睿思芯科创始人兼CEO谭章熹

当芯片半导体遇上“元宇宙”，会碰撞出怎样的火花？

12月9日下午，在钛媒体集团联合大兴产促中心、国家新媒体产业基地共同主办的2021 T-EDGE 全球创新大会上，睿思芯科创始人兼CEO谭章熹博士发表了题为《RISC-V专属架构芯片赋能元宇宙》的主题演讲。

谭章熹表示，在芯片行业，大家认为“元宇宙”是未来十年巨大的机会，也是半导体行业未来的巨大增长点。其中在微软HoloLens这类AR产品上，内置全息处理器（HPU）——跟“元宇宙”非常相关的芯片。与CPU或者是GPU不同，HPU可以增强设备眼部追踪、手势追踪、场景Semmantic Labling和音效体验等。

不过，过去的HPU芯片存在高发热、高功耗、损伤电池寿命等现象，使得HoloLens功耗发热等并没有令人非常满意。因此，RISC-V这一开源的第五代精简指令集架构将有望设计出更好的HPU芯片产品，从而驱动“元宇宙”发展。

国际市场分析机构Semico Research预测，到2025年，全球市场的RISC-V CPU核心数将达到624亿颗，2018-2025年复合年增长率为146.2%，而中国将拥有全球最大的市场空间。另一家市场调研机构Tractica则预测，RISC-V的IP和软件工具市场将在2025年达到10.7亿美元，市场前景广阔。RISC—V也有望成为继ARM架构和英特尔x86之后，第三个重要处理指令集架构。

通过设计基于RISC-V架构的22nm低功耗芯片，对比基于美国Cadence公司Tensilica HiFi + ARM架构的HPU产品（例如微软两代HoloLens中的HPU），在最新DSP算法中，基于RISC-V的HPU性能可达高达4.7倍的增长，单位面积功耗发热降低超过40%，电池寿命提升211%。RISC-V的性能和功耗上均有一定优势。

谭章熹强调，RISC-V架构是“元宇宙”概念下，一个非常具有革命性的前瞻性技术，是有望驱动“元宇宙”发展的最强芯片。

以下为谭章熹演讲实录，经钛媒体编辑整理：

感谢钛媒体的邀请，非常荣幸分享我今天演讲主题：RISC-V专属开源架构芯片赋能元宇宙。

最近，“元宇宙”行业的最大新闻是Facebook改名为“Meta”。实际上，随着新的人机交互方式的进步，“元宇宙”将是未来非常重要的经济增长点。

在芯片行业，大家认为，“元宇宙”是未来下一个十年的巨大机会。台积电（TSMC）董事长刘德音最近表示，“未来十年，AR或将取代手机，VR或将取代PC，人们将会逐步感受真实世界与虚拟世界的结合，而元宇宙硬体需求也将持续增长。”

这是一个非常大胆预测，证明着“元宇宙”是未来巨大增长点。

此外，作为行业内的半导体驱动的科技巨头，苹果公司认为，“元宇宙”目前不光在游戏领域，更多相对于AR、智能手表（Apple Watch），在他们看来，“元宇宙”正在推动后PC时代和手机时代的巨大变革。

说到“元宇宙”，其实已经发展相当一段时间。我列了几个公司和产品，比如，早期的Google Cardboard，你可以用手机进行VR体验，这是比较原始VR的配置；再比如，微软公司推出的HoloLens产品；小公司Valve有自己产品；而Oculus后来被Meta收购，是扎克伯格的“元宇宙”中非常重要的组成部分；另一个大玩家苹果公司，则有望在明年看到他们的革命性产品。

实际上，微软于2016年推出首款HoloLens，至今已发展了两代。开始定位于AR（增强现实技术），后来二代定位为智能眼镜平台。目前HoloLens主要用于教育、医疗和工业应用领域，提供现实和虚拟世界应用的场景。从技术上来说，HoloLens做的非常不错，只是价格有点贵。

当“解剖”HoloLens，你会发现里面包含光学镜片和手机处理器。其中，HoloLens两代搭载不同处理器，核心组件是全息处理器（HPU），可以增强设备眼部追踪、手势追踪、场景Semmantic Labling和音效体验等。值得注意的是，HoloLens相当于这颗HPU芯片，既不是GPU也不是CPU，而是跟元宇宙非常相关的AR设备专用芯片。

Microsoft HoloLens第一代HPU芯片使用的是基于28nm制程工艺，用了24个Tensilica cores。2019年微软发布的第二代HoloLens，是高通的XR1平台（也可以说是骁龙845），是目前所有VR、AR设备里面，算力最强、性能最强的一颗芯片。相比上一代，算力大概有1.7倍的增长，包括内存带宽、计算性能也有提升，前者是2倍，后者是1.7倍。

具体剖析下来，这颗将近80平方毫米的芯片，一大半面积就是HPU，包括大规模向量浮点处理单元和定点处理单元两类，一共加起来是基于26个Tensilica处理器的>1TOP的可编程计算能力，以增加扩展指令的方式，提升性能需求。

不过，虽然HPU是目前最好的芯片产品，但从发热和单位面积功耗方面，并不是令人满意。数据显示，HoloLens在30分钟内能达到85度，而85度下设备散热就变得非常困难，最后导致HPU成本和HoloLens成本高昂，整个设备价格卖到3000美元，只能定位于工业领域，限制住了它的发展。

那么，我们即将进入2022年，能不能用现在新的开源技术做到最好的HPU芯片？

答案是Yes，我们可以用RISC-V做到。

睿思芯科团队所做的核心，是我们团队在Berkeley从事研发十多年的指令集架构技术——RISC-V。它是第五代精简指令集架构。

实际上，现在ARM架构就是精简指令集。那么跟ARM相比，RISC-V是完全开源，并且比ARM精简高效的模块化设计芯片架构。它可以根据需求进行模块拼装和组合，可以在端侧和云侧同时启用。对开源社区生态来说，基于RISC-V架构的芯片是非常安全可靠的处理器。

RISC-V大概发展了十年，从最早定义这一家精简指令集，十年间经过了芯片定义、软件测试和MCU级别处理器广泛应用，以及到现在使用在更多AI和更复杂的处理器当中，来到了爆发临界点。

如今，大公司纷纷研究或采用RISC-V处理器。例如，今年英特尔宣布和SiFive达成合作；苹果也在进行基于RISC-V的研发。而RISC-V也从学校里走到了工业界，获得了大量的行业认可。大家认为，RISC-V相当于ARM和英特尔之后，第三个主要处理器指令集架构。

那么，睿思芯科作为一家创业公司，我们也做了大量RISC-V相关产品，核心是对标Tensilica。

我们做了一个有意思的实验对比，通过设计基于RISC-V架构的22nm低功耗芯片，对比美国使用Cadence Tensilica DSP（例如Hifi3z, Hifi5）+ARM架构的HPU产品，在最新DSP算法中，基于RISC-V的HPU性能可达到4.7倍的增长，单位面积功耗发热较低，发热只是Tensilica的59%左右，性能和功耗上均有一定优势，电池寿命提升211%。

假设我们使用这样技术，结合更高工艺，可想而知，这对“元宇宙”未来使用的芯片代表着新的技术突破。

我们认为，使用了RISC-V开源架构，相比ARM架构+Tensilica DSP 的处理器，在迭代速度和技术性能方面都有非常好的优势，这对于芯片行业的自主可控知识产权，是非常好的消息。

我想总结一下，RISC-V架构是“元宇宙”概念下的一个非常具有革命性的前瞻性技术。

我的分享完了，谢谢大家！

（本文首发钛媒体App，编辑｜林志佳）