RISC-V_Core（リスク・ファイブ）

◆　RISC-V Core（リスク・ファイブ）関係　作成 2024.01.03　更新 2024.05.05

　　小型・格安な RISC-V kits　　中国製はレジストが黒色

◆　近年、進化した低消費電力で低価格な高性能RISC-VコアのSoCやSiP, MCU種類も年々増えており、RISC-Vコア系のSoCやSiP, MCUの選択肢が増えた。計測制御関係での応用できる低消費電力で低価格なRISC-Vコアのマルチ・コア・ボード( MPU Board & CPU Board ) を取りあげていきたいと考えております。

　某OA-OS用PCと同等なコンパクトなミニサイズの高性能GPU内蔵ボードでは、CPUに冷却ファンを必要とし、その消費電力が500W～1kWにも達するようなボードは敬遠され、熱暴走によるシステム・ダウンが発生すると制御システム誤動作による重大な人身事故や設備損傷等の損害が発生します。　2024.01.03

◆　進化する高性能なRISC-VコアのSoCやSiP製品　作成 2024.01.03

　近年、RISC-VコアのSoCやSiP, MCUは中国が活発であり、残念なことに、国内ではルネサス社のみがRISC-VコアのSoCや MCUを製品化しているが、他の国内メーカーではRISC-VコアのSoCやSiP, MCU製品を発売しないようである。
　最近、米国と中国との最先端半導体技術規制に日本も巻き込まれ、国の補助金により国内に最先端半導体工場を建設しており、最先端半導体が中国や韓国よりも優れたCPUコアのSoCやSiP, MCUを製造できると思われているようであり、大変、残念なことである。　2024.01.03

　既に、他国で開発・製品化されたARM系コアやGPUコアの3nm・SoCと同等な3nmのSoC製造しても、他国でプロセス製造3nmのSoC製品がスマホ用に出荷されており、1.5nmのSoC製品も来年か再来年頃に出荷されるようである。
　某大手企業では、最先端半導体の開発関係に積極的に投資する企業が少なく、新技術・日本独自のRISC-Vコア・SoC等の開発ができるとは思えない。今頃になって、国が補助金を大手企業に提供しているが既に手遅れと言わざるを得ない。最先端半導体では台湾や韓国、中国に追い越されたと認識することが重要である。
　ラピダス社には期待したいが、ラピダス社の工場でどのような最先端半導体の製品を製造するか不明であり、低価格なRISC-VコアやARMコア, RXコアのSoC, SiP等を製造することはないと思われる。5～10前に最先端半導体の工場を建設していればよかったのであろう。　2024.01.03

◆　製品化されているRISC-VコアのSoCやSiP　作成2024.01.03　更新 2024.05.05

　近年、RISC-VコアのSoCやSiP, MCUは台湾製や中国製品が多く、その製品をリストアップしました。

MPU & MCU	動作周波数	コア数	パイプライン　　(stage)数	プロセス製造
Milk-V Pioneer SG2042 (C920)	2.0GHz	64	12 ステージ	5 nm
Milk-V Oasis SG2380 (P670)	2.5GHz	16	12 ステージ　?	5 nm
Milk-V Meles T-Head 　TH1520	2.0GHz	4	8 ステージ ?	12 nm
Milk-V Mars JH7110	1.5GHz	4	7 ステージ ?	28 nm
Milk-V Duo (CV1800B)　※-4	1.0GHz/700MHz	2	5 ステージ ?	? nm
Milk-V Duo 256 (SG2002) C906 + A53	1.0GHz/700MHz	2	5 ステージ ?	? nm
Milk-V Duo S (SG2000) C906 + A53	1.0GHz/700MHz	2	5 ステージ ?	? nm
RZ/Fize　RISC-V(AX45)	1.0GHz	1	8 ステージ	? nm
K230 C908 + KPU + VPU	1.6GHz/800MHz	2	5 ステージ	28 nm
K510 RISC-V + KPU + DSP	800MHz	3	5 ステージ	28 nm
K210 RISC-V + KPU	400MHz	2	5 ステージ	28 nm
Micro Magic　※-3	11 GHz Max 13 GHz	1	? ステージ	? nm
R128-s2 C906+HiFi-DSP+M33	600MHz/400NHz	2	5 ステージ	28 nm ?
Lockfox Pico RV1103　※-1	1.2GHz/400MHz	2	5 ステージ	14 nm
LicheeRV Nano (SG2002) C906 + A53	1.0GHz/700MHz	2	5 ステージ ?	? nm
Lichee Pi 4A TH1520 　C910+E902	1.8GHz/400MHz	5	8 ステージ	12 nm
Vision Five 2 JH7110	1.5GHz	4	7 ステージ	28 nm
Pine64-star64 JH7110	1.5GHz	4	7 ステージ	28 nm
V851 C906 + ARM A7	600MHz/900MHz	2	5 ステージ	28 nm
V853 E906 + ARM A7	1.0GHz/? MHz	2	5 ステージ	22 nm ?
RISC-V XuanTie C910	1.8GHz	4	12 ステージ	22 nm ?
D1s/F133　RISC-V(C906)	1.0GHz	1	5 ステージ	22 nm
P470　RISC-V(RV64GC)	3.4GHz	4	8 ステージ	5 nm
P8700　RISC-V(RV64GHC) MIPS	2.5GHz　※-2	8	16 ステージ	5 nm ?
BL808 C906+E906 Core x 3	480MHz/320MHz	3	5 ステージ	28 nm ?
BL616/BL618	320MHz	1	5 ステージ ?	28 nm
Sipeed Bouffalo BL702	144MHz	1	? ステージ	28 nm ?
Bouffalo BL602 SiFive E24	192MHz	1	? ステージ	28 nm ?
ESP32-S2, S3 LX7 RV32IMC	240MHz	1	? ステージ	40 nm
GD32VF103 RV32IMC	108MHz	1	2 ステージ	? nm
CH32V003, V203, V307 RV32	48～144MHz	1	? ステージ	? nm
Parallella　E16G301　※-2	1.0 GHzHz	16	? ステージ	65 nm
Parallella　EPiphany-IV　E64G401 ※-2	800 MHzHz	64	? ステージ	28 nm

　上記のリスト以外にも多数のRISC-VコアのSoCやSiP, MCUがあり、RISC-V+ARMコアの混合タイプも多い。
小ピン・マイコンのGD32VF103はSTM32F103シリーズのMCUとピン互換性であるようであり、パッケージはQFN48や QFP48,QFP64,QFP100等がある。ADCやDAC, Timer, PWM等の互換性有無は不明です。　2024.01.03

　※-2　2012年にParallellaからE16G301とE64G401（28 nm）が発表され、その後、今日でもE16G301ボード製品として約23,000円で販売されている。
　2012年当時としては高性能な RISC-SoC／E64G401は演算性能が 70GFLPOPs/w、Max. 102GFLPOPs/max. 2Wと低消費電力であり、2012年頃のCore i7-2600・HD2000 96GFLOPs/TDP 95Wに対し消費電力 100分の2と劇的な低消費電力の性能であった。ARM系のGPU性能も20GFLOPs程度と高性能ではなかった。残念なことにE64G401搭載ボードが販売されていない。　2024.04.14

　　激安・小型Milkv Duo ボード　　1GHz Dual + TPUコア

　※-4　Milkv Duo ボードはRSIC-V 1GHzデュアルコアとTPUコア、64MBメモリのSiP タイプであり、TPUの性能が 0.5TOPs とラズパイ・ピコよりも格段に高性能です。なによりも、低消費電力なのが大変良い。
　　Milkv Duo ボードをベアメタル・ソフトで稼働させたいが、とりあえず、GUI なしLinux 上でソフトのデバックをUbuntu-PC上・クロス・gcc/g++コンパイラーでソフト開発をしたほうが早く完成させられる。
　　レイトレーシング・ソフトと人口知能処理のランタイム・ソフトをコンパイルし実行した結果、充分な性能です。　2023.12.30

　※-3　2020年に米国のMicro MagicからRSIC-V Core max 13GHzが発表されているが、残念なことにそのRSIC-V Coreボードが製品として販売されない。
　Micro MagicのRSIC-V Coreは4.25GHz/200mW低消費電力であり、コアマーク（Core Mark）性能が55,000とAMD社・Ryzen 4700u 2～4.1GHz（消費電力 TDP15～25W）に対し約4倍（コア当り）高性能です。　2024.04.14

　※-1　Lockfox Pico はSDカードでブートするイメージ作成ソフトがWindows-PCのみであり、このソフトではSDカードに書込みができずハマってしまった。Linux（Ubuntu等）に対応したイメージ作成ソフトとすべきあったと思う。その点、低価格なMilk-V DuoやLichee RV(C906)はすんなりと動作し、RISC-Vコア用のgcc/g++も最適化が良いようです。ESP32やRaspberry Pi Pico（ラズパイ・ピコ）よりも格段に高性能です。　2024.01.05

　※-2　元MIPS社のRISC-VコアP8700 Octa Core 2.5GHzは16 ステージであり、クラスータ接続で512コアが可能であり、サーバー関係への参入なのでしょう。x86-64コア系も厳しい競争となりそうです。　2024.01.05

◆　RISC-VコアのTinyML-RunとTimeFor-Loopのベンチマーク　作成2024.01.03

　　RISC-Vコアのクロス・コンパイラーgcc/g++はARM系のクロス・コンパイラーgcc/g++のようにコアの種類が多く、コンパイラーオプション設定やライブラリー関係でハマることが少ないので初心者にはよいと思います。
　　Linux環境でのソフト実行あれば、悩むことも少なくプログラミングが楽であり、激安のボードが魅力的です。
　　Windows環境ではクロス・コンパイラーを構築する気にならないが、MacOS環境では若干ハマることがあり、ARM系コアボードはLinuxやRTOSの利用が多いのでUbuntu環境がベターなようです。

　　種々のコア・人工知能TinyML-RunTimeベンチマークはこちらのページです。
　　レイトレーシング（RayTracing）ベンチマークはこちらのページです。
　　For-Loopベンチマークはこちらのページです。

◆　x86-64コア等の消費電力が増大傾向　作成2024.01.05

　x86-64コアは高性能でマルチコアのGPUをチップ内に実装する傾向となり、GPU-PCIカードだけでも200～500Wの消費電力であり、その消費電力が電気ヒーターのような1kW弱のＰＣも存在する。脱炭素CO2の削減と言われている時代に逆行している。
　高性能なx86-64+GPUコアはCPUコア数8（Octa）とGPUコア数十個となり、小型なゲーム機等に実装されており、その消費電力がTDP50～90W程度と約20Ahリチウム・バッテリーで駆動時間が１時間程度である。
　小型なゲーム機としては破格な13～20万円であり、低価格なARM系の小型なゲーム機2万円程度と比較し8～10倍程度と高価である。
　プレステPS5はAMD Zen2 SoC 3.5GHz Octaコア + GPUコアであり、その消費電力も最大350Wと低消費電力とは言えない。価格は６万円程度と低価格ではない。　2024.01.05

　その点、RISC-Vコアは64コアで120W程度と1kW弱のＰＣと比較すれば低消費電力てす。64コアRISC-Vの性能はx86-64 Core-Octa + GPUコアのゲーム機よりも約６倍高性能、RasPi-4よりも約20倍高性能です。但し、64コアRISC-V・ＰＣの価格は$1200程度と低価格でないことが残念です。
　16コアRISC-VのMilk-V Oasis SG2380 (SiFive-P670 + GPU) があり、動作クロックが2.5GHzと高性能であり価格も$120と手頃です。早く、発売してほしい。　2024.01.05