睿思芯科創始人兼CEO譚章熹

當芯片半導體遇上“元宇宙”，會碰撞出怎樣的火花？

12月9日下午，在鈦媒體集團聯合大興產促中心、國家新媒體產業基地共同主辦的2021 T-EDGE 全球創新大會上，睿思芯科創始人兼CEO譚章熹博士發表了題為《RISC-V專屬架構芯片賦能元宇宙》的主題演講。

譚章熹表示，在芯片行業，大家認為“元宇宙”是未來十年巨大的機會，也是半導體行業未來的巨大增長點。其中在微軟HoloLens這類AR產品上，內置全息處理器（HPU）——跟“元宇宙”非常相關的芯片。與CPU或者是GPU不同，HPU可以增強設備眼部追蹤、手勢追蹤、場景Semmantic Labling和音效體驗等。

不過，過去的HPU芯片存在高發熱、高功耗、損傷電池壽命等現象，使得HoloLens功耗發熱等并沒有令人非常滿意。因此，RISC-V這一開源的第五代精簡指令集架構將有望設計出更好的HPU芯片產品，從而驅動“元宇宙”發展。

國際市場分析機構Semico Research預測，到2025年，全球市場的RISC-V CPU核心數將達到624億顆，2018-2025年復合年增長率為146.2%，而中國將擁有全球最大的市場空間。另一家市場調研機構Tractica則預測，RISC-V的IP和軟件工具市場將在2025年達到10.7億美元，市場前景廣闊。RISC—V也有望成為繼ARM架構和英特爾x86之后，第三個重要處理指令集架構。

通過設計基于RISC-V架構的22nm低功耗芯片，對比基于美國Cadence公司Tensilica HiFi + ARM架構的HPU產品（例如微軟兩代HoloLens中的HPU），在最新DSP算法中，基于RISC-V的HPU性能可達高達4.7倍的增長，單位面積功耗發熱降低超過40%，電池壽命提升211%。RISC-V的性能和功耗上均有一定優勢。

譚章熹強調，RISC-V架構是“元宇宙”概念下，一個非常具有革命性的前瞻性技術，是有望驅動“元宇宙”發展的最強芯片。

以下為譚章熹演講實錄，經鈦媒體編輯整理：

感謝鈦媒體的邀請，非常榮幸分享我今天演講主題：RISC-V專屬開源架構芯片賦能元宇宙。

最近，“元宇宙”行業的最大新聞是Facebook改名為“Meta”。實際上，隨著新的人機交互方式的進步，“元宇宙”將是未來非常重要的經濟增長點。

在芯片行業，大家認為，“元宇宙”是未來下一個十年的巨大機會。臺積電（TSMC）董事長劉德音最近表示，“未來十年，AR或將取代手機，VR或將取代PC，人們將會逐步感受真實世界與虛擬世界的結合，而元宇宙硬體需求也將持續增長。”

這是一個非常大膽預測，證明著“元宇宙”是未來巨大增長點。

此外，作為行業內的半導體驅動的科技巨頭，蘋果公司認為，“元宇宙”目前不光在游戲領域，更多相對于AR、智能手表（Apple Watch），在他們看來，“元宇宙”正在推動后PC時代和手機時代的巨大變革。

說到“元宇宙”，其實已經發展相當一段時間。我列了幾個公司和產品，比如，早期的Google Cardboard，你可以用手機進行VR體驗，這是比較原始VR的配置；再比如，微軟公司推出的HoloLens產品；小公司Valve有自己產品；而Oculus后來被Meta收購，是扎克伯格的“元宇宙”中非常重要的組成部分；另一個大玩家蘋果公司，則有望在明年看到他們的革命性產品。

實際上，微軟于2016年推出首款HoloLens，至今已發展了兩代。開始定位于AR（增強現實技術），后來二代定位為智能眼鏡平臺。目前HoloLens主要用于教育、醫療和工業應用領域，提供現實和虛擬世界應用的場景。從技術上來說，HoloLens做的非常不錯，只是價格有點貴。

當“解剖”HoloLens，你會發現里面包含光學鏡片和手機處理器。其中，HoloLens兩代搭載不同處理器，核心組件是全息處理器（HPU），可以增強設備眼部追蹤、手勢追蹤、場景Semmantic Labling和音效體驗等。值得注意的是，HoloLens相當于這顆HPU芯片，既不是GPU也不是CPU，而是跟元宇宙非常相關的AR設備專用芯片。

Microsoft HoloLens第一代HPU芯片使用的是基于28nm制程工藝，用了24個Tensilica cores。2019年微軟發布的第二代HoloLens，是高通的XR1平臺（也可以說是驍龍845），是目前所有VR、AR設備里面，算力最強、性能最強的一顆芯片。相比上一代，算力大概有1.7倍的增長，包括內存帶寬、計算性能也有提升，前者是2倍，后者是1.7倍。

具體剖析下來，這顆將近80平方毫米的芯片，一大半面積就是HPU，包括大規模向量浮點處理單元和定點處理單元兩類，一共加起來是基于26個Tensilica處理器的>1TOP的可編程計算能力，以增加擴展指令的方式，提升性能需求。

不過，雖然HPU是目前最好的芯片產品，但從發熱和單位面積功耗方面，并不是令人滿意。數據顯示，HoloLens在30分鐘內能達到85度，而85度下設備散熱就變得非常困難，最后導致HPU成本和HoloLens成本高昂，整個設備價格賣到3000美元，只能定位于工業領域，限制住了它的發展。

那么，我們即將進入2022年，能不能用現在新的開源技術做到最好的HPU芯片？

答案是Yes，我們可以用RISC-V做到。

睿思芯科團隊所做的核心，是我們團隊在Berkeley從事研發十多年的指令集架構技術——RISC-V。它是第五代精簡指令集架構。

實際上，現在ARM架構就是精簡指令集。那么跟ARM相比，RISC-V是完全開源，并且比ARM精簡高效的模塊化設計芯片架構。它可以根據需求進行模塊拼裝和組合，可以在端側和云側同時啟用。對開源社區生態來說，基于RISC-V架構的芯片是非常安全可靠的處理器。

RISC-V大概發展了十年，從最早定義這一家精簡指令集，十年間經過了芯片定義、軟件測試和MCU級別處理器廣泛應用，以及到現在使用在更多AI和更復雜的處理器當中，來到了爆發臨界點。

如今，大公司紛紛研究或采用RISC-V處理器。例如，今年英特爾宣布和SiFive達成合作；蘋果也在進行基于RISC-V的研發。而RISC-V也從學校里走到了工業界，獲得了大量的行業認可。大家認為，RISC-V相當于ARM和英特爾之后，第三個主要處理器指令集架構。

那么，睿思芯科作為一家創業公司，我們也做了大量RISC-V相關產品，核心是對標Tensilica。

我們做了一個有意思的實驗對比，通過設計基于RISC-V架構的22nm低功耗芯片，對比美國使用Cadence Tensilica DSP（例如Hifi3z, Hifi5）+ARM架構的HPU產品，在最新DSP算法中，基于RISC-V的HPU性能可達到4.7倍的增長，單位面積功耗發熱較低，發熱只是Tensilica的59%左右，性能和功耗上均有一定優勢，電池壽命提升211%。

假設我們使用這樣技術，結合更高工藝，可想而知，這對“元宇宙”未來使用的芯片代表著新的技術突破。

我們認為，使用了RISC-V開源架構，相比ARM架構+Tensilica DSP 的處理器，在迭代速度和技術性能方面都有非常好的優勢，這對于芯片行業的自主可控知識產權，是非常好的消息。

我想總結一下，RISC-V架構是“元宇宙”概念下的一個非常具有革命性的前瞻性技術。

我的分享完了，謝謝大家！

（編輯｜林志佳）

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