GreenWaves Revela GAP9: Acelerador de IA Ultra-Baixo Consumo Alcança 50 GOPS com 50 mW

LONDRES – A GreenWaves anunciou o GAP9, o acelerador de IA de próxima geração ultra-baixo consumo que reduz o consumo de energia por um fator de cinco comparado ao seu predecessor, o GAP8, enquanto lida com cargas de trabalho de rede neural dez vezes maiores. O chip entrega até 50 GOPS com um consumo total de potência de apenas 50 mW, graças a refinamentos arquiteturais e um processo de ponta 22 nm FD-SOI da GlobalFoundries.

Direcionado a inferência de IA no edge, o GAP9 se destaca em nós de sensores IoT alimentados por bateria. A GreenWaves relata que o chip pode rodar MobileNet V1 em imagens de 160 × 160 pixels com fator de escala de canal de 0,25 em apenas 12 ms, consumindo 806 µW por frame por segundo.

Baseada em Grenoble, França, a GreenWaves selecionou o processo 22 nm FDX FD-SOI da GlobalFoundries para suprimir ainda mais o uso de energia em uma arquitetura já eficiente.

"Para o GAP9, refinamos a arquitetura GAP8 usando feedback de clientes enquanto mudamos para um processo de semicondutor líder de mercado", disse Martin Croome, Vice-Presidente de Marketing na GreenWaves. "Aproveitamos a capacidade de body-biasing do FD-SOI para alcançar consumo de energia ainda menor."

Melhorias Arquiteturais

O GAP9 incorpora vários aprimoramentos-chave:

• Contagem e Distribuição de Núcleos: Dez núcleos RISC-V agora alimentam o chip. Um núcleo funciona como controlador de tecido e motor de computação de baixa intensidade, enquanto os nove restantes formam um cluster de computação com área de dados L1 compartilhada. O núcleo mais novo atua como master de grupo de tarefas, orquestrando movimentos de memória e coordenando os outros oito núcleos.
• Expansão de Memória: RAM interna triplicou para 1,6 MB, e largura de banda de memória foi aumentada para 41,6 GB/s para L1 e 7,2 GB/s para L2.
• Velocidade de Clock: GAP8 operava a 175 MHz; GAP9 rodará a ou próximo a 400 MHz, entregando um salto substancial de performance.
• Inovações de Power-State: Novos estados, incluindo um modo "dozy" que mantém consumo abaixo de 1 mW enquanto dados são adquiridos, permitem wake-up rápido via regulador low-dropout. Isso reduz time-to-first-instruction para apenas alguns microssegundos, uma melhoria dramática sobre o atraso de ~700 µs do GAP8 causado pela estabilização do conversor DC-DC.
• Ponto Flutuante Transprecision: Todos os dez núcleos suportam ponto flutuante IEEE 16 e 32 bits, além de formatos adicionais de 8 e 16 bits com vetorização. Esta flexibilidade reduz demandas de energia para algoritmos que requerem aritmética de ponto flutuante.
• Vetorização Quantizada: GAP9 introduz operações vetorizadas de 4-bit e 2-bit, atendendo aplicações que exploram quantização profunda.
• Interface de Áudio: O chip agora inclui interfaces de áudio multi-canal bidirecionais, expandindo sua utilidade em implantações IoT centradas em áudio.

A arquitetura do chip de IA ultra-baixo consumo GAP9 da GreenWaves agora usa 10 núcleos RISC-V (Imagem: GreenWaves)

O GAP9 está previsto para produção em massa em 2021, com amostras iniciais esperadas no primeiro semestre de 2020. Croome observou que o chip terá um prêmio de preço de aproximadamente 50% comparado ao GAP8. Apesar do custo mais alto, a empresa antecipa que ambos os produtos servirão segmentos de mercado distintos movendo-se para frente.