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?平頭哥 芯事訪談 | 全志科技CTO丁然:視頻、AI市場爆發,RISC-V生態需要產業一起努力

2022年5月26日

以下文章來源于平頭哥半導體 ,作者平頭哥半導體


本期《芯事》人物

丁然

全志科技CTO 



人類獲取和交換信息,80%以上來自于視頻圖像。隨著視覺感知在學習、工作和各種知識傳承中發揮越來越重要的作用,視頻技術應用的前景也日趨廣闊。


這一過程一直由高清視頻技術的發展所推動,例如分辨率向8K的不斷提升,以及5G技術的高帶寬和低延遲的特性解決了高清視頻數據傳輸的痛點,繼而帶動整個視頻行業在采集、制作、傳輸、播放各方面升級,使得高清視頻的應用越來越廣。


與此同時,AI正在成為一種新的通用技術,并深入千行百業,例如教育、實時智能翻譯,以及視覺智能等。能否利用AI的理念和技術解決現在和未來的問題,是構筑領先競爭力的關鍵。


這些趨勢為AIoT芯片企業提供了前所未有的市場機會?!拔覀儓孕糯笠曨l和智能化是行業發展的大趨勢,擁有廣闊的市場機會?!比究萍糃TO丁然說?;诖?,全志科技堅持以大視頻、智能化為核心,全面展開戰略布局和業務運作,為市場和客戶提供超高清音視頻技術的價值解決方案。


全志科技是國內AP級SoC設計行業的頭部企業之一,產品生態覆蓋智能硬件、消費電子、車載應用、工業互聯等領域,芯片年出貨量在億級以上。全志科技已推出全球首顆基于平頭哥玄鐵C906 RISC-V的應用處理器D1,為萬物互聯AIoT時代提供新的智能關鍵芯片,應用于智慧城市、智能汽車、智能商顯、智能家電、智能辦公等多個領域市場。


本期《芯事訪談》專訪全志科技CTO丁然,一同探討AI和視頻相關市場、趨勢以及RISC-V在其中的發展機遇。



RISC-V產品化從兩端向中間逼近



 從應用端需求看,您觀察到有哪些重要趨勢值得關注?


丁然:視頻技術和人工智能,是我們看到的行業發展的大趨勢。



視頻技術的發展,一是隨著超高清時代加速到來,國家在19年發布超高清視頻產業發展行動計劃,行動計劃提到“4K先行、兼顧8K”的總體技術路線,帶動超高清視頻產業鏈各環節協同發展,加速8K產業鏈成熟。


二是版權保護加強,隨著高品質音視頻內容供給日益增長,數字版權保護標準進一步完善,與內容制作標準、終端呈現標準協同構建內容保護生態體系。


三是大視頻與5G、AI技術深度融合,推進新一代信息技術深度融合創新發展,催生了大量新場景、新應用、新模式。


同時,AI方面也在不斷發展。一是云、管、端物聯架構創新,人工智能計算將從云往邊緣延伸,隨著應用場景的豐富,未來在應用端需要采集和運算的數據越來越大,對運算速度、網絡帶寬都提出了更高要求。同時,個人隱私等信息的不斷增多,人們對安全的需求也更為迫切,單靠云難以完全解決這些痛點,所以邊緣將與云互補協同。


二是端側計算機體系結構的創新,隨著端側業務類型趨于多元化、業務海量增大等變化,端側數據量也呈現倍數級增長,傳統計算機架構下算力面臨著極大的挑戰。圖靈獎獲得者Patterson教授在論文《A New Golden Age for Computer Architecture 》提出了專用領域處理器架構(DSA),專業領域利用DSA計算在數據并行處理、降低延時等方面具有優勢。


三是軟硬件深度協同,計算機體系結構的變化讓異構計算不斷顯露鋒芒。異構,就是將CPU、GPU、DSP、各類DSA以及外部接口組合起來形成一個混合算力系統。異構設計要考慮算法模型、數據類型、數據通路的特性,算法模型以及軟件協議也要根據芯片架構去優化設計,做到軟硬協同、垂直優化以實現產品高性能、低功耗、低延時的場景目標。


?  上述變化,已經對處理器的生態產生影響,例如RISC-V架構的新興處理器開始成為DSA的選擇。相較于x86、 Arm,在數據中心、物聯網等領域,RISC-V會有新機會嗎?


丁然:在服務器/數據中心/個人PC領域,未來X86仍然會占據大份額的PC/服務器等高算力市場,ARM和RISC-V會取得一定發展。如阿里云推出的基于ARM架構的磐久云服務器算力平臺,蘋果基于ARM架構推出了M1系列適用于PC的芯片平臺。同時,RISC-V產業界也出現了還有多家廠商開始布局高性能IP,目標也是服務器或是數據中心。



據我觀察,由于RISC-V架構具有模塊化、可擴展等特性以及向量、DSP等專用指令,有機會成為服務器或數據中心等大型計算平臺專業場景的極佳解決方案。


在AIoT智能終端領域,ARM會繼續占據大部分市場,尤其在高性能移動終端領域,比如說手機與平板;但是在多元的碎片化市場,RISC-V的前景非常廣闊。應用多元化往往意味著算力需要高度定制,RISC-V非常符合設計者的需求,這類場景通常對CPU性能及軟件的生態依賴度不高,RISC-V架構更容易開發量產,比如工業控制、智能硬件、安防、車載等應用場景。


總體來說,RISC-V產品化可能會從兩端開始,向中間逼近。入門級系列從MCU過渡到入門級AP市場,高端系列應用服務器、數據中心領域。


桌面級RISC-V芯片極有可能出現


?  在您看來,目前本土RISC-V的生態建設處在什么階段?


丁然:我們看到,RISC-V產業界缺少AP級處理器。由于缺少處理器及相關開發板,導致RISC-V軟件生態發展速度緩慢,更談不上產品化。



總的來說,同國外相比,本土企業還處于起步階段,但我們也看到了一些積極信號,比方說平頭哥、Andes等企業已經參與到社區架構規范的討論和定制,在部分領域已經成為規范主導者,中科院計算所包云崗老師團隊的香山開源項目,中科院軟件所武彥軍老師的團隊正在積極參與GCC/LLVM/C庫/OPENJDK/V8等軟件開源項目的建設。


在我看來,本土企業應該基于自身產業位置,配合自身優勢,積極參與生態建設及產業落地,比方說IP公司參與架構規范定制,SoC公司參與開源硬件建設,產品公司參與到應用Runtime及Lib服務的建設。


全志科技作為一家本土SoC原廠,我們有豐富的架構設計、SoC集成的經驗,幾年前就參與RISC-V社區共建,并在2021年推出了D1開源計算平臺,為RISC-V架構的生態推廣提供硬件保證。


?  越來越多的巨頭開始關注并布局RISC-V領域,比如英特爾。您認為未來是否會出現IP私有化的問題?這種開源性要如何健康持續發展?


丁然:RISC-V是否可能私有化,實際上是兩個問題,一是RISC-V架構是否會成為私有架構?另一個是RISC-V架構會不會出現私有IP?



前一種情況不會出現,因為RISC-V是一種開源架構,而且芯片產業鏈非常長,單靠幾家商業公司推廣RISC-V架構是很難同ARM及X86架構抗衡的,RISC-V必須借助社區的力量參與基金會公開透明定制規范協議。


后一種情況是有可能的,商業公司可以基于開源架構,結合企業自身優勢進行定制擴展,在特定應用領域設計自己的私有IP,獲取商業利潤。


一款CPU架構能否取得成功,并持續健康發展,強依賴軟件生態環境,尤其是工具鏈、C庫、操作系統等,當前靠一家或幾家公司,不足以完成全產業鏈的開發。


可期待的是,基金會社區開發者不僅公開定義架構規范,同時還支持軟件生態,企業正好可以借助這些機會參與到社區規范的討論、制定中去,參與到整個產業鏈上下游的建設中去,推動RISC-V 領域的發展。


?  RISC-V架構面臨的最大挑戰是什么?未來是否可能出現桌面級的RISC-V芯片?


丁然:從指令集架構來看,RISC-V面臨的挑戰主要有硬件資源、軟件生態、開發成本等幾個方面:



1)硬件資源上,RISC-V處理器的性能、面積、功耗、成本、穩定性等各項因素,會被客戶直接對比。


2)芯片的軟件生態包括工具鏈、C庫,啟動固件、操作系統、Runtime、Lib服務等等,架構要成功,除了硬件資源,軟件生態至關重要。當前RISC-V架構在基礎軟件領域幾乎可以滿足高端產品的需求了,可是在應用層及中間件等方面還有不小的差距。


3)開發成本上,由于研發人員對新架構需要適應和熟悉時間,有可能增加企業的產品化成本,還會延長上市周期。


桌面級RISC-V芯片是否會出現?我覺得機會還是挺大的。我看到全志RISC-V的社區開發者已經基于D1及Nezha平臺移植了Linux發行版本,如debian、fedora、ubuntu等常見的桌面級操作系統。同時,行業內多家IP公司已經推出高性能的算力IP產品,軟件方面社區也正在移植Openjdk、V8、Opencv等開源軟件,相信未來桌面級的軟件生態和產品生態會越來越成熟。


全志與平頭哥強強聯手,持續推動RISC-V生態建設


?  針對產業趨勢和行業現狀,全志是怎樣思考和布局的呢?


丁然:圍繞大視頻、智能化的戰略方向,我們提出MANS戰略主線:多媒體M(Multimedia)、模擬A(Analog)、網絡N(Network)、服務S(Service)等幾個方面協同發展的總稱。



其中,由多媒體衍生的大視頻是我們未來發展的機會點,是我們的核心目標,也是MANS協同大陣中的陣眼所在。


在模擬方向,要解決視頻系統能源供給和管理問題,要突破高速信息信號傳輸、接口轉化、音視頻信號的收發強化。


在網絡方向,實現短距離無線物聯網領域的突破,關注WIFI/BT的性能協同提升,在長距離物聯網領域,關注5G技術來解決富媒體數據無線傳輸問題。


在服務方向,我們的服務不僅包括軟件包、算法包、標準參考設計、量產技術支持、開發者社區運營等傳統的技術供給領域,也包括幫助、引領、協同客戶一起定制產品量產計劃、市場推廣計劃、供應鏈資源整合優化等市場營銷的供給領域;還將包括未來產業發展趨勢的內外數據運營,提升客戶體驗需求的服務能力等方面的新興價值構建領域。


?  全志選擇與平頭哥深入合作,能介紹一下嗎?


丁然:平頭哥處理器研發團隊是國內少有具備CPU架構設計、量產能力的專業團隊,早在2018年平頭哥就推出了高性能處理器C910,這是當時性能最高的RISC-V處理器,充分說明了其過硬的研發能力。



玄鐵系列處理器布局范圍廣,處理
器產品從MCU到AP,可以覆蓋大部分AIoT產品場景。同其他架構相比,CPU的各項特性數據(PPA)非常有競爭力,業界領先。


同時,要把處理器IP做成產品,高質量的IP只是基礎,還要依賴產業鏈生態。平頭哥在生態方面布局比較早,Github上開源玄鐵Linux平臺的驗證環境,工具鏈支持向量擴展,芯片開發者社區為用戶解答問題,這對后續產品開發提供了很大的幫助。


全志科技和平頭哥在MCU和AP這兩個級別的處理器都有著深層次的合作,我們已經量產了D1和F133等通用AP級算力平臺。


D1用于生態推廣、技術研究,配有NEZHA開發板,所有的軟、硬件資料全部開源,為高校、研究機構、社區開發者提供架構研究、軟件算法實踐、產品孵化的算力平臺。


在產品化方面,基于F133的多款視頻解碼產品也已進入了規模量產階段,比如HMI、視頻機、車載MP5等。這些產品是目前市面上最先見到基于RISC-V架構的AP級別處理器量產的方案。


未來,全志和平頭哥將會在安防、車載電子、無線連接等產品方向持續布局新產品。


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