GreenWaves、GAP9発表：50mWで50 GOPS達成の超低消費電力AIアクセラレーター

ロンドン — GreenWavesは、前世代GAP8比で消費電力を5分の1に削減しながら、ニューラルネットワークワークロードを10倍処理できる次世代超低消費電力AIアクセラレーターGAP9を発表しました。アーキテクチャ改良とGlobalFoundriesの最先端22nm FD-SOIプロセスにより、総消費電力わずか50mWで最大50 GOPSを実現します。

エッジAI推論向けに設計されたGAP9は、電池駆動IoTセンサーノードで優れた性能を発揮。GreenWavesによると、チャネルスケーリング係数0.25で160×160ピクセル画像上のMobileNet V1をわずか12msで実行し、フレーム/秒あたり806µWで動作可能。

フランス・グルノーブル拠点のGreenWavesは、すでに効率的なアーキテクチャでさらなる省電力化を図るため、GlobalFoundriesの22nm FDX FD-SOIプロセスを選択しました。

「GAP9では、顧客フィードバックを活用してGAP8アーキテクチャを改良し、市場をリードする半導体プロセスへ移行しました」と、GreenWavesマーケティング担当VPのMartin Croome氏。「FD-SOIのボディバイアス機能を活用し、さらなる低消費電力化を達成しました。」

アーキテクチャ改良

GAP9にはいくつかの主要な改良が組み込まれています：

• コア数と配分：10個のRISC-Vコアがチップを駆動。1個はファブリックコントローラと低強度演算エンジンとして機能、残り9個が共有L1データエリアを持つ演算クラスタを形成。最新コアがタスクグループマスターとして、メモリ移動のオーケストレーションと他8コアの調整を担当。
• メモリ拡張：内部RAMが3倍の1.6MBに、メモリ帯域幅がL1で41.6GB/s、L2で7.2GB/sに向上。
• クロック速度：GAP8の175MHzから、GAP9は400MHz付近で動作し、大幅な性能向上。
• 電力状態の革新：データ取得中に1mW未満で維持する「dozy」モードなど新状態を追加。低ドロップアウトレギュレータ経由で迅速なウェイクアップを実現し、ファーストインストラクションまでの時間をわずか数マイクロ秒に短縮。GAP8のDC-DCコンバータ安定化による約700µs遅延を大幅改善。
• トランスプレシジョン浮動小数点：全10コアがIEEE 16/32ビット浮動小数点に加え、ベクトル化対応の追加8/16ビット形式をサポート。浮動小数点演算を要するアルゴリズムのエネルギー需要を削減。
• 量子化ベクトル化：4ビットと2ビットのベクトル化演算を導入。深い量子化を活用するアプリケーションに対応。
• オーディオインターフェース：双方向マルチチャネルオーディオインターフェースを搭載し、オーディオ中心IoT展開での用途拡大。

GreenWaves GAP9超低消費電力AIチップのアーキテクチャ、10 RISC-Vコアを採用（画像提供：GreenWaves）

GAP9は2021年に量産予定、初期サンプルは2020年上半期に提供見込み。Croome氏によると、GAP8比で約50%の価格プレミアムを見込む。高コストながら、両製品は今後異なる市場セグメントに対応すると予想されます。