思尔芯助力中微电自研高性能安全GPU芯片开发

 

 
思尔芯（S2C）近日宣布，公司全芯片原型验证解决方案成功协助中微电（全称“深圳中微电科技有限公司”）首款拥有自主知识产权的高性能桌面电脑GPU芯片——“南风一号”流片成功。

GPU 就是图形处理器，是一种专门在个人电脑、游戏机和一些平板电脑上做图像和图形相关运算工作的微处理器。如果按功能划分，GPU主要分为侧重图形图像的渲染GPU和侧重通用计算的GPGPU。GPU是一个高门槛且重积累的领域。虽然GPU发展迅速，但我国在高端GPU领域缺席多年，尤其是在高性能自主安全GPU芯片这一细分领域。与巨大缺口相对应的是市场的巨大需求。

早期 GPU 多被用于图形的计算和处理，因为图形数据的处理往往涉及到大量大型矩阵运算。随着数智化时代的到来，GPU靠着强大的计算能力成了AI时代的算力核心。例如5G、AI、游戏等应用的发展，对高端服务器的图形计算需求旺盛，GPU为如今多元化的应用提供支持。此外， GPU 也常被用于需要大量重复计算的数据挖掘领域，如机器学习，深度学习等。从如今火爆全球的ChatGPT 来看，之所以能够如此“像”人，并惊艳全球，其背后离不开GPU大算力的支持。可以说，如今整个数字经济的发展极度依赖GPU算力。

中微电的“南风”系列便是高性能GPU 的代表，除了满足信创产业链高端办公电脑以及家庭娱乐等民用市场需求外，还能提供高性能的并行计算能力，满足服务器、训练机、边缘计算、数据中心等人工智能市场需求。

此次中微电成功流片的“南风一号”是一款拥有自主知识产权的高性能桌面电脑GPU芯片，主要提供计算机显示功能，可满足党政、金融、教育、医疗及安防等信创产业链专用整机电脑PC显卡的需求。 “南风一号”的开发从概念设计、开发验证、交付流片到样片点亮历经了18个月，完成了MVP核处理器架构、GPU核心自主知识产权IP、MVP指令集、编译器、验证模型、软件驱动程序及系统适配等多项自主创新技术突破，实现了国产GPU研发安全可信、更新迭代的能力。

中微电的研发总监表示：“GPU尽管需求巨大，但高性能GPU的开发竞争激烈，门槛高，周期长，也绝非是简单的芯片设计，较一般芯片更复杂，系统更庞大，涉及面更广。此次 ‘南风一号’的流片成功，采用了思尔芯提供的Prodigy芯神瞳原型验证解决方案，实现在先进SoC设计中复杂的系统级功能验证，并提早进行软件开发及软硬件协同设计，从而加快我们整个芯片产品上市的速度，抢占市场先机。”

（在 Virtex UltraScale (VU) Prodigy 逻辑系统进行 SoC 验证）

针对中微电高性能GPU芯片设计面临的挑战，思尔芯为其提供了完整原型验证解决方案，包含四核 VU440 和 双核 VU440 的LS 两款测试平台，以及配套软件工具、深度调试套件和外置应用库，全面帮助中微电提高GPU设计效率。
产品特点：

• 产品容量大，灵活易扩展，满足GPU设计验证时的高算力需求
• 提供了4,608个高逻辑密度和高吞吐量I/O
• 176个GTH收发器，用于高带宽数据传输
• 支撑多套级联，以及丰富的子卡接口库，帮助快速构建更大的目标原型系统
• 紧凑、圆滑、一体化设计，提供了干净、便携、有序的工作环境
• 可支持原型系统远程管理

（图为单颗FPGA利用率报告）

 
在搭建验证系统时，思尔芯为中微电GPU芯片研发提供了丰富的子卡，包括PCIE、HDMI、DDR、GPIO等，其中高速接口的线速率达到了7.8Gbps以上。

思尔芯的副总裁陈英仁先生表示：“近年来由于大数据、AI的快速发展，先进的技术不断推进现有的GPU芯片迭代升级，GPU 再也不仅限于图形处理，更多应用于大量重复计算的数据挖掘领域，如机器学习，深度学习等。另一方面国产替代的进程不断加快，市场也对高性能自主安全GPU芯片提出了更高的要求。对于思尔芯而言，我们已成立近20年，早已有了成熟的芯片功能验证产品，帮助整个芯片产业完成国产替代。此次思尔芯很高兴能与中微电展开深度合作，协助其 ‘南风’系列的高性能GPU芯片快速研发，积极推进国产GPU技术自主更新迭代和产品市场化，加速产品在信创产业链、智能家居，边缘计算和人工智能等各大领域大放异彩。”