雷峰網(wǎng)按：2021年12月9日-2021年12月11日，2021第六屆全球人工智能大會（GAIR 2021）于深圳正式召開。歷經(jīng)五年，見證數(shù)次潮水的轉向，成為目前為止粵港澳大灣區(qū)人工智能領域規(guī)模最大、規(guī)格最高的學術、工業(yè)和投資領域跨界盛會。

GAIR 2021“集成電路高峰論壇：國產(chǎn)高端芯片之路”，集聚來自學術界、產(chǎn)業(yè)界和投資界的15位大咖，探討了國產(chǎn)高端芯片的實力以及RISC-V帶給中國芯片的機會。

RIOS 實驗室執(zhí)行主任譚章熹將 RISC-V與元宇宙結合，帶來《RISC-V專屬架構芯片賦能元宇宙》主題分享。

RIOS 實驗室執(zhí)行主任譚章熹

譚章熹首先介紹，元宇宙可以追溯到早些年火熱的VR/AR，在這一領域，微軟Hololens在技術上最為突出且已經(jīng)經(jīng)歷了兩代的發(fā)展，為應對AR/VR的結合場景，微軟為Hololens專門開發(fā)了一顆HPU，第二代HPU以處理器配合固定加速器的組合架構，26個處理器組成13個核心，算力達到彼時頂配。

但值得注意的是，這顆HPU Tensilica功耗高達2.4w，難以被集成到手機或頭盔中，導致裝備過大，嚴重影響外觀設計，成本昂貴，無法滿足真正的VR/AR需求。

譚章熹指出，結合現(xiàn)在的計算機技術，基于RISC-V，業(yè)界有能力設計出比HPU更好的芯片，睿思芯科已經(jīng)做出了一些驗證。

RISC-V 具體如何在元宇宙的世界中發(fā)揮作用？譚章熹的演講中有更多信息。

以下是譚章熹在GAIR 2021 上的演講內(nèi)容，雷峰網(wǎng)(公眾號：雷峰網(wǎng))對其進行了不改變原意的編輯整理：

歷史上的技術代表微軟Hololens

最近，TSMC董事長劉德音表示，未來的元宇宙將對半導體產(chǎn)生重大影響。AR將替代現(xiàn)在的移動手機，VR替代PC，元宇宙是半導體領域未來半年最大的生意。

最新的一些報道稱，蘋果明年可能會推出眼鏡，從虛擬世界的交互帶來新的用戶體驗，這也有可能會是蘋果繼iPhone之后又一次革新。

事實上，并不是2021年才有元宇宙，回顧世界上的元宇宙玩家，2015年甚至更早之前，Google就推出了Cardboard，當時下載量超過160 百萬級，玩家體量大。

另外，Valve S，Magic Leap，F(xiàn)acebook收購了 Qculus QUest 2。2020年，F(xiàn)acebook VR全球市占率達到38%，非常高。

技術上做的最好的公司是微軟Hololens，目前已經(jīng)發(fā)布了兩代產(chǎn)品。第一代于2016年發(fā)布，第二代于2019年發(fā)布，產(chǎn)品較為完備且用戶體驗不錯，是AR和VR領域較為典型的代表作品。

Holoens也是技術上最為開放的設備，大家可以看到典型應用場景中，包括虛擬和現(xiàn)實的交互式教育、3D建模。

如果將Hololens拆開看，是非常神奇的應用，有非常多新技術的探索，包括傳感器和手機APP。

先后兩代Hololens所使用的處理器區(qū)別較大，第一代使用Intel的處理器，第二代使用了高通的處理器。最為重要的是，微軟還為Hololens專門開發(fā)了一顆芯片，這顆芯片做了很多既不是GPU也不是攝像頭做的事情，例如能獲取視覺提示，始終跟蹤手的位置，這需要對各個方位都非常敏銳，且能實時響應，類似AR和VR的結合，運行大量算法，因此區(qū)別于傳統(tǒng)的CPU和GPU，微軟將其稱之為HPU（Holographic Processor Unit）。

與Hololens產(chǎn)品迭代一致，HPU也迭代兩次，第一代使用臺積電28nm工藝，650萬電路，主要用到24個可編程的Tensilica核心，相當于計算核心，里面有大量的存儲，64Mb的Cache和1GB的DDR3；第二代 HPC采用臺積電16nm工藝，芯片面積擴大到將近80平方毫米，約為第一代的兩倍，另外增加兩個核心，與上一代相比算力提升至1.7倍，存儲帶寬提升至2倍。

值得注意的是，在推出第二代HPU時，額外增添四項工作負載：手勢、眼睛、理解場景語義和空間音頻，現(xiàn)在的蘋果耳機已經(jīng)開始實現(xiàn)空間音頻。

第二代Hololens，核心處理器使用了Tensilica Processors，該處理器由2000年初MIT團隊創(chuàng)立的公司設計，通過增加擴展指令和可編程性提高計算能力，該公司于2012年被EDA巨頭們收購，后來的Tensilica處理器圍繞音頻、視頻展開，被認為是并行處理器。

HPU中的Tensilica處理器核心分為兩種，一種是用來做浮點運算的向量處理器，一種是定點處理器，整體上是高度異構的可編程架構。從數(shù)據(jù)位寬來看，未來的HPU位寬會越來越寬。

Tensilica的核心是什么？通過異構包括指令化定制完成，微軟在第一代HPU中增加了超過300條的定制化指令來做數(shù)學運算，提高計算目的。此外，微軟還增添一些硬件單元，類似于如今GPU中做的3D，是非常有意思的設計。

不過HPU也有一些不足之處，例如功耗達到2.4瓦，這意味著HPU運行35分鐘，溫度將達到85攝氏度，如此高的溫度決定了HPU最終無法被放置于手機中，這也正是Hololens設備體積大，售價高的原因。

基于RISC-V，與HPU相媲美

如今的工藝制程已經(jīng)更加先進，結合現(xiàn)在的計算機技術，我們能否做出比HPU更好的處理器？答案是肯定的，我覺得RISC-V開源架構是非常重要的技術。

RISC-V是加州伯克利2010年開發(fā)出來的精簡指令集架構，非常精簡且免費，相當于處理器中的Linux，同時也是模塊化的，任何人、任何組織都可以根據(jù)自己的應用需求增加模塊，甚至定制自己的指令集。通常，我們在設計芯片時會想要覆蓋云端和終端，RISC-V同樣也有云端和終端產(chǎn)品。

十年以來，RISC-V已經(jīng)形成非常好的開源社區(qū)生態(tài)，大家對軟件知識、硬件支持已經(jīng)形成了一定的合理，重要的是，我們發(fā)現(xiàn)在很多安全問題上，開源的RISC-V有著天然的優(yōu)勢。

2010年，我在加州伯克利讀博，RISC-V發(fā)展的前五年，只是做一些標準化頂定義，后面我們做了大量的測試芯片，同時成立了RISC-V國際基金會，現(xiàn)在基金會已經(jīng)遷移至瑞士。知道2105年，才慢慢有大企業(yè)真正將RISC-V引入到產(chǎn)品中，包括MCU以及后來推出的高性能RISC-V處理器，將SSD全部放入RISC-V處理器中。

去年Intel宣布收購SiFive，就是為了與Arm競爭，今年蘋果也對RISC-V的開發(fā)指令、擴展指令方面有一些研發(fā)布局?；仡欉^去十年的發(fā)展，RISC-V從簡單走向高端，甚至定制化場景。

基于RISC-V的處理器，能夠與HPU處理器相媲美嗎？答案是肯定的，我們孵化的睿思芯科就是一家主要做高性能RISC-V的公司，我們比較了目前最好的處理器與算法，結果顯示，我們產(chǎn)品的算力最多能跑出Tensilica的 4.7倍，且發(fā)熱不到Tensilica的60%。在電池壽命方面，我們的產(chǎn)品是Tensilica的211%。

RISC-V加上擴展指令可以與傳統(tǒng)的DSP相媲美，而且可以獲得成倍的性能和功耗提升。

此外，Tensilica基本與ARM處理器一起使用，不過ARM需要通過保護ISA固定授權，而RISC-V是開源的，場景定義更靈活，迭代速度也會遠遠超過ARM。為什么蘋果選擇自己做處理器？這正是因為它沒法接受Arm公司推出的處理器每18個月更新一代。

站在全球角度，目前所有的公司，中國、美國，甚至歐洲的公司，都在找除了ARM之外的指令集架構，RISC-V提供了非常好的選擇。 

綜上所述，結合元宇宙，我覺得元宇宙在基于RISC-V定制化指令的架構會帶來革命性的影響，會服務真正的元宇宙硬件，謝謝大家！

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