在精簡指令集(RISC) CPU產業,Arm與MIPS曾經是旗鼓相當的競爭對手,且兩家公司的CPU核心各有其特色:Arm擁有業界最優秀的省電能力,MIPS則是在資料處理性能方面擁有明顯優勢。因此,在CPU智財授權領域,兩家公司可說是一時瑜亮。
然而,在行動通訊大行其道的2000~2020年這十年間,Arm一路成長,如今已是全球最大的矽智財授權公司,MIPS的營運則是歷經幾番浮沉,甚至一度遇到母公司Wave Computing聲請破產重整的亂流。直到2023年9月,董事會從德州儀器(TI)找來熟悉嵌入式運算與汽車晶片產業的Sameer Wasson出任執行長後,隊伍才重新整頓好,並於近期發表新一代針對汽車ADAS應用設計的P8500核心。
鎖定AI/自駕車應用 MIPS再出發
Sameer Wasson表示,MIPS自創立以來,一直都是一家以資料處理能力見長的處理器供應商。因此,只要是需要處理大量資料的應用,都是MIPS核心有機會的市場。目前MIPS選擇以AI、資料中心,及自駕車必備的ADAS作為目標市場。這些市場都跟過去MIPS的核心市場–網通晶片與機上盒(STB)晶片,有相似的規格需求。例如資料處理的即時性十分關鍵,且應用對處理器的效能要求相對較高。
MIPS近期發表的P8700核心,就是一個針對汽車ADAS設計的處理器IP。P8700核心採用基於RISC-V指令集架構(ISA)的多核/多叢集和多執行緒CPU,目前正與多家主要OEM合作進行批量生產。例如Mobileye的EyeQ SoC,就採用了P8700核心。汽車市場需要能夠即時處理來自多個感測器的大量資料,並以高效方式為AI加速器進行處理的CPU。MIPS多執行緒和其他針對汽車應用客製化的架構掛鉤,使其成為數據密集型處理任務的有力核心。這將使汽車OEM擁有高性能運算系統,消耗更少電量,並更有效地利用AI加速器。
Wasson分析,目前典型的ADAS和自動駕駛處理器,往往是透過堆更多核心數量跟拉高時脈的方式來提高處理器性能。這種方法很直觀,但代價就是更大的晶片面積與功耗。P8700具有多執行緒和節能架構,使MIPS的客戶能夠用更少的CPU核心和更低的熱設計功耗(TDP),滿足客戶對運算效能的需求,從而使OEM能夠以經濟實惠且高度可擴展的方式開發下一代ADAS與自駕系統。
P8700還可提供高效、最佳化且低功耗的延遲敏感解決方案(專門針對中斷負載多感測器平台)來緩解資料傳輸效率低下所造成的效能瓶頸。對於具有AI自主軟體堆疊的L2+ ADAS系統,P8700還可以卸載深度學習中不易量化的核心處理元素,並通過基於稀疏性的卷積處理函數來減少處理元素,從而使AI堆疊軟體利用率和效率提高30%以上。
除了自駕系統與ADAS之外,資料中心網路基礎設備也是MIPS鎖定的應用市場,目前MIPS正在針對這類應用開發新的核心架構,以滿足資料中心及AI運算對網路性能的需求。同時,MIPS也已加入UALink聯盟,將針對加速器互連應用提出相關解決方案。
加入RISC-V陣營 微架構實現差異化
除了針對運算密集應用持續推出新的CPU核心之外,MIPS同時也在進行產品線調整,計畫將仍採用MIPS專有ISA與舊核心的客戶逐漸引導到基於RISC-V ISA的新一代核心。目前除了少數客戶還未轉移,大多數客戶都已經轉向RISC-V。
為何MIPS要放棄自己專有的ISA,轉向開源的RISC-V?成為RISC-V生態系的一份子,不是會面對更激烈的同質競爭嗎?Wasson認為,這種觀點是一種慣性思維。擁有專屬ISA固然可以對生態系的發展擁有較高的主控權,但未必能給處理器供應商帶來競爭上的優勢。舉例來說,x86處理器市場上,英特爾(Intel)是主導者,但超微(AMD)已經跟英特爾纏鬥數十年,雙方競爭一直很激烈,最終受益的則是PC跟伺服器產業,以及廣大的用戶。良性競爭永遠是件好事。
事實上,處理器業者之間的競爭,應該是微架構(Micro Architecture)的競爭。在同一個ISA下,誰的微架構更有效率,有更好的效能與功耗表現,誰就能在市場競爭中成為贏家。所以,即便MIPS全面轉向RISC-V,也不擔心會跟其他RISC-V CPU供應商陷入惡性競爭。因為MIPS有獨特的微架構,在運算密集的應用市場上,有信心能勝過RISC-V生態系裡的其他同業。
從生態系的角度來看,最成功的ISA應該是普世的(Universal),這樣才不會綁架用戶跟開發者。每一家處理器業者則得靠自己設計功力跟對應用需求的理解,開發出有競爭力的產品,爭取開發者跟客戶。目前處理器產業的三大ISA裡面,RISC-V最有機會能做到這一點。這也是RISC-V生態系近年來能蓬勃發展的主要原因。