芯动力：自研RPP处理器架构，打破高性能和通用芯片的鸿沟

【编者按】2024年度IC风云榜再度升级，奖项扩展至35个、榜单增至59项，不仅在形式和深度上焕然一新，而且分类更加科学全面，产业触达程度更深、行业影响力持续扩大。本届评委会由半导体投资联盟超100家会员单位、500+半导体行业CEO共同担任，获奖名单将于2024半导体投资年会暨IC风云榜颁奖典礼上隆重揭晓，激发产业创新潜能，树立产业新标杆。

【候选企业】珠海市芯动力科技有限公司（以下简称：芯动力）

【候选奖项】年度优秀创新产品奖

集微网消息，随着科技的发展，世界对计算能力的需求不断增长，并行计算将迎来较大的市场爆发。但随着摩尔定律发展，工艺不停进步，复杂度不断提升，使得计算能力在提升的同时，带来的成本问题也很明显。因此一款综合性能均匀、部署快、成本低的并行计算芯片具有很大的发展空间，国产厂商芯动力意图深耕这一蓝海市场。

芯动力成立于2017年，总部位于广东省珠海市，目前在深圳、西安、美国均设有研发中心；现有自主研发可重构并行处理器（简称RPP）芯片架构，以独有的底层硬件设计，提供CUDA语言编程，及各项开发工具兼容CUDA生态，能打破高性能芯片和通用芯片的鸿沟，可以广泛应用在各个场景，为各行业在计算领域提供一体化的解决方案。

芯动力的可重构并行处理器（简称RPP）为公司核心技术，RPP架构使用专用芯片（ASIC）设计中常用的流水线方式，在一个2维阵列中，把大量的数据依次通过流水线的每个节点来同时完成多个指令所定义的计算。这样的高度并行计算架构可以达到非常高的面积效率和近似专用芯片的功耗效率。同时RPP并不需要专用的编译器对CUDA程序进行特殊的处理，是并行处理器的理想架构，支持具有广泛生态系统的CUDA语言。

RPP可以在日新月异的人工智能算法中快速跟进，在性能上达到与专用芯片媲美的功耗效率，把GPU的功耗大大降低。也就是说，该技术突破了通用GPU功耗高、效率低下的问题。与GPU相比，RPP具有更高计算密度。利用架构优越性，可以达到更高计算能力，从而降低服务器的成本，达到更低的功耗。RPP芯片使用14nm制造工艺，在同样的算力下占用更小的芯片面积，实现了低功耗和高能效的有效平衡。

基于此架构研发的第一代产品RPP-R8是一款具备高算力与低功耗的通用型GPGPU芯片，主要应用于边缘端高性能计算领域，目前该产品应用场景已覆盖工业自动化、智能驾驶、泛安防、物流检测、内容过滤、信号处理等领域。同时这颗芯片利用可重构并行处理架构的优越性，采用流水线的方式达到高算力与低功耗的双重优势。RPP-R8芯片的应用从本质上可有效的帮助企业降低开发成本和产品周期，加速产品迭代与扩展。

具体来讲，RPP-R8是一款面向边缘端市场设计的的国产芯片，具备全方位兼容CUDA的特性，这意味着开发者可以直接使用CUDA编程语言编写程序，无需进行复杂的代码转换。这一特性极大地降低开发者的门槛，提高开发效率。此外，RPP-R8算力可达到32TOPS@INT8和16TFLOPs@FP16，功耗远低于15W；它支持任何英伟达支持的深度学习网络模型，包括CNN、Transformer等，并且在剪枝和量化后的模型压缩比与国际先进水平相当，准确率下降不超过1%；RPP-R8还支持32路视频解码。

据悉，RPP-R8芯片的创新点体现在以下几个方面：

1、高效并行计算能力：RPP-R8采用可重构脉动阵列+CUDA编程模型，能够高效实现并行计算。它采用空间序列处理方式，在指令关系图上重新定义空间，将指令分发到空间中，并在不同的计算单元中按照指令关系树进行连接，从而在时间上实现大量数据的同时通过整个PE阵列，达到并行计算的目的。此外，RPP-R8还具有独立的SIMT指令集和多线程硬件支持，包括ThreadBlockID换算、ThreadBlock Scheduler和Event queue等功能。

2、高度集成计算单元：RPP-R8配备1024个ALU（算术逻辑单元），与对标芯片Nvidia AGX Xavier相比，具有更高的计算能力潜力。此外，RPP-R8总面积仅为110mm2，相对较小，却实现更高的计算能力，这对于嵌入式设备和边缘计算场景非常有利。

3、优秀能效比：RPP-R8在14nm工艺下，整个RPP核心面积为60平方毫米。它采用较大的片上内存24MB，远远超过了英伟达GP-GPU的片上内存。在现代的集成电路工艺下，功耗主要来自内存的访问，而RPP的设计通过使用较大的片上内存，减少片外存储的访问功耗，从而实现优秀的能效比。

4、灵活编程性：RPP-R8不仅具备专用芯片所没有的通用编程性，还支持RPP汇编语言和CUDA C/C++兼容。这使得软件商可以更快地部署应用，基本一天就可以完成迁移。

芯动力积极投入研发，研发人员占比超83%。在资本市场的支持下，该公司已于2021年完成A+轮融资。

展望未来，芯动力将继续秉承“创新驱动，质量第一”的理念，以市场需求为导向，以技术创新为动力，致力于利用RPP技术，为未来的计算和应用领域带来更深远的影响。

【奖项申报入口】

2024半导体投资年会暨IC风云榜颁奖典礼将于2023年12月举办，奖项申报已启动，目前征集与候选企业/机构报道正在进行，欢迎报名参与，共赴行业盛宴！

【年度优秀创新产品奖】

旨在表彰补短板、填空白或实现国产替代，对于我国半导体产业链自立自强发展具有重要意义的企业。

【报名条件】

1、深耕半导体某一细分领域，近一年内实现新产品的研发及产业化；

2、产品的技术创新性强，具有自主知识产权，产生一定效益，促进完善供应链自立自强；

【评选标准】

1、技术或产品的主要性能和指标；（30%）

2、技术的创新性；（40%）

3、产品销量情况；（30%）

（校对/张杰）