В Евросоюзе активно инвестируют в инициативы, призванные обеспечить полупроводниковый суверенитет благодаря использованию открытой архитектуры RISC-V. EE Times сообщает, что инициативу курирует Барселонский суперкомпьютерный центр (Barcelona Supercomputing Center или BSC) — пионер в разработке европейских решений RISC-V.

Источник изображений: European Processor Initiative (EPI)

Страны ЕС беспокоит полупроводниковая зависимость от иностранных компаний, и это беспокойство усугубляется относительно недавним дефицитом чипов в мире. В то же время за использование в своих решениях архитектуры RISC-V никому не надо платить и ни у кого не нужно получать разрешений на её применение, поэтому технология так привлекательна для разработчиков.

BSC представляет собой один из ведущих исследовательских центров Европы. Он играет ключевую роль в разработке чипов на архитектуре RISC-V и возглавляет несколько проектов, связанных с этой технологией, в частности, European Processor Initiative (EPI). В рамках инициативы EPI стоимостью €70 млн разрабатывается новое поколение высокопроизводительных процессоров. Связанная с BSC компания OpenChip должна найти коммерческое применение разработанным технологиям.

BSC начал создавать собственные чипы семейства Lagarto довольно давно — первые 65-нм варианты представили ещё в мае 2019 года. Сегодня речь идёт уже о четвёртом поколении, которое будет выпускаться в соответствии с 7-нм техпроцессом. Центр работает и с другими европейскими компаниями и исследовательскими организациями над созданием комплексной экосистемы RISC-V, включающей ПО, ОС и компиляторы.

Подобные инициативы должны снизить зависимость Евросоюза от американских и азиатских производителей — отсутствие в ЕС зрелой индустрии высокопроизводительных чипов расценивается как значимая уязвимость. Европа считает, что RISC-V — идеальная платформа для достижения суверенитета, при этом бесплатная. Впрочем, эксперты признают, что о полной независимости не может быть речи из-за сложности экосистемы полупроводниковой индустрии. Но у Европы есть большая база знаний и потенциал разработки новых решений, предпринимаются и шаги к организации производства.

В BSC уже экспериментировали с Arm-процессорами, но после Brexit и приобретения компании Arm группой Softbank, выяснилось, что собственной региональной технологии у ЕС нет, тогда и обратили внимание на общедоступную RISC-V. В 2019 году Еврокомиссию убедили в необходимости начать выпуск чипов на этой архитектуре для суперкомпьютеров. В числе других европейских компаний, предлагающих RISC-V продукты, есть Gaiser, Esperanto Technologies, Semidynamics и Codasip, но они уделяют больше внимания процессорам и ускорителям, а не конечным готовые решения.

По оценкам экспертов, в Евросоюзе компаний, работающих с RISC-V, пока недостаточно. Тем не менее, организаторы новых инициатив предостерегают от нереалистичных ожиданий и призывают к стратегическому сотрудничеству — для производства требуются не только разработки, но и сырьё, высокоточное оборудование, и др. Европа может рассчитывать на выпуск решений в пределах 7-нм, более современные техпроцессы пока слишком дороги. Впрочем, ЕС уже добился значительного прогресса в достижении полупроводникового суверенитета с помощью RISC-V.

Французский облачный провайдер Scaleway, по сообщению ресурса CNX-Software, предлагает в аренду bare metal серверы Elastic Metal RV1. Это, как утверждается, первые в мире системы с процессорами на архитектуре RISC-V, доступные в облаке. Впрочем, китайская SOPHGO может не согласиться с данным утверждением.

В новинках, которые, судя по всему, являются кластерами одноплатных компьютеров (до 672 серверов на стойку), применяется SoC Alibaba T-Head TH1520. Её основной компонент — процессор XuanTie C910 (RV64GCV) с четырьмя вычислительными ядрами RISC-V, функционирующими на тактовой частоте 1,85 ГГц. Чип работает в тандеме с 16 Гбайт оперативной памяти LPDDR4.

Кроме того, в состав SoC входит NPU-блок с производительностью до 4 TOPS (INT8) и поддержкой TensorFlow, ONNX, Caffe. Обработкой графики занимается контроллер Imagination BXM-4-64 с поддержкой OpenCL 1.1/1.2/2.0, OpenGL ES 3.0/3.1/3.2, Vulkan 1.1/1.2, Android NN HAL. Есть также VPU-модуль для кодирования/декодирования видеоматериалов в форматах H.265/H.264/VP9.

Источник изображений: CNX-Software

Серверы оборудованы флеш-накопителем eMMC вместимостью 128 Гбайт и сетевым адаптером 100MbE (с публичными адресами IPv4 и IPv6). Заявленное энергопотребление составляет от 0,96 до 1,9 Вт на ядро при частоте на уровне 1,8 ГГц, тогда как средний показатель равен 1,3 Вт на ядро. Стоимость аренды установлена в €0,042/час или €15,99/мес.

Scaleway также поделилась результатами тестов, позволяющими оценить производительность системы Elastic Metal RV1 по сравнению с одноплатным компьютером StarFive VisionFive 2 на основе RISC-V и некоторыми устройствами с процессорами x86. В Geekbench 6 сервер Elastic Metal RV1 оказался быстрее, чем система на базе двухъядерного чипа Intel Atom C2350 (Dedibox Start-3-S), но значительно уступил восьмиядерному Dedibox Start-1-M на базе Intel Atom C2750.

Компания Shenzhen MilkV Technology (Milk-V), по сообщению ресурса Liliputing, начала приём заказов на одноплатный компьютер Duo S — одно из первых изделий на аппаратной платформе Sophgo SG2000. Новинка предназначена для создания интеллектуальных устройств Интернета вещей (AIoT).

Чип SG2000 объединяет два 64-битных ядра RISC-V C906 (Alibaba T-head) с частотами 1000 и 700 МГц, а также одно ядро Arm Cortex-A53 с частотой 1000 МГц. Кроме того, присутствует NPU-блок с производительностью 0,5 TOPS на операциях INT8. Отмечается, что ядра RISC-V и Arm пока невозможно использовать одновременно: один из двух режимов работы выбирается при старте системы.

Источник изображения: Milk-V

Изделие имеет размеры 43 × 43 мм. В оснащение входят 512 Мбайт оперативной памяти DDR3, слот для карты microSD и сетевой контроллер 10/100MbE с разъёмом RJ-45. Кроме того, есть по одному порту USB Type-C (данные и питание) и USB 2.0 Type-A, две 26-контактные колодки GPIO. Поддерживаются интерфейсы MIPI-CSI (две линии) и MIPI-DSI (четыре линии).

Одноплатный компьютер Milk-V Duo S предлагается в четырёх модификациях. Базовая версия стоит $11, тогда как модель с поддержкой Wi-Fi 6 и Bluetooth 5 оценена в $14. Эти варианты также могут быть дополнены флеш-модулем eMMC вместимостью 8 Гбайт — такие версии стоят $16 и $20 соответственно. Причём старшая модель комплектуется платой расширения PoE HAT. Возможно использование платформ Linux и RTOS.

Компания «Микрон» (входит в ГК «Элемент») сообщила о начале массовых продаж первого полностью отечественного микроконтроллера на открытой архитектуре RISC-V — изделия «MIK32 Амур». Новинка доступна у официальных дилеров и непосредственно на заводе производителя.

Решение предназначено для устройств промышленной автоматизации, Интернета вещей (IoT), беспроводной периферии, интеллектуальных сетей, охранных систем, сигнализации, телеметрии, мониторинга, умного дома, управления климатом и освещением и других инфраструктурных систем.

В состав «MIK32 Амур» входят ядро RISC-V, однократно программируемая память (ПЗУ на 256 бит), ОЗУ ёмкостью 16 Кбайт, а также ПЗУ (EEPROM; 8 Кбайт). Есть 12-битные АЦП и ЦАП с частотой дискретизации до 1 МГц, датчик температуры, часы реального времени с поддержкой полного календаря. Поддерживается подключаемая внешняя память программ (QSPI Flash) объёмом до 16 Мбайт. Упомянуты интерфейсы SPI, I2C, UART. Реализованы 16- и 32-разрядные таймеры с поддержкой ШИМ, захвата/сравнения сигналов. Диапазон рабочих температур простирается от -40 до +85 °C. Имеется аппаратная поддержка крипто-алгоритмов ГОСТ 34.12–2018 и AES-128.

Источник изображения: «Микрон»

Среди преимуществ микроконтроллера производитель выделяет полный цикл производства в России, стабильность поставок и независимость от ограничений на импорт высокотехнологичной продукции, отсутствие зарубежной интеллектуальной собственности и минимальную стоимость среди российских аналогов. Доступна отладочная микроконтроллерная платформа на основе RISC-V.

«Микроконтроллер MIK32 Амур — наша первая микросхема общепромышленного применения на архитектуре RISC-V. Тестирование и отладка успешно пройдены, микросхема в серии, и теперь MIK32 Амур доступен у всех дистрибуторов АО "Микрон", в том числе в розничной продаже — у компании "Теллур Электроникс". Действует единая матрица цен для всех дилеров АО "Микрон", основанная на объёме годовой квоты потребителя», — отмечает директор по продуктам АО «Микрон».

Компания Microchip, по сообщению ресурса CNX-Software, начала продажи одноплатного компьютера Polarfire SoC Discovery Kit, предназначенного для разработки Linux-программ и приложений реального времени. Новинка предлагается по ориентировочной цене $130, а со скидкой по академической программе Microchip её можно приобрести за $100.

В основу положена программируемая пользователем вентильная матрица (FPGA) PolarFire SoC MPFS095T-1FCSG325E с пятью ядрами на архитектуре RISC-V. Это одно ядро RV64IMAC и четыре ядра RV64GC — все они работают на тактовой частоте 625 МГц. Чип содержит четыре блока SerDes со скоростью передачи данных 12,7 Гбит/с.

Источник изображения: Microchip

Изделие оснащено слотом microSD, сетевым контроллером 1GbE с разъёмом RJ-45, портом USB Type-C, коннектором mikroBUS, а также 40-контактной колодкой, совместимой с Raspberry Pi (GPIO, I2C, SPI, UART). Для вывода изображения может быть задействован интерфейс MIPI. Питание (5В / 3A) может подаваться через коннектор USB Type-C. Размеры платы составляют 104 × 84 мм.

Предусмотрен встроенный программатор FlashPro5 (FP5) для настройки и отладки FPGA. Применяется софт Microchip Libero, а покупателям Polarfire SoC Discovery Kit предоставляется бесплатная лицензия Libero Silver.

Компания Sophgo, китайский разработчик тензорных нейрочипов и процессоров с архитектурой RISC-V, анонсировала универсальные SoC SG2000 и SG2002. Они способны работать с несколькими операционными системами одновременно, в частности, Linux, Android и FreeRTOS.

Для этого разработчики снабдили новинку процессорными ядрами разных типов — RISC-V, Arm Cortex-A, Intel 8051, а также отдельным ИИ-сопроцессором. Решения предназначены для «умного интернета вещей» (Artificial Intelligence of Things, AIoT), включая «умные» IP-камеры и контроллеры систем умного дома. При этом микросхемы очень компактны, корпуса LFBGA имеют габариты всего 10 × 10 × 1,3 мм с 205 контактами. Они способны работать в диапазоне температур 0-70 °C.

Архитектура новых процессоров Sophgo действительно необычна: в состав входят два 64-битных ядра RISC-V C906 с частотами 1000 и 700 МГц, одно ядро Arm Cortex-A53 с частотой 1000 МГц, а также ядро контроллера 8051 с варьирующейся от 25 до 300 МГц частотой; последнее используется для задач реального времени и имеет собственный небольшой объём SRAM.

Источник здесь и далее: Sophgo via CNX Software

Графического ускорителя в составе новых SoC нет, однако средства обработки видеопотока имеются: блок VPU поддерживает кодирование и декодирование в форматах H.264/H.265 с разрешением 5К@30. Интегрированный NPU для работы с INT8 имеет мощность 0,5 Топс у SG2000 и 1 Топс у SG2002. Объём интегрированной оперативной памяти составляет 512 или 256 Мбайт.

Подключение дисплеев реализовано через интерфейс MIPI DSI, поддерживаются разрешения вплоть до 2880 × 1620@30, имеется четыре линии MIPI CSI для подключения модулей видеокамер. Также предусмотрен 16-битный аудиокодек с двумя шинами I2S и микрофонным входом DMIC. Есть контроллеры 100 Мбит/с Ethernet и USB 2.0.

Широко представлены интерфейсы для подключения различной низкоскоростной периферии: 5 × UART, 4 × SPI, 16 × PWM, 1 × IR, 6 × I2C, 6 × ADC и до 128 линий GPIO. Не забыты средства безопасности: чипы имеют собственные криптоблоки с аппаратными генераторами случайных чисел, поддерживают безопасную загрузку и располагают комплектом «пережигаемых предохранителей» (e-fuse).

Разработчик заявляет о поддержке SDK на базе Linux 5.10, однако на момент анонса программные компоненты ещё не были полностью доступны. Если верить опубликованным слайдам, SDK планируется весьма развитое, включая поддержку Arduino-сред для одного из ядер RISC-V (с частотой 700 МГц).

На базе новых чипов анонсировано сразу три одноплатных решения: Shenzhen MilkV Technology Duo S (SG2000) и Duo 256M (SG2002), а также Sipeed LicheeRV Nano (SG2002). Последний вариант уже доступен на Aliexpress, к нему также имеется первичная документация и репозиторий на GitHub.

В 2022 года компания Ventana Micro Systems анонсировала первые по-настоящему серверные RISC-V процессоры Veyron V1. Анонс чипов, обещающих потягаться на равных с лучшими x86-процессорами с архитектурой x86, прозвучал громко. Популярности, впрочем, Veyron V1 не снискал, но на днях компания анонсировала второе поколение чипов Veyron V2, более полно воплотившее в себе принципы модульного дизайна и получившее ряд усовершенствований.

Как и в первом поколении, компания-разработчик продолжает придерживаться концепции «процессора-конструктора» с чиплетным дизайном. В центре 4-нм Veyron V2 по-прежнему лежит I/O-хаб на базе AMBA CHI, охватывающий контроллеры памяти и шины PCI Express, а также блоки IOMMU и AIA. К нему посредством интерфейса UCIe подключаются вычислительные чиплеты. Латентность UCIe-подключения составляет менее 7 нс.

Источник изображений здесь и далее: Ventana Micro Systems

Чиплеты эти могут быть разных видов: либо с ядрами общего назначения (по 32 ядра на чиплет), образующие собственно процессор Veyron V2, либо содержащие специфические сопроцессоры под конкретную задачу (domain-specific acceleration, DSA). Последние могуть быть представлены FPGA, ИИ-ускорителями и т.д. Более того, Ventana по желанию заказчика может оптимизировать и I/O-хаб для повышения эффективности работы ядер CPU с сопроцессорами.

В классическом варианте Veyron V2 может иметь до шести чиплетов с RV64GC-ядрами V2, что в сумме даёт 192 ядра. Поддержка SMT отсутствует. Удельная производительность в пересчёте на ядро получается несколько ниже, чем у AMD Zen 4c, но согласно результатам тестов, предоставленных Ventana, 192-ядерный Veyron V2 заметно опережает AMD EPYC Bergamo 9754 (128C/256T) при аналогичном теплопакете в 360 Вт.

Столь неплохой результат достигнут за счёт оптимизации архитектуры Veyron: по сравнению с первым поколением говорится о 40 % прибавке производительности. Что немаловажно, во втором поколении процессоров Veyron была реализована поддержка 512-бит векторных расширений, фирменных матричных расширений, а также целого ряда других спецификаций. В целом ради совместимости разработчики предпочли остаться в рамках общего профиля RVA23.

Сами ядра V2 используют суперскалярный дизайн с агрессивным внеочередным исполнением и продвинутым предсказанием ветвлений. Возможно декодирование и обработка до 15 инструкций за такт. Объём L1-кешей составляет 512 Кбайт для инструкций и 128 Кбайт для данных, дополнительно каждое ядро имеет свой кеш L2 объёмом 1 Мбайт. Общий для всего 32-ядерного чиплета L3-кеш имеет объём 128 Мбайт. Производительность внутренней когерентной шины составляет до 5 Тбайт/с.

Позиционируемый в качестве решения для гиперскейлеров, крупных ЦОД и HPC, Veyron V2 имеет развитые средства предотвращения ошибок и защиты данных, от ECC-кешей и поддержки Secure Boot до аутентификации на уровне чиплета и продвинутых RAS-функций. Кроме того, реализована защита от атак по сторонним каналам.

Несмотря на то, что мир RISC-V пока ещё похож на «Дикий Запад», Ventana старается опираться на развитые и популярные стандарты: в частности, это выражается в применении UCIe для подключения чиплетов, поддержку гипервизоров первого и второго типа, вложенную виртуализацию и совместимость с программной экосистемой RISC-V RISE.

Подход Ventana позволит избежать недостатков, свойственных дискретным PCIe-ускорителям (высокая латентность, энергопотребление и стоимость) и сложным монолитным SoC (очень высокая стоимость разработки и сроки), снизить время и стоимость стоимость новых решений, а также обеспечить более низкий уровень энергопотребления. В общем, компания явно целится в гиперскейлеров.

Видение сценариев применения DSA у Ventana очень широкий — от БД-ускорителей и блоков компрессии-декомпрессии данных до поддержки специфических алгоритмов в задачах аналитики и транскодеров в системах доставки контента. Также становятся ненужными дискретные DPU. Первым партнёром Ventana стала Imagination Technologies, крупный разработчик GPU.

В качестве вариантов физической реализации новой платформы Ventana предлагает компактный 1U-сервер, содержащий один чип Veyron V2 со 192 ядрами, работающими на частотах до 3,6 ГГц, и 12 каналами DDR5-5600. Вероятнее всего, производителем новой платформы станет GIGABYTE. Ожидать первых поставок следует не ранее II квартала 2024 года.

В целом, видение высокопроизводительной модульной платформы, продвигаемое Ventana, выглядит перспективно, а упор на применение DSA может выгодно отличать её большинства Arm-серверов, конкурирующих с решениями Intel/AMD лоб в лоб. Вопрос лишь в поддержке со стороны разработчиков программного обеспечения — и здесь может сыграть ставка разработчиков на максимально открытые, широкие стандарты.

Китайская компания Yingren Technology (InnoGrit), по сообщению ресурса Tom's Hardware, организовала массовое производство первого в стране контроллера PCIe 5.0, предназначенного для создания SSD корпоративного класса. Изделие получило обозначение YR S900. Новинка представляет собой четырехканальный контроллер SSD, основанный на архитектуре RISC-V.

Выбор RISC-V объясняется в том числе напряжёнными отношениями между США и КНР: в данном случае на изделие не смогут распространяться экспортные ограничения. О типе применённой технологии производства ничего не сообщается. Известно, что контроллер обеспечивает полную поддержку протокола NVMe 2.0. Заявленная скорость последовательного чтения достигает 14 Гбайт/с, последовательной записи — 12 Гбайт/с. Показатель IOPS при произвольных чтении и записи составляет до 3,5 и 2,5 млн соответственно. Контроллер может применяться в 16- и 18-канальной конфигурации.

Источник изображения: Yingren Technology

YR S900 наделён процессором ECC третьего поколения для оптимизации кодирования и декодирования 4K LDPC. По заявлению компании, использование решения вместе с новой гибридной адаптивной функцией коррекции ошибок ECC позволяет поднять производительность памяти TLC и QLC NAND. А при работе с Kioxia XL-Flash показана задержка произвольного чтения 4K на уровне 10 мкс. Среди прочего упомянута поддержка FDP (Flexible Data Placement), SR-IOV, CMB (Controller Memory Buffer), а также различных алгоритмов шифрования.

Стартап Esperanto Technologies, по сообщению ресурса HPC Wire, готовит новый чип с архитектурой RISC-V, ориентированный на системы высокопроизводительных вычислений (НРС) и задачи ИИ. Изделие получит обозначение ET-SoC-2. Нынешний чип ET-SoC-1 объединяет 1088 энергоэффективных ядер ET-Minion и четыре высокопроизводительных ядра ET-Maxion. Решение предназначено для инференса рекомендательных систем, в том числе на периферии.

Чип ET-SoC-2 будет включать в себя новые высокопроизводительные ядра CPU на базе RISC-V с векторными расширениями. Точные данные о производительности не раскрываются, но говорится, что изделие обеспечит быстродействие с двойной точностью более 10 Тфлопс. Архитектура ET-SoC-2 предполагает совместную работу сотен и тысяч чипов для организации платформ НРС. При этом Esperanto делает упор на энергетической эффективности своих решений.

Источник изображения: Esperanto Technologies

По словам Дейва Дитцеля (Dave Ditzel), генерального директора Esperanto, чипы RISC-V смогут взять на себя функции и CPU, и GPU при обработке ресурсоёмких приложений, в частности, машинного обучения. Процессоры RISC-V отстают по производительности от чипов x86 и Arm, хотя разрыв постепенно сокращается. Дитцель сказал, что стойки с чипами ET-SoC-1 могут обеспечить производительность в петафлопсы. Однако проблема с внедрением RISC-V заключается в слабо развитой экосистеме ПО.

Meta✴ анонсировала свой первый кастомизированный процессор, разработанный специально для ИИ-нагрузок. Изделие получило название MTIA v1, или Meta✴ Training and Inference Accelerator: оно оптимизировано для обработки рекомендательных моделей глубокого обучения.

Проект MTIA является частью инициативы Meta✴ по модернизации архитектуры дата-центров в свете стремительного развития ИИ-платформ. Утверждается, что чип MTIA v1 был создан ещё в 2020 году. Это интегральная схема специального назначения (ASIC), состоящая из набора блоков, функционирующих в параллельном режиме.

Источник изображений: Meta✴

Известно, что при производстве MTIA v1 используется 7-нм технология. Конструкция включает 128 Мбайт памяти SRAM. Чип может использовать до 64/128 Гбайт памяти LPDDR5. Задействован фреймворк машинного обучения Meta✴ PyTorch с открытым исходным кодом, который может применяться для решения различных задач в области компьютерного зрения, обработки естественного языка и пр.

Процессор MTIA v1 имеет размеры 19,34 × 19,1 мм. Он содержит 64 вычислительных элемента в виде матрицы 8 × 8, каждый из которых объединяет два ядра с архитектурой RISC-V. Тактовая частота достигает 800 МГц, заявленный показатель TDP — 25 Вт.

Meta✴ признаёт, что у MTIA v1 присутствуют «узкие места» при работе с ИИ-моделями большой сложности: требуется оптимизация подсистем памяти и сетевых соединений. Однако в случае приложений низкой и средней сложности платформа, как утверждается, обеспечивает более высокую эффективность по сравнению с GPU.

В дальнейшем в семействе MTIA появятся более производительные изделия, но подробности о них не раскрываются. Ранее говорилось, что Meta✴ создаёт некий секретный чип, который подойдёт и для обучения ИИ-моделей, и для инференса: это решение может увидеть свет в 2025 году.