GreenWaves enthüllt GAP9: Ultra-Low-Power KI-Beschleuniger erreicht 50 mW bei 50 GOPS Performance

LONDON – GreenWaves hat GAP9 angekündigt, den nächsten Generation Ultra-Low-Power KI-Beschleuniger, der Stromverbrauch um Faktor fünf im Vergleich zum Vorgänger GAP8 senkt, während er neuronale Netzwerk-Workloads zehnmal größer handhabt. Der Chip liefert bis zu 50 GOPS bei einem Gesamtstromverbrauch von nur 50 mW, dank architektonischer Verfeinerungen und einem fortschrittlichen 22 nm FD-SOI Prozess von GlobalFoundries.

Zielgerichtet auf Edge KI Inferenz, glänzt GAP9 in batteriebetriebenen IoT Sensor Nodes. GreenWaves berichtet, dass der Chip MobileNet V1 auf 160 × 160 Pixel Bildern mit Channel-Scaling-Faktor 0,25 in nur 12 ms ausführen kann, wobei 806 µW pro Frame pro Sekunde verbraucht werden.

Basiert in Grenoble, Frankreich, wählte GreenWaves GlobalFoundries' 22 nm FDX FD-SOI Prozess, um Stromverbrauch in einer bereits effizienten Architektur weiter zu unterdrücken.

„Für GAP9 haben wir die GAP8 Architektur mittels Kundenfeedback verfeinert und sind zu einem marktführenden Halbleiterprozess gewechselt“, sagte Martin Croome, VP Marketing bei GreenWaves. „Wir nutzten FD-SOIs Body-Biasing-Fähigkeit, um noch niedrigeren Stromverbrauch zu erreichen.“

Architektonische Verbesserungen

GAP9 beinhaltet mehrere Schlüsselverbesserungen:

• Kernanzahl und -verteilung: Zehn RISC-V Kerne treiben den Chip an. Ein Kern fungiert als Fabric Controller und Low-Intensity Compute Engine, während die verbleibenden neun einen Computation Cluster mit geteiltem L1 Data Area bilden. Der neueste Kern agiert als Task-Group Master, orchestriert Speicherbewegungen und koordiniert die anderen acht Kerne.
• Speichererweiterung: Internes RAM verdreifachte sich auf 1,6 MB, und Memory Bandwidth wurde auf 41,6 GB/s für L1 und 7,2 GB/s für L2 gesteigert.
• Taktrate: GAP8 operierte bei 175 MHz; GAP9 wird bei oder nahe 400 MHz laufen, was einen substanziellen Performance-Lift liefert.
• Power-State Innovationen: Neue States, einschließlich eines „Dozy“ Modus, der Verbrauch unter 1 mW hält während Daten akquiriert werden, ermöglichen schnelles Wake-Up via Low-Dropout Regulator. Dies reduziert Time-to-First-Instruction auf wenige Mikrosekunden, eine dramatische Verbesserung gegenüber GAP8s ~700 µs Verzögerung durch DC-DC Converter Stabilisierung.
• Transprecision Floating-Point: Alle zehn Kerne unterstützen IEEE 16- und 32-Bit Floating-Point, plus zusätzliche 8- und 16-Bit Formate mit Vektorisierung. Diese Flexibilität reduziert Energiebedarf für Algorithmen, die Floating-Point Arithmetik erfordern.
• Quantisierte Vektorisierung: GAP9 führt vektorisierte 4-Bit und 2-Bit Operationen ein, für Applikationen, die tiefe Quantisierung nutzen.
• Audio Interface: Der Chip beinhaltet nun bidirektionale Multi-Channel Audio Interfaces, was seinen Nutzen in Audio-zentrierten IoT Deployments erweitert.

Die Architektur von GreenWaves' GAP9 Ultra-Low-Power KI-Chip nutzt nun 10 RISC-V Kerne (Bild: GreenWaves)

GAP9 ist für Massenproduktion 2021 angesetzt, mit frühen Mustern in der ersten Hälfte 2020 erwartet. Croome merkte an, dass der Chip einen Preisaufschlag von ca. 50 % gegenüber GAP8 tragen wird. Trotz höherer Kosten erwartet das Unternehmen, dass beide Produkte künftig distincte Marktsegmente bedienen werden.