RISC-V架构DSA处理器赋能端侧应用 破解智能处理芯片算力

草帽王子

RISC-V架构DSA处理器赋能端侧应用

破解智能处理芯片算力效率难题

近年来，人工智能的发展重心逐渐从云端向终端转移，相伴而生的，是人工智能芯片产业的全面发展。但，如何在大大小小的市场玩家中，避免千人一面的同质化竞争，扬长避短，在激烈的市场竞争中分得一杯羹，是所有AI公司都要面对的问题和挑战。

时擎智能科技（上海）有限公司致力于通过架构创新和定制化芯片设计，为广泛的端侧设备提供支持语音、视觉、影像、显示等多模态智能人机交互和数据处理的芯片产品，以及完整的系统级解决方案。

时擎科技总裁 于欣

公司总裁于欣在接受电子发烧友网专访时表示，时擎科技核心团队来自前Marvell的ARM处理器团队和芯原微电子的SoC团队，在各种不同类型的处理器（主控/DSP/NPU/DSA）微架构、逻辑设计、软件工具链等方面均具有领先的能力；在SoC方面，时擎科技核心团队曾主导过各种类型的音视频SoC，对各类端侧影音芯片的设计和量产具有丰富的工程经验；公司研发能力完整地覆盖了核心IP，芯片设计、验证、实现，生产运营，系统软件和图像语音算法等芯片研发的各个流程和环节，可以为客户端侧场景的需求提供完整的解决方案。


一、如何应对：端侧设备对成本/功耗的敏感性

在应用繁多的AIoT时代，产品自主创新朝着何种方向，更需要根据不同的场景进行分析。但从总的趋势来看，端侧设备智能化是显而易见的。

在竞争力方面，对成本和功耗比较敏感的端侧设备而言，算力效率即单位算力的成本和功耗极为重要，同时，不容忽视的，还有算力落地的可实现性，也就是如何将算力高效的发挥出来，切实的为用户带来更好的产品体验。此外，在端侧场景下，如何打造定制化的处理器方案，与各类语音、图像、声学前处理、识别分类等深度学习算法更好的配合，在满足应用需求的前提下，做到更好的算力效率，也是提升能效比、性价比培养竞争力的着力点。

对此，于欣表示，时擎科技坚持采用自研处理器作为端侧芯片产品的核心、并从落地场景的算法需求出发，从最核心的处理器IP开始设计，力求在芯片的架构层面与目标场景的应用需求达到更好的契合，力争为产品打上“高性价比“、“高能效比”和”强应用适用性”的标签。此外，通过基于RISC-V架构的、一站式、统一的开发环境，与目前主流的CPU/DSP/NPU三套开发环境各自为政的方案相比，可以使得开发者不需要关注异构多核之间的通信交互和任务调度，从而大大简化了对异构芯片开发和调试的挑战。

对于端侧智能处理算法的趋势，于欣认为，未来网络模型为了更方便地在端侧设备部署，将会呈现小型化、轻量化的特征；迭代更新速度将会很快，而与之对应的芯片则因研发周期长而存在“滞后效应”；传统DSP算法与NN算法针对不同的应用会长期共存互补。结合对算法趋势的预测，时擎科技推出了Timesformer智能计算架构，并以此作为产品在端侧实现高效计算的核心引擎。


二、借力RISC-V，提供turn-key方案

相较于绝对的算力等指标数字，从实际应用或算法的角度来评判芯片的性能，看似在芯片规格之外，实则又是直接决定芯片竞争力的关键。

目前，时擎科技面向不同应用场景、不同算力需求的端侧智能应用，研发了三个不同系列的芯片--AT800、AT1000和AT5000。据于欣介绍，公司端侧芯片竞争力主要表现在三个方面，一是更高的AI算力效率，可以做到与端侧算法的紧密配合；二是能够为用户带来更好的编程体验，让AI算法更容易地高效部署落地；三是可以提供定制化的图像处理器（ISP）和丰富灵活的多媒体接口组合。

时擎科技端侧RISC-V处理器IP

据电子发烧友网了解，目前出货的主要是AT1000系列，并且从去年Q3成功量产以来，累计出货量已接近百万片；AT800和AT5000系列也将会在今年下半年开始量产出货。

时擎科技AT系列端侧智能芯片

据于欣介绍，一家合作伙伴的双麦降噪+离线识别的算法，原本运行在双核Cortex-A7，64MB DDR2的应用处理器上，去年开始与时擎科技密切合作，进行算法的深度优化和移植，最后，成功将对方的算法部署在AT1611上（Timesformer Blaster-100 + 8 MB PSRAM），实际效果几乎完全一致。

于欣表示，时擎科技会根据对端侧市场需求的理解，按照RISC-V处理器的研发规划，持续投入研发，下一步的重点，则是结合应用需求和市场反馈，在目前的产品系列基础上做更新迭代。相较于广义的生态支持，时擎科技针对目标应用提供turn-key的方案，作为新兴的ISA发展模式，通过前期触达的应用先落地生根，同步建设健全生态，进而在某个或某些领域向通用化发展，就有机会形成如今天ARM在手机中这样的“事实上的标准”。

对于产品的架构问题，于欣认为，架构只是工具，谈不上路线，只有适合与不适合，没有对与错，针对主控处理器、DSP处理器、NPU、DSA等不同种类的处理器，公司已经积累了包括微架构、逻辑设计、物理设计、配套软件工具链等在内的全栈定制能力。如前文所述，时擎科技团队本身是做ARM处理器出身，对ARM的架构、处理器IP和SOC等具备深厚的经验基础，因此，除了大力研发RISC-V芯片，未来也会有基于ARM架构的芯片产品面世，据悉正在积极筹备规划中。


三、是挑战 更是机遇

端侧智能芯片在保障利用AI算法处理巨量数据所需的算力的同时，具有高度的灵活性，并能够针对具体用场景做出更好的优化，同时削减了传输时延，也大幅降低了通信需求在应用端承担的沉重压力，此外在隐私保护和数据安全方面也具有难以替代的优势，正是由于诸多优点吸引了大量企业聚焦于此。

在日新月异、快速发展的AI业界，初创企业面临着不小的挑战。市场和销售渠道都要从零到一进行搭建，产品也需要一个循序渐进的打磨过程，另外，仍有待提高的市场成熟度，也是需要面对的挑战；但另一方面，是挑战更是机遇，正是因为属于初创企业，没有积累，也意味着没有包袱，市场尚未成熟，群雄逐鹿，但意味着尚未形成寡头格局。对于端侧智能芯片的机遇与挑战，于欣认为，从时擎科技的角度，一方面，已经形成了一定规模、具备相当经验的业务团队，更重要的是，作为一家产品涵盖从处理器IP到芯片再到应用全链条的公司，还应坚持从应用和落地出发去打磨产品，既要敏锐的洞察市场风向，也要坚持自身的既定路线，在芯片本身的竞争力基础上，扎扎实实做好每一个细分领域的应用落地，相信随着市场的成熟和爆发之后，会有所期待的收获。

对于公司的未来规划，于欣表示，公司成立三年来，每年营收增幅都超过100%，2020年公司营收超过2000万，预计2021年可以达到8000万，未来三年内，在产品方面，时擎科技将把产品定义、研发、销售的闭环在现有的三个系列的产品上完全验证走通，并进行产品的升级和迭代；在团队建设方面，继续补强短板，加强研发投入，在扎实的芯片设计能力之上，也将加强算法和应用软件的团队规模和力量，力争早日在国内端侧芯片的厂家里占有属于自己的一席之地。

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