在效率、功耗和算力成本上實現(xiàn)對于X86和Arm的全面超越｜進迭時空于上海滴水湖論壇展示全球首款8核RISC-V AI CPU——SpacemiT Key Stone K1

作為一種開源的指令集架構，RISC-V憑借其靈活性、可擴展性以及低功耗特性，正在逐漸成為AI領域的重要競爭者。其獨特的模塊化設計允許開發(fā)者根據(jù)特定需求進行指令集的擴展，這使得RISC-V在AI計算中能夠實現(xiàn)更高效的處理能力，并且能夠更好地適應不同的AI應用場景。

目前，RISC-V在高性能AI CPU開發(fā)方面已經(jīng)取得了顯著進展，多個基于RISC-V的處理器已經(jīng)問世，并在性能上與傳統(tǒng)的ARM和x86架構處理器展開了競爭。進迭時空一直以RISC-V開源指令集為基礎，致力打造更高能效、更通用的AI處理器平臺，推動全球開源、開放的算力生態(tài)建設。

在第四屆滴水湖論壇上，進迭時空展示了其于今年4月份最新發(fā)布的全球首款8核RISC-V AI CPU——SpacemiT Key Stone K1，以及其中的AI智算核心——X60。

全球首款8核RISC-V AI CPU——SpacemiT Key Stone K1

據(jù)進迭時空品牌營銷及公關總監(jiān)段佳惠介紹，SpacemiT Key Stone? K1芯片采用自主研發(fā)的RISC-V智算核X60?，并支持RVA22 Profile。該芯片配備了8核同構X60?，頻率最高可達2.0GHz，CPU算力超過50 KDMIPS，AI算力則可達到2TOPS@INT8。其單核算力領先ARM Cortex-A55 30%以上，并且接入了全球主流CPU推理生態(tài)，支持所有AI模型部署。該芯片最大支持16GB LPDDR4X內(nèi)存，典型功耗為3.5W。

下圖是CPU核融合AI算力的兩種架構模式的對比。左側是傳統(tǒng)的ARM架構中心控制模式，在這種模式下，ARM核與NPU核通過互連通信，負責協(xié)調GPU核以及其他外設（如DDR、PCIE、I/O等）的工作。右側展示了RISC-V架構的創(chuàng)新模式，在這種模式下，AI RISC-V CPU核直接提供AI算力，并與GPU核、DDR、PCIE、I/O等模塊相連。進迭時空沒有采用ARM的CPU+NPU的組合方式，而是通過拓展CPU指令集來實現(xiàn)的。該模式下，CPU核以一種統(tǒng)一的形式提供AI算力，且更好地融入了主流的CPU推理生態(tài)。這種創(chuàng)新模式相比傳統(tǒng)模式，能夠更有效地整合AI計算能力，提高整體系統(tǒng)的性能與效率。而SpacemiT Key Stone K1正是通過這種方式，實現(xiàn)了在應用效率、算力功耗和算力成本三個方向上、相比X86和Arm同類芯片的大幅領先。

下圖展示了K1芯片與ARM芯片和x86芯片在應用效率、算力功耗和算力成本三個維度上的對比。K1芯片在這三個維度上都表現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢。在應用效率方面，K1芯片的效率最高，超過了6 Slam/MHz，相比之下，ARM芯片的效率略低，在5到6之間，而x86芯片的效率則在4到5之間。在算力功耗方面，K1芯片的功耗最低，典型功耗為3.5W，最低可降至2.8W/100KDMIPS，而ARM芯片的功耗稍高，介于5到6之間，x86芯片的功耗最高，超過了7 W/100KDMIPS。在算力成本上，K1芯片的成本最低，約為20到30/100KDMIPS?？傮w來看，K1芯片在應用效率、功耗和成本上都優(yōu)于ARM芯片和x86芯片。

全球首款支持256bit RVV1.0的RISC-V處理器——X60 AI智算核

作為K1的智算核心，X60采用22nm工藝，最高主頻可達2.0GHz，算力能夠達到2TOPS，具備純粹的CPU算力。單核性能較ARM Cortex-A55高出約1.3倍。進迭時空基于IT核打造了全棧資源，能夠接入全球主流的CPU推理生態(tài)，支持所有AI模型的本地化部署，這一點尤為難得。

進迭時空的X60是全球首款支持256bit的RISC-V處理器，具備雙發(fā)射的向量加載/存儲功能。在相同的微架構下，X60的整體性能顯著優(yōu)于ARM Cortex-A55。芯片的核心性能指標主要集中在三個方面：存儲性能、運算性能和浮點性能。就存儲性能而言，通過選取一些典型場景和應用，X60的整體表現(xiàn)優(yōu)于ARM Cortex-A55。在運算性能方面，進迭時空同樣表現(xiàn)出色，例如在圖片壓縮及圖像處理方面，表現(xiàn)優(yōu)異。在向量計算方向，進迭時空基于OpenCV和SLAM進行了優(yōu)化，性能大幅領先于ARM Cortex-A55芯片。在浮點性能方面，X60的性能高出A55約60%。在功耗對比上，X60相比同款八核ARM主流芯片功耗降低了28%。進迭時空在RISC-V標準指令下獲得了這些優(yōu)異指標，并未進行額外的修改，這得益于編譯器軟件的極致優(yōu)化。此外，進迭時空還拓展了16條AI指令，并已在4月份的發(fā)布會上開源。進迭時空期待未來有更多的RISC-V相關CPU企業(yè)能夠攜手，共同推進從CPU層面解決AI問題。

基于上述指令集優(yōu)化，X60可以快速接入全球主流的AI推理生態(tài)。在硬件層面，無論是NPU還是x86平臺，都能很好地解決AI部署問題。在本次滴水湖論壇上，進迭時空展示了推出的生態(tài)產(chǎn)品，能夠在本地以兩套算力快速部署許多基于大模型生成的應用，實現(xiàn)高效的本地化部署。幾乎所有的大型AI模型，如LLaMA2和圖像處理軟件，都可以實現(xiàn)本地化部署，并且不需要與NPU進行特定的調試或配置。

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據(jù)了解，進迭時空的通用算力和向量計算性能較ARM同系列產(chǎn)品有顯著優(yōu)勢。目前，K1芯片主要應用于SBC、NAS、筆記本電腦、智能機器人、工業(yè)控制和邊緣計算等領域。而為了幫助開發(fā)者加快在K1系列上快速完成產(chǎn)品研發(fā)，進迭時空也配套推出了完備的開發(fā)套件、包含軟硬件的開發(fā)平臺等資源。段佳惠表示，進迭時空推出的MUSE系列產(chǎn)品旨在面向所有開發(fā)者，共建完整生態(tài)，讓開發(fā)者更便捷地使用AI算力。因此，進迭時空推出了從SOM到服務器的完整生態(tài)產(chǎn)品系列，這些產(chǎn)品已在進迭時空官方淘寶店批量發(fā)貨。