睿思芯科推出高性能 RISC-V 向量处理器，落地 DSP，已进入量产阶段
6 月 20 日报道，今日，RISC-V 创企睿思芯科推出其高性能 RISC-V 向量处理器，首个落地场景为 DSP。
该新品为新一代 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。当前这款 DSP IP 已落地，在国际知名头部客户产品中完成芯片集成与验证，进入量产阶段，并已进入第二代产品开发阶段。
睿思芯科 CEO 谭章熹博士来自于美国加州大学伯克利分校 RISC-V 原创项目组，师从 RISC 创始人大卫・帕特森（David Patterson）教授。此前，谭章熹曾创立激光雷达芯片公司 OURS，该公司在 2021 年初被美国自动驾驶企业 Aurora 以 1 亿美元价格收购。
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。目前该公司总部位于深圳，在全球有深圳、成都、美国硅谷等多个办公室。
他透露说，今年睿思芯科会持续发力高端处理器领域，近期会有面向更广泛市场的多款基于 RISC-V 的高性能多核处理器面市。
一、首个面向专业音频市场的高性能向量处理器
DSP（Digital Signal Processing，数字信号处理）处理器，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。
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。
睿思芯科 CEO 谭章熹博士认为："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。"
在他看来，该处理器既证实了这一技术突破应用在 DSP 领域时的优秀表现，也展现了睿思芯科将先进芯片技术落地的能力。此前，其 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，此次新发布预示着该技术已经准备好进入市场。
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。
睿思芯科的 RISC-V V 系列 DSP IP，便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，能在更低功耗下带来更强算力、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。"谭章熹介绍说，"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。"
据悉，在不增加功耗的前提下，RISC-V V 系列 DSP IP 的算力可超过行业竞品数倍。在一个头部客户的音频案例中，睿思芯科仅用几条自定义指令集，以极低的硬件开销，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，同时其单位面积功耗仅达到行业旗舰的 59%。
这些性能提升，主要源于三大方面：灵活的运算单元、超高的运算精度、先进的超标量向量流水线架构。
（1）运算单元灵活：该处理器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。
（2）运算精度高：睿思芯科 V 系列 DSP 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。
人耳非常灵敏，能分辨 0.5dB 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 120dB~130dB，在一些特殊场景，V 核的精度比业界旗舰产品高 160dB，已远超人耳的动态范围。
而使用睿思 V 系列 DSP 能够保留更多声音细节，提供更好的音质和听觉享受。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。
（3）先进的超标量向量流水线架构：睿思芯科 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。
在这一背景下，通过专门的低功耗设计，睿思芯科 V 系列 DSP 处理器具备业界顶尖的能效比。如前文所述，其并行处理能力超越了行业头部企业的高性能系列产品，功耗亦媲美该企业的低功耗系列产品。
二、向量运算结合标量处理，满足 AR / VR、AI 复合任务需求
随着 5G、边缘计算等技术日益成熟，以及 AI、虚拟现实、自动驾驶等领域迅速发展，它们都对空间音效（Spatial Audio）、复杂场景实时降噪、高码流实时编解码等复杂音频任务产生需求。
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谈道，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。
这一趋势下，作为传递信息的介质，音视频表现出色，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，同一产品里的 DSP，可能既需完成音频解码的任务，保证高采样率、提供高品质音频；又需满足其他音频新需求，如降噪能力、360 度环绕音效；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。
随着这些功能集于一体，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。
而睿思芯科此次发布的 V 系列 DSP IP，搭配 R 系列 CPU，即旨在应对此类复合型多任务应用场景。
此外，绵延数年的疫情带动远程办公、学习需求及对娱乐设备的需求持续增长，该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 VR 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。而随着 AR / VR、自动驾驶、AI 等领域发展，主攻高端音视频领域芯片赛道的睿思芯科 V 系列 DSP IP 拥有巨大潜力。
三、RISC-V 走向落地，高性能处理器版图逐步铺开
当前，睿思芯科 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，进入量产阶段，并已进入第二代产品开发阶段。
这背后，与团队的深度定制能力、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，睿思芯科秉承 Silicon Proven 的理念，其 IP 产品线的各个产品均在包括台积电、联电、格芯、中芯国际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。
结语：睿思芯科高性能处理器版图落地的一小步
谭章熹说，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）。
据他透露，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。
未来，睿思芯科计划通过 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。
