最近,世界半導體大會在南京順利閉幕。展會期間,記者采訪到了時擎科技董事長蔣壽美,聊了聊關于DSA架構芯片的發展與時擎科技的戰略規劃。
時擎科技成立于2018年,一直專注于邊端智能交互和信號處理芯片的研發。公司現有員工近百人,總部位于上海張江,并在無錫、深圳和香港設有子公司或分公司,成立以來先后完成過SIG海納亞洲、浦東科創、邦明資本、海望資本、新尚資本、濟南高新等知名投資機構的多輪投資。據了解,時擎科技是國內最早投入RISC-V處理器研發的團隊之一,基于RISC-V指令架構研發了一系列領域專用架構的DSA智能處理器和DSP信號處理器。
過去,RISC-V在業界總被認為是ARM的替代品,而蔣壽美認為,在AI時代,RISC-V架構可以發揮更多潛力。
另起爐灶,沒包袱
進入2023年,AI讓芯片的算力得到無與倫比的表現。作為軟件,AI可以說已經榨干了所有芯片的極限。而當摩爾定律腳步放緩,硬件成長速度變慢,算力從哪來?
目前,面對AI算法對硬件算力的壓榨,實行專用架構,或者說對AI算法進行特定優化的芯片成為化解高算力需求的新趨勢。目前專用芯片可以分為常規的CPU、GPU,以及FPGA與ASIC。芯片從CPU到ASIC,專用性依次提升,但通用性也相應下降。ASIC作為專用芯片,它甚至只能跑固定算法,不過換來的則是超越所有芯片的運行速度與更低的功耗。有數據顯示,相對同級別CPU、GPU,該類ASIC芯片可提高運算性能15倍至30倍,并提高能耗效率30倍至80倍。不過,目前AI算法還正處于快速迭代中,將算法直接固定下來顯然不劃算。因此,專用性與通用性兩手抓的DSA架構與FPGA受到更多的關注。
2017年,David Patterson與John Hennessy在“體系結構的黃金年代”主題演講中提出了DSA架構。相比FPGA,DSA更像是ASIC的升級版或回調版,而不是FPGA的改進。DSA可以為某類應用進行特定優化,實現更高的能效比。在RSIC-V高靈活性優勢的加持下,DSA架構還能發揮出更多優勢,其中就包括能耗。從另一方面來說,目前FPGA已較為成熟,已經有不少服務器用上了FPGA,但在新興的邊緣計算領域,由于對功耗較為敏感,DSA正在獲取更多市場。
邊緣AI,RISC-V的舞臺
RISC-V并不是適合所有的AI模型。很明顯,在AI大模型方面,由于其需要的極高算力與超高的相關資源消耗,讓幾乎所有RISC指令集望而卻步。以ChatGPT這類大模型為例,據OpenAI測算,ChatGPT訓練階段總算力消耗約為3640 PF-days(約1PFLOP/s效率跑3640天),GPT-3訓練成本預計能達到500萬美元/次。
邊緣AI,無法承載大模型對算力的高需求,瞄準單一領域、對算力要求相對低的小模型AI則可以施展拳腳,RISC-V的機會就來了。尤其是物聯網領域,RISC-V已經展現出了優勢。前文提到,RISC-V的輕量化帶來靈活性優勢,這一點也正好匹配了IOT領域的發展。2021年,RISC-V芯片數量已經突破10億顆,其中最多應用在語音識別、AI視覺、智能家電、工業控制、物聯網安全等領域。
基于AT1601的環形全向麥克風方案模組和成品應用
蔣壽美表示,時擎科技創立之初就瞄準AI物聯網領域。“目前的物聯網市場還相對碎片化,并不像手機、筆記本電腦等有很大很完整的市場,不過也應發現其發展趨勢,憑借RISC-V架構的優勢走進賽道,才有更好的發展。成立5年以來,時擎科技一直聚焦在AIOT領域,并不斷在更多細分領域拓展業務。
從算法角度看,RISC-V指令集恰好與邊緣AI算法相匹配,自然能在AIOT領域呼風喚雨。有專家認為,RISC-V的指令集可以根據具體的應用需求進行裁剪和定制,因此可以更好地適應不同的AI算法,包括深度學習、神經網絡等。更重要的是,AI算法,無論是大模型還是小模型,都離不開算力屬性的支持。既要算力高,又要迭代快適應廣,更輕更便捷的RISC-V非常適合。
還有一點非常重要,由于RISC-V指令集非常靈活,在設計芯片時,單個IP可以更加靈活的進行組合或重構(自行增減指令集或者核心數量),而不是必須遵守固有的IP協議,較死板的應用IP核。簡單來說,RISC-V的IP相比其他IP還能繼續“拆解”,以解決芯片設計的多種情況。同時,這也為RISC-V架構帶來了更高的擴展性,設計師可以像玩樂高積木一樣任意拆分模塊,組合出理想中的芯片來。
AT5050端側智能視覺處理芯片及基于AT5050的UVC模組
時擎科技眼中的AI時代
就ARM或X86的選擇上,一家中小規模的公司,一旦選擇在某個指令集上發力,就要投入大量人力資源去迎合。那么RISC-V怎么從早已成熟的ARM架構中搶奪本來就稀缺的芯片人才呢?
蔣壽美表示,其實應用RISC-V指令集并不會給芯片設計工程師造成很大困難。ARM與RISC-V之間的切換,就像是具有數據結構知識的程序員,在C語言與Python之間的切換一樣。變化的只是指令,不變的是整體的設計理念。蔣壽美認為,一個熟練掌握ARM架構的設計師,可能僅需半個月就能切換到RISC-V的開發上來。
AI浪潮下,時擎科技發展加速。
據官方消息,公司近3年來取得了業績的快速成長,尤其是在疫情和行業周期雙重壓力的2022年,公司依然取得了50%以上的業績增長。2023年7月初,時擎科技宣布在上半年連續完成B+和B++輪融資。最近,國家工業和信息化部審核并公布了第五批專精特新“小巨人”企業名單,時擎科技憑借在端側智能處理和交互領域的專業化深耕和自主創新能力,榮膺國家級專精特新“小巨人”企業稱號。
最后,引用蔣壽美曾經講過的一段話:“目前來說,端側市場發展趨勢快,且還沒有形成確定的格局,但端側AI芯片將會是千億級人民幣的市場。”
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