热点丨全球首款RISC-V3DGPU即将亮相

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前言：

RISC-V在某些方面已经有了不逊色与ARM的计算能力表现，但在图形处理上还是没能匹敌ARM多年来的积累。

但境况似乎正在慢慢好转，近年来RISC-V的GPU生态也已经开始发力了。

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GPU与RISC-V组团抢占市场

作为异构时代和新兴应用驱动下的最大受益者之一，GPU凭借自身在并行处理和通用计算的优势高歌猛进，市场得以持续高速成长。

据Verified Market Research的数据，2020年全球GPU市场价值为254.1亿美元，2027年有望达到1853.1亿美元，年平均增速高达32.82%。

作为x86和ARM的新兴竞争对手，RISC-V一直以免费、模块化等特性抢占低端硬件市场。

据theregister报导，目前RISC-V International正在努力为RISC-V设计对应的开源GPU。

RISC-V首席技术官Mark Himelstein宣称明年RISC-V的特殊兴趣小组将重点关注对着色器和高级矩阵运算的扩展。

GPU产品成了RISC-V长久以来的痛

如今在人工智能、高性能计算，还是汽车或TWS，各种产品形态中都有RISC-V的身影。

RISC-V在某些方面已经有了不逊色与ARM的计算能力表现，但在图形处理上还是没能匹敌ARM多年来的积累。

但境况似乎正在慢慢好转，近年来RISC-V的GPU生态也已经开始发力了。

去年1月，赛昉科技发布了可运行Linux操作系统的星光RISC-V单板计算机，授权采用Imagination的B系列GPU IP。

今年1月，晶心科技宣布已经完成IMGBXE-2-32GPU与其AX45RISC-VGPU的联合验证工作，在FPGA上使用Linux系统完成了渲染大量图形的工作负载和基准测试。

但归根结底这并非基于RISC-V架构的GPU，而ARM在GPU上的崛起，靠得正是Mali和Adreno之类的ARM架构GPU，RISC-V要想在架构之战站稳脚跟，也必须得打造基于自身架构的GPU。

首款RISC-V 3D GPU即将亮相

Think Silicon将在2022年Embedded World上展示业界首款基于 RISC-V 的 GPU，命名为NEOX™ G系列和A系列。

同时还将推出 NEMA®|pico-VG，这是用于MCU驱动的 SoC 的 NEMA®|GPU 系列的最新产品，它支持丰富的矢量图形，并通过将 CPU 利用率降低高达 95% 来提高系统效率。

NEOX™| G（图形）和A（深度学习加速器）系列IP代表了智能 GPU 架构的新时代，可编程计算着色器在实时操作系统 (RTOS) 上运行并由轻量级图形和机器学习框架提供支持。

通过使用相同硬件模块的可配置编程库，可以轻松针对图形、机器学习、视觉/视频处理和通用计算工作负载定制大量多线程系统。

新产品作为一个GPU平台，在32位SoC中实现，解决无数应用，包括下一代智能手表、AR眼镜、用于监控和娱乐的视频，以及用于销售点的交互终端。

曾不止一次尝试突破

Think Silicon是一家罕见的来自希腊的IP公司，早在2007年就已成立，主要致力于小型超低功耗的2D/3D GPU核心，用于移动和可穿戴设备。

然而在希腊的企业环境下，半导体初创企业难以找到资本投入，导致公司十余年来没有盈利，直到近几年才有所好转。

2019年Think Silicon推出了业界首款基于RISC-V ISA的3D GPU NEOX|V。

NEOX | V 的IP提供了无数种灵活的可能性，可以轻松配置为计算机图形学，机器学习，视觉/视频处理和通用计算等应用。

还提供了一个用于集成自定义用户指令的框架，使公司可以定制其解决方案以增强其目标应用程序的性能。

现在客户面临的主要痛点之一是有限的软件资源所带来的约束，加上不断上升的开发成本。

NEOX|V将利用RISC-V生态系统中不断增长的工具集来提供基于开放标准的解决方案。

2020年，这家公司被半导体设备厂商应用材料公司给收购，成为其全资子公司。

2021年3月，这家公司推出了业界首个基于RISC-V的3D GPU NEOX。

目标硬件将有一个GPU功能单元和一个RISC-V核心，该组合以64位指令编码为标量指令的处理器的形式出现。

融合CPU-GPU ISA方法的优势在于可以在微代码中使用标准图形管道，并且可以支持自定义着色器。

RISC-V架构下的GPU发展前提

如果要创建特定于域的处理器，关键活动之一就是选择符合软件需求的指令集架构（ISA）。

有些公司是从头开始创建指令集的，但是如果有这样的ISA，则可能要付出移植软件的代价。

目前RISC-V开放式ISA可以提供一个很好的起点和一个软件生态系统。

通过定制的可编程性和可扩展性对该实现进行了优化，使其体积小巧且面积小，这是RISC-V生态系统的优势之一。

RV64X的另一大特殊之处在于它将作为一个CPU-GPU混合的ISA迭代，这样在完成通用计算任务的同时也能完成图形计算任务。

此外，RV64X采用了单内存模型的设计，消除了处理3D API运算时，GPU内存与CPU之间的额外调用。

此外，采用了单内存模型的设计，消除了处理3DAPI运算时，GPU内存与CPU之间的额外调用。

结尾：

从以上进展来看，RISC-V的GPU生态发展还在初期，但无论是RISC-V公司、老牌GPU企业和开源社区都开了个好头，未来相信会有更多玩家的加入。

国内近年来也涌现了不少优秀的GPU公司，或许他们也会就着这个势头跟进。

部分资料参考：半导体行业观察：《全球首款RISC-V3DGPU即将亮相》，电子发烧友网：《GPU，RISC-V的长痛》

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