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异构计算逐渐成为主流芯片架构

作者:阔什旧施信息门户网  点击量:559 发布日期:2019-12-01 07:45:22

“目前,在人工智能和5g场景下,以cpu为代表的通用计算变得越来越困难,异构计算逐渐成为主流芯片架构。”近日,华夏核心(北京)通用处理器技术有限公司董事长李易科在接受记者采访时说。

李易科表示,异构计算历史悠久,但为了满足ai和5g的超高计算性能要求,芯片设计创新和架构创新开始关注这一点。芯片行业的共识是未来ai和5g芯片的主流架构必须是异构计算。

人工智能和5g场景开放多生态共存

多年来,许多初创企业已经为特定的应用场景引入了人工智能专用芯片。然而,在李易科看来,随着全球芯片产业的发展到今天,从来没有一个特定领域的专业芯片公司成长为行业巨头的案例。

李易科表示,英特尔和Avida等垄断企业的主要销售收入来自通用和基于平台的芯片。虽然专用芯片性能良好,但也有其自身的局限性,生命周期短,需要不断迭代。只有当人工智能算法和通信协议被修复后,专用芯片才能有一定的市场。更重要的是,通用计算的复杂性远远高于专用计算。通用芯片制造商可以很容易地将专用计算单元集成到芯片中,这被称为异构计算。

顾名思义,异构计算是指各种计算单元(如cpu、gpu、dsp、ai加速器、fpga等)的配置、集成和融合。)。在正常情况下,异构计算架构的芯片包含传统的通用计算单元,例如cpu和高性能专用计算单元。

与传统的通用计算芯片相比,异构体系结构具有高性能、低功耗等显著优势。此外,与专用计算芯片相比,即使新算法出现,异构架构芯片也可以依靠通用计算单元来支持它们,这样它们不会很快被淘汰,从而延长了芯片的生命周期。因此,随着采用先进技术所需投资的增加,异构计算将成为行业的主流选择。

华夏核心是中国最早从事异构计算研究的芯片公司之一。芯片设计技术的发展趋势使得李易科选择从异构计算的角度切入。另一方面,李易科专注于异构计算应用领域的市场机遇——辅助驾驶、机器人、智能安全、智能家居、5g等新兴应用场景的共同特征。只需要“单点”应用程序开发,不需要收集大量第三方应用软件,如手机和pc,因此存在很强的生态依赖性。

李易科表示,个人电脑时代由威特联盟主导,移动互联网时代由arm+安卓主导。然而,人工智能和5g时代开启了一个新的生态或多生态共存的局面,这也是国内芯片制造商发展的机遇。“当市场没有垄断生态和技术时,创新和应用成为决定性因素,中国企业就有可能打破这一上限。”李易科说。

基于自主知识产权推进芯片设计创新

据了解,大多数异构计算芯片现在使用来自不同供应商的ip,需要一个大型芯片设计团队来完成技术维护和设计,包括ip相互验证。然而,李易科认为,这种“拉朗匹配”类型的传统异构设计并没有解决推动异构计算的主要障碍:极其复杂的异构编程开发。

因此,华夏核心选择从异构芯片的底层ip开始,在芯片设计领域进行原创性创新——他们是中国少有的基于独立ip的异构计算芯片设计公司。

知识产权相当于建筑物的基础,有非常严格的专利保护。李易科认为,如果传统思维仍然被用来制造cpu、dsp和gpu等基础计算ip,肯定很难绕过以前行业巨头的专利限制。例如,传统的处理器ip用于从不同的果树生产不同的水果。华夏核心的ip设计是改变果树的基因,在一棵树上产生不同的果实。“绕过其他制造商的知识产权专利的技术途径是不同的。此外,我们的设计理念“浓缩”了芯片设计团队的规模,消除了为每个计算单元配备工具链和应用程序开发团队的需要,并大大降低了应用程序开发的门槛。

以异构编程为例,计算任务应该在多个供应商提供的不同计算单元上运行。例如,一些人工智能计算首先需要在cpu或dsp上进行任务分割或处理,然后在人工智能加速器上进行目标识别,然后将结果反馈给cpu进行下一轮计算。对于复杂的人工智能系统开发人员来说,熟悉不同计算单元之间数据流的调度、交换和决策机制是一个高门槛的难题。这种耗费大量人力物力的开发工作,显然不适合目前世界上大多数人工智能公司都是中小企业的现状。

因此,华夏核心决定走一条不同的道路,走一条创新的异质设计道路。“如果您的编程模型能够使各种计算任务在cpu、dsp或gpu上运行,编译器和系统将根据计算效率自动选择最佳运行载体,分割任务,然后系统地优化计算、通信和存储的开销,从而大大降低编程开发的门槛。”李易科表示,为了实现这一目标,如果不从底层知识产权创新入手,就不可能打破知识产权供应商之间的壁垒。

因此,华夏核心设计了一套创新的统一指令集架构,由一套针对不同应用类型的基本指令集和扩展指令集组成。结合先进的微体系结构设计,为cpu、dsp、gpu和ai处理器形成高度集成的异构计算平台。

目前,华夏核心已经发布了具有自主知识产权的统一指令集架构,基于该架构的cpu、dsp和ai专用处理器系列ip,以及为芯片铸造批量生产的多核异构gpt8300soc芯片。芯片采用华夏核心独立指令集衍生的处理器ip,节省了大量的ip许可费用,可以根据应用需求进行深度定制。

芯片设计行业需要走出大而弱的困境

目前,华夏核心的异构计算主要涵盖智能城市、智能交通、边缘计算、云计算、智能制造等人工智能和5g领域的高计算需求应用。正如李易科本人所说,对芯片的计算性能、性能功耗比和生命周期要求越高,华夏核心的异构计算优势就越明显。

与大多数芯片设计公司不同,华夏核心有两种商业模式。一种是芯片设计定制,它使用独立开发的ip平台为客户设计定制芯片。另一种是ip授权,它允许ip为客户自己设计芯片。目前,华夏核心主要为客户提供定制需求的服务,并通过ip优势为客户量身定制相应的芯片产品。现在,一些为客户定制的芯片产品已经开始大规模生产。

对于国内半导体行业的发展现状,李易科认为,国内芯片公司中低端仍处于同质竞争的局面,市场环境相对浮躁。无论是风险投资还是地方政府的关注点,都更多地强调应用创新或流程制造,而较少关注知识产权和设计环节。国内芯片设计公司的投资主要是先进技术,而不是设计创新和架构创新。如果我们遵循这一思路,中国只会成为集成电路的大国,而不会成为集成电路的大国。

李易科对国内集成电路产业的发展提出了一些建议。他说,知识产权是整个集成电路产业链中最上游的节点,投资周期长,但知识产权是集成电路产业的命脉和咽喉。没有独立创新的国内知识产权链,中国的集成电路设计永远不会改变被外国知识产权公司“卡住”的局面。如果我们不重视芯片的设计创新和架构创新,中国的集成电路设计可能会大而不强。国内集成电路行业热衷于投资制造过程。然而,如果没有强大的集成电路设计支持,下游制造和密封将面临没有水源和没有根的木材的风险。

资料来源:经济参考

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