GreenWaves dévoile GAP9 : accélérateur IA ultra-basse consommation 50 mW / 50 GOPS

LONDRES – GreenWaves a annoncé GAP9, l'accélérateur IA ultra-basse consommation de nouvelle génération qui réduit la consommation d'énergie d'un facteur cinq par rapport à son prédécesseur GAP8, tout en gérant des charges de travail de réseaux de neurones dix fois plus grandes. La puce délivre jusqu'à 50 GOPS pour une consommation totale de seulement 50 mW, grâce à des raffinements architecturaux et un processus 22 nm FD-SOI de pointe de GlobalFoundries.

Ciblant l'inférence IA en périphérie, GAP9 excelle dans les nœuds capteurs IoT alimentés par batterie. GreenWaves rapporte que la puce peut exécuter MobileNet V1 sur images 160 × 160 pixels avec un facteur d'échelle de canaux de 0,25 en seulement 12 ms, consommant 806 µW par image par seconde.

Basée à Grenoble, France, GreenWaves a sélectionné le processus 22 nm FDX FD-SOI de GlobalFoundries pour supprimer davantage la consommation d'énergie dans une architecture déjà efficace.

« Pour GAP9, nous avons affiné l'architecture GAP8 avec les retours clients tout en migrant vers un processus semi-conducteur leader du marché », a déclaré Martin Croome, VP Marketing chez GreenWaves. « Nous avons exploité la capacité de body-biasing du FD-SOI pour atteindre une consommation d'énergie encore plus faible. »

Améliorations architecturales

GAP9 intègre plusieurs améliorations clés :

• Nombre et distribution des cœurs : Dix cœurs RISC-V alimentent maintenant la puce. Un cœur fonctionne comme contrôleur de tissu et moteur de calcul basse intensité, tandis que les neuf restants forment un cluster de calcul avec zone de données L1 partagée. Le nouveau cœur agit comme maître de groupe de tâches, orchestrant les mouvements mémoire et coordonnant les huit autres cœurs.
• Expansion mémoire : La RAM interne a triplé à 1,6 Mo, et la bande passante mémoire a été boostée à 41,6 Go/s pour L1 et 7,2 Go/s pour L2.
• Vitesse d'horloge : GAP8 opérait à 175 MHz ; GAP9 tournera à ou près de 400 MHz, délivrant un gain de performance substantiel.
• Innovations états d'énergie : Nouveaux états, incluant un mode « dozy » maintenant la consommation sous 1 mW pendant l'acquisition de données, permettent un réveil rapide via un régulateur low-dropout. Cela réduit le time-to-first-instruction à quelques microsecondes, amélioration dramatique sur le délai ~700 µs de GAP8 causé par la stabilisation du convertisseur DC-DC.
• Virgule flottante transprécision : Les dix cœurs supportent l'IEEE 16 et 32 bits flottants, plus formats 8 et 16 bits additionnels avec vectorisation. Cette flexibilité réduit les demandes énergétiques pour algorithmes nécessitant l'arithmétique flottante.
• Vectorisation quantifiée : GAP9 introduit des opérations vectorisées 4 bits et 2 bits, pour applications exploitant la quantification profonde.
• Interface audio : La puce inclut maintenant des interfaces audio bidirectionnelles multi-canaux, étendant son utilité dans les déploiements IoT audio-centrés.

L'architecture de la puce IA ultra-basse consommation GAP9 de GreenWaves utilise maintenant 10 cœurs RISC-V (Image : GreenWaves)

GAP9 est prévu pour production de masse en 2021, avec échantillons précoces attendus première moitié 2020. Croome a noté que la puce portera une prime de prix d'environ 50 % comparé à GAP8. Malgré le coût plus élevé, l'entreprise anticipe que les deux produits serviront des segments de marché distincts avançant.