高性能向量处理器首秀，睿思芯科发布新一代RISC-VDSPIP

导语：全球首次，睿思芯科将高性能向量处理器用于打造专业音频DSP IP。

2022年6月20日消息，中国RISC-V领先厂商睿思芯科正式发布其高性能RISC-V向量处理器，首个落地场景为DSP。本次发布产品为新一代RISC-V  V系列DSP IP，面向高端音视频、AI市场需求，可用于处理复杂数字信号，解决AR/VR、AI等领域的复合音频任务挑战。

睿思芯科V系列DSP IP不仅可通过强劲算力，保证高品质音频任务，如高保真音频、高质量耳机降噪；还结合强大的向量运算能力和可靠的标量处理能力，应对新型应用需求，包括语音识别、蓝牙基带、360环绕音效等多重任务场景。

“RISC-V架构有极大潜力开发各种串行和并行的高性能处理器，本次发布的高性能向量处理器正是很好的例子：它证实了这一技术突破应用在DSP领域时的优秀表现，和睿思芯科将先进的芯片技术落地的能力，也意味着未来我们能通过RISC-V架构带来更多革新性的高性能处理器，满足未来从边缘到数据中心中央等各领域的高算力要求。”睿思芯科CEO谭章熹博士表示，今年睿思芯科会持续发力，近期会有多款基于RISC-V的高性能多核处理器面市。

此前，DSP IP产品已在国际知名头部客户产品中完成芯片集成与验证，并进入量产阶段，本次发布标志着该突破性技术的进一步普及，已经准备好进入市场。

全球首个面向专业音频市场的高性能向量处理器

具有高算力特点的向量处理器发源于超级计算机Cray，如今包括RISC-V/ARM在内的多种架构都重点增加向量的支持以应付更高性能应用的需求。

DSP处理器（Digital  Signal  Processing，数字信号处理），主要用于快速实现各种数字信号处理算法，具有高速、灵活、可编程、低功耗等特性。从1970年的超级电脑，到德州仪器、摩托罗拉发布的早期DSP芯片再到如今手机等终端设备集成的DSP芯片，DSP处理器经历了一个集成度增加、算力增长、功耗降低的发展历程。

此次睿思芯科发布的RSIC-V V系列DSP IP，正是向量处理器应用于高性能音频领域DSP的一个例子——它“降维打击”了基于VLIW架构的传统产品，能够在更低功耗下带来更强的算力、更好地处理复杂任务。

“   VLIW架构并行上限低、算力有限、对编译器支持要求很高。RISC-V作为新兴指令集，没有太多的历史负担，我们使用向量扩展指令，用单一RISC-V指令集开发的DSP  IP在垂直领域算力、可扩展性、软件易用性上有了重大突破。”谭章熹博士表示，他来自于 UC Berkeley  RISC-V原创项目组，师从RISC创始人David  Patterson教授。此前，谭章熹曾创立激光雷达芯片公司OURS，2021年初被美国自动驾驶企业Aurora以一亿美元价格收购。

据悉，RISC-V V系列DSP IP的算力在不增加功耗的前提下超过行业竞品数倍。在一头部客户的音频案例中，睿思芯科仅用几条自定义指令集，用极低的硬件开销，将LC3音频算法的处理效率提升至原方案的11倍，通过性能压制进行了方案替代。

相比于市面上的旗舰芯片，如今，睿思芯科推出的RiVAI系列DSP产品，在EQ算法（4.7倍）、降噪算法（3.6倍）、电池续航能力（2.1倍）上都有较大提升。同时，单位面积功耗仅达到行业旗舰的59%。

如此显著提升的高性能，主要源于三大方面：灵活的运算单元、超高的运算精度以及先进的超标量向量流水线架构。

首先，运算单元灵活，可满足多种运算需求，计算宽度达512bit，支持16/32/64混合精度运算，同时通过并行访存运算，最大限度提升计算密度。

其次，运算精度高。仅通过睿思芯科专利的整数/定点新架构，就能实现其他产品需启用浮点运算才能达到的计算精度，在不损失精度的前提下提供高保真音频的支持。人耳是非常灵敏的，可以分辨0.5  dB的声音信号，对某些算法，V核的精度比业界旗舰产品高3~4dB。人耳的动态范围高达120 dB到130  dB，在一些特殊场景，V核的精度比业界旗舰产品高160dB，已经远远超过人耳的动态范围。使用睿思V系列DSP  可以保留更多声音细节，提供更好的音质和听觉享受。

而假如睿思V系列启用浮点运算，其运算精度更远超行业竞品。

最后，V系列可配搭的睿思芯科R系列RISC-V CPU IP，通过超标量架构保证高实时性、高可靠性。通过7级流水线、多发射、乱序等技术，产品同时拥有优秀的标量运算能力，支持传统的无法向量化的应用。

值得一提的是，在这一背景下，通过精心打磨的低功耗设计，睿思芯科V系列DSP处理器具备业界顶尖的能效比。正如上文所说，从并行处理能力上看，它超越了行业头部企业的高性能系列产品，而从功耗角度，则媲美该企业的低功耗系列产品。

向量运算结合标量处理，满足AR/VR、AI复合任务需求

随着5G、边缘计算等基础技术完备，AI、虚拟现实、自动驾驶等领域迅速发展，它们都对于复杂音频任务有需求，例如空间音效（Spatial Audio），复杂场景实时降噪，高码流实时编解码等。

在近两年的千亿市场元宇宙风口上，这些高端音频能力也极为重要——台积电主席刘德音曾表示，在元宇宙发展浪潮中，AR设备很可能取代手机、VR设备很可能能取代电脑，成为半导体行业未来数十年最大的目标市场之一。

元宇宙本质上，是引擎、AI、音视频、5G、芯片、XR 成熟后的物理世界虚拟化的创新机会。音视频，则是在这个体验中传递信息的介质，优秀的音视频表现是打造沉浸感、真实感的重要基础。

此前的消费者反馈也印证了这一趋势：高通发布基于全球6000名消费者调研数据的《音频产品使用现状调研报告》显示，消费者对高品质音频需求呈上升趋势：更高清的无损音质、针对游戏的低时延体验、更好的语音通话质量、主动降噪以及无干扰音质。

这意味着，同一个产品里的DSP，可能既需要完成音频解码的任务，保证高采样率、提供高品质音频；又需要满足其他音频新需求，如降噪能力、360度环绕音效；与此同时，AI相关的语音、语义识别等额外功能同样成为消费产品的必备功能之一。

这些功能集于一体，意味着产品芯片不仅需要额外算力，还需要多重复杂任务处理能力。

“本次发布的V系列DSP IP，搭配R系列CPU，可以说是应对此类复合型多任务应用场景的绝佳解决方案。”

除此以外，绵延数年的疫情让远程办公、学习需求及对娱乐设备的需求持续增长，这一趋势在疫情后仍旧继续，也让AR/VR市场渗透不断加速。根据Grand  Vew Research数据，2021年全球虚拟现实市场规模为218.3  亿美元，预计从2022年到2030年将以15.0%的复合年增长率持续扩大。

从芯片市场来看，Research  and Markets数据显示，在2021-2026年间，DSP市场预计将以 7.36% 的复合年增长率增长，到2026 年将达到  194.29亿美元，驱动力包括消费电子产品行业，其他智能设备（如智能电视、智能手表和智能平板电脑）数量的增加，汽车市场等。

此前，同领域的竞品或能效比不高，或性能不足，都无法完全满足不断增长的高品质音频领域芯片需求。

不难想象，随着AR/VR、自动驾驶、AI等领域的蓬勃发展，具有强大算力的V系列DSP IP拥有巨大潜力，有能力成为头部企业的首选DSP方案，真正对高端音视频领域芯片形成“国产超越”。

RISC-V走向落地，高性能处理器版图逐步铺开

正如文初所说，V系列DSP IP已经落地，在国际知名头部客户产品中完成芯片集成与验证，并进入量产阶段，并已进入第二代产品开发阶段。

能做到这一点，不仅是出于V系列DSP处理器的运算能力及复杂任务处理能力，以及团队的深度定制能力，更与睿思芯科在开发生态搭建的长期积累密不可分。

一直以来，高性能处理器真正落地应用时对开发人员的挑战往往较高，而睿思芯科提供了完备的生态系统——自主研发的GCC/LLVM编译器、丰富全面的SDK（DSP算法库、数学库、NN库等）以及成熟的IDE开发环境和调试手段——保证软件开发人员使用时能够得心应手，也能做到快速移植。

在产品研发过程中，睿思芯科始终秉承Silicon Proven的理念，其IP产品线的各个产品均在包括TSMC、UMC、GF、SMIC等多个晶圆代工厂的深亚微米先进工艺进行投片，完成RISC-V处理器IP的硅验证。

从技术储备到开发生态搭建再到硅验证，睿思芯科不仅让客户芯片达到极致优化的PPA性能，还多方面保证了合作芯片的量产落地。

谭章熹博士表示，本次RISC-V  CPU/DSP  IP产品发布只是睿思芯科高性能处理器产品版图产业化落地的一小步。此前，V系列IP就已经完成了与行业头部客户的投产验证，本次发布标志着这一突破性技术的进一步普及，进行正式发行（GA，general   availability）。谭章熹博士表示，睿思芯科其它先进技术产品还在和选定的高端客户进行合作落地，在完成技术验证后也会逐步向行业更多客户开放。

正如AR/VR及AI领域的发展驱动了行业对DSP IP的需求，未来各行各业的数字化及智能化都将进一步驱动芯片算力需求增长，而睿思芯科通过RISC-V架构打造的高性能处理器恰逢其时。

谭章熹博士表示，睿思芯科将在RISC-V高端处理器领域不断往纵深探索，即将推出面向更广泛市场的下一代多核高性能处理器。

2021年，睿思芯科完成A+轮融资，由字节跳动及高瓴创投领投，联想创投、双湖资本、水木投资集团、真格基金等跟投，北极光创投、百度风投等老股东持续加码。

目前，睿思芯科在全球有深圳、成都、美国硅谷等多个办公室，总部位于深圳。