摘要：隨著芯片技術(shù)的快速迭代，摩爾定律正逐漸走向極限，甚至有人提出摩爾定律將失效。因此，IC設(shè)計從單純追求工藝演進到積極推動架構(gòu)創(chuàng)新，正在成為新的趨勢。

文/九畹芳 目前，以異構(gòu)計算為代表的架構(gòu)創(chuàng)新正在成為新風口。8月31日，在集微網(wǎng)聯(lián)合廈門半導(dǎo)體主辦的“第二屆集微半導(dǎo)體峰會AI/5G論壇”上，華夏芯董事長李科奕先生發(fā)表“異構(gòu)計算時代的到來”主題演講，與現(xiàn)場嘉賓共話異構(gòu)計算未來的發(fā)展趨勢。

華夏芯董事長李科奕

后摩爾時代，IC設(shè)計從追求工藝進步到推動架構(gòu)創(chuàng)新

伴隨摩爾定律的演進，芯片性能的提升以不斷增長的資金投入和越來越復(fù)雜的開發(fā)使用為代價。李科奕表示，現(xiàn)在不僅IP越來越貴，芯片設(shè)計團隊越來越龐大，軟硬件開發(fā)人員的薪資水平也越來越高，加上當前市場碎片化加劇，芯片企業(yè)實現(xiàn)盈虧平衡的難度也越來越大。

據(jù)記者了解，目前芯片公司開發(fā)一顆10nm工藝的芯片要投入7000萬美金，賣出3000萬顆才能達到盈虧平衡，而開發(fā)一顆稍微復(fù)雜的7nm工藝的芯片，幾乎要投入1億美金，賣出5000萬顆才能達到盈虧平衡。

有業(yè)界人士預(yù)言，按照這樣的發(fā)展趨勢，全球可能只會剩下少數(shù)幾家芯片設(shè)計公司。不過李科奕認為，目前中國正涌現(xiàn)出一大批公司跨界做IC設(shè)計，如阿里巴巴收購中天微進軍IP架構(gòu)設(shè)計，格力投資500億元做芯片，且全球第一款量產(chǎn)的7nm芯片由中國公司設(shè)計。就像之前的傳統(tǒng)家電、光伏等領(lǐng)域一樣，凡是中國公司大舉殺入的行業(yè)，如果全球真的只剩下幾家芯片公司生存下來，那它們也一定是中國公司。

但是集成電路與其他行業(yè)不同之處在于，競爭的勝者除了擁有規(guī)模和成本優(yōu)勢之外，很重要的勝負手在于創(chuàng)新，而且是持續(xù)的創(chuàng)新。我們看到，隨著芯片工藝技術(shù)的快速迭代，摩爾定律正逐漸走向極限，甚至有人提出摩爾定律將失效。因此，IC設(shè)計從單純追求工藝演進到積極推動架構(gòu)創(chuàng)新，正在成為新的趨勢。

李科奕回顧稱，過去三十年，集成電路行業(yè)經(jīng)歷了“數(shù)字化、互聯(lián)網(wǎng)化、移動互聯(lián)網(wǎng)化”的演變，目前正在興起的是“人工智能化”。他表示，在這四波產(chǎn)業(yè)浪潮中，每一波浪潮都伴隨著芯片架構(gòu)的革命，從32位到64位，從單核到多核，從同構(gòu)到異構(gòu)，而每一次芯片架構(gòu)革命都會推動芯片性能產(chǎn)生質(zhì)的飛躍。

異構(gòu)計算成為新風口 華夏芯推出異構(gòu)SoC芯片    

海量的數(shù)據(jù)處理需要快速集成現(xiàn)有的和各種創(chuàng)新的計算架構(gòu)，這成為異構(gòu)計算快速發(fā)展的動力，因此以異構(gòu)計算為代表的架構(gòu)創(chuàng)新，正在成為一個新的風口。

異構(gòu)計算這一概念很早就已經(jīng)存在，截至目前，全球還沒有一個統(tǒng)一的標準來定義異構(gòu)計算。很多人認為，異構(gòu)計算有多種形態(tài)存在，只要能實現(xiàn)不同類型的計算單元之間的高效協(xié)同計算，都可以稱之為異構(gòu)計算。

“如今業(yè)界有了一個共識，那就是希望通過異構(gòu)計算在提升性能、降低功耗的同時減少芯片工藝相關(guān)的投入、降低設(shè)計和編程開發(fā)的門檻。比如，采用相對低端的工藝制程實現(xiàn)優(yōu)良的性能和功耗，只需要較小規(guī)模的研發(fā)團隊就可以實現(xiàn)高端復(fù)雜芯片的設(shè)計，并且縮短產(chǎn)品交付的周期，從而降低芯片設(shè)計和應(yīng)用開發(fā)的成本。”李科奕說。

從異構(gòu)計算的應(yīng)用場景來看，異構(gòu)計算非常適用于5G相關(guān)應(yīng)用，包括無人駕駛、智能安防、數(shù)據(jù)中心、智能手機等各種智能終端。目前，這些領(lǐng)域正不斷涌現(xiàn)出各種異構(gòu)創(chuàng)新。

作為中國唯一一家同時擁有通用CPU、DSP、GPU、和AI及專用處理器IP核、面向全球客戶提供IP及高端芯片定制的解決方案提供商，華夏芯推出了一款A(yù)DAS異構(gòu)SOC芯片，基于全自主處理器IP的人工智能異構(gòu)SOC——4個華夏芯高性能2GHz（TSMC 28nm工藝）的CPU和DSP核+2個華夏芯AI專用處理器核。其中64位超標量CPU采用三發(fā)射、亂序猜測、動態(tài)多級流水線架構(gòu)，標量（IU & FU）計算支持64位整數(shù)指令，支持半精度(16位)、單精度(32位)和雙精度(64位)浮點指令，可變長向量(VLV)計算單元的向量寄存器長度1KB，向量計算寬度256位，支持8/16/32位整數(shù)、半精度(16位)浮點數(shù)據(jù)類型，運行頻率在TSMC28nm工藝時達到2GHz。

針對當前炙手可熱的智能駕駛應(yīng)用，華夏芯推出了AI+立體視覺“雙視覺引擎”單芯片，可實現(xiàn)單芯片上的雙目立體視覺，包括有專為雙目立體視覺優(yōu)化的視覺計算指令、視覺計算單元、視覺片上存儲，支持多達三路高清雙目立體視覺輸入，為實時高速響應(yīng)設(shè)計的流水線架構(gòu)，每秒60幀以上連續(xù)處理雙目立體圖像。李科奕強調(diào)，華夏芯的架構(gòu)創(chuàng)新在于基于一整套公共指令集+針對不同領(lǐng)域的擴展指令集組成的異構(gòu)架構(gòu)設(shè)計，使得不同計算單元共用一套編程模型，高效協(xié)同計算，降低異構(gòu)設(shè)計和開發(fā)門檻。因此，可以為客戶提供完整的異構(gòu)IP平臺和異構(gòu)芯片定制化服務(wù)。

在全球和中國異構(gòu)計算標準組織方面，李科奕介紹了全球異構(gòu)系統(tǒng)架構(gòu)（HSA）聯(lián)盟強調(diào)生態(tài)共建、資源共享（包括軟件庫的重用、共享）的定位。此外，HSA中國工作組CRC于2017年成立，目前已有近40家會員，主要承擔HSA在全球最大的市場推廣和完善HSA標準的重任。以CRC為基礎(chǔ)，又成立了中國異構(gòu)計算標準（CSH）組，一批包括安全、片上互聯(lián)、軟件無線電的標準草案即將發(fā)布。同時， 為推動中國異構(gòu)計算的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，“中國異構(gòu)計算產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟”也正在積極籌備當中。

“縱觀全球，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)新的賽道正在構(gòu)建，新的生態(tài)也正在形成，這一點應(yīng)該引起國內(nèi)同行的關(guān)注，畢竟這是一個由人工智能推動的、新型計算的黃金時代。”李科奕說。