全球首次，睿思芯科将高性能向量处理器用于打造专业音频 DSP IP。
2022 年 6 月 20 日消息，中国 RISC-V 领先厂商睿思芯科正式发布其高性能 RISC-V 向量处理器，首个落地场景为 DSP。本次发布产品为新一代 RISC-V V 系列 DSP IP，面向高端音视频、AI 市场需求，可用于处理复杂数字信号，解决 AR/VR、AI 等领域的复合音频任务挑战。
睿思芯科 V 系列 DSP IP 不仅可通过强劲算力，保证高品质音频任务，如高保真音频、高质量耳机降噪；还结合强大的向量运算能力和可靠的标量处理能力，应对新型应用需求，包括语音识别、蓝牙基带、360 环绕音效等多重任务场景。
「RISC-V 架构有极大潜力开发各种串行和并行的高性能处理器，本次发布的高性能向量处理器正是很好的例子：它证实了这一技术突破应用在 DSP 领域时的优秀表现，和睿思芯科将先进的芯片技术落地的能力，也意味着未来我们能通过 RISC-V 架构带来更多革新性的高性能处理器，满足未来从边缘到数据中心中央等各领域的高算力要求。」睿思芯科 CEO 谭章熹博士表示，今年睿思芯科会持续发力，近期会有多款基于 RISC-V 的高性能多核处理器面市。
此前，DSP IP 产品已在国际知名头部客户产品中完成芯片集成与验证，并进入量产阶段，本次发布标志着该突破性技术的进一步普及，已经准备好进入市场。
全球首个面向专业音频市场的高性能向量处理器
具有高算力特点的向量处理器发源于超级计算机 Cray，如今包括 RISC-V/ARM 在内的多种架构都重点增加向量的支持以应付更高性能应用的需求。
DSP 处理器（Digital Signal Processing，数字信号处理），主要用于快速实现各种数字信号处理算法，具有高速、灵活、可编程、低功耗等特性。从 1970 年的超级电脑，到德州仪器、摩托罗拉发布的早期 DSP 芯片再到如今手机等终端设备集成的 DSP 芯片，DSP 处理器经历了一个集成度增加、算力增长、功耗降低的发展历程。
此次睿思芯科发布的 RISC-V V 系列 DSP IP，正是向量处理器应用于高性能音频领域 DSP 的一个例子——它「降维打击」了基于 VLIW 架构的传统产品，能够在更低功耗下带来更强的算力、更好地处理复杂任务。
「VLIW 架构并行上限低、算力有限、对编译器支持要求很高。RISC-V 作为新兴指令集，没有太多的历史负担，我们使用向量扩展指令，用单一 RISC-V 指令集开发的 DSP IP 在垂直领域算力、可扩展性、软件易用性上有了重大突破。」谭章熹博士表示，他来自于 UC Berkeley RISC-V 原创项目组，师从 RISC 创始人 David Patterson 教授。此前，谭章熹曾创立激光雷达芯片公司 OURS，2021 年初被美国自动驾驶企业 Aurora 以一亿美元价格收购。
据悉，RISC-V V 系列 DSP IP 的算力在不增加功耗的前提下超过行业竞品数倍。在一头部客户的音频案例中，睿思芯科仅用几条自定义指令集，用极低的硬件开销，将 LC3 音频算法的处理效率提升至原方案的 11 倍，通过性能压制进行了方案替代。
相比于市面上的旗舰芯片，如今，睿思芯科推出的 RiVAI 系列 DSP 产品，在 EQ 算法（4.7 倍）、降噪算法（3.6 倍）、电池续航能力（2.1 倍）上都有较大提升。同时，单位面积功耗仅达到行业旗舰的 59%。
如此显著提升的高性能，主要源于三大方面：灵活的运算单元、超高的运算精度以及先进的超标量向量流水线架构。
首先，运算单元灵活，可满足多种运算需求，计算宽度达 512bit，支持 16/32/64 混合精度运算，同时通过并行访存运算，最大限度提升计算密度。
其次，运算精度高。仅通过睿思芯科专利的整数/定点新架构，就能实现其他产品需启用浮点运算才能达到的计算精度，在不损失精度的前提下提供高保真音频的支持。人耳是非常灵敏的，可以分辨 0.5 dB 的声音信号，对某些算法，V 核的精度比业界旗舰产品高 3~4dB。人耳的动态范围高达 120 dB 到 130 dB，在一些特殊场景，V 核的精度比业界旗舰产品高 160dB，已经远远超过人耳的动态范围。使用睿思 V 系列 DSP 可以保留更多声音细节，提供更好的音质和听觉享受。
而假如睿思 V 系列启用浮点运算，其运算精度更远超行业竞品。
最后，V 系列可配搭的睿思芯科 R 系列 RISC-V CPU IP，通过超标量架构保证高实时性、高可靠性。通过 7 级流水线、多发射、乱序等技术，产品同时拥有优秀的标量运算能力，支持传统的无法向量化的应用。
值得一提的是，在这一背景下，通过精心打磨的低功耗设计，睿思芯科 V 系列 DSP 处理器具备业界顶尖的能效比。正如上文所说，从并行处理能力上看，它超越了行业头部企业的高性能系列产品，而从功耗角度，则媲美该企业的低功耗系列产品。
向量运算结合标量处理，满足 AR/VR、AI 复合任务需求
随着 5G、边缘计算等基础技术完备，AI、虚拟现实、自动驾驶等领域迅速发展，它们都对于复杂音频任务有需求，例如空间音效（Spatial Audio），复杂场景实时降噪，高码流实时编解码等。
在近两年的千亿市场元宇宙风口上，这些高端音频能力也极为重要——台积电主席刘德音曾表示，在元宇宙发展浪潮中，AR 设备很可能取代手机、VR 设备很可能能取代电脑，成为半导体行业未来数十年最大的目标市场之一。
元宇宙本质上，是引擎、AI、音视频、5G、芯片、XR 成熟后的物理世界虚拟化的创新机会。音视频，则是在这个体验中传递信息的介质，优秀的音视频表现是打造沉浸感、真实感的重要基础。
此前的消费者反馈也印证了这一趋势：高通发布基于全球 6000 名消费者调研数据的《音频产品使用现状调研报告》显示，消费者对高品质音频需求呈上升趋势：更高清的无损音质、针对游戏的低时延体验、更好的语音通话质量、主动降噪以及无干扰音质。
这意味着，同一个产品里的 DSP，可能既需要完成音频解码的任务，保证高采样率、提供高品质音频；又需要满足其他音频新需求，如降噪能力、360 度环绕音效；与此同时，AI 相关的语音、语义识别等额外功能同样成为消费产品的必备功能之一。
这些功能集于一体，意味着产品芯片不仅需要额外算力，还需要多重复杂任务处理能力。
「本次发布的 V 系列 DSP IP，搭配 R 系列 CPU，可以说是应对此类复合型多任务应用场景的绝佳解决方案。」
除此以外，绵延数年的疫情让远程办公、学习需求及对娱乐设备的需求持续增长，这一趋势在疫情后仍旧继续，也让 AR/VR 市场渗透不断加速。根据 Grand Vew Research 数据，2021 年全球虚拟现实市场规模为 218.3 亿美元，预计从 2022 年到 2030 年将以 15.0% 的复合年增长率持续扩大。
从芯片市场来看，Research and Markets 数据显示，在 2021-2026 年间，DSP 市场预计将以 7.36% 的复合年增长率增长，到 2026 年将达到 194.29 亿美元，驱动力包括消费电子产品行业，其他智能设备（如智能电视、智能手表和智能平板电脑）数量的增加，汽车市场等。
此前，同领域的竞品或能效比不高，或性能不足，都无法完全满足不断增长的高品质音频领域芯片需求。
不难想象，随着 AR/VR、自动驾驶、AI 等领域的蓬勃发展，具有强大算力的 V 系列 DSP IP 拥有巨大潜力，有能力成为头部企业的首选 DSP 方案，真正对高端音视频领域芯片形成「国产超越」。
RISC-V 走向落地，高性能处理器版图逐步铺开
正如文初所说，V 系列 DSP IP 已经落地，在国际知名头部客户产品中完成芯片集成与验证，并进入量产阶段，并已进入第二代产品开发阶段。
能做到这一点，不仅是出于 V 系列 DSP 处理器的运算能力及复杂任务处理能力，以及团队的深度定制能力，更与睿思芯科在开发生态搭建的长期积累密不可分。
一直以来，高性能处理器真正落地应用时对开发人员的挑战往往较高，而睿思芯科提供了完备的生态系统——自主研发的 GCC/LLVM 编译器、丰富全面的 SDK（DSP 算法库、数学库、NN 库等）以及成熟的 IDE 开发环境和调试手段——保证软件开发人员使用时能够得心应手，也能做到快速移植。
在产品研发过程中，睿思芯科始终秉承 Silicon Proven 的理念，其 IP 产品线的各个产品均在包括 TSMC、UMC、GF、SMIC 等多个晶圆代工厂的深亚微米先进工艺进行投片，完成 RISC-V 处理器 IP 的硅验证。
从技术储备到开发生态搭建再到硅验证，睿思芯科不仅让客户芯片达到极致优化的 PPA 性能，还多方面保证了合作芯片的量产落地。
谭章熹博士表示，本次 RISC-V CPU/DSP IP 产品发布只是睿思芯科高性能处理器产品版图产业化落地的一小步。此前，V 系列 IP 就已经完成了与行业头部客户的投产验证，本次发布标志着这一突破性技术的进一步普及，进行正式发行（GA，general availability）。谭章熹博士表示，睿思芯科其它先进技术产品还在和选定的高端客户进行合作落地，在完成技术验证后也会逐步向行业更多客户开放。
正如 AR/VR 及 AI 领域的发展驱动了行业对 DSP IP 的需求，未来各行各业的数字化及智能化都将进一步驱动芯片算力需求增长，而睿思芯科通过 RISC-V 架构打造的高性能处理器恰逢其时。
谭章熹博士表示，睿思芯科将在 RISC-V 高端处理器领域不断往纵深探索，即将推出面向更广泛市场的下一代多核高性能处理器。
2021 年，睿思芯科完成 A+轮融资，由字节跳动及高瓴创投领投，联想创投、双湖资本、水木投资集团、真格基金等跟投，北极光创投、百度风投等老股东持续加码。
目前，睿思芯科在全球有深圳、成都、美国硅谷等多个办公室，总部位于深圳。
来源：福建都市网
