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用一顆RISC-V晶片,取代CPU、NPU、GPU、DSP 和 FPGA

2024-11-22 23:25:50

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來源:內容編譯自venturebeat,謝謝。

隨著企業不斷探索不同的方式來最佳化其在資料中心和邊緣處理不同工作負載的方式,一家名為Ubitium 的新興創業公司脫穎而出,提出了一種有趣的、節省成本的計算方法:通用處理。

在半導體行業資深人士的帶領下,這家初創公司開發了一種微處理器架構,將所有處理任務(無論是人工智慧推理還是通用任務)整合到一個多功能晶片中。

Ubitium 由半導體行業資深人士創立,致力於革新處理器架構。首席技術官 Martin Vorbach 擁有 200 多項由美國主要晶片公司授權的半導體專利,他花了 15 年時間開發這項突破性技術。他借鑑了自己在可重構計算領域的開創性工作,建立了一種與工作負載無關的微架構,允許將相同的電晶體重複用於不同的處理任務,從而消除了對多個專用核心的需求,並且無需額外成本即可實現 AI。

Ubitium 表示,這有可能改變企業的計算方式,使他們無需依賴不同型別的處理器和處理器核心來處理不同的專業工作負載。該公司還宣佈從多家風險投資公司獲得了 370 萬美元的融資。

Ubitium 表示,目前專注於開發通用晶片,以最佳化邊緣或嵌入式裝置的計算能力,幫助企業將部署成本降低 100 倍。不過,該公司強調,該架構具有高度可擴充套件性,未來也可用於資料中心。

它正在與邊緣 AI 計算領域的一些知名品牌展開競爭,例如擁有 Jetson 系列晶片的 Nvidia和擁有 Modalix 系列的 Sima.AI,這表明 AI 專用處理器的競爭正從大型資料中心轉移到更獨立的裝置和工作負載。

為什麼採用一體化晶片?

如今,在為邊緣或嵌入式系統供電時,組織依賴於整合多個專用處理單元的片上系統 (SoC) — 用於一般任務的 CPU、用於圖形和並行處理的 GPU、用於加速 AI 工作負載的 NPU、用於訊號處理的 DSP 和用於可定製硬體功能的 FPGA。這些整合單元協同工作,以確保裝置提供預期的效能。一個很好的例子是智慧手機,它經常將 NPU 與其他處理器一起使用,以實現高效的裝置 AI 處理,同時保持低功耗。

雖然這種方法確實有效,但它的代價是增加了硬體和軟體的複雜性以及更高的製造成本——這使得企業難以採用。最重要的是,當堆疊中存在一堆零散的元件時,資源利用不足可能成為一個主要問題。本質上,當裝置沒有執行 AI 功能時,用於 AI 工作負載的 NPU 就會處於閒置狀態,佔用矽片面積(和能源)。

為了彌補這一缺陷,擁有 200 多項由美國主要晶片公司授權的半導體專利的馬丁·沃巴赫 (Martin Vorbach) 提出了通用處理架構。他花了 15 年時間開發這項技術,並最終與執行長趙鉉信 (Hyun Shin Cho) 和前英特爾高管彼得·韋伯 (Peter Weber) 聯手將其商業化。

Shin Cho 解釋說,從核心上講,微處理器架構允許晶片的相同電晶體重複用於不同的處理任務,從而使單個處理器能夠動態適應不同的工作負載,從簡單控制邏輯所需的通用計算到大規模並行資料流處理和人工智慧推理。

“由於我們將相同的電晶體重複用於各種工作負載,從而取代了晶片陣列並降低了複雜性,因此我們降低了系統的總成本。根據基準,這是 10 倍到 100 倍的效能/成本比……將電晶體重複用於不同的工作負載大大減少了處理器中的總電晶體數量——進一步節省了能源和矽片面積,”執行長補充道。

目標是讓先進的計算變得觸手可及

Ubitium 希望透過同質、與工作負載無關的微處理架構,用單一、多功能的晶片取代傳統處理器(CPU、NPU、GPU、DSP 和 FPGA)。這種整合(可簡化系統設計並降低成本)將使高階計算更易於訪問,從而縮短消費電子、工業自動化、家庭自動化、醫療保健、汽車、航天和國防等應用的開發週期。

該架構還完全符合用於處理器開發的開源指令集架構 RISC-V。這使得它易於用於物聯網、人機介面和機器人等應用。

Cho 解釋道:“透過降低高效能計算部署和 AI 功能的門檻,我們的技術使物聯網裝置能夠在本地處理資料並實時做出智慧決策。這還將有助於解決互操作性問題,使裝置能夠適應各種系統並與之無縫通訊。”

目前,該公司擁有 18 項基於 FPGA 模擬的原型技術專利,並正在開發一系列晶片,這些晶片的陣列大小各不相同,但共享相同的底層通用架構和軟體堆疊。該公司計劃在未來幾個月內推出帶有開發套件的多專案晶圓原型,並於 2026 年向客戶交付首批邊緣計算晶片。

Cho 表示,最終,這項工作將使他們能夠為不同的(不斷發展的)效能需求提供可擴充套件的計算解決方案,從嵌入式裝置到大規模邊緣計算系統。

“我們的工作負載無關處理器還將能夠適應新的 AI 開發,而無需進行硬體修改。這將使開發人員能夠在現有裝置上實現最新的 AI 模型,從而降低與硬體更改相關的成本和複雜性。……透過分離硬體和軟體層,我們的目標是將我們的處理器建立為一個標準的計算平臺,以簡化開發並加速不同行業的創新,”他補充道。

為什麼 Ubitium 認為其晶片設計將解鎖未來

如果Ubitium 的晶片在五年左右的時間內無法推動數百萬個系統和裝置的效能,執行長 Hyun Shin Cho 將會感到失望。Cho 與首席技術官 Martin Vorbach 和董事長 Peter Weber 共同創立了 Ubitium,他聲稱這家初創公司開發的一種新型“通用處理器”有可能徹底改變多個行業。

“我們正在解決幾乎每家公司現在都面臨的成本和複雜性問題,”總部位於德國杜塞爾多夫的 Cho 說道。“我們設想的未來是每臺裝置都能自主執行,實時做出智慧決策,並改變我們與技術互動的方式。”

Ubitium 認為下一代新技術的推出已停滯不前。“我們被承諾將迎來一個智慧城市和自動駕駛汽車的世界,但這基本上沒有實現,”Cho 說。“人們遇到的問題是部署問題;我們自 1960 年代以來一直在製造的處理器無法應對我們現在需要的規模和速度。”

Cho 指出,晶片技術的進步主要圍繞尺寸展開,電晶體變得越來越小,因此透過整合更多電晶體,微處理器的功能也變得更強大。然而,設計並沒有發生根本性改變。我們每天使用的所有產品中的嵌入式電子系統都依賴於數量不斷增加的晶片,每個晶片都執行不同的功能。這使得構建這些系統成本高昂且複雜,阻礙了新技術的大規模實施——包括由機器學習和人工智慧驅動的技術。

Ubitium 的替代方案是可以完成多項工作的通用晶片。“我們取代了現有的專用處理器,並實現了先進的人工智慧,無需額外成本和複雜性,”Cho 說道。

到目前為止,該公司已經建立了一個概念驗證模擬,表明其通用處理器可以正常工作,今天的融資使其能夠在 2025 年推出一個工作原型。該公司預計將於 2026 年投入商業生產,Cho 相信其技術將改變遊戲規則。“更多的計算能力不應該需要更多的複雜性,”他說。“我們將幫助客戶擺脫這一困境。”

對於一家尚未投入商業生產、更不用說實際銷售的公司來說,這些承諾相當可觀。然而,Cho 指出,聯合創始人的資歷是他對 Ubitium 充滿信心的原因之一。Vorbach 是半導體行業的資深人士,擁有 200 多項專利,目前已獲得美國主要晶片公司的授權,並花了 15 年時間開發 Ubitium 所基於的技術。Weber 曾在英特爾、德州儀器和 Dialog Semiconductors 等公司擔任高階職務。

https://venturebeat.com/data-infrastructure/ubitium-tackles-edge-ai-and-more-with-new-universal-processor/

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