結(jié)合 CPU、GPU、DSP 和 FPGA 功能的「通用」處理器問(wèn)世

近日，RISC-V 初創(chuàng)公司 Ubitium 表示正在開(kāi)發(fā)一種可以結(jié)合所有處理器優(yōu)勢(shì)的單一架構(gòu)。

Ubitium 首席執(zhí)行官 Hyun Shin Cho 表示：「我們的通用處理器在一個(gè)芯片、一個(gè)架構(gòu)中實(shí)現(xiàn)了所有功能——CPU、GPU、DSP、FPGA。這不是漸進(jìn)式改進(jìn)。這是一種范式轉(zhuǎn)變。這是 AI 時(shí)代所需要的處理器架構(gòu)?！?/p>

Ubitium 即將推出的芯片并不像 AMD 的 MI300A 或 Nvidia 的 Grace-Hopper Superchip 那樣，后者將不同的 CPU 和 GPU 芯片組合成一個(gè)封裝。相反，Ubititum 聲稱(chēng)其通用處理器中的所有晶體管都可以重復(fù)用于所有用途，不需要像 CPU 和 GPU 中那樣的「專(zhuān)用核心」。

從概念上講，Ubitium 的 RISC-V 處理器聽(tīng)起來(lái)像 FPGA，可以重新編程以改變其功能，有時(shí)也稱(chēng)為硬件仿真。但是，雖然 FPGA 在性能、效率和價(jià)值等方面往往不及專(zhuān)為特定用途而設(shè)計(jì)的芯片，但 Ubititum 表示通用處理器將「更小、更節(jié)能，而且成本顯著降低」。

Ubitium 通用處理器的開(kāi)發(fā)人員是半導(dǎo)體行業(yè)資深人士，他們?cè)谟⑻貭?、Nvidia 和德州儀器等公司以及 PACT XPP Technologies 等小型芯片公司工作過(guò)。值得注意的是，專(zhuān)注于 FPGA 和并行計(jì)算的 PACT 已經(jīng)卷入了針對(duì)英特爾和賽靈思（已被 AMD 收購(gòu)）的幾起專(zhuān)利訴訟。

盡管 Ubitium 團(tuán)隊(duì)擁有相當(dāng)多的人才和經(jīng)驗(yàn)，但他們目前還沒(méi)有大量的資金。到目前為止，該公司已經(jīng)籌集了 370 萬(wàn)美元，Ubititum 表示將用這筆錢(qián)來(lái)開(kāi)發(fā)原型和創(chuàng)建開(kāi)發(fā)套件，以便在 2026 年某個(gè)時(shí)候推出通用處理器。然而，370 萬(wàn)美元不足以讓 Ubitium 的「突破性」芯片起步。

通常，芯片進(jìn)入流片階段（即制造出第一批樣品）需要花費(fèi)數(shù)億美元。有了 370 萬(wàn)美元，Ubitium 可以使用 Verilog 等硬件描述語(yǔ)言來(lái)設(shè)計(jì)其架構(gòu)，并可能使用 FPGA 對(duì)其進(jìn)行模擬以進(jìn)一步測(cè)試。但在某些時(shí)候，Ubitium 無(wú)疑需要更多的資金支持才能推出其通用處理器。

即使 Ubitium 擁有更多的資金，能夠在 2026 年推出仍然是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)。AMD、英特爾或蘋(píng)果等行業(yè)巨頭制造的傳統(tǒng)微架構(gòu)可能需要數(shù)年時(shí)間才能開(kāi)發(fā)出來(lái)；在短短兩年內(nèi)推出一個(gè)旨在「徹底改變」行業(yè)的架構(gòu)至少可以說(shuō)是具有挑戰(zhàn)性的。

Ubitium 并不只是在開(kāi)發(fā)單個(gè)芯片，而是計(jì)劃擁有「完整的芯片組合，這些芯片的陣列大小各不相同，但共享相同的微架構(gòu)和軟件堆棧」。這些芯片將涵蓋從「小型嵌入式設(shè)備」（類(lèi)似于 AMD 的 Ryzen 嵌入式 CPU）到「高性能計(jì)算系統(tǒng)」的所有內(nèi)容，這些芯片將與業(yè)內(nèi)速度最快、最大的處理器相媲美。

這并不是 2024 年第一家宣稱(chēng)僅憑幾百萬(wàn)美元就能改變半導(dǎo)體行業(yè)的芯片初創(chuàng)公司。今年早些時(shí)候，F(xiàn)low Computing 宣布正在開(kāi)發(fā)并行處理單元 (PPU)，在重寫(xiě)軟件后，它可以將 CPU 性能提高一百倍。然而，F(xiàn)low 的 PPU 聽(tīng)起來(lái)很像 GPU，就像 Ubitium 的通用處理器聽(tīng)起來(lái)像 FPGA 一樣。

據(jù)介紹，F(xiàn)low 的 FPU 能夠集成到任何當(dāng)前已有或即將推出的 CPU 設(shè)計(jì)架構(gòu)、指令集或工藝幾何結(jié)構(gòu)中，可提供革命性的 100 倍加速，可立即用于基于馮·諾依曼的標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)，以實(shí)現(xiàn)「CPU 2.0」級(jí)別的吞吐量。PPU 還消除了在高性能應(yīng)用程序中對(duì) CPU 指令使用昂貴的 GPU 進(jìn)行加速的需要。

Flow 稱(chēng)，片上集成的 PPU 內(nèi)核越多，獲得的性能提升就越高。同時(shí)，SoC 當(dāng)中的其他計(jì)算單元也將受益于 PPU 的性能的提升，以及 PPU 對(duì) CPU 性能的提升。

此外，通過(guò) Flow 提供的編譯器對(duì) PPU 進(jìn)行重新編譯，PPU 與該 CPU 架構(gòu)的每個(gè)現(xiàn)有軟件應(yīng)用程序可完全向后兼容，可以大大加速所有現(xiàn)有軟件和應(yīng)用程序中的現(xiàn)有并行功能，而無(wú)需更改任何軟件。

從應(yīng)用來(lái)看，F(xiàn)low 的突破性架構(gòu)將可增強(qiáng)嵌入式系統(tǒng)和數(shù)據(jù)中心的性能，適用于邊緣和云計(jì)算、AI 云、跨 5G/6G 的多媒體編解碼器、自動(dòng)駕駛汽車(chē)系統(tǒng)、軍用級(jí)計(jì)算等用途。

目前，F(xiàn)low 已經(jīng)在與來(lái)自世界各地的主要半導(dǎo)體供應(yīng)商進(jìn)行初步討論，以尋求下一代 CPU 性能的「圣杯」。更多技術(shù)細(xì)節(jié)將在 2024 年下半年公開(kāi)分享。

Flow Computing 聯(lián)合創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官 Timo Valtonen 表示：「在過(guò)去的幾十年里，CPU 性能只有漸進(jìn)式的改進(jìn)，這導(dǎo)致了 CPU 實(shí)際上已成為計(jì)算中最薄弱的環(huán)節(jié)，因?yàn)樗捻樞蚣軜?gòu)并不理想。為了滿(mǎn)足對(duì)更多計(jì)算性能的不斷增長(zhǎng)的需求，CPU 性能的新時(shí)代已成為必要條件，這在很大程度上是由人工智能以及邊緣和云計(jì)算的需求推動(dòng)的。Flow 打算通過(guò)其全新的并行性能單元（PPU）架構(gòu)引領(lǐng) SuperCPU 革命，使任何 CPU 的性能提升 100 倍，無(wú)論架構(gòu)如何，并具有完全的向后軟件兼容性?！?/p>