浙江
一位知名硬件极客正尝试用 6.4 万颗廉价 RISC-V 微控制器，自行打造一块“自制 GPU”，并将显示面板与运算单元合而为一，构成一套极具实验性质的图形处理系统。 这位玩家名为 Matthias Balwierz，网名 Bitluni，他没有依赖一颗高性能 GPU，而是把图形计算任务分散到成千上万颗微控制器上，每一颗既是处理器，又直接对应屏幕上的一个像素。 每枚芯片上都焊接有一颗基础 RGB LED，最终形成一块由大量发光像素组成的“自发光计算阵列”。
如果要实现全高清显示，这种设计理论上需要超过 200 万颗芯片，成本和工程复杂度都难以承受。 因此，Balwierz 将目标缩减为 320×200 分辨率，即便如此，完整版本也仍需 6.4 万颗微控制器。 目前正在搭建的原型规模较小，由 8，192 颗芯片构成，安装在多块定制电路板上。 每块电路板负责一个 16×32 像素的区域，而这些电路板则以环形方式排布，灵感部分来自经典的 Cray-1 超级计算机设计，让整体看上去像一圈高密度闪烁的 LED 墙。
为了控制成本，项目放弃了功能更强、价格也更高的可寻址 RGB 灯珠，而是选择在每颗芯片上直接焊接一颗普通 RGB LED。 使用的核心器件是国产 QingKe CH570 微控制器，单价约 0.13 美元，内置 32 位 RISC-V CPU，最高主频可达 100 MHz，并集成 USB 控制器、2.4 GHz 射频收发模块和 Bluetooth 5.0 LE 支持，在价位上可谓“麻雀虽小，五脏俱全”。 即便如此，当数量上升到数以万计时，器件成本依然迅速累加：仅 6.4 万颗芯片的费用就超过 8，000 美元，还不包括电路板、电源及其他配套组件。
在系统架构上，Balwierz采用了分层管理方案，将大量“小芯片”编组管理，以避免所有控制逻辑都压在单一中央处理单元上。 每 32 颗 CH570 微控制器由一颗性能更强的 CH32V 控制芯片统一调度和协调，从而在大规模并行结构中维持基本秩序和同步。 这种层级化的设计既能保证规模扩展，又维持了系统的可控性和可靠性。
功耗是这项实验遇到的最大挑战之一。 单颗微控制器的电流需求大约为 10 毫安，看上去微不足道；但当数量上升到几千乃至几万时，总功耗就呈指数式堆叠。 当前原型系统的整体功率消耗约为 2，161 瓦，对应在 3.3 伏电压下约 655 安培电流。 为满足如此巨大的电流需求，Balwierz 选用了 Corsair WS3000 ATX 电源，并设计了定制电源转换模块，将 12 伏电压高效降压到 3.3 伏，同时能承受极高电流输出。
几乎所有硬件环节都由 Balwierz 自行设计和制作，包括电路板、供电系统以及测试工具。 项目中使用的是他首次尝试的六层 PCB 设计，已经接近 JLCPCB 制板能力的设计上限。 起初他曾考虑通过浸没式散热来解决大功耗下的发热问题，但出于成本和环保方面的顾虑，暂时搁置了这一方案。
在编程与生产流程上，这个项目同样充满“极客味”。 针对数以万计芯片的烧录需求，他并没有选择人工一颗颗刷写，而是自制了一款三针接触式编程工具，并借助 3D 打印机来实现自动定位。 具体做法是：将编程头安装到 3D 打印机的运动平台上，通过 Python 脚本向打印机发送 G-code 指令，让编程头依次精准移动到每一颗微控制器上，自动完成接触与烧录，大幅减少了重复而枯燥的手工操作。
目前，这一自制 GPU 项目仍处于相对早期的探索阶段，无论在性能、能效还是体积上，都无法与任何商用显卡相提并论。 不过，Balwierz 的目标本就不是做出一款“实用”的高性能显卡，而是验证一种极端思路：利用海量低成本处理单元构建分布式、强并行的图形处理系统，重新思考 GPU 的基本形态。 至于这套系统未来能否运行诸如《Doom》之类的经典游戏，目前还是未知数。 但至少，它已经有力展示了廉价元件在创新架构下的潜力——只要有人愿意跳出传统 GPU 设计框架，试着用完全不同的方式去重新定义“显卡”这一概念。
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