发展空天地一体化信息网络已成为6G的共识,到下一代6G通信的实现需要地面蜂窝通信与卫星通信的 “双向奔赴”。无线通信的第一要义是覆盖面积,但5G时代仍有 80%以上的陆地区域和 95%以上的海洋区域无移动网络信号。
6G 在5G三大场景基础上增强和扩展,包含沉浸式通信、超大规模连接、极高可靠低时延、人工智能与通信的融合、感知与通信的融合、泛在连接等6G六大场景。此外,6G的空天地一体网络架构将以地面蜂窝移动网络为基础,结合宽带卫星通信的广覆盖、灵活部署、高效广播的特点,通过多种异构网络的深度融合来实现海陆空全覆盖。
“无线通讯最大的愿景,是用一张网覆盖整个人类社会,这对整个社会来讲是最经济、效率最高并且成本最低的方式。通过地面蜂窝网络与卫星通信的融合,可以实现海陆空的全面覆盖,以解决当前5G网络覆盖不足的问题。”珠海笛思科技有限公司CEO陈康在2024年滴水湖RISC-V产业论坛上一场题为《D8219:笛思“赤兔”数字前端(DFE)SoC》的演讲中说道,“当前的空天一体化网络主要是3GPP推荐的形式,我们(笛思科技)更关注在人工智能和通信融合、感知与通信融合等方面。”
无线通信套片解决方案
接着,演讲中介绍了公司的无线通信套片解决方案,该方案包括基带、波束赋形和中频芯片等关键组件。在容量需求方面,频谱复用率和系统容量大幅提高,16和32波束成为基本需求,芯片容量十倍增长;在方案成本上,ASIC能极大降低载荷系统功耗,降低成本,提高性能,提高可靠性;覆盖需求上,可以满足低成本补盲场景,比如地下停车场和电梯,也能无缝享受移动通信带来的体验;最后在制造成本方面,5G数百万站的部署带动无线通信ASIC产业链逐渐成熟,已经跨越ASIC规模经济的拐点,ASIC成本优势非常明显。
中频芯片
此外,演讲中详细介绍了公司首款中频芯片——赤兔8219 DFE SoC芯片的研发历程和技术特点。该芯片采用完整国产化设计,配置有符合RVA22 Profile的RV64应用处理器(芯来UX900),支持主线Linux。利用RISC-V的高度可扩展性,D8219支持异构算力和AI模型的部署,以极高效率执行专用算法,多项性能指标处于业界领先水平:CFR和DPD性能优异;支持4x200MHz/8x100MHz带宽;具有符号关断功能;载波资源池灵活可配并最大支持24个载波(4x6cc);支持与超大功率GaN高效PA的对接等。
同时,基于RISC-V的软件生态,D8219完整兼容客户现存软件系统,支撑平台化产品设计,解决了大功率基站无高性能、低成本、低功耗国产化工业级芯片可用的难题,满足覆盖宏站、微站、皮站、飞站、光纤直放站、无线直放站等5G/5.5G通信设备全系列应用场景。
“该中频芯片包括两个核:一个1.2GHz的APU,性能接近ARM A35;另一个为RISC-V+V+P的DPU,用于执行核心算法。”陈康表示,赤兔8219能够实现高性能DPD算法,并已成功被五家客户采纳,预计在第四季度量产出货。
数字波束赋形芯片
随后,笛思科技展示了公司的数字波束赋形(DBF)芯片,这款芯片适用于多天线系统,并采用了可重构架构设计,可根据不同应用场景进行配置。芯片内部集成了RISC-V+P的DSP Cluster,用于提升算力,支持多种波束赋形因子传输方式。
边缘推理算力芯片
演讲中还介绍了公司的边缘推理算力芯片,该芯片采用多核异构集成设计,内置自定义指令集,专为无线通信和AI算法优化。芯片具备张量处理器,支持10Gbps的数据处理速度,并提供全栈软件开发支持,包括算子库、应用库和应用Demo,以覆盖语言、专用、多模态和视觉等各类模型。
据介绍,RISC-V在笛思科技产品中的应用,包括多核处理器、张量处理器和全栈软件开发。陈康强调了自定义指令集在通信和AI算法优化中的重要性,并分享了在蝶形运算、矢量运算和稀疏矩阵压缩方面的技术成果:
- 自定义指令集,基于RISC-V VLIW和SIMD对无线通信基带领域和经典AI领域算法重点优化(CNN和Transformer),例如卷积,激活函数,矩阵乘法运算, 稀疏化等,可覆盖主流大模型架构。
- 张量处理器,Specint35/Core,Coremark约5.0,天量位宽512/1024位Load/Store 512/1024位,支持两个Load/Store并发,多个ALU并发,Tensor16TOPS/Core(int8)
- 全栈软件开发,基于AI和数字信号共用底层指令,可提供算子库和应用库支持及应用Demo,可覆盖语言、专用、多模态和视觉等多类大模型,便于行业客户开发自定义应用。
面临的挑战
陈康指出,在RISC-V生态系统中还有很多实际挑战,包括性能、功耗和面积(PPA)与竞争对手的差距、社区发行版的质量控制和兼容性问题,以及基础指令集扩展的标准化缺失。他强调,尽管RISC-V展现出巨大的潜力,但在实际工程应用中仍需克服诸多障碍。
最后,陈康总结道,随着5G向6G的演进,通信领域的变革将远超以往。他呼吁业界共同努力,推动RISC-V在通信领域的发展,以应对即将到来的6G时代带来的新机遇和挑战。
关于笛思科技
笛思科技成立于2022年,是设计、开发和销售无线通信ASIC芯片的半导体公司。瞄准下一代通信需求及国家安全重大战略方向,以自有核心IP算法为基础,从解决有无到实现系统方案最优、成本最低的跨越,基于通信链路提供整体芯片解决方案,实现从地基到天基的融合覆盖,致力于成为全球无线通信芯片行业的领军者。
公司由一批技术及产业背景深厚的专业人员组成,核心团队专注无线通信和数字芯片技术20年以上,具备顶级通信大厂的研发、产品管理和市场经验,拥有强大的射频及基带集成电路研发能力和产业化应用能力。公司总部位于珠海,并在成都、北京等地设有研发中心。