思爾芯助力中微電自研高性能安全GPU芯片開發(fā)

思爾芯（全稱“上海思爾芯技術(shù)股份有限公司”）近日宣布，其全芯片原型驗(yàn)證解決方案成功協(xié)助中微電（全稱“深圳中微電科技有限公司”）首款擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高性能桌面電腦 GPU 芯片——“南風(fēng)一號(hào)”流片成功。

GPU 就是圖形處理器，是一種專門在個(gè)人電腦、游戲機(jī)和一些平板電腦上做圖像和圖形相關(guān)運(yùn)算工作的微處理器。如果按功能劃分， GPU 主要分為側(cè)重圖形圖像的渲染 GPU 和側(cè)重通用計(jì)算的 GPGPU 。GPU 是一個(gè)高門檻且重積累的領(lǐng)域。雖然 GPU 發(fā)展迅速，但我國在高端 GPU 領(lǐng)域缺席多年，尤其是在高性能自主安全GPU芯片這一細(xì)分領(lǐng)域。與巨大缺口相對(duì)應(yīng)的是市場(chǎng)的巨大需求。
早期 GPU 多被用于圖形的計(jì)算和處理，因?yàn)閳D形數(shù)據(jù)的處理往往涉及到大量大型矩陣運(yùn)算。隨著數(shù)智化時(shí)代的到來，GPU 靠著強(qiáng)大的計(jì)算能力成了 AI 時(shí)代的算力核心。例如 5G 、AI 、游戲等應(yīng)用的發(fā)展，對(duì)高端服務(wù)器的圖形計(jì)算需求旺盛，GPU為如今多元化的應(yīng)用提供支持。此外， GPU 也常被用于需要大量重復(fù)計(jì)算的數(shù)據(jù)挖掘領(lǐng)域，如機(jī)器學(xué)習(xí)，深度學(xué)習(xí)等。從如今火爆全球的 ChatGPT 來看，之所以能夠如此“像”人，并驚艷全球，其背后離不開 GPU 大算力的支持?？梢哉f，如今整個(gè)數(shù)字經(jīng)濟(jì)的發(fā)展極度依賴 GPU 算力。
中微電的“南風(fēng)”系列便是高性能 GPU 的代表，除了滿足高端辦公電腦以及家庭娛樂電腦等民用市場(chǎng)需求外，還能提供高性能的并行計(jì)算能力，滿足服務(wù)器、訓(xùn)練機(jī)、邊緣計(jì)算、數(shù)據(jù)中心等人工智能市場(chǎng)需求。
此次中微電成功流片的“南風(fēng)一號(hào)”是一款擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高性能桌面電腦 GPU 芯片，主要提供計(jì)算機(jī)顯示功能，可滿足黨政、金融、教育、醫(yī)療及安防等信創(chuàng)產(chǎn)業(yè)鏈專用整機(jī)電腦 PC 顯卡的需求?！澳巷L(fēng)一號(hào)”的開發(fā)從概念設(shè)計(jì)、開發(fā)驗(yàn)證、交付流片到樣片點(diǎn)亮歷經(jīng)了18個(gè)月，完成了 MVP 核處理器架構(gòu)、 GPU 核心自主知識(shí)產(chǎn)權(quán) IP 、 MVP 指令集、編譯器、驗(yàn)證模型、軟件驅(qū)動(dòng)程序及系統(tǒng)適配等多項(xiàng)自主創(chuàng)新技術(shù)突破，實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn) GPU 研發(fā)安全可信、更新迭代的能力。

“GPU 盡管需求巨大，但高性能 GPU 的開發(fā)競(jìng)爭(zhēng)激烈，門檻高，周期長(zhǎng)，也絕非是簡(jiǎn)單的芯片設(shè)計(jì)，較一般芯片更復(fù)雜，系統(tǒng)更龐大，涉及面更廣。此次 ‘南風(fēng)一號(hào)’的流片成功，采用了思爾芯提供的Prodigy芯神瞳原型驗(yàn)證解決方案，實(shí)現(xiàn)在先進(jìn)SoC設(shè)計(jì)中復(fù)雜的系統(tǒng)級(jí)功能驗(yàn)證，并提早進(jìn)行軟件開發(fā)及軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)，從而加快我們整個(gè)芯片產(chǎn)品上市的速度，搶占市場(chǎng)先機(jī)?！?/p>

中微電研發(fā)總監(jiān)

在 Virtex UltraScale (VU) Prodigy 邏輯系統(tǒng)進(jìn)行 SoC 驗(yàn)證針對(duì)中微電高性能 GPU 芯片設(shè)計(jì)面臨的挑戰(zhàn)，思爾芯為其提供了完整原型驗(yàn)證解決方案，包含四核 VU440 和 雙核 VU440 的 LS 兩款測(cè)試平臺(tái)，以及配套軟件工具、深度調(diào)試套件和外置應(yīng)用庫，全面幫助中微電提高芯片設(shè)計(jì)效率。

產(chǎn)品特點(diǎn)：

• 產(chǎn)品容量大，靈活易擴(kuò)展，滿足GPU設(shè)計(jì)驗(yàn)證時(shí)的高算力需求
• 提供了 4,608 個(gè)高邏輯密度和高吞吐量 I/O
• 176個(gè) GTH 收發(fā)器，用于高帶寬數(shù)據(jù)傳輸
• 支撐多套級(jí)聯(lián)，以及豐富的子卡接口庫，幫助快速構(gòu)建更大的目標(biāo)原型系統(tǒng)
• 緊湊、圓滑、一體化設(shè)計(jì)，提供了干凈、便攜、有序的工作環(huán)境
• 可支持原型系統(tǒng)遠(yuǎn)程管理

圖為單顆FPGA上的利用率報(bào)告在搭建驗(yàn)證系統(tǒng)時(shí)，思爾芯為中微電提供了豐富的子卡，包括 PCIE 、HDMI 、DDR 、GPIO 等，其中高速接口的線速率達(dá)到了 7.8 Gbps 以上。

“近年來由于大數(shù)據(jù)、 AI 的快速發(fā)展，先進(jìn)的技術(shù)不斷推進(jìn)現(xiàn)有的 GPU 芯片迭代升級(jí)，GPU 再也不限于圖形處理，更多需要大量重復(fù)計(jì)算的數(shù)據(jù)挖掘領(lǐng)域，如機(jī)器學(xué)習(xí)，深度學(xué)習(xí)等。另一方面國產(chǎn)替代的進(jìn)程不斷加快，市場(chǎng)也對(duì)高性能自主安全 GPU 芯片提出了更高的要求。對(duì)于思爾芯而言，我們已成立近20年，早已有了成熟的功能驗(yàn)證產(chǎn)品，幫助整個(gè)芯片產(chǎn)業(yè)完成國產(chǎn)替代。此次思爾芯很高興能與中微電展開深度合作，協(xié)助其 ‘南風(fēng)’系列的高性能 GPU 芯片快速研發(fā)，積極推進(jìn)國產(chǎn) GPU 技術(shù)自主更新迭代和產(chǎn)品市場(chǎng)化，加速其在智能家居，邊緣計(jì)算和人工智能等各大領(lǐng)域大放異彩。”

陳英仁

思爾芯副總裁

關(guān)于中微電ICube

深圳中微電科技有限公司由來自美國硅谷享譽(yù)盛名的資深行業(yè)專家于2009年4月共同創(chuàng)立，是一家擁有十多年歷史的半導(dǎo)體設(shè)計(jì)公司，隸屬于中國電子信息產(chǎn)業(yè)集團(tuán)有限公司。公司總部位于深圳，在上海、南京、成都、西安設(shè)有全資子公司，是信創(chuàng)產(chǎn)業(yè)鏈GPU研發(fā)國家隊(duì)。
通過多年努力研發(fā)，公司在芯片研發(fā)設(shè)計(jì)方面有豐富的技術(shù)和知識(shí)產(chǎn)權(quán)積累，自主研發(fā)的指令集 MVP ISA 被工信部評(píng)定為“完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)指令集”，成功進(jìn)行四次基于 MVP 核的 SoC 芯片流片，取得處理器領(lǐng)域核心發(fā)明專利18項(xiàng)。公司首款擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高性能桌面電腦 GPU 芯片“南風(fēng)一號(hào)”工程樣片在2022年7月9日流片回片當(dāng)天完成基礎(chǔ)測(cè)試，點(diǎn)亮成功。
公司是國內(nèi)屈指可數(shù)的集處理器內(nèi)核IP和解決方案為一體的企業(yè)，相關(guān)芯片可應(yīng)用于智能家居，邊緣計(jì)算和人工智能等領(lǐng)域。 //

關(guān)于思爾芯S2C

思爾芯（S2C）自2004年設(shè)立上?？偛恳詠硎冀K專注于集成電路EDA領(lǐng)域。作為業(yè)內(nèi)知名的 EDA 解決方案專家，公司業(yè)務(wù)聚焦于數(shù)字芯片的前端驗(yàn)證，已覆蓋驗(yàn)證云服務(wù)、架構(gòu)設(shè)計(jì)、軟件仿真、硬件仿真、原型驗(yàn)證等工具。已與超過600家國內(nèi)外企業(yè)建立了良好的合作關(guān)系，服務(wù)于人工智能、超級(jí)計(jì)算、圖像處理、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、信號(hào)處理等數(shù)字電路設(shè)計(jì)功能的實(shí)現(xiàn)，廣泛應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、5G通信、智慧醫(yī)療、汽車電子等終端領(lǐng)域。

公司總部位于上海，并建立了全球化的技術(shù)研發(fā)與市場(chǎng)服務(wù)網(wǎng)絡(luò)，在北京、深圳、西安、香港、東京、首爾及圣何塞等地均設(shè)有分支機(jī)構(gòu)或辦事處。

思爾芯在EDA領(lǐng)域的技術(shù)實(shí)力受到了業(yè)界的廣泛認(rèn)可，通過多年耕耘，已在原型驗(yàn)證領(lǐng)域構(gòu)筑了技術(shù)與市場(chǎng)的雙優(yōu)勢(shì)地位。并參與了我國EDA團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)的制定，承擔(dān)了多項(xiàng)國家及地方重大科研項(xiàng)目。