Google Coral NPU แบบโอเพนซอร์ส ที่ใช้ RISC-V ได้ถูกรวมเข้าไว้ใน Synaptics SL2610 Edge AI SoC แล้ว

Google เปิดตัวแพลตฟอร์ม Coral NPU แบบ full-stack ที่เป็นโอเพนซอร์ส และใช้สถาปัตยกรรม RISC-V สำหรับการประมวลผล AI แบบ Always-on บนอุปกรณ์ Edge กำลังต่ำและอุปกรณ์สวมใส่ได้ โดยชิปตัวแรกที่รวม Coral NPU เข้ามาคือซีรีส์ Synaptics Astra SL2610 ที่กำลังจะเปิดตัวเร็ว ๆ นี้

Google Coral NPU

Coral NPU มีเป้าหมายเพื่อแก้ปัญหาการกระจัดกระจายของซอฟต์แวร์ใน AI accelerators ระดับ entry-level ซึ่งทำให้การพัฒนาโปรแกรมทำได้ยาก โดยการเปิดตัว NPU แบบโอเพนซอร์ส พร้อมกับ ซอร์สโค้ดที่เกี่ยวข้อง Google หวังว่าการออกแบบนี้จะถูกนำไปใช้โดยผู้ผลิตชิป (silicon vendors) ช่วยลดความกระจัดกระจายของซอฟต์แวร์ในระยะยาว และช่วยให้นักพัฒนา Machine Learning (ML) สามารถนำผลิตภัณฑ์ออกสู่ตลาดได้รวดเร็วยิ่งขึ้น

โดยต่อยอดจากการพัฒนาของแพลตฟอร์ม Coral รุ่นเดิม, Coral NPU แบบโอเพนซอร์สรุ่นใหม่ ประกอบด้วยองค์ประกอบหลัก 3 ส่วน ได้แก่:

Scalar Core – คอร์ RISC-V แบบน้ำหนักเบา ที่สามารถเขียนโปรแกรมได้ด้วยภาษา C ทำหน้าที่จัดการการไหลของข้อมูลไปยังคอร์ประมวลผลส่วนหลัง ใช้โมเดลการทำงานแบบ “run-to-completion” เพื่อให้ได้การใช้พลังงานที่ต่ำมาก และรองรับการทำงานทั่วไปแบบ CPU
Vector Execution Unit – โคโปรเซสเซอร์แบบ Single Instruction Multiple Data (SIMD) ที่รองรับชุดคำสั่ง RISC-V Vector (RVV) v1.0
Matrix Execution Unit – เครื่องยนต์ Multiply-Accumulate (MAC) สำหรับการคูณ-บวกของเมทริกซ์แบบ quantized outer product ที่ออกแบบมาโดยเฉพาะเพื่อเร่งการประมวลผลของ neural network โดยคอร์เมทริกซ์นี้ยังอยู่ในระหว่างการพัฒนา และจะเปิดเผยบน GitHub พร้อมกับส่วนประกอบอื่น ๆ ภายในปีนี้

นอกจากแบบอ้างอิงของฮาร์ดแวร์ (hardware reference design) สำหรับ NPU ซึ่งเป็นประโยชน์ต่อผู้ออกแบบ SoC แล้ว Google ยังเตรียมเปิดตัวชุดเครื่องมือซอฟต์แวร์เพิ่มเติม ได้แก่ TFLM compiler สำหรับ TensorFlow, MLIR compiler, ตัวจำลองการทำงาน (simulator) และ custom kernels การออกแบบพื้นฐานของ Coral NPU นี้ให้ประสิทธิภาพประมาณ 512 GOPS ขณะใช้พลังงานเพียงไม่กี่มิลลิวัตต์ เหมาะสำหรับอุปกรณ์ที่ใช้พลังงานจากแบตเตอรี่ เช่น edge devices, อุปกรณ์สวมใส่หู (hearables), แว่นตา AR, และสมาร์ทวอทช์ คุณสามารถดูเอกสารและเครื่องมือต่าง ๆ ได้บนเว็บไซต์ Google Developers, รวมถึงรายละเอียดเพิ่มเติมในประกาศเปิดตัวของโครงการ

Synaptics SL2610 พร้อมด้วย TorQ และ Coral NPU

ฮาร์ดแวร์รุ่นแรกที่นำ Coral NPU ของ Google ไปใช้งานจริงจะอยู่ในผลิตภัณฑ์ตระกูล Synaptics SL2610 ซึ่งยังมาพร้อมกับ Torq T1 NPU โดยทั้งสองหน่วยประมวลผลรวมกันให้ AI performance สูงถึง 1 TOPS หรือมากกว่าประสิทธิภาพของแบบอ้างอิงเดิมถึงสองเท่า

จุดเด่นของ SL2610:

คอร์ประมวลผลแอปพลิเคชัน – ซีพียู Arm Cortex-A55 แบบ Single-core หรือ dual-core ทำงานได้สูงสุดที่ 2.0 GHz
คอร์ประมวลผลแบบเรียลไทม์ – Arm Cortex-M52 พร้อมระบบจัดการ Helium System Manager (SM), SRAM 256 KB
GPU – ตัวเลือก Arm Mali-G31 สำหรับกราฟิก 3D
NPU (ตัวเลือกเสริม) – รองรับสถาปัตยกรรม Transformer ด้วย Torq และ Coral NPU (RISC-V ML Core) ให้ AI performance สูงสุดถึง 1 TOPS
หน่วยความจำ – รองรับ DDR4 / LPDDR4 / DDR3L แบบ 16-bit ขนาดสูงสุด 4 GB พร้อมรองรับการตรวจสอบข้อผิดพลาดแบบ inline ECC
ที่เก็บข้อมูล – 2× อินเทอร์เฟซ xSPI และ eMMC 5.1
อินเทอร์เฟซจอแสดงผลและกล้อง – MIPI-DSI และ CSI รองรับวิดีโอระดับ 2160p30 และ HDR
ระบบเสียง
- 3× TDM/I2S รองรับสูงสุด 16 ช่องสัญญาณ
- รองรับไมโครโฟนดิจิทัลได้สูงสุด 8 ตัว
- 1× S/PDIF
- ฟังก์ชันปิดเสียงกล้องและเสียงด้วยฮาร์ดแวร์
เครือข่าย
- พอร์ต Gigabit Ethernet (RGMII) แบบเดี่ยวหรือคู่ พร้อมฟังก์ชัน Wake-on-LAN (WoL)
- รองรับ 1588 PTP และ TSN, การแท็ก VLAN มาตรฐาน 802.1 p/q
USB – 2× USB 2.0
อินเทอร์เฟซอุปกรณ์ต่อพ่วงอื่น ๆ
- 2× SDIO 3.0, 4× TWSI/I2C, 1× I3C, หลายช่อง UART
- 5× SPI, 99× GPIO
- ADC 12-bit และโมดูล PWM อัจฉริยะสูงสุด 12 ช่องในโดเมน SM
- อินเทอร์เฟซ CAN 2.0 A/B แบบ Single/Dual
ความปลอดภัย
- ได้รับการรับรอง PSA ระดับ 3 (RoT) และระดับ 2 (Product)
- รองรับ Secure Boot, TRNG, RSA, AES, SHA, ECC, และ HASH

ชิปในตระกูลนี้จะมีทั้งหมด 5 รุ่น ได้แก่ SL2611, SL2613, SL2615, SL2617 และ SL2619 โดยทุกรุ่นจะมีการรวม NPU subsystem เข้ามาด้วย ยกเว้นรุ่น SL2611 บริษัทระบุว่าโปรเซสเซอร์ตระกูล Synaptics SL-series เป็น “AI-Native Linux” และ Android SoCs ที่ได้รับการปรับแต่งให้เหมาะกับงานด้าน IoT ทั้งในภาคผู้บริโภค องค์กร และอุตสาหกรรม โดยใช้ประโยชน์จาก ฮาร์ดแวร์ตัวเร่ง (hardware accelerators) กลุ่มแอปพลิเคชันเป้าหมาย ได้แก่ เครื่องใช้ไฟฟ้าในบ้านและระบบอัตโนมัติ, สินค้าอุปโภคบริโภค, ระบบควบคุมอุตสาหกรรม (industrial control systems), ระบบค้าปลีกอัจฉริยะ, โครงสร้างพื้นฐานการชาร์จไฟ, ระบบวินิจฉัยด้านสุขภาพ, เกมทั่วไป (casual gaming), หุ่นยนต์และอากาศยานไร้คนขับ (UAV)

ก่อนหน้านี้ Synaptics ได้พัฒนาโปรเซสเซอร์ตระกูล Astra สำหรับงาน Edge AI แล้ว เช่น Astra-SR (Cortex-M55 + Arm Ethos-U55 NPU)และ SL1620, SL1640, or SL1680 (Cortex-A55 + NPU 7.9 TOPS), ดังนั้น โปรเซสเซอร์รุ่นใหม่ในตระกูล SL261x จึงมีลักษณะเป็นทางเลือกระดับกลาง, ในหน้าผลิตภัณฑ์ ยังมีการกล่าวถึง Astra Machina SL2610 Dev Kit ที่ใช้ SL2619 SoC แต่ในขณะนี้มีข้อมูลสาธารณะเพียงเล็กน้อย เนื่องจากยังอยู่ในช่วง “early access”, Dev Kit ดังกล่าวจะใช้การออกแบบแบบ SOM + carrier board พร้อมการเชื่อมต่อ Wi-Fi และ Bluetooth, อินเทอร์เฟซ I/O แบบโปรแกรมได้, พอร์ตสำหรับดีบัก และจะรันบน Yocto Linux นอกจากนี้ยังมีคอมไพเลอร์แยกเฉพาะ สำหรับ Torq NPU อีกด้วย

ผลิตภัณฑ์ในตระกูล Synaptics Astra SL2610 ขณะนี้เริ่มเข้าสู่ขั้นตอน การส่งตัวอย่าง (sampling) แล้ว และคาดว่าจะวางจำหน่ายทั่วไป ในช่วงไตรมาสที่ 2 ของปี 2026 สามารถดูข้อมูลเพิ่มเติมได้ในข่าวประชาสัมพันธ์ของบริษัท

แปลจากบทความภาษาอังกฤษ : Google’s open-source, RISC-V-based Coral NPU is integrated into Synaptics SL2610 Edge AI SoCs