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​平头哥 芯事访谈 | 全志科技CTO丁然:视频、AI市场爆发,RISC-V生态需要产业一起努力

2022年5月26日

以下文章来源于平头哥半导体 ,作者平头哥半导体


本期《芯事》人物

丁然

全志科技CTO 



人类获取和交换信息,80%以上来自于视频图像。随着视觉感知在学习、工作和各种知识传承中发挥越来越重要的作用,视频技术应用的前景也日趋广阔。


这一过程一直由高清视频技术的发展所推动,例如分辨率向8K的不断提升,以及5G技术的高带宽和低延迟的特性解决了高清视频数据传输的痛点,继而带动整个视频行业在采集、制作、传输、播放各方面升级,使得高清视频的应用越来越广。


与此同时,AI正在成为一种新的通用技术,并深入千行百业,例如教育、实时智能翻译,以及视觉智能等。能否利用AI的理念和技术解决现在和未来的问题,是构筑领先竞争力的关键。


这些趋势为AIoT芯片企业提供了前所未有的市场机会。“我们坚信大视频和智能化是行业发展的大趋势,拥有广阔的市场机会。”全志科技CTO丁然说。基于此,全志科技坚持以大视频、智能化为核心,全面展开战略布局和业务运作,为市场和客户提供超高清音视频技术的价值解决方案。


全志科技是国内AP级SoC设计行业的头部企业之一,产品生态覆盖智能硬件、消费电子、车载应用、工业互联等领域,芯片年出货量在亿级以上。全志科技已推出全球首颗基于平头哥玄铁C906 RISC-V的应用处理器D1,为万物互联AIoT时代提供新的智能关键芯片,应用于智慧城市、智能汽车、智能商显、智能家电、智能办公等多个领域市场。


本期《芯事访谈》专访全志科技CTO丁然,一同探讨AI和视频相关市场、趋势以及RISC-V在其中的发展机遇。



RISC-V产品化从两端向中间逼近



❙  从应用端需求看,您观察到有哪些重要趋势值得关注?


丁然:视频技术和人工智能,是我们看到的行业发展的大趋势。



视频技术的发展,一是随着超高清时代加速到来,国家在19年发布超高清视频产业发展行动计划,行动计划提到“4K先行、兼顾8K”的总体技术路线,带动超高清视频产业链各环节协同发展,加速8K产业链成熟。


二是版权保护加强,随着高品质音视频内容供给日益增长,数字版权保护标准进一步完善,与内容制作标准、终端呈现标准协同构建内容保护生态体系。


三是大视频与5G、AI技术深度融合,推进新一代信息技术深度融合创新发展,催生了大量新场景、新应用、新模式。


同时,AI方面也在不断发展。一是云、管、端物联架构创新,人工智能计算将从云往边缘延伸,随着应用场景的丰富,未来在应用端需要采集和运算的数据越来越大,对运算速度、网络带宽都提出了更高要求。同时,个人隐私等信息的不断增多,人们对安全的需求也更为迫切,单靠云难以完全解决这些痛点,所以边缘将与云互补协同。


二是端侧计算机体系结构的创新,随着端侧业务类型趋于多元化、业务海量增大等变化,端侧数据量也呈现倍数级增长,传统计算机架构下算力面临着极大的挑战。图灵奖获得者Patterson教授在论文《A New Golden Age for Computer Architecture 》提出了专用领域处理器架构(DSA),专业领域利用DSA计算在数据并行处理、降低延时等方面具有优势。


三是软硬件深度协同,计算机体系结构的变化让异构计算不断显露锋芒。异构,就是将CPU、GPU、DSP、各类DSA以及外部接口组合起来形成一个混合算力系统。异构设计要考虑算法模型、数据类型、数据通路的特性,算法模型以及软件协议也要根据芯片架构去优化设计,做到软硬协同、垂直优化以实现产品高性能、低功耗、低延时的场景目标。


❙  上述变化,已经对处理器的生态产生影响,例如RISC-V架构的新兴处理器开始成为DSA的选择。相较于x86、 Arm,在数据中心、物联网等领域,RISC-V会有新机会吗?


丁然:在服务器/数据中心/个人PC领域,未来X86仍然会占据大份额的PC/服务器等高算力市场,ARM和RISC-V会取得一定发展。如阿里云推出的基于ARM架构的磐久云服务器算力平台,苹果基于ARM架构推出了M1系列适用于PC的芯片平台。同时,RISC-V产业界也出现了还有多家厂商开始布局高性能IP,目标也是服务器或是数据中心。



据我观察,由于RISC-V架构具有模块化、可扩展等特性以及向量、DSP等专用指令,有机会成为服务器或数据中心等大型计算平台专业场景的极佳解决方案。


在AIoT智能终端领域,ARM会继续占据大部分市场,尤其在高性能移动终端领域,比如说手机与平板;但是在多元的碎片化市场,RISC-V的前景非常广阔。应用多元化往往意味着算力需要高度定制,RISC-V非常符合设计者的需求,这类场景通常对CPU性能及软件的生态依赖度不高,RISC-V架构更容易开发量产,比如工业控制、智能硬件、安防、车载等应用场景。


总体来说,RISC-V产品化可能会从两端开始,向中间逼近。入门级系列从MCU过渡到入门级AP市场,高端系列应用服务器、数据中心领域。


桌面级RISC-V芯片极有可能出现


❙  在您看来,目前本土RISC-V的生态建设处在什么阶段?


丁然:我们看到,RISC-V产业界缺少AP级处理器。由于缺少处理器及相关开发板,导致RISC-V软件生态发展速度缓慢,更谈不上产品化。



总的来说,同国外相比,本土企业还处于起步阶段,但我们也看到了一些积极信号,比方说平头哥、Andes等企业已经参与到社区架构规范的讨论和定制,在部分领域已经成为规范主导者,中科院计算所包云岗老师团队的香山开源项目,中科院软件所武彦军老师的团队正在积极参与GCC/LLVM/C库/OPENJDK/V8等软件开源项目的建设。


在我看来,本土企业应该基于自身产业位置,配合自身优势,积极参与生态建设及产业落地,比方说IP公司参与架构规范定制,SoC公司参与开源硬件建设,产品公司参与到应用Runtime及Lib服务的建设。


全志科技作为一家本土SoC原厂,我们有丰富的架构设计、SoC集成的经验,几年前就参与RISC-V社区共建,并在2021年推出了D1开源计算平台,为RISC-V架构的生态推广提供硬件保证。


  越来越多的巨头开始关注并布局RISC-V领域,比如英特尔。您认为未来是否会出现IP私有化的问题?这种开源性要如何健康持续发展?


丁然:RISC-V是否可能私有化,实际上是两个问题,一是RISC-V架构是否会成为私有架构?另一个是RISC-V架构会不会出现私有IP?



前一种情况不会出现,因为RISC-V是一种开源架构,而且芯片产业链非常长,单靠几家商业公司推广RISC-V架构是很难同ARM及X86架构抗衡的,RISC-V必须借助社区的力量参与基金会公开透明定制规范协议。


后一种情况是有可能的,商业公司可以基于开源架构,结合企业自身优势进行定制扩展,在特定应用领域设计自己的私有IP,获取商业利润。


一款CPU架构能否取得成功,并持续健康发展,强依赖软件生态环境,尤其是工具链、C库、操作系统等,当前靠一家或几家公司,不足以完成全产业链的开发。


可期待的是,基金会社区开发者不仅公开定义架构规范,同时还支持软件生态,企业正好可以借助这些机会参与到社区规范的讨论、制定中去,参与到整个产业链上下游的建设中去,推动RISC-V 领域的发展。


❙  RISC-V架构面临的最大挑战是什么?未来是否可能出现桌面级的RISC-V芯片?


丁然:从指令集架构来看,RISC-V面临的挑战主要有硬件资源、软件生态、开发成本等几个方面:



1)硬件资源上,RISC-V处理器的性能、面积、功耗、成本、稳定性等各项因素,会被客户直接对比。


2)芯片的软件生态包括工具链、C库,启动固件、操作系统、Runtime、Lib服务等等,架构要成功,除了硬件资源,软件生态至关重要。当前RISC-V架构在基础软件领域几乎可以满足高端产品的需求了,可是在应用层及中间件等方面还有不小的差距。


3)开发成本上,由于研发人员对新架构需要适应和熟悉时间,有可能增加企业的产品化成本,还会延长上市周期。


桌面级RISC-V芯片是否会出现?我觉得机会还是挺大的。我看到全志RISC-V的社区开发者已经基于D1及Nezha平台移植了Linux发行版本,如debian、fedora、ubuntu等常见的桌面级操作系统。同时,行业内多家IP公司已经推出高性能的算力IP产品,软件方面社区也正在移植Openjdk、V8、Opencv等开源软件,相信未来桌面级的软件生态和产品生态会越来越成熟。


全志与平头哥强强联手,持续推动RISC-V生态建设


❙  针对产业趋势和行业现状,全志是怎样思考和布局的呢?


丁然:围绕大视频、智能化的战略方向,我们提出MANS战略主线:多媒体M(Multimedia)、模拟A(Analog)、网络N(Network)、服务S(Service)等几个方面协同发展的总称。



其中,由多媒体衍生的大视频是我们未来发展的机会点,是我们的核心目标,也是MANS协同大阵中的阵眼所在。


在模拟方向,要解决视频系统能源供给和管理问题,要突破高速信息信号传输、接口转化、音视频信号的收发强化。


在网络方向,实现短距离无线物联网领域的突破,关注WIFI/BT的性能协同提升,在长距离物联网领域,关注5G技术来解决富媒体数据无线传输问题。


在服务方向,我们的服务不仅包括软件包、算法包、标准参考设计、量产技术支持、开发者社区运营等传统的技术供给领域,也包括帮助、引领、协同客户一起定制产品量产计划、市场推广计划、供应链资源整合优化等市场营销的供给领域;还将包括未来产业发展趋势的内外数据运营,提升客户体验需求的服务能力等方面的新兴价值构建领域。


❙  全志选择与平头哥深入合作,能介绍一下吗?


丁然:平头哥处理器研发团队是国内少有具备CPU架构设计、量产能力的专业团队,早在2018年平头哥就推出了高性能处理器C910,这是当时性能最高的RISC-V处理器,充分说明了其过硬的研发能力。



玄铁系列处理器布局范围广,处理
器产品从MCU到AP,可以覆盖大部分AIoT产品场景。同其他架构相比,CPU的各项特性数据(PPA)非常有竞争力,业界领先。


同时,要把处理器IP做成产品,高质量的IP只是基础,还要依赖产业链生态。平头哥在生态方面布局比较早,Github上开源玄铁Linux平台的验证环境,工具链支持向量扩展,芯片开发者社区为用户解答问题,这对后续产品开发提供了很大的帮助。


全志科技和平头哥在MCU和AP这两个级别的处理器都有着深层次的合作,我们已经量产了D1和F133等通用AP级算力平台。


D1用于生态推广、技术研究,配有NEZHA开发板,所有的软、硬件资料全部开源,为高校、研究机构、社区开发者提供架构研究、软件算法实践、产品孵化的算力平台。


在产品化方面,基于F133的多款视频解码产品也已进入了规模量产阶段,比如HMI、视频机、车载MP5等。这些产品是目前市面上最先见到基于RISC-V架构的AP级别处理器量产的方案。


未来,全志和平头哥将会在安防、车载电子、无线连接等产品方向持续布局新产品。


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