Теги → risc-v
Быстрый переход

RISC-V выходит на орбиту GlobalFoundries: 12-нм техпроцесс, память HBM2E и упаковка 2.5D

Компании GlobalFoundries и SiFive сообщили, что они начинают совместную разработку интересных решений для выпуска на 12-нм мощностях Fab 8 в США. Компания SiFive, напомним, является первым разработчиком эталонных вычислительных ядер на открытой архитектуре RISC-V, которые доступны для лицензирования и производства сторонними компаниями.

Совсем недавно, например, SiFive сообщила о разработке ядер новой 8-й серии U8. Правда, ядра серии U8 оптимизированы для производства в рамках 7-нм техпроцесса, что GlobalFoundries пока (или вообще) не по зубам. Но она тоже не желает оставаться в стороне от прогресса и намерена предложить мощности и технологии для выпуска решений на архитектуре RISC-V.

В пресс-релизе сообщается, что GlobalFoundries и SiFive намерены создать готовое к использованию сторонними разработчиками предложение в виде массивов памяти HBM2E в сочетании с SoC на архитектуре RISC-V на подложке (интерпозере) с использованием техпроцессов 12LP/12LP+ компании GlobalFoundries. Интерфейс HBM2E также разработан компанией SiFive и будет доступен в виде IP для сторонних разработчиков.

Для клиентов GlobalFoundries соответствующие инструменты проектирования будут подготовлены в первой половине 2020 года. Целевое назначение реализации интерфейса HBM2E в сочетании с RISC-V, упаковкой 2.5D и 12-нм техпроцессом ― это создание процессоров и ускорителей для искусственного интеллекта и машинного обучения. Отдельно нельзя не отметить, что платформа RISC-V вышла на новый для себя уровень. Это уровень, когда контрактные производители готовы создавать библиотеки для поддержки архитектуры собственными техпроцессами. Пусть пока это только GlobalFoundries, но налицо продвижение RISC-V в массы разработчиков.

POWER-разработчик YADRO получил контроль над RISC-V-разработчиком Syntacore

YADRO, российская компания, занимающаяся разработкой систем хранения и обработки данных на базе открытой платформы POWER, платиновый участник консорциума OpenPOWER, сообщила об инвестициях в российского разработчика, компанию Syntacore. Syntacore занимается созданием заказных SoC на базе другой открытой архитектуры RISC-V и входит в число основателей RISC-V Foundation. В результате сделки YADRO получила 51% долю в Syntacore. 

Читать полностью на ServerNews → 

Китайские разработчики процессоров пытаются снизить зависимость от США

Майские заявления президента США о намерениях объявить бойкот китайскому гиганту Huawei вызвали обоснованные опасения местных производителей по поводу возможности выпускать компьютерное оборудование, основанное на американских компонентах. Сама Huawei недавно объявила, что смогла разработать и наладить выпуск базовых станций для сетей 5G, которые обходятся без компонентов американского происхождения, но пока ежемесячный тираж подобного оборудования не превышает пяти тысяч экземпляров.

Источник изображения: Getty Images

Источник изображения: Getty Images

Как отмечает ресурс EE Times, китайское представительство холдинга ARM недавно провело пресс-конференцию, на которую были приглашены представители не только головного офиса, но и руководители крупных китайских клиентов вроде HiSilicon. Целью мероприятия была демонстрация продолжающегося сотрудничества с китайскими разработчиками, поскольку в мае BBC распространила информацию о запрете ARM на взаимодействие с китайскими клиентами. На самом деле, как отмечают представители холдинга, работа с китайскими партнёрами никогда не прекращалась, не стала исключением и компания Huawei.

В июле ARM даже пришлось пойти на послабления в политике предоставления доступа к своим разработкам. Клиенты теперь могут за фиксированную плату в $200 000 в год получить право использовать неограниченное количество процессорных архитектур ARM, сертификационные издержки и лицензионные отчисления возникают только на этапе запуска созданного продукта в серийное производство. Утверждается, что такие меры призваны защитить интересы ARM от растущей конкуренции на китайском рынке — многие клиенты на фоне внешнеполитических рисков стали интересоваться открытыми архитектурами RISC-V и MIPS.

Издание The Motley Fool отмечает, что пока созданные китайскими разработчиками процессоры с архитектурой RISC-V не могут тягаться с серверными продуктами той же Intel с точки зрения быстродействия, но в специализированных сферах применения они вполне конкурентоспособны уже сейчас. Созданный профильным подразделением Alibaba шестнадцатиядерный процессор XuanTie 910 с архитектурой RISC-V ориентирован на применение в сетях 5G и сегменте Интернета вещей.

Процессор Huaguang 800 ориентирован на применение в системах искусственного интеллекта, и в составе собственных решений Alibaba он уже демонстрирует высокую эффективность. Китай уже в этом году рассчитывает выпускать 40 % полупроводниковых изделий для собственных нужд внутри страны, а к 2025 году эта доля должна быть увеличена до 70 %. Китайскими компаниями уже разработана память типа NAND и DRAM, выпуск которой позволит дополнительно снизить зависимость от зарубежных поставщиков. В этой стране разрабатываются не только центральные, но и графические процессоры, поэтому КНР стремительно движется к укреплению своей независимости с точки зрения используемых электронных компонентов.

ARM на заметку: Qualcomm инвестировала в разработчика процессоров RISC-V

На прошедшей неделе один из основателей компании ARM Holdings заявил, что отказ от сотрудничества с китайской Huawei принесёт для разработчика одноимённых микропроцессорных архитектур разрушительные последствия. В случае ухудшения ситуации Huawei может обратиться к открытым архитектурам, самой перспективной из которых сегодня считается RISC-V. За последние пару лет популярность RISC-V выросла настолько, что в первого серьёзного разработчика решений на RISC-V компанию SiFive инвестировали многие крупнейшие игроки на рынке электроники: Samsung, Intel, Western Digital и другие. А последний раунд сбора инвестиций в объёме $65,4 млн позволил привлечь также деньги компании Qualcomm. Определённо, компании ARM стоит взять на заметку интерес к SiFive и RISC-V. Как бы потом не оказалось поздно.

По словам руководства SiFive, спрос на разработку продуктов или работу с облачными сервисами компании по проектированию заказных решений на RISC-V настолько высокий, что ей не хватает сотрудников просто для контакта с клиентами. За последние полтора года штат SiFive вырос с 40 человек до свыше 400 в 15 местах по всему миру: в США, Индии, Китае, Южной Корее и на Тайване. Также на повестке дня стоит вопрос нанять на работу ещё 200–300 человек. В Китае действует самостоятельное подразделение SiFive China со штатом 40 человек. Подразделение SiFive China независимо от материнской компании само недавно собрало $11 млн инвестиций. Компании Huawei далеко ходить не придётся. В SiFive отмечают, что китайское подразделение развивается даже быстрее американского.

Ведение бизнеса SiFive подчинено двум моделям. Во-первых, компания разрабатывает чипы по разовым заказам со стоимостью работ от $1 млн до $4 млн. Во-вторых, SiFive продаёт лицензию на проектирование в облачной среде. Лицензию покупают в основном крупные компании, тогда как небольшие заказывают у SiFive готовое решение. Процесс настолько отлажен, что заказной чип создаётся за три–пять месяцев. В основном это решения для умной инфраструктуры или Интернета вещей, но также компания создаёт различные специализированные контроллеры с развитыми функциями. В деньгах это выражается в плане заработать в 2019 году около $100 млн, где 75 % выручки принесут поставки чипов (разработка), а 25 % дадут лицензии на работу со средствами проектирования. Конечно, $100 млн в год ― это не тот оборот, который может напугать ARM, но всё начинается с малого.

Представлен дизайн первого процессора RISC-V для европейских суперкомпьютеров будущего

Разработкой процессоров и платформ в рамках инициативы по созданию новых суперкомпьютеров на базе европейских компонентов занимается консорциум European Processor Initiative (EPI). На днях EPI представил Еврокомиссии первый дизайн процессора, который и станет основной для будущих HPC-платформ местного производства. Первенцем стала модель Rhea EP271x с интегрированной FPGA-матрицей. В ранних спецификациях также были планы по внедрению ещё и ARM-ядер, но об их наличии (или отсутствии) не сообщается.

Массовое производство новинки стартует позже, а первые машины на базе Rhea EP271x должны появиться в 2021 году. Ещё через пару лет планируется достигнуть эксафлопсного уровня производительности, то есть составить конкуренцию американским и китайским суперкомпьютерам. Более подробно о планах и разработках EPI читайте на ServerNews →

Открытая архитектура RISC-V пополнилась интерфейсами USB 2.0 и USB 3.x

Как подсказывают наши коллеги с сайта AnandTech, один из первых в мире разработчиков SoC на открытой архитектуре RISC-V, компания SiFive приобрела пакет интеллектуальной собственности в виде IP-блоков интерфейсов USB 2.0 и USB 3.x. Сделка совершена с компанией Innovative Logic ― специалистом по разработке готовых к интеграции лицензируемых блоков с интерфейсами. Ранее Innovative Logic уже отмечалась интересными предложениями по бесплатному пробному лицензированию IP-блоков USB 3.0. Сделка с SiFive стала апофеозом таких экспериментов. В дальнейшем бывшая собственность Innovative Logic продолжит жизнь как неотъемлемая часть бесплатных и коммерческих платформ для проектирования SoC на архитектуре RISC-V. Компании Huawei такое точно понравится, если её окончательно прижмут с ARM и x86.

До покупки IP-блоков Innovative Logic компания SiFive вынуждена была лицензировать блоки с интерфейсами USB у третьих разработчиков, что, в частности, ограничивало возможности по бесплатному лицензированию платформ для разработки решений на RISC-V. Соответственно, интерес к RISC-V снижался. Сделка с Innovative Logic позволит наделить платформу самыми передовыми интерфейсами, включая USB 3.x Type-C, разработку которых пока завершили всего лишь несколько компаний в мире.

Вместе с IP-собственностью компании SiFive перейдёт штат разработчиков Innovative Logic, размещённый в индийском Бангалоре. В составе SiFive бывшие специалисты Innovative Logic продолжат разрабатывать IP-блоки с интерфейсами USB. Детали сделки не раскрываются. Также не уточняется, для каких техпроцессов созданы переданные по договору блоки с интерфейсами. Известно только, что они подходят для интеграции в SoC с производством по «улучшенным техпроцессам». Другой информации нет.

Запрет доступа к ARM и x86 может толкнуть Huawei к MIPS и RISC-V

Складывающаяся вокруг компании Huawei ситуация напоминает сжимающую горло железную хватку, за которой следует удушье и смерть. С Huawei, вопреки экономически обоснованной логике, отказались и будут отказываться работать американские и другие компании как в секторе программного обеспечения, так и со стороны поставщиков «железа». Дойдёт ли дело до полного разрыва отношений с США? С большой долей вероятности можно ожидать, что этого не произойдёт. Так или иначе, со временем ситуация разрешится к обоюдному удовлетворению. В конце концов, похожее давление на компанию ZTE со временем сошло на нет, и она продолжает, как и раньше, работать с американскими партнёрами. Но если случится худшее и Huawei будет полностью отказано в доступе к архитектурам ARM и x86, какие варианты выбора остаются у этого китайского производителя смартфонов?

По мнению наших коллег с сайта ExtremeTech, компания Huawei может обратиться к двум открытым архитектурам: MIPS и RISC-V. Архитектура и набор инструкций RISC-V были открыты с самого начала, а MIPS стала частично открытой с конца прошлого года. Интересно, что MIPS не удалось стать конкурентом архитектуре ARM. Это пыталась сделать компания Imagination Technologies до того, как компания Apple толкнула её в состояние банкротства. У архитектуры MIPS есть определённый потенциал и полные наборы инструментов для проектирования SoC и создания микрокода (пока открыты только 32-битные инструкции). Наконец, те же китайцы в лице вычислительных ядер Godson на MIPS создали довольно интересные процессоры Loongson. Это давно готовые и задействованные в китайском импортозамещении продукты, которые активно используются в аппаратуре для правительственных и военных структур Китая, а также для выпуска на локальный рынок электроники и компьютеров.

Американские и друге клиенты Huawei (Reuters)

Американские и друге клиенты Huawei (Reuters)

Архитектура и набор команд RISC-V ― это пока ещё тёмная лошадка. Однако в последние три года к ней обозначился устойчивый интерес. Причём не только малоизвестных разработчиков, но также таких зубров, как ветераны бывшей компании Transmeta и не только. Например, компания Western Digital также делает ставку на RISC-V. В то же время в Китае интерес к RISC-V пока не обозначился либо он исчезающе мал. Но это дело поправимое. Санкции могут существенно повысить градус интереса к чему угодно. Это тоже своего рода двигатель прогресса. В любом случае, будь то интерес Huawei к MIPS или к RISC-V, на разработку и отладку SoC на этих архитектурах может потребоваться до пяти лет. Китайские специалисты по MIPS, очевидно, могут ускорить процесс разработки (SoC на ядрах Godson уже существуют и выпускаются), но даже совершенные эти решения вряд ли будут на равных конкурировать с ARM.

Кроме разработки архитектуры компании Huawei придётся создавать собственную операционную систему. Она, якобы, уже ведёт такую разработку и скоро обещает завершить. Но вряд ли комбинация новой ОС и новой архитектуры сразу же выйдет такой, которая не вызовет отторжения у массового пользователя. Компании Huawei предстоит титаническая работа, чтобы сделать полностью свой комплексный и удобный продукт для обычного человека. Если она это сделает, то на Земле появится компания, которая станет сплавом Google и ARM. Вероятность этого довольно мала, но шанс на это есть. Если санкции не убьют Huawei, то Huawei со временем сможет сама серьёзно потеснить как Google, так и ARM. Впрочем, повторим, на наш взгляд вероятность эскалации конфликта до полной и окончательной изоляции Huawei довольно мала.

Ветеран Transmeta возвращается на рынок процессоров с архитектурой RISC-V

Итак, на поверхность всплыла новая компания — Esperanto Technologies. На седьмой конференции RISC-V Workshop, которая в этом году проходит с 28 по 30 ноября, Esperanto Technologies рассказала о собственных проектах и, в частности, подтвердила сотрудничество с компанией Western Digital, для которой (и совместно с которой) она будет создавать специализированные RISC-V-ускорители для обработки данных. Поскольку информации о совместном с WD проекте пока нет, данные о масштабной фирменной разработке Esperanto Technologies могут помочь составить представление, с какими архитектурными решениями мы можем столкнуться в ускорителях Western Digital.

Дэвид Дитцель на конференции RISC-V Workshop (PC Watch)

Дэвид Дитцель на конференции RISC-V Workshop (PC Watch)

Но начать следует с другого. Как мы уже отметили ранее, возглавил компанию Esperanto Technologies бывший главный технолог компании Transmeta Дэвид Дитцель (Dave Ditzel). Это крупнейший в мире специалист по процессорным архитектурам, на счету которого ряд основных патентов на системы команд RISC. В Transmeta Дэвид руководил разработкой VLIW-процессоров и не его вина, что Transmeta в итоге оказалась убыточной. Конкурировать с «WIntel» на их поле пока никому так и не удалось. В 2007 году Дитцель лишается поста CTO и вскоре покидает компанию. Потом он якобы участвовал в каком-то совместном проекте с Intel, но особенных подробностей об этом нет, пока сейчас он не оказался во главе новой компании с ориентиром на архитектуру RISC-V с открытым исходным кодом.

В процессе общения журналистов с Дэвидом на конференции из него мало что удалось выудить о новой компании. Тем не менее, он сообщил, что в коллектив разработчиков Esperanto входят специалисты из США и Европы (как минимум 27 из них приняли участие в конференции). К команде Esperanto присоединился Том Риордан (Tom Riodan), бывший дизайнер процессорных архитектур компаний Intel и MIPS, а также один из ведущих разработчиков процессорной архитектуры для консоли Sony PlayStation 3. Как вы можете помнить, эта приставка получила инновационный процессор Cell на кластерной архитектуре IBM Power. Сейчас PlayStation скатилась сами знаете во что, и специалист такого уровня Sony больше не нужен. Консультантом-наблюдателем Esperanto стал профессор Университета Беркли Дэвид Паттерсон (David Patterson), который в своё время вместе с Дитцелем разрабатывал микропроцессоры в компании Sun Microsystems. Другим консультантом стал Алан Юстас (Alan Eustace), бывший ведущий инженер компаний Google, HP и Digital Equipment.

Вся эта группа авторитетов ничтоже сумняшеся представила на суд публике процессор общего назначения на системе команд RISC-V (Risk Five). Процессор разработан с прицелом на выпуск на линиях компании TSMC с использованием 7-нм техпроцесса. Впрочем, пока цифровой проект носит статус концептуальной разработки и не имеет законченного цифрового проекта для передачи на производство. Смелость разработчиков Esperanto в том, что они первыми продвинули архитектуру RISC-V на уровень высокопроизводительных решений, тогда как все RISC-V проекты до сих пор ограничивались простенькими решениями на уровне микроконтроллеров.

Условное изображение RISC-V процессора компании Esperanto (PC Watch)

Условное изображение RISC-V процессора компании Esperanto (PC Watch)

Процессор компании Esperanto в максимальной на сегодня конфигурации содержит 16 ядер «ET-Maxion» и 4096 ядер «ET-Minion». Это гетерогенная архитектура с высокой степенью параллелизма и она очень напоминает по строению процессоры Cell для PlayStation 3. Ядра ET-Maxion представляют собой конвейеры с неупорядоченным выполнением команд и работают с данными с плавающей запятой (как и с целочисленными значениями, разрядность которых может быть меньше 16), а ядра ET-Minion — это конвейеры с последовательным выполнением команд и блоком с векторными вычислениями в каждом ядре. Систему векторных инструкций компания Esperanto обещает вскоре сделать открытой. Тем самым нетрудно понять, что ET-Maxion оптимизированы для максимальной обработки одиночных потоков, а ET-Minion — для параллельной обработки данных.

Основные характеристики обоих типов ядер процессора Esperanto (PC Watch)

Основные характеристики обоих типов ядер процессора Esperanto (PC Watch)

Кроме указанных выше ядер процессор Esperanto может нести специализированные блоки Domain Specific Extensions, например, для ускорения обработки графики. Дитцель утверждает, что процессор прекрасно справится с приложениями AR/VR, с решением задач с машинным обучением с ударением на принятие решений. Системы распознавания речи и образов также окажутся по плечу новому детищу ветеранов, что отсылает нас к рынку цифровых ассистентов. В случае надобности, заявляют разработчики, они смогут сконфигурировать процессор для решения любых специфических задач. Звучит интересно. Будем следить за проектом.

Western Digital включается в гонку за процессорными архитектурами

К началу седьмой по счёту конференции RISC-V Workshop компания Western Digital опубликовала сенсационный в некотором роде пресс-релиз. Без затей сообщается, что Western Digital приблизит будущее вычислительных архитектур нового поколения для обработки Больших Данных и создаст экосистему быстрого доступа к данным. Казалось бы, кто такая Western Digital в мире процессорных архитектур?

Тем не менее, покупка бизнеса компании SanDisk и доступ к энергонезависимой памяти во всех её проявлениях позволяет компании Western Digital мечтать о новых процессорных архитектурах. Предполагается, что в мире Больших Данных классические процессоры общего назначения себя изжили. Будущие архитектуры должны концентрироваться вокруг данных, поэтому процессоры (вычислительные ядра) могут быть встроены как в модули оперативной памяти, так и в SSD- и даже HDD-накопители. В простейшем случае вместо SRAM и всех кешей в процессоре может оказаться энергонезависимая память, хотя Western Digital предлагает идти дальше и кардинально изменить отношение к процессорным архитектурам.

В составе модулей памяти может появиться свой процессор для обработки данных (Upmem SAS)

В составе модулей памяти может появиться свой процессор для обработки данных (Upmem SAS)

В то же время не следует считать (по крайней мере, на текущем этапе), что Western Digital станет поставщиком SoC или процессоров. В первую очередь компания стремится обеспечить новыми решениями себя и свою основную продукцию — накопители на твердотельной памяти и жёсткие диски. По подсчётам Western Digital, она сама ежегодно сможет потреблять свыше одного миллиарда вычислительных ядер. И теперь мы переходим к самому главному — каких именно? Ставка делается на открытую архитектуру RISC-V. Компания Western Digital обещает повысить текущий статус процессорной архитектуры RISC-V с уровня микроконтроллеров до уровня высокопроизводительных решений.

Western Digital

Western Digital

Остаётся задаться вопросом, не слишком ли резво начала Western Digital? Возможно, что нет. Помочь с разработкой специализированных ядер RISC-V для накопителей и интерфейсов Western Digital берётся молодая компания Esperanto Technologies. За внешней молодостью Esperanto Technologies стоит колоссальный опыт плеяды ярчайших ветеранов отрасли, включая её исполнительного директора Дэвида Дитцеля (Dave Ditzel).

Дэвид Дитцель на конференции

Дэвид Дитцель на конференции RISC-V Workshop (ушки WD торчат отовсюду)

После завершения карьеры главного технолога компании Transmeta в 2007 году, Дитцель какое-то время посвятил работе в одних проектах с компанией Intel. Но в целом о его деятельности в последние годы было мало известно. Компания Esperanto Technologies стала его новым детищем и взяла на вооружение архитектуру RISC-V с открытым кодом. Если кто-то может создать процессорную архитектуру с нуля, то это точно будет Дэвид Дитцель. С таким партнёром компания Western Digital добиться может многого. Ждём подробностей.

Выпущена первая полностью открытая SoC с архитектурой RISC-V

Независимые разработчики нередко страдают от закрытости производителей различных компонентов, в частности, процессоров типа «система на чипе». Не всегда удаётся получить даже технические данные, не говоря уж о внутренних нюансах, которые есть у каждого такого чипа. Их, несомненно, порадует появление на рынке первой полностью открытой SoC, созданной стартапом SiFive. Она выполнена в форм-факторе, полностью совместимом с популярной платформой Arduino, а стоит такая плата под названием HiFive1 всего $59.

Отличительной чертой новой SoC является использование открытой процессорной архитектуры RISC-V. Чип, носящий название FE310 и выполненный с использованием дешёвого 180-нм техпроцесса TSMC, содержит 32-битное ядро RISC-V, работающее на частоте 320 МГц. Разработчики заявляют, что их детище в 10 раз быстрее и в 9 раз экономичнее Intel Curie, которая также доступна в форм-факторе Arduino.

Сравнение с другими микроконтроллерами также оказывается в пользу HiFive1: процессор, установленный на плате, демонстрирует производительность на уровне 1,61 DMIPs/МГц и 2,73 Coremark/МГц. В сравнении с типичным контроллером ARM Cortex-M0 FE310 показывает вдвое более высокую производительность на ватт, а в сравнении с платой Arduino Zero на базе чипа Armel он и вовсе в 11 раз быстрее. В настоящее время SiFive работает над созданием 64-битного открытого процессора, для производства которого планируется задействовать 28-нм техпроцесс TSMC.

Samsung разрабатывает процессорные ядра на архитектуре RISC-V

Южнокорейский гигант Samsung, по информации сетевых источников, проектирует собственные вычислительные ядра для микрочипов, рассчитанных на применение в носимых гаджетах и устройствах Интернета вещей.

По неофициальной информации, в основу создаваемых решений ляжет архитектура RISC-V. Она была разработана специалистами из отделения компьютерных наук в Калифорнийском университете в Беркли в 2010–2014 годах, а затем дорабатывалась различными инженерами со всего мира.

Важно отметить, что RISC-V — это открытая архитектура. А значит, за её использование компании Samsung не придётся платить отчисления, как, например, в случае с ARM-платформами. Таким образом, компания получит возможность снизить конечную цену изделий.

Отмечается, что разработка вычислительных ядер на основе RISC-V ведётся специалистами Samsung ещё с первой половины текущего года. Предполагается, что число транзисторов не превысит 20 тыс. Таким образом, по энергоэффективности новые ядра смогут сравниться с ARM Cortex-M0.

О планах Samsung по выводу проектируемых решений на коммерческий рынок пока ничего не сообщается. Какие-либо официальные анонсы состоятся не ранее 2017 года. 

SiFive: Первый в мире разработчик процессоров RISC-V на заказ

SiFive объявила о выпуске платформ Freedom Unleashed и Freedom Everywhere, которые будут использованы для разработки коммерческих систем на кристалле (system-on-chip, SoC) c на базе ядер RISC-V. SiFive, основанная инженерами, участвовавшими в разработке набора процессорных инструкций RISC-V в Калифорнийском университете в Беркли, на сегодняшний день является единственной компанией, которая занимается коммерческой разработкой микросхем на основе RISC-V. В SiFive утверждают, что к её технологиям уже проявили внимание компании, заинтересованные в разработке SoC для машинного обучения, систем хранения данных, интернета вещей (Internet-of-Things), а также для различных встраиваемых и носимых устройств.

SiFive выносит RISC-V за пределы лабораторий

RISC-V является микропроцессорной архитектурой с открытым исходным кодом, которая была разработана специалистами из отделения компьютерных наук в Калифорнийском университете в Беркли в 2010 – 2014 годах, а затем дорабатывалась различными инженерами со всего мира. Набор инструкций был создан для различных областей применения, в том числе для мобильных и встраиваемых устройств, и он доступен бесплатно под лицензией BSD- типа. Лицензиаты RISC-V могут разрабатывать как открытые и бесплатные ядра (доступные другим компаниям), так и фирменные вычислительные ядра (подробности о которых не раскрываются), что особенно важно для коммерческих проектов.

RISC-V

RISC-V

Ряд крупных компаний (в том числе гиганты вроде Google, Hewlett Packard Enterprise и Oracle) объявили о планах поддержки RISC-V. Однако, на сегодняшний день не существует ни одной коммерческой микросхемы на основе RISC-V. По сути, данная технология никогда не покидала стены исследовательских лабораторий. Судя по всему, такое положение вещей является одной из причин, почему инженеры, когда-то участвовавшие в разработке данного набора инструкций, решили создать компанию, которая будет проектировать микросхемы под заказ на базе RISC-V и интеллектуальной собственности (intellectual property, IP) третьих компаний.

Новая бизнес-модель для нестандартных чипов

В современном мире микросхемы используются практически повсеместно, при этом в ближайшие годы потребность в разработанных на заказ SoC будет только расти. Тем не менее, создание современных систем на кристалле не является дешёвым процессом. Для того чтобы построить даже простую микросхему, требуется лицензировать не только вычислительные ядра общего назначения (или саму архитектуру) у таких компаний, как ARM или Imagination Technologies, но также различную «обвязку» в виде контроллера памяти, интерфейсов ввода-вывода и т. д. у компаний вроде Rambus (либо разрабатывать всё с нуля).

Лицензирование технологий означает, что лицензиату требуется заплатить фиксированную сумму за доступ к какой-либо технологии, а также платить отчисления за каждую проданную микросхему. Иными словами, лицензирование требует одноразовой инвестиции, а затем оказывает влияние на цену каждого устройства. Разумеется, разработка интегральной схемы (ИС) предполагает наличие команды инженеров (для создания спецификации, для проектирования, для устранения возможных неполадок и других работ), при этом формирование такой команды для создания одной–двух микросхем чрезмерно сложно и дорого. В результате, многие новички должны либо присоединяться к более крупным игрокам (у которых уже есть соответствующие ресурсы), либо сосредоточиться на программном обеспечении и использовать уже готовые микросхемы для создания своих устройств.

Именно для таких компаний SiFive планирует разрабатывать микросхемы на заказ, используя ядра RISC-V и свои платформы Freedom. Использование бесплатных ядер на базе архитектуры RISC-V и компонентов чипов разработки SiFive может позволить существенно сократить расходы на создание различных микросхем, поскольку большое количество элементов ИС будут переиспользованы для самых разных клиентов.

Бизнес-модель SiFive

Бизнес-модель SiFive

Компания обещает, что её подход позволит игрокам без существенной финансовой и технической поддержки получить свои собственные SoC с уникальными возможностями. SiFive утверждает, что сможет не только интегрировать интеллектуальную собственность своих клиентов в микросхемы, но и добавить различные дополнительные возможности на усмотрение заказчиков, такие как расширения RISC-V, различные ускорители и сопроцессоры. Кроме того, SiFive может также помочь своим клиентам разработать те части интегральных схем, которые будут отвечать за специализированную функциональность SoC. Другими словами, SiFive может полностью взять на себя весь процесс разработки, проектирования и производства микросхем, предоставляя своим клиентам готовое устройство, которые те могут встраивать в свои продукты.

Во многом бизнес-модель SiFive напоминает таковую у подразделения AMD EESC (enterprise, embedded, semi-custom), которое занимается созданием микросхем на заказ для компаний вроде Microsoft и Sony. Однако важным различием между SiFive и другими разработчиками SoC на заказ является тот факт, что компания публикует все низкоуровневые спецификации своих платформ Freedom Unleashed и Freedom Everywhere (например, адаптеры карты памяти, контроллер прерываний, интерфейсы для отладки и т. д.), а организация RISC-V Foundation предоставляет основные инструменты разработки программного обеспечения для чипов на основе RISC-V.

К слову, программная часть платформ Freedom ничуть не менее важна, чем аппаратная, поскольку доступность ряда компонентов ПО (например, исходного кода унифицированных драйверов) серьезно снижает инвестиции, необходимые для создания продукции на основе базовых микросхем-платформ, разработанных SiFive. Так, согласно заявлениям SiFive, уже сейчас доступно много стандартного ПО (например, FreeBSD, FreeRTOS и т.д.), которое уже работает на платформах Freedom. Как следствие, клиентам SiFive потребуется сосредоточиться на разработке только собственных уникальных функций SoC, а не писать драйверы и ПО с нуля.

Платформы Freedom

Первоначально SiFive предложит своим клиентам две базовые платформы для различных областей применения: Freedom Unleashed (U500) для высокопроизводительных микросхем, а также Freedom Everywhere (E300) для устройств с минимальными размерами и энергопотреблением. Обе платформы существуют в кремнии и полностью функциональны, то есть SiFive может быстро добавить в них компоненты, которые требуется клиентам. Такой подход значительно ускоряет выход новых микросхем на рынок.

Блок-схема SiFive Freedom U500

Блок-схема SiFive Freedom U500

Платформа SiFive Freedom U500 базируется на нескольких (до восьми) 64-разрядных Unix-совместимых RISC-V ядрах c когерентностью кешей и рабочими частотами от 1,6 ГГц. SoC на базе U500 имеют четыре канала памяти DDR3/DDR4 c поддержкой ECC, поддерживают PCI Express 3.0, USB 3.0 (с OTG), Gigabit Ethernet, управление питанием, различные периферийные интерфейсы (например, SD/eMMC, GPIO, UART, I2C etc) и т. д.  SiFive может добавлять различные расширения для ядер общего назначения, присоединять пользовательские интерфейсы ввода/вывода, пользовательские сопроцессоры/ускорители и другие элементы.

Freedom U500 разрабатывалась для производства микросхем по технологии 28 нм компании TSMC. Таким образом, клиенты SiFive смогут быстро начать производство своих SoC, используя проверенный временем техпроцесс. По заявлениям SiFive, ряд компаний, занятых в разработке решений для машинного обучения, хранения данных и сетевых устройств уже выразили заинтересованность в использовании платформы U500.

Блок-схема SiFive Freedom E300

Блок-схема SiFive Freedom E300

Платформа SiFive Freedom E300 предназначена для менее требовательных к производительности приложений, именно поэтому она опирается на 32-разрядное RISC-V ядро общего назначения с последовательным исполнением инструкций, которое может быть дополнительно настроено для удовлетворения конкретных потребностей. Конструкция предполагает использование внутричиповой памяти и поддерживает различные интерфейсы, включая SD/eMMC, USB 1.1, GPIO, UART, I2C и другие.

Микросхемы на базе E300 будут изготовляться по технологическому процессу TSMC с шириной транзисторного затвора 180 нм, которому уже 15 лет, но который до сих пор используется для производства несложных микросхем. По словам SiFive, клиенты, которые работают над различными микроконтроллерами, SoC для устройств IoT и носимых устройств, уже продемонстрировали интерес к платформе E300.

Новые горизонты

Руководство SiFive подчёркивает, что Freedom U500 и E300, которые компания анонсировала в этом месяце — это первые платформы, за которыми последуют другие. Будущие платформы будут опираться на иные технологические процессы, которые будут соответствовать требованиям соответствующих приложений. Учитывая ключевое обещание SiFive — обеспечить возможность недорогого создания микросхем на заказ — с будущими платформами компания могла бы создать новые рынки для заказных SoC или даже посоперничать с программируемыми пользователем вентильными матрицами (ППВМ, field-programmable gate array, FPGA) в некоторых случаях.

Микросхема Panasonic. Фото для иллистративных целей.

Микросхема Panasonic. Фото для иллистративных целей.

SiFive не уточняет, сколько именно денег её клиенты смогут сэкономить благодаря бесплатности микроархитектуры RISC-V, предварительно разработанным платформам (с многократно используемыми компонентами), реализованным в кремнии ключевым компонентам, ПО с открытым исходным кодом и другим преимуществам, которые компания может предложить. Подобная тактика понятна, поскольку каждый продукт индивидуален — как с точки зрения общей сложности, так и с точки зрения необходимости доработок относительно базовых U500 и E300.

Тем не менее, SiFive говорит, что в ряде случаев она сможет создавать интегральные схемы для стартапов, у которых вообще нет собственной команды разработчиков чипов, а это означает готовность компании к работе с очень маленькими игроками. Как правило, такие фирмы не могут создать собственные микросхемы вследствие высоких затрат и других трудностей. Судя по всему, благодаря платформам Freedom они смогут получить собственные SoC и воспользоваться преимуществами вроде повышенной производительности и/или пониженного энергопотребления (по сравнению с типовыми процессорами или FPGA). Один из руководителей SiFive сказал, что он видит мир, в котором пара инженеров в гараже могли бы получить свой собственный уникальный SoC за деньги, полученные от «умеренной кампании на Kickstarter».

SiFive утверждает, что компания является обычным разработчиком микросхем на заказ без собственных производственных мощностей, которая специализируется на создании SoC на основе микроархитектуры RISC-V. Хотя интегральные схемы на базе RISC-V явно не относятся к наиболее прибыльным сегментам рынка, в настоящее время SiFive является единственным разработчиком подобных SoC, а потому явно пытается извлечь выгоду из своего уникального положения.

Решение SiFive использовать набор команд RISC-V является естественным, учитывая прошлое учредителей компании, а также её бизнес модель (бесплатные ядра RISC-V хорошо подойдут для недорогих микросхем). Тем не менее, опыт и стоимость не являются единственными причинами. Интерес к RISC-V растёт. Так, в последние месяцы такие гиганты индустрии как AMD, Google, IBM, NVIDIA, Microsoft, Qualcomm и Western Digital присоединился к RISC-V Foundation, которая управляет развитием технологии.

Кремниевая подложка, обработанная TSMC

Кремниевая подложка, обработанная TSMC

Принимая во внимания особенности бизнеса по разработке микросхем на заказ, SiFive не может раскрывать названия компаний, которые интересуются её платформами. При этом, поскольку SiFive является частной фирмой, она не обязана подтверждать факт разработки каких-либо коммерческих проектов вообще. Однако учитывая интерес к RISC-V от вышеупомянутых промышленных тяжеловесов, за SiFive следует следить даже не потому что компания может создать интересные SoC на заказ, но потому что именно она может разработать первые коммерческие чипы в отрасли на основе микроархитектуры RISC-V с открытым исходным кодом.

window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥