結(jié)合 CPU、GPU、DSP 和 FPGA 功能的「通用」處理器問世

近日，RISC-V 初創(chuàng)公司 Ubitium 表示正在開發(fā)一種可以結(jié)合所有處理器優(yōu)勢的單一架構(gòu)。

Ubitium 首席執(zhí)行官 Hyun Shin Cho 表示：「我們的通用處理器在一個芯片、一個架構(gòu)中實現(xiàn)了所有功能——CPU、GPU、DSP、FPGA。這不是漸進式改進。這是一種范式轉(zhuǎn)變。這是 AI 時代所需要的處理器架構(gòu)。」

Ubitium 即將推出的芯片并不像 AMD 的 MI300A 或 Nvidia 的 Grace-Hopper Superchip 那樣，后者將不同的 CPU 和 GPU 芯片組合成一個封裝。相反，Ubititum 聲稱其通用處理器中的所有晶體管都可以重復用于所有用途，不需要像 CPU 和 GPU 中那樣的「專用核心」。

從概念上講，Ubitium 的 RISC-V 處理器聽起來像 FPGA，可以重新編程以改變其功能，有時也稱為硬件仿真。但是，雖然 FPGA 在性能、效率和價值等方面往往不及專為特定用途而設計的芯片，但 Ubititum 表示通用處理器將「更小、更節(jié)能，而且成本顯著降低」。

Ubitium 通用處理器的開發(fā)人員是半導體行業(yè)資深人士，他們曾在英特爾、Nvidia 和德州儀器等公司以及 PACT XPP Technologies 等小型芯片公司工作過。值得注意的是，專注于 FPGA 和并行計算的 PACT 已經(jīng)卷入了針對英特爾和賽靈思（已被 AMD 收購）的幾起專利訴訟。

盡管 Ubitium 團隊擁有相當多的人才和經(jīng)驗，但他們目前還沒有大量的資金。到目前為止，該公司已經(jīng)籌集了 370 萬美元，Ubititum 表示將用這筆錢來開發(fā)原型和創(chuàng)建開發(fā)套件，以便在 2026 年某個時候推出通用處理器。然而，370 萬美元不足以讓 Ubitium 的「突破性」芯片起步。

通常，芯片進入流片階段（即制造出第一批樣品）需要花費數(shù)億美元。有了 370 萬美元，Ubitium 可以使用 Verilog 等硬件描述語言來設計其架構(gòu)，并可能使用 FPGA 對其進行模擬以進一步測試。但在某些時候，Ubitium 無疑需要更多的資金支持才能推出其通用處理器。

即使 Ubitium 擁有更多的資金，能夠在 2026 年推出仍然是一項艱巨的任務。AMD、英特爾或蘋果等行業(yè)巨頭制造的傳統(tǒng)微架構(gòu)可能需要數(shù)年時間才能開發(fā)出來；在短短兩年內(nèi)推出一個旨在「徹底改變」行業(yè)的架構(gòu)至少可以說是具有挑戰(zhàn)性的。

Ubitium 并不只是在開發(fā)單個芯片，而是計劃擁有「完整的芯片組合，這些芯片的陣列大小各不相同，但共享相同的微架構(gòu)和軟件堆?！埂＿@些芯片將涵蓋從「小型嵌入式設備」（類似于 AMD 的 Ryzen 嵌入式 CPU）到「高性能計算系統(tǒng)」的所有內(nèi)容，這些芯片將與業(yè)內(nèi)速度最快、最大的處理器相媲美。

這并不是 2024 年第一家宣稱僅憑幾百萬美元就能改變半導體行業(yè)的芯片初創(chuàng)公司。今年早些時候，F(xiàn)low Computing 宣布正在開發(fā)并行處理單元 (PPU)，在重寫軟件后，它可以將 CPU 性能提高一百倍。然而，F(xiàn)low 的 PPU 聽起來很像 GPU，就像 Ubitium 的通用處理器聽起來像 FPGA 一樣。

據(jù)介紹，F(xiàn)low 的 FPU 能夠集成到任何當前已有或即將推出的 CPU 設計架構(gòu)、指令集或工藝幾何結(jié)構(gòu)中，可提供革命性的 100 倍加速，可立即用于基于馮·諾依曼的標準計算機設計，以實現(xiàn)「CPU 2.0」級別的吞吐量。PPU 還消除了在高性能應用程序中對 CPU 指令使用昂貴的 GPU 進行加速的需要。

Flow 稱，片上集成的 PPU 內(nèi)核越多，獲得的性能提升就越高。同時，SoC 當中的其他計算單元也將受益于 PPU 的性能的提升，以及 PPU 對 CPU 性能的提升。

此外，通過 Flow 提供的編譯器對 PPU 進行重新編譯，PPU 與該 CPU 架構(gòu)的每個現(xiàn)有軟件應用程序可完全向后兼容，可以大大加速所有現(xiàn)有軟件和應用程序中的現(xiàn)有并行功能，而無需更改任何軟件。

從應用來看，F(xiàn)low 的突破性架構(gòu)將可增強嵌入式系統(tǒng)和數(shù)據(jù)中心的性能，適用于邊緣和云計算、AI 云、跨 5G/6G 的多媒體編解碼器、自動駕駛汽車系統(tǒng)、軍用級計算等用途。

目前，F(xiàn)low 已經(jīng)在與來自世界各地的主要半導體供應商進行初步討論，以尋求下一代 CPU 性能的「圣杯」。更多技術(shù)細節(jié)將在 2024 年下半年公開分享。

Flow Computing 聯(lián)合創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官 Timo Valtonen 表示：「在過去的幾十年里，CPU 性能只有漸進式的改進，這導致了 CPU 實際上已成為計算中最薄弱的環(huán)節(jié)，因為它的順序架構(gòu)并不理想。為了滿足對更多計算性能的不斷增長的需求，CPU 性能的新時代已成為必要條件，這在很大程度上是由人工智能以及邊緣和云計算的需求推動的。Flow 打算通過其全新的并行性能單元（PPU）架構(gòu)引領(lǐng) SuperCPU 革命，使任何 CPU 的性能提升 100 倍，無論架構(gòu)如何，并具有完全的向后軟件兼容性?！?/p>