GreenWaves onthult GAP9: Ultra-laag-vermogen AI-accelerator bereikt 50 mW vermogen met 50 GOPS prestaties

LONDEN – GreenWaves heeft GAP9 aangekondigd, de next-generation ultra-laag-vermogen AI-accelerator die stroomverbruik met een factor vijf verlaagt ten opzichte van de voorganger GAP8, terwijl neurale-netwerk-workloads tien keer groter worden afgehandeld. De chip levert tot 50 GOPS bij een totale stroomtrekking van slechts 50 mW, dankzij architecturale verfijningen en een cutting-edge 22nm FD-SOI-proces van GlobalFoundries.

Gericht op edge AI-inferentie, uitblinkt GAP9 in batterijgevoede IoT-sensorknooppunten. GreenWaves rapporteert dat de chip MobileNet V1 kan draaien op 160 × 160-pixel afbeeldingen met een kanaal-schaalfactor van 0,25 in slechts 12 ms, met een verbruik van 806 µW per frame per seconde.

Gevestigd in Grenoble, Frankrijk, koos GreenWaves GlobalFoundries' 22nm FDX FD-SOI-proces om het stroomgebruik in een al efficiënte architectuur verder te onderdrukken.

"Voor GAP9 hebben we de GAP8-architectuur verfijnd met klantfeedback terwijl we overstapten op een marktleidend halfgeleiderproces," zei Martin Croome, Vice President of Marketing bij GreenWaves. "We hebben FD-SOI's body-biasing-capaciteit benut om nog lagere stroomverbruik te bereiken."

Architecturale verbeteringen

GAP9 omvat diverse cruciale verbeteringen:

• Kern-aantal en -verdeling: Tien RISC-V-kernen aandrijven nu de chip. Een kern fungeert als fabric-controller en low-intensity compute-engine, terwijl de overige negen een rekencluster vormen met een gedeeld L1-data-gebied. De nieuwste kern fungeert als task-group-master, het orchestratie van geheugenverplaatsingen en coördinatie van de andere acht kernen.
• Geheugenuitbreiding: Intern RAM is verdrievoudigd tot 1,6 MB, en geheugenbandbreedte is verhoogd tot 41,6 GB/s voor L1 en 7,2 GB/s voor L2.
• Kloksnelheid: GAP8 werkte op 175 MHz; GAP9 zal draaien op of nabij 400 MHz, wat een substantiële prestatiesprong levert.
• Power-state innovaties: Nieuwe toestanden, inclusief een "dozy"-modus die verbruik onder 1 mW houdt terwijl data wordt verworven, maken snelle wake-up mogelijk via een low-dropout-regulator. Dit vermindert time-to-first-instruction tot slechts een paar microseconden, een dramatische verbetering ten opzichte van GAP8's ~700 µs vertraging veroorzaakt door DC-DC-converter-stabilisatie.
• Transprecision Floating-Point: Alle tien kernen ondersteunen IEEE 16- en 32-bits floating-point, plus additionele 8- en 16-bits formaten met vectorisatie. Deze flexibiliteit verlaagt energie-eisen voor algoritmen die floating-point-rekenkunde vereisen.
• Gequantiseerde vectorisatie: GAP9 introduceert vectorized 4-bits en 2-bits operaties, voor toepassingen die diepe quantisatie exploiteren.
• Audio-interface: De chip bevat nu bi-directionele multi-kanaal audio-interfaces, wat de bruikbaarheid in audio-centrische IoT-implementaties uitbreidt.

De architectuur van GreenWaves' GAP9 ultra-laag-vermogen AI-chip gebruikt nu 10 RISC-V-kernen (Afbeelding: GreenWaves)

GAP9 is gepland voor massaproductie in 2021, met vroege monsters verwacht in de eerste helft van 2020. Croome merkte op dat de chip een prijs-premie van ongeveer 50% ten opzichte van GAP8 zal dragen. Ondanks de hogere kosten, anticipeert het bedrijf dat beide producten verschillende marktsegmenten zullen bedienen vooruitgaand.