6 月 20 日?qǐng)?bào)道，今日，RISC-V 創(chuàng)企睿思芯科推出其高性能 RISC-V 向量處理器，首個(gè)落地場(chǎng)景為 DSP。
該新品為新一代 RISC-V V 系列 DSP IP，面向高端音視頻、AI 市場(chǎng)需求，可用于處理復(fù)雜數(shù)字信號(hào)，解決 AR / VR、AI 等領(lǐng)域的復(fù)合音頻任務(wù)挑戰(zhàn)。當(dāng)前這款 DSP IP 已落地，在國(guó)際知名頭部客戶產(chǎn)品中完成芯片集成與驗(yàn)證，進(jìn)入量產(chǎn)階段，并已進(jìn)入第二代產(chǎn)品開發(fā)階段。
睿思芯科 CEO 譚章熹博士來自于美國(guó)加州大學(xué)伯克利分校 RISC-V 原創(chuàng)項(xiàng)目組，師從 RISC 創(chuàng)始人大衛(wèi)?帕特森（David Patterson）教授。此前，譚章熹曾創(chuàng)立激光雷達(dá)芯片公司 OURS，該公司在 2021 年初被美國(guó)自動(dòng)駕駛企業(yè) Aurora 以 1 億美元價(jià)格收購(gòu)。
2021 年，睿思芯科完成 A + 輪融資，由字節(jié)跳動(dòng)及高瓴創(chuàng)投領(lǐng)投，聯(lián)想創(chuàng)投、雙湖資本、水木投資集團(tuán)、真格基金等跟投，北極光創(chuàng)投、百度風(fēng)投等老股東持續(xù)加碼。目前該公司總部位于深圳，在全球有深圳、成都、美國(guó)硅谷等多個(gè)辦公室。
他透露說，今年睿思芯科會(huì)持續(xù)發(fā)力高端處理器領(lǐng)域，近期會(huì)有面向更廣泛市場(chǎng)的多款基于 RISC-V 的高性能多核處理器面市。
一、首個(gè)面向?qū)I(yè)音頻市場(chǎng)的高性能向量處理器
DSP（Digital Signal Processing，數(shù)字信號(hào)處理）處理器，主要用于快速實(shí)現(xiàn)各種數(shù)字信號(hào)處理算法，具有高速、靈活、可編程、低功耗等特性。
從 1970 年的超級(jí)電腦，到德州儀器、摩托羅拉發(fā)布的早期 DSP 芯片，再到如今手機(jī)等終端設(shè)備集成的 DSP 芯片，DSP 處理器經(jīng)歷了一個(gè)集成度增加、算力增長(zhǎng)、功耗降低的發(fā)展歷程。
睿思芯科 V 系列 DSP IP 不僅可通過強(qiáng)勁算力，保證高品質(zhì)音頻任務(wù)，如高保真音頻、高質(zhì)量耳機(jī)降噪；還結(jié)合強(qiáng)大的向量運(yùn)算能力和可靠的標(biāo)量處理能力，應(yīng)對(duì)新型應(yīng)用需求，包括語音識(shí)別、藍(lán)牙基帶、360 環(huán)繞音效等多重任務(wù)場(chǎng)景。
睿思芯科 CEO 譚章熹博士認(rèn)為：“RISC-V 架構(gòu)有極大潛力開發(fā)各種串行和并行的高性能處理器，本次發(fā)布的高性能向量處理器正是很好的例子。”
在他看來，該處理器既證實(shí)了這一技術(shù)突破應(yīng)用在 DSP 領(lǐng)域時(shí)的優(yōu)秀表現(xiàn)，也展現(xiàn)了睿思芯科將先進(jìn)芯片技術(shù)落地的能力。此前，其 DSP IP 產(chǎn)品已在國(guó)際知名頭部客戶產(chǎn)品中完成芯片集成與驗(yàn)證，并進(jìn)入量產(chǎn)階段，此次新發(fā)布預(yù)示著該技術(shù)已經(jīng)準(zhǔn)備好進(jìn)入市場(chǎng)。
具有高算力特點(diǎn)的向量處理器發(fā)源于超級(jí)計(jì)算機(jī) Cray，如今包括 RISC-V、Arm 在內(nèi)的多種架構(gòu)都重點(diǎn)增加向量的支持，以應(yīng)付更高性能應(yīng)用的需求。
睿思芯科的 RISC-V V 系列 DSP IP，便是向量處理器應(yīng)用于高性能音頻領(lǐng)域 DSP 的一個(gè)例子，它“降維打擊”了基于 VLIW 架構(gòu)的傳統(tǒng)產(chǎn)品，能在更低功耗下帶來更強(qiáng)算力、更好地處理復(fù)雜任務(wù)。
“VLIW 架構(gòu)并行上限低、算力有限、對(duì)編譯器支持要求很高?！弊T章熹介紹說，“RISC-V 作為新興指令集，沒有太多的歷史負(fù)擔(dān)，我們使用向量擴(kuò)展指令，用單一 RISC-V 指令集開發(fā)的 DSP IP 在垂直領(lǐng)域算力、可擴(kuò)展性、軟件易用性上有了重大突破?！?/p>
據(jù)悉，在不增加功耗的前提下，RISC-V V 系列 DSP IP 的算力可超過行業(yè)競(jìng)品數(shù)倍。在一個(gè)頭部客戶的音頻案例中，睿思芯科僅用幾條自定義指令集，以極低的硬件開銷，將 LC3 音頻算法的處理效率提升至原方案的 11 倍，通過性能壓制進(jìn)行了方案替代。
相比于市面上的旗艦芯片，如今睿思芯科推出的 RiVAI 系列 DSP 產(chǎn)品，在 EQ 算法（4.7 倍）、降噪算法（3.6 倍）、電池續(xù)航能力（2.1 倍）上都有較大提升，同時(shí)其單位面積功耗僅達(dá)到行業(yè)旗艦的 59%。
這些性能提升，主要源于三大方面：靈活的運(yùn)算單元、超高的運(yùn)算精度、先進(jìn)的超標(biāo)量向量流水線架構(gòu)。
（1）運(yùn)算單元靈活：該處理器可滿足多種運(yùn)算需求，計(jì)算寬度達(dá) 512bit，支持 16/32/64 混合精度運(yùn)算，同時(shí)通過并行訪存運(yùn)算，最大限度提升計(jì)算密度。
（2）運(yùn)算精度高：睿思芯科 V 系列 DSP 僅通過睿思芯科專利的整數(shù) / 定點(diǎn)新架構(gòu)，就能實(shí)現(xiàn)其他產(chǎn)品需啟用浮點(diǎn)運(yùn)算才能達(dá)到的計(jì)算精度，在不損失精度的前提下提供高保真音頻的支持。
人耳非常靈敏，能分辨 0.5dB 的聲音信號(hào)，對(duì)某些算法，V 核的精度比業(yè)界旗艦產(chǎn)品高 3~4dB。人耳的動(dòng)態(tài)范圍高達(dá) 120dB~130dB，在一些特殊場(chǎng)景，V 核的精度比業(yè)界旗艦產(chǎn)品高 160dB，已遠(yuǎn)超人耳的動(dòng)態(tài)范圍。
而使用睿思 V 系列 DSP 能夠保留更多聲音細(xì)節(jié)，提供更好的音質(zhì)和聽覺享受。假如睿思 V 系列啟用浮點(diǎn)運(yùn)算，其運(yùn)算精度更遠(yuǎn)超行業(yè)競(jìng)品。
（3）先進(jìn)的超標(biāo)量向量流水線架構(gòu)：睿思芯科 V 系列可配搭的睿思芯科 R 系列 RISC-V CPU IP，通過超標(biāo)量架構(gòu)，保證高實(shí)時(shí)性、高可靠性。通過 7 級(jí)流水線、多發(fā)射、亂序等技術(shù)，產(chǎn)品同時(shí)擁有優(yōu)秀的標(biāo)量運(yùn)算能力，支持傳統(tǒng)的無法向量化的應(yīng)用。
在這一背景下，通過專門的低功耗設(shè)計(jì)，睿思芯科 V 系列 DSP 處理器具備業(yè)界頂尖的能效比。如前文所述，其并行處理能力超越了行業(yè)頭部企業(yè)的高性能系列產(chǎn)品，功耗亦媲美該企業(yè)的低功耗系列產(chǎn)品。
二、向量運(yùn)算結(jié)合標(biāo)量處理，滿足 AR / VR、AI 復(fù)合任務(wù)需求
隨著 5G、邊緣計(jì)算等技術(shù)日益成熟，以及 AI、虛擬現(xiàn)實(shí)、自動(dòng)駕駛等領(lǐng)域迅速發(fā)展，它們都對(duì)空間音效（Spatial Audio）、復(fù)雜場(chǎng)景實(shí)時(shí)降噪、高碼流實(shí)時(shí)編解碼等復(fù)雜音頻任務(wù)產(chǎn)生需求。
在近兩年的千億市場(chǎng)元宇宙風(fēng)口上，這些高端音頻能力也極為重要。臺(tái)積電主席劉德音曾談道，在元宇宙發(fā)展浪潮中，AR 設(shè)備很可能取代手機(jī)、VR 設(shè)備很可能能取代電腦，成為半導(dǎo)體行業(yè)未來數(shù)十年最大的目標(biāo)市場(chǎng)之一。
這一趨勢(shì)下，作為傳遞信息的介質(zhì)，音視頻表現(xiàn)出色，是打造沉浸感、真實(shí)感的重要基礎(chǔ)。
此前的消費(fèi)者反饋也印證了這一趨勢(shì)。高通發(fā)布基于全球 6000 名消費(fèi)者調(diào)研數(shù)據(jù)的《音頻產(chǎn)品使用現(xiàn)狀調(diào)研報(bào)告》顯示，消費(fèi)者對(duì)高品質(zhì)音頻需求呈上升趨勢(shì)：更高清的無損音質(zhì)、針對(duì)游戲的低時(shí)延體驗(yàn)、更好的語音通話質(zhì)量、主動(dòng)降噪以及無干擾音質(zhì)。
這意味著，同一產(chǎn)品里的 DSP，可能既需完成音頻解碼的任務(wù)，保證高采樣率、提供高品質(zhì)音頻；又需滿足其他音頻新需求，如降噪能力、360 度環(huán)繞音效；AI 相關(guān)的語音、語義識(shí)別等額外功能同樣成為消費(fèi)產(chǎn)品的必備功能之一。
隨著這些功能集于一體，產(chǎn)品芯片不僅需要額外算力，還需要多重復(fù)雜任務(wù)處理能力。
而睿思芯科此次發(fā)布的 V 系列 DSP IP，搭配 R 系列 CPU，即旨在應(yīng)對(duì)此類復(fù)合型多任務(wù)應(yīng)用場(chǎng)景。
此外，綿延數(shù)年的疫情帶動(dòng)遠(yuǎn)程辦公、學(xué)習(xí)需求及對(duì)娛樂設(shè)備的需求持續(xù)增長(zhǎng)，該趨勢(shì)在疫情后仍舊繼續(xù)，也讓 AR / VR 市場(chǎng)滲透不斷加速。根據(jù) Grand Vew Research 數(shù)據(jù)，2021 年全球 VR 市場(chǎng)規(guī)模為 218.3 億美元，預(yù)計(jì)從 2022 年到 2030 年將以 15.0% 的復(fù)合年增長(zhǎng)率持續(xù)擴(kuò)大。
從芯片市場(chǎng)來看，Research and Markets 數(shù)據(jù)顯示，在 2021-2026 年間，DSP 市場(chǎng)預(yù)計(jì)將以 7.36% 的復(fù)合年增長(zhǎng)率增長(zhǎng)，到 2026 年將達(dá)到 194.29 億美元，驅(qū)動(dòng)力包括消費(fèi)電子產(chǎn)品行業(yè)、其他智能設(shè)備（如智能電視、智能手表和智能平板電腦）數(shù)量的增加、汽車市場(chǎng)等。
此前，同領(lǐng)域的競(jìng)品或能效比不高，或性能不足，都無法完全滿足不斷增長(zhǎng)的高品質(zhì)音頻領(lǐng)域芯片需求。而隨著 AR / VR、自動(dòng)駕駛、AI 等領(lǐng)域發(fā)展，主攻高端音視頻領(lǐng)域芯片賽道的睿思芯科 V 系列 DSP IP 擁有巨大潛力。
三、RISC-V 走向落地，高性能處理器版圖逐步鋪開
當(dāng)前，睿思芯科 V 系列 DSP IP 已經(jīng)落地，在國(guó)際知名頭部客戶產(chǎn)品中完成芯片集成與驗(yàn)證，進(jìn)入量產(chǎn)階段，并已進(jìn)入第二代產(chǎn)品開發(fā)階段。
這背后，與團(tuán)隊(duì)的深度定制能力、睿思芯科在開發(fā)生態(tài)搭建的長(zhǎng)期積累密不可分。
一直以來，高性能處理器真正落地應(yīng)用時(shí)對(duì)開發(fā)人員的挑戰(zhàn)往往較高，而睿思芯科提供了完備的生態(tài)系統(tǒng) —— 自主研發(fā)的 GCC / LLVM 編譯器、豐富全面的 SDK（DSP 算法庫(kù)、數(shù)學(xué)庫(kù)、NN 庫(kù)等）以及成熟的 IDE 開發(fā)環(huán)境和調(diào)試手段 —— 保證軟件開發(fā)人員使用時(shí)能夠得心應(yīng)手，也能做到快速移植。
在產(chǎn)品研發(fā)過程中，睿思芯科秉承 Silicon Proven 的理念，其 IP 產(chǎn)品線的各個(gè)產(chǎn)品均在包括臺(tái)積電、聯(lián)電、格芯、中芯國(guó)際等多個(gè)晶圓代工廠的深亞微米先進(jìn)工藝進(jìn)行投片，完成 RISC-V 處理器 IP 的硅驗(yàn)證。
從技術(shù)儲(chǔ)備到開發(fā)生態(tài)搭建再到硅驗(yàn)證，睿思芯科不僅讓客戶芯片達(dá)到極致優(yōu)化的 PPA 性能，還多方面保證了合作芯片的量產(chǎn)落地。
結(jié)語：睿思芯科高性能處理器版圖落地的一小步
譚章熹說，本次 RISC-V CPU / DSP IP 產(chǎn)品發(fā)布只是睿思芯科高性能處理器產(chǎn)品版圖產(chǎn)業(yè)化落地的一小步。此前，V 系列 IP 就已經(jīng)完成了與行業(yè)頭部客戶的投產(chǎn)驗(yàn)證，本次發(fā)布標(biāo)志著這一突破性技術(shù)的進(jìn)一步普及，進(jìn)行正式發(fā)行（GA，general availability）。
據(jù)他透露，睿思芯科其它先進(jìn)技術(shù)產(chǎn)品還在和選定的高端客戶進(jìn)行合作落地，在完成技術(shù)驗(yàn)證后也會(huì)逐步向行業(yè)更多客戶開放。
未來，睿思芯科計(jì)劃通過 RISC-V 架構(gòu)帶來更多革新性的高性能處理器，滿足未來從邊緣到數(shù)據(jù)中心中央等各領(lǐng)域的高算力要求。
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