2019 年,對于半導體產業上下游的所有廠商,這一年可謂機遇和挑戰并存,但是也有一些公司逆勢取得了亮眼的成績,晶心科技就是其中一家。在參加與非網年終專題《回顧 2019,展望 2020》時,晶心科技總經理林志明介紹,“晶心科技在 2019 年整體營收表現亮眼,較 2018 年大幅成長 70%。其中,截至 2019 年第三季,統計美國業績的貢獻度占比提升至 30%;若以應用領域來看,以人工智能(AI)的業績貢獻度最高,占所有簽約項目之一半。”

 

晶心科技總經理林志明

 

從容應對兩大挑戰,實現70%高速增長

晶心科技在 2019 年主要面臨兩大挑戰,第一,進入低階微處理器市場的設計公司眾多、良莠不齊,競爭激烈。為了做出市場區隔,晶心未來將放眼高階市場,將研發及推廣主力投注于更高階的處理器;第二,由于晶心產品的廣度持續提升,研發人力的需求不斷增加,但資深研發人才不易覓得,這可能是短期內難以解決的挑戰。

 

“2019 年,盡管芯片市場并不景氣,晶心以快速推出產品以及快速移往高階產品來因應,因此在 2019 年仍然獲得 70%的高度成長,并會持續以此策略向未來邁進。” 林志明解釋,“對于 2020 年的市場變化,我們仍然持續關注 AI、互聯網、云運算、邊緣運算、車載電子、5G 通信,以及安全性的應用需求,目前這幾項也都是客戶反饋迫切需求的應用。我們近期宣布的三項產品都已針對此方向提供解決方案,包括 27 系列、45 系列以及 Vector。在安全性的部分,RISC-V 基金會的安全委員會也特別關注,相信會在短期內修訂并確定規格,一旦規格確定后,晶心也將推出主打安全性的 RISC-V CPU 解決方案。另外針對車用電子功能安全國際標準 ISO 26262 的規定,晶心也已著手開發相關解決方案。”

 

重點布局AI、工業物聯網市場,推動RISC-V陣營發展

放眼 2020 年,業界普遍看好 AI、自動駕駛、工業物聯網等熱點領域,在 AI 方面,晶心現有的產品以及實際的成績在 AI 的應用方面已獲得極佳的成績與回響。晶心的微處理器核心以及 ACE 產品線已經對客戶開發 AI 的芯片有非常大的幫助。目前晶心科技的 AI 應用的客戶中,除了邊緣運算以外,更已深入到數據中心跟服務器的應用。有的客戶在一個芯片里面嵌入了超過 256 個晶心的微處理器核心,或是超過 1,000 個微處理器核心,這樣的應用也已經出現并成為事實。在此基礎上,晶心科技最近推出了 27 系列、 45 系列以及向量處理器系列,正是特別為 AI 而準備。

 

此外,工業物聯網也會特別重視安全,而晶心已和全球十家以上的安全解決方案供貨商結盟,攜手提供安全性解決方案,協助客戶實現工業物聯網的應用。

 

2020 年,晶心科技將持續布局 AI、物聯網、5G、車用電子等熱點領域,并著眼高階處理器市場,其中最新宣布的 AndesCore 27 系列及 45 系列處理器核心皆將于 2020 年第一季正式量產授權。對于 2020 年的期待,晶心則持續以保持高度成長為目標。

 

林志明指出,“晶心作為 RISC-V 基金會創始成員,將其多年在嵌入式 CPU 開發和支持多樣化應用的豐富經驗應用于提升 RISC-V 指令集架構,并積極投入業界盛事,并于兩岸和美國硅谷主辦多場 RISC-V CON 論壇,與生態系伙伴共同推廣 RISC-V。近日晶心科技晉升為白金會員(Platinum Member),并承諾將投入更多資源在 RISC-V 生態系統中,同時推出進階的處理器解決方案,豐富 RISC-V 產品線,實現推動 RISC-V 成為處理器主流的愿景。”

 

晶心科技打造了強大的RISC-V產品陣容

為了滿足全球嵌入式系統應用需求,晶心科技致力成為創新高效能、低功耗 32 及 64 位處理器核心和相關開發環境的世界級創建者,近年積極推廣 RISC-V 開源指令集架構,將研發嵌入式處理器 IP 近 15 年的豐富經驗結合 RISC-V 技術,推出 AndeStar V5 架構以及多樣的 V5 系列 RISC-V 處理器。

 

在 2019 年,晶心進一步推出更為豐富、強大的 RISC-V 產品陣容,包括:

 

AndesCore RISC-V多核心處理器A25MPAX25MP它們是第一款具備完整 DSP 指令集(RISC-V P-extension)的商用 RISC-V 核心,具備高速緩存一致性管理 (cache-coherent)的多核處理器,和基于晶心草擬并捐贈給 RISC-V 基金會的 DSP 指令集,可支持多達四個 CPU 核心。此外,同時具備對 Linux 對稱多重處理(SMP)架構的支持,將 RISC-V 處理器的效能提升至更高的水平,助 AI、先進駕駛輔助系統(ADAS)等需要高度運算能力的應用大幅提高性能。

 

Andes Custom Extension (ACE)除了一般功能以外,RISC-V 規格預留了客制指令集的空間,以便于加入 Domain-Specific Architecture/Acceleration (DSA)擴充,以支持如 AI/ 機器學習、AR/VR、ADAS 及新世代存儲和連網等設計??椭苹噶钅艽蠓鶑娀瘧眯阅?,同時兼顧可編程性。然而設計新指令需 CPU 專業知識及大量人力來修改既有的處理器硬件和相關軟件工具,并確認其功能無誤,因此加入客制化指令對許多 SoC 設計團隊來說并不容易。

 

不過只要透過晶心的 Andes Custom Extension™ (ACE)設計環境,便可大幅簡化加入客制化指令的步驟。ACE 對熟悉 Verilog 和 C 語言設計的工程師來說相當容易上手,ACE 語法僅需較少的程序代碼便可打造多元的功能。藉由取代 baseline 指令的一串序列,ACE 指令不僅可加快應用,還可降低功耗及程序代碼大小,有助突破應用設計瓶頸。

 

由于 RISC-V 特點在簡潔、模塊化以及可擴充性,晶心所提供的 ACE 可讓工程師易于增加他們所喜歡的客制化指令集。結合 ACE 及晶心高度優化的 V5 系列處理器后,便能大幅提升性能,達成高效能的設計目標。而在應用上,這樣的環境和特點也特別適合于目前正在起飛的 AI 應用,所以 ACE 也獲得客戶高評價與高度采用。

 

晶心自有DSP 指令集與RISC-V P-extension之關系

對許多處理例如語音、音頻和影像等數字訊號的嵌入式應用,僅使通用型指令集是不夠的,它們所需要的是高效能 DSP 指令集。為響應對 RISC-V ISA 中 DSP 功能的高度需求,晶心身為 RISC-V 基金會創始白金會員(Platinum Member),擔任 RISC-V 基金會 P-extension 項目群組(Task Group)的主席,將經業界實證的自有 DSP 指令集 P-extension 捐贈給 RISC-V 基金會,成為自選的 RISC-V 擴充模塊之一。是全世界第一家推出 RISC-V 帶著 P-extension 的數字訊號處理微處理器的公司,也獲得市場的好評并廣泛采納。

 

晶心具 DSP 功能的處理器方案包括了編譯程序、DSP 函式庫和仿真器等完整支持工具。它們使用于多任務串接卷積神經網絡(MtCNN)人臉偵測算法的 PNet 上時加速了超過 7 倍之多。當使用 CIFAR-10 這組常用于訓練機器學習和計算機視覺算法的影像來執行影像分類性能評比測試時,它們更將性能提升了一個數量級以上。

 

AndesCore 27系列處理器核心
AndesCore 27 系列處理器核心為 RISC-V 指令集架構中領先支持向量延伸架構(RISC-V V-extension)的處理器。同時,晶心也重新設計內存存取子系統,加速存取的帶寬以及效率。藉由 AndesCore 27 系列處理器,晶心為 RISC-V 產業界提供了前所未有的高效能和靈活性,并領先于其他 RISC-V 處理器供貨商,帶領 RISC-V 架構真正進入可延伸性計算效能(Scalable Performance)的領域。

 

27 系列將優先推出 32 位處理器 A27 與 64 位處理器 AX27 和 NX27V,它們分別衍伸于晶心已經在市場驗證的 25 系列處理器核心,支持最新的 RISC-V 規格、系統平臺設計、與累積過去 14 年的研發經驗所打造出的開發生態系統。A27 與 AX27 專為運行 Linux 應用而量身訂制,比前代 25 系列提供高出 50%的內存帶寬。NX27V 包含一個支持 RISC-V 可擴展指令的向量處理單元(VPU),從基本設計上展開全向量化的運算,而非僅將現有進階 SIMD 指令加以衍伸。

 

AndesCore 45系列處理器核心:AndesCore 45 系列處理器核心配備了高效的順序執行及超純量管線(In-order, Superscalar Pipeline)設計,可針對各種需高性能且低功耗的實時嵌入式系統提供解決方案,例如 5G、車載訊息娛樂系統(IVI)、ADAS 和固態硬盤(SSD)。

 

45 系列中將優先推出 32 位 A45/D45/N45 和 64 位 AX45/DX45/NX45。45 A- 系列可支持 Linux 操作系統并最多可擴展到四個內核;45 N- 系列則支持 RTOS 的應用,而 45 D- 系列則支持 RISC-V 的 SIMD/DSP 指令集(P-extension)。所有 45 系列內核均采用順序執行的 8 級雙發射超純量技術,并透過晶心的存儲流水線設計,可以在不犧牲執行速度的情況下執行 ECC,并且可以選擇符合 IEEE754 的單精和雙精度浮點運算單元(FPU)。

 

RISC-V向量擴展架構(Vector Extension)許多新興應用,如 AI、AR/VR、計算器視覺、加解密技術和多媒體應用等,需要對大量矩陣數據進行復雜的計算。不像其他高級 SIMD 架構,只能提供受架構所限制的、相對有限的性能,RISC-V 向量擴展架構提供了一組功能強大的指令集,提供可縮放的數據寬度,靈活的微架構實現,并為系統級優化開放了內存子系統的配置。

 

RISC-V 向量延伸架構超越了當前任何可授權的 RISC-V 處理器核心技術,大膽地把 RISC-V 帶入當今最炙手可熱的市場。藉由向量延伸架構,晶心為 RISC-V 產業界提供了前所未有的高性能和靈活性,并領先于其他 RISC-V 處理器供貨商,帶領 RISC-V 架構真正進入可延伸性計算性能(Scalable Performance)的領域。