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异构计算逐步成为主流芯片架构
2019-09-26 作者: 记者 张汉青/北京报导 来源: 经济参考报

  “当下,在AI和5G场景下,以CPU为代表的通用计算显得愈来愈费力,异构计算正在逐步成为主流的芯片架构。”近日,华夏芯(北京)通用处理器技巧无限公司董事长李科奕在接收记者采访时如此表示。

  李科奕说,异构计算由来已久,不过为了满足AI和5G对计算性能超高请求,芯片的设计创新、架构创新开端聚焦于此。芯片行业的共鸣是:将来AI和5G芯片的主流架构必定是异构计算。

华夏芯(北京)通用处理器技巧无限公司董事长李科奕。材料照片

  AI和5G场景开启多生态并存局面

  这些年来,大年夜批始创公司推出了针对某个特定应用处景的AI公用芯片。但在李科奕看来,全球芯片行业生长到明天,历来没有出现过某一范畴的公用芯片公司生长为行业巨擘的案例。

  据李科奕简介,Intel、英伟达这些垄断企业的重要发卖支出都是来自于通用型、平台型的芯片。公用芯片固然性能很好,但有其本身的局限性,生命周期短,须要赓续的迭代。只要在AI算法、通信协定曾经固定的场景,公用芯片才会有必定的市场。更重要的是,通用计算的复杂度远比公用计算高很多,通用芯片厂商很轻易就可以把公用计算单位集成到芯片中去,这就是所谓的异构计算。

  异构计算,望文生义是指多种计算单位(例如CPU、GPU、DSP、AI加快器、FPGA等)的搭配、集成和融合。平日情况下,异构计算架构的芯片中既有CPU等传统的通用计算单位,也有高性能的公用计算单位。

  与传统的通用计算芯片比拟,异构架构具有高性能、低功耗等明显长处。并且,相关于公用计算芯片,即使新的算法出来,异构架构的芯片也能够依附通用计算单位加以支撑,不至于很快就被镌汰,从而延长了芯片的生命周期。所以在采取先辈工艺所须要的投入愈来愈大年夜的情况下,异构计算会成为业界主流的选择。

  华夏芯是国际最早从事异构计算研究的芯片公司之一。芯片设计技巧的生长趋势让李科奕选择了从异构计算的角度切入,另外一方面则是着眼于异构计算应用范畴的市场机会——帮助驾驶、机械人、智能安防、智能家居、5G等新兴应用处景的合营特点是只须要“单点”的应用开辟,而不消像手机、PC一样须要聚集浩大第三方的应用软件,从而有很强的生态依附性。

  李科奕表示,PC时代是Wintel同盟主宰生态,移动互联网时代是Arm+Android主导生态,然则AI和5G时代开启了全新的生态或许是多生态并存的局面,这也是国产芯片厂商的生长机会。“当市场没有垄断生态,技巧、创新和应用成为决定身分的时辰,中国企业就有了打破天花板的能够。”李科奕说。

  基于自立IP推动芯片设计的原始创新

  据懂得,如今大年夜多半异构计算芯片应用的都是不合供给商的IP,须要宏大年夜的芯片设计团队,去完成包含IP相互验证在内的技巧保护和设计任务。但李科奕认为,这类“拉郎配”式的传统异构设计方法并没有处理异构计算推行的重要妨碍:极其复杂的异构编程开辟。

  所以,华夏芯选择从异构芯片的底层IP开端,做芯片设计范畴的原始创新——他们是国际少有的基于自立IP的异构计算芯片设计公司。

  IP就相当于修建物的地基,有相当严苛的专利保护。李科奕认为,假设照样用传统的思路去做CPU、DSP和GPU等基本计算IP,肯定很难绕过之前行业巨擘的专利限制。打个比方,之前传统的处理器IP是由不合的果树分别结出不合的果实,华夏芯的IP设计是经过过程改变水果树的基因,让一棵树上结出不合的水果。“技巧途径不一样,才能绕开其他厂商的IP专利,并且我们这类设计思路,也‘稀释’了芯片设计团队范围,不须要为每个计算单位装备对象链和应用开辟的团队,并且大年夜幅度降低了应用开辟的门槛。”

  以异构编程为例,计算义务要在多个供给商供给的不合的计算单位上运转。例如,有的AI计算起首须要在CPU或许DSP长停止义务瓜分或许处理,然后在AI加快器长停止目标辨认,再将成果反应到CPU停止下一轮的计算。要熟悉不算计算单位之间数据流的调剂、交换和停止决定计划的机制,这些关于复杂的AI体系开辟者来讲,都是门槛很高的困难。这类消费大年夜量人力、物力的开辟任务,明显不合适全球大年夜部分人工智能公司都是中小型企业的近况。

  所以,华夏芯决定另辟门路,走了一条创新的异构设计门路。“假设你的编程模型,可以或许让各类计算义务在CPU、DSP或许GPU上都能运转,由编译器和体系按照计算效力主动选择最好的运转载体,停止义务瓜分,再体系化地对计算、通信、存储的开支停止优化,如许就可以大年夜幅降低编程开辟的门槛。”李科奕说,要完成这一目标,不从底层IP创新做起,就没法打破IP供给商之间步调一致的藩篱。

  是以,华夏芯设计了创新的Unity同一指令集架构,此架构由一套基本指令集和面向不合应用类型的扩大指令集构成,结合先辈的微架构设计,就构成一套彼此高度融合的CPU、DSP、GPU和AI处理器异构计算平台。

  今朝,华夏芯曾经发布自立知识产权的Unity同一指令集架构和基于此架构的CPU、DSP及AI公用处理器系列IP,和曾经量产投片的多核异构GPT8300SoC芯片。该芯片全部采取源自华夏芯自立指令集的处理器IP,节俭了大年夜量的IP许可费,并且可以根据应用需求停止深度的IP定制。

  芯片设计家当需走出大年夜而不强的窘境

  今朝,华夏芯的异构计算重要覆盖的场景是AI和5G范畴对计算有较高需求的应用,例如聪明城市、智能交通、边沿计算、云计算、智能制造等等。正如李科奕本身所说,越是对芯片的计算性能、效能功耗比和生命周期有请求的场景,华夏芯的异构计算优势越能浮现。

  和多半芯片设计公司不合,华夏芯的贸易形式有两种,一是芯片设计定制,即应用自立研发的IP平台为客户设计定制芯片,二是IP授权,即许可IP给客户本身设计芯片。今朝华夏芯重要以办事有定制需求的客户为主,经过过程IP的优势为客户量身打造照应的芯片产品,如今曾经有几款为客户定制的芯片产品开端量产。

  关于国际半导体家当的生长近况,李科奕认为,国际芯片公司还处于中低端同质化竞争的局面,市场情况也比较浮躁,不管是风险投资照样处所当局的存眷点,更多的是聚焦在应用创新或许工艺制造方面,对IP和设计环节看重不敷。国际的芯片设计公司的投入也以先辈工艺为主,而不是设计创新、架构创新。假设按照这类思路生长,中国只会成为集成电路的大年夜国,但不会变成一个集成电路的强国。

  李科奕提出了对国际集成电路家当生长的一些建议。他说,IP是全部集成电路家当链最上游的节点,投资周期长,但IP才是集成电路家当的命根子、咽喉。没有自立创新的国产IP链条,中国的IC设计就永久改变不了被国外IP公司“卡脖子”的局面。不看重芯片的设计创新、架构创新,中国的IC设计很能够是大年夜而不强。国际集成电路家当热中于投资临盆制造环节,然则,没有强大年夜的IC设计支撑,下游的制造、封测就将面对无源之水、无根之木的风险。

 

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