Madlad สร้าง GPU โฮมเมดจากชิป RISC‑V 8,192 ตัว ราคา $0.13 ต่อชิป

การสร้าง GPU แบบโฮมเมดโดยใช้ชิป RISC‑V จำนวนกว่า 8,000 ตัว ของยูทูบเบอร์ชื่อ *bitluni* เสร็จสิ้นหลังจากทำงานเป็นเวลาเกือบหกเดือน แม้ว่าจะต้องเผชิญกับอุปสรรคหลายครั้ง ผลลัพธ์คือระบบที่สามารถขับจอแสดงผลระดับ QVGA (320 × 200) ได้ด้วยชุดชิปราคาถูกเพียง $0.13 ต่อชิป ซึ่งบ่งบอกถึงแนวทางใหม่สำหรับผู้ใช้ที่ไม่ต้องการลงทุนซื้อกราฟิกการ์ดราคาแพง

Overview

โครงการเริ่มต้นจากวิดีโอของ bitluni ที่แสดง GPU โฮมเมดรุ่นแรกในปีที่ผ่านมา หลังจากนั้นบริษัทออกแบบ PCB อย่าง Altium ติดต่อเพื่อร่วมงาน ทำให้เขาตัดสินใจขยายขนาดเป็นคลัสเตอร์ที่ใหญ่กว่าเดิม โดยอาศัยชิป CH570 จำนวน 8,192 ตัว ซึ่งเชื่อมต่อผ่านแผงวงจรพิเศษหลายชั้น ค่ากลางของโครงการอยู่ที่การทดลองและแก้ไขปัญหาอย่างต่อเนื่องจนถึงขั้นสามารถควบคุม RGB LED แต่ละตัวเพื่อจำลองพิกเซลบนหน้าจอ QVGA ได้

Design & Architecture

สถาปัตยกรรมของระบบประกอบด้วย ชิป CH570 ที่ทำงานที่ความเร็ว 100 MHz และมีหน่วยความจำภายใน 12 KB SRAM ชิ้นเหล่านี้จัดเรียงเป็นแถว 32 × 32 บน PCB ระดับหกชั้น ซึ่งในรุ่นแรกรวมเป็น 8,192 ตัว นอกจากนี้ยังใช้ คอร์ขนาดใหญ่ 256 ตัวที่มี FPU เป็นผู้ควบคุมการประมวลผลระดับสูง การเชื่อมต่อระหว่างชิปทำผ่านบัส SPI ที่ออกแบบเฉพาะเพื่อให้ข้อมูลภาพไหลเวียนไปยัง LED แต่ละดวงอย่างสอดคล้องกัน

Development Hurdles

กระบวนการสั่งผลิต “blade” ของ PCB พบอุปสรรคเมื่อเว็บไซต์ผู้ผลิตไม่สามารถประมวลผลคำสั่งซับซ้อนได้ ทำให้ต้องแบ่ง blade เป็นสองส่วนและส่งต่อไปยังขั้นตอนต่อไป ปัญหาแรกที่เจอคือบางชิปทำงานผิดปกติหรือทำงานเป็นช่วง ๆ จึงต้องออกแบบ PCB ใหม่เพื่อย้ายเส้นทางสัญญาณและหลีกเลี่ยงการรบกวนของสัญญาณไฟฟ้า อีกครั้งหนึ่งเกิดความสับสนระหว่างสาย MOSI กับ MISO ทำให้ระดับ 0 ไม่สามารถสื่อสารกับระดับ 1 ได้ bitluni ยอมรับว่า “ไม่ว่าพยายามแค่ไหน การต่อ RX‑TX ผิดพลาดก็เป็นเรื่องที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ในครั้งแรก” ก่อนจะทำการ bypass ปัญหานั้นบนบอร์ดตัวอย่างและดำเนินการผลิตบอร์ดที่เหลือให้ถูกต้องตามแบบ

Specifications & Potential Performance

• จำนวนชิป CH570: 8,192 ตัว (ต้นฉบับ) – วางแผนขยายเป็น 32,000 ตัว ในเวอร์ชันต่อไป
• ราคาแต่ละชิป: $0.13** (ประมาณ 4 บาท)
• ความเร็วของ CH570: 100 MHz
• หน่วยความจำภายใน: 12 KB SRAM ต่อชิป
• คอร์ควบคุมหลัก: 256 ตัว ที่ติดตั้ง FPU
• ความละเอียดที่แสดงได้: **QVGA (320 × 200)

แม้ระบบยังไม่ได้รับการทดสอบด้วยกราฟิกจริง ๆ แต่ตามที่ bitluni กล่าวไว้ ความสามารถพื้นฐานในการสังเคราะห์พิกเซลจาก LED แยกแต่ละชิปบ่งบอกว่าโครงสร้างนี้อาจนำไปสู่การประมวลผลภาพแบบกระจายศูนย์ได้ในระดับที่จำกัด

Implications & Future Prospects

โครงการนี้เปิดมุมมองใหม่ให้กับผู้สนใจฮาร์ดแวร์ DIY ที่ต้องการทางเลือกแทน GPU ราคาสูงโดยอาศัยชิป RISC‑V ราคาถูกและซอฟต์แวร์โอเพ่นซอร์ส การปล่อยไฟล์ออกแบบทั้งหมดในวิดีโอต่อไปจะทำให้ผู้สนใจทั่วโลกสามารถทดลองสร้างคลัสเตอร์เช่นเดียวกันได้ อย่างไรก็ตาม ความซับซ้อนของการผลิต PCB ระดับหลายชั้นและปัญหาการต่อสายอาจจำกัดกลุ่มเป้าหมายไว้เฉพาะผู้มีความรู้ด้านวิศวกรรมไฟฟ้าเป็นหลัก

Summary

bitluni สร้าง GPU โฮมเมด จาก 8,192 ชิป CH570 RISC‑V ที่ทำงานร่วมกันบน PCB ระดับหกชั้นโดยใช้คอร์ควบคุม 256 ตัว แม้ต้องเผชิญกับอุปสรรคหลายประการ ระบบสำเร็จและสามารถขับจอ QVGA ได้ โครงการนี้จะเปิดโอกาสให้ผู้สนใจทำความเข้าใจและทดลองสร้างระบบกราฟิกแบบกระจายด้วยชิปราคาถูกในอนาคต.