“一芯一像素”，用 6.4 万颗 0.13美元的RISC-V 自制一颗GPU

用 6.4 万颗 0.13 美元的 RISC-V 芯片，自制一颗GPU

硬件黑客 Bitluni 把每颗 MCU 当成一个像素：处理器和显示做在同一阵列上。不拼性能，拼的是分布式思路能。

商用 GPU 是一颗（或几颗）高度集成的大芯片；德国硬件黑客 Matthias Balwierz——更广为人知的网名是 Bitluni——走了完全相反的路：用成千上万颗廉价微控制器，拼出一套“自制 GPU”。

思路很直接：每颗芯片既是算力单元，也是一个像素。RGB LED 直接焊在 MCU 上，图形硬件和显示阵列合二为一。没有统一的大显存、大着色器阵列，而是无数小核并行干活。

圆形排布的 LED/芯片阵列，布局灵感来自 Cray-1（图源：TechSpot / 项目相关）

一、为什么是 320×200，而不是 1080p

按“一芯一像素”算，Full HD（1920×1080）要超过 200 万颗芯片——成本、功耗、布线、编程量都会失控。Bitluni 把目标压到经典的 320×200：完工时仍要 64,000 颗微控制器。

目前原型规模更小：8,192 颗芯片，装在定制电路板上。单板覆盖 16×32 像素块；多块板再拼成圆形阵列，形态上 loosely 致敬 Cray-1 超级计算机。看起来是密密麻麻闪烁的 LED 墙，其实每一颗灯背后都是一颗独立处理器。

二、芯片选型：QingKe CH570，约 0.13 美元/颗

核心器件是中国南京沁恒微电子的青稞（QingKe）CH570。单价约 0.13 美元，集成量不低：32 位 RISC-V CPU，最高约 100 MHz，带 USB 控制器、2.4 GHz 收发器，以及 Bluetooth 5.0 LE。

LED 也故意用基础 RGB，而不是更贵的可寻址灯珠——后者会把预算迅速抬飞。即便单颗便宜，扩到 6.4 万颗时，仅 MCU 物料就超过 8,000 美元；整机若算 PCB、供电、结构件，还会再高一截。

定制多层板与分块像素区域（图源：TechSpot / 项目相关）

系统没有“一颗中央大核管全部”。约每 32 颗 CH570 由一颗能力更强的 CH32V 做分组管理，形成分层协调：下层负责像素级运算与点亮，上层负责分块调度。这和传统 GPU 的调度层次不同，但目的类似——避免所有工作挤在单一瓶颈上。

三、真正的硬骨头：供电与电流

单颗芯片电流大约只有 10 mA，听起来无害。乘上数千颗，就是另一回事。现有配置功耗约 2,161 W，在 3.3 V 下折合电流大约 655 A。

供电方案是 Corsair WS3000 钛金电源，再配合定制降压把 12 V 转到 3.3 V 大电流输出。对做过大电流电源或服务器机柜的工程师来说，这已经不是“开发板玩玩”的量级，而是配电、走线截面积、接触电阻和局部压降都要认真算。

硬件几乎全是自制：PCB、供电、测试夹具都自己设计。作者提到这是他第一块六层板，设计上还顶到了 JLCPCB 的工艺边界。散热方面曾考虑浸没式液冷，但因成本和环境顾虑暂时搁置。

四、6 万颗芯片怎么烧录？用 3D 打印机当飞针

若靠手工逐颗烧录，项目时间会直接崩盘。Bitluni 的解法是：3D 打印三爪编程头，装到打印机运动滑架上，再用 Python 发 G-code，把触点精确压到每颗 MCU 的烧录焊盘上——相当于把 3D 打印机改成一台低成本自动飞针烧录机。

3D 打印机搭载的自动定位烧录装置（图源：TechSpot / 项目相关）

这类“用通用机床/打印机解决产线问题”的思路，在小批量硬件极客圈里很常见，也最能体现项目的工程趣味：难点往往不在算法，而在量产式的重复劳动如何自动化。

五、它不是要打 RTX，而是在做概念验证

项目仍处早期，性能上远不能和商用 GPU 比——作者本人也清楚，这并不是目标。更准确的定位是：验证“海量廉价、弱单核、强并行”能否构成一种另类图形处理架构；图形单元与显示像素物理绑定后，系统边界会变成什么样。

最终能否跑起 Doom 一类 demo，目前还说不准。对 EE 读者更有价值的，是几个可迁移的观察：

• 并行度可以买“数量”，但互联、同步、供电和可制造性会立刻变成主矛盾。

• 分层控制（CH570 + CH32V）是把复杂度从“一核统治”挪到“分域管理”。

• 自动化（烧录、测试）决定这种规模项目能不能做完，而不只是能不能做 demo。

当有人用 0.13美元一颗的 RISC-V MCU 重新定义“GPU 可以长什么样”时，答案未必能上架销售，但足够提醒一句：架构选择，有时比单点性能参数更有想象力。

整理自 TechSpot 报道 · 项目作者 Matthias Balwierz（Bitluni）
原文：https://www.techspot.com/news/113032-hardware-hacker-building-homemade-gpu-64000-tiny-risc.html

新思科技汽车芯片专场（7月16日 上海）