的算法。比如TWS耳機(jī)這樣的設(shè)備往往只能用上語(yǔ)音喚醒、語(yǔ)音指令這樣的應(yīng)用，而智能攝像頭卻可以實(shí)現(xiàn)物體檢測(cè)、姿態(tài)檢測(cè)之類的應(yīng)用。

RISC-V的擴(kuò)展已經(jīng)對(duì)AI運(yùn)算提供了極大的支持，尤其在矢量擴(kuò)展正式推出后，可應(yīng)對(duì)聲音、圖像等數(shù)字信號(hào)處理之類的負(fù)載，往往還需要DSP/SIMD指令才能極大地提升性能，這也是尚未定稿的P擴(kuò)展指令職責(zé)所在。
為了進(jìn)一步提升邊緣AI的計(jì)算效率，晶心科技推出了晶心深度學(xué)習(xí)加速器（AnDLA)作為邊緣推理的獨(dú)立硬件，與晶心科技的25、27、45以及60系列處理器核心緊密結(jié)合。AnDLA是一個(gè)可擴(kuò)展的多核加速器，集成了DMA和本地共享內(nèi)存，最高算力可達(dá)4TOPS@INT8，并擁有28nm工藝下5TOPS/W以上的能耗表現(xiàn)。

配置128MAC的AnDLA I350與具備矢量處理單元的NX27V相比，前者在ResNet-50上的性能表現(xiàn)是NX27V的15倍，而它的門(mén)數(shù)卻只有NX27V的0.27倍，這意味著如果單論單位面積內(nèi)的能效表現(xiàn)的話，AnDLA I350可以做到NX27V的57倍。目前AnDLA已經(jīng)支持了包括ResNet、YOLO、RNN和LSTM在內(nèi)的多種圖像與語(yǔ)音神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型。

單從核心出貨量來(lái)看，晶心科技無(wú)疑是在RISC-V公司中位列前茅的，覆蓋的市場(chǎng)也相當(dāng)廣。在MCU、AIoT等領(lǐng)域，先楫半導(dǎo)體、耐能和泰凌微等廠商都有用到晶心科技的核心，其RISC-V產(chǎn)品也出現(xiàn)在了群聯(lián)的存儲(chǔ)控制芯片、瑞薩的汽車(chē)芯片和SK電訊的AI芯片中。相信有了AX60系列和AnDLA的補(bǔ)充，晶心科技能為RISC-V在邊緣智能上的落地再添一把火。