[原创] 大算力芯片能否创造奇迹？
2020-11-05
14:00:04
来源: 半导体行业观察
早在今年7月份，中国信通院就发布了《中国数字经济发展白皮书（2020）》。根据报告，近年我国数字经济规模不断增长，2019年再上新台阶。中国数字经济增加值规模已由2005年的2.6万亿元，扩张到2019年的35.8万亿元，数字经济占GDP比重已提升到36.2%，在国民经济中的地位进一步凸显。
数字经济大背景下，芯片是底层核心技术，而算力也将成为新生产力，高算力芯片在一次次突破自己极限的时候，是否可以创造更多奇迹和机遇？正如浙江豪微科技有限公司（下简称“豪微科技”）在接受采访时所说：“加速数字化会带来其底层基础-芯片的形态的变化，这是一个非常大的机会，由于需求和产品形态非常新，是一片蓝海，特别适合初创公司切入。”
“纵观芯片技术几十年进阶史，最显著的驱动力是制程的提升，而随着摩尔定律发展受阻，芯片架构的演进是当前业界寻求突破的重要的思路，最终的芯片技术要为产品，为市场服务。”豪微科技COO崔传荣分析：“从最早的Wintel组合，X86架构的CPU称雄桌面计算市场；到移动时代的高通、华为角逐移动处理器，Arm的RISC架构一枝独秀；再到数据中心时代，英伟达、AMD纷纷把高并行处理的GPU应用于数据中心和科学计算里面。我们看到芯片产品一直受到市场需求的驱动而不断变化，从未停止过演进的脚步。”
毫无疑问，当下大数据、人工智能对计算性能提出爆发式需求，各种创新的计算架构层出不穷，传统芯片设计架构在应用对计算能力的需求时也遭遇瓶颈，突破性的架构是实现算力进阶的一种有效方式。
“大家比较熟悉的电脑里面的CPU，显示用的GPU，大战李世石的阿尔法狗里面的TPU都是由市场需求带动而产生的技术革新。”崔传荣表示：“而我们全球首创的FPU（流处理器）平台，也是当前区块链、人工智能、数据中心等高算力大带宽的强烈需求之下的整体架构的完全更新。”
据介绍，此次流处理器概念的公布属于世界首次，相关产品今年上半年已经量产应用，如今第二代产品也已进入了量产流程。
豪微科技联合创始人兼CEO胡楠对芯片的发展脉络有着清晰的认识：“从业界主流架构对比来看，CPU 和DSP的架构比较接近。GPU 主要进行对图像、矢量的并行计算，其微架构、逻辑设计架构以及物理实现方面更高效，为了扩展数据处理的通用性，在进一步发展GP-GPU。而TPU 被定义为张量运算处理器，可以认为是一种 DSA（Domain-specific Architecure）。我们所研发和应用的FPU流处理器（Flow process unit），也可以认为是一种DSA，但是技术和架构的涵盖更广泛。”
不同于CPU、GPU和TPU更注重于计算本身的效率和性能的特点，豪微科技的FPU着重于连接、存储和计算三个方面相对均衡的综合性能，兼顾在应用端的灵活性和可扩展性。所以FPU的数据输入和输出的带宽资源大，延时低。
此外，FPU的逻辑上的核心构成包括多核、异构的运算core，Intelligent-NOC 片内网络，分布式的SRAM同高带宽低延时DRAM构成的存储单元。
1.设计重用性很强，可伸缩性强；容易在新的芯片中重构；
“FPU不单是一个运算核心的升级，而是一个体系的创新。其融合和优化包括芯片制程工艺、芯片内的架构设计、芯片之间的连接等多种技术。”胡楠表示：“因此，FPU能够解决一些应用中其他传统架构遇到的功耗、规模的瓶颈。”
目前，豪微科技研发了两种基于FPU的架构——FPU-2D和FPU-3D，两者属于并存的两种规格，不存在相互替代性。两者特点相同，但使用于不同的产品应用。其中，FPU-3D 的规模更大，带宽更高。
豪微科技相信FPU的先进技术理念和客户的场景结合之后将会极大的提升现有计算业务水平，从而促进整个数字经济的进一步发展。
目前，基于FPU架构，豪微科技发布了布谷鸟芯片，通过此类尝试，以将FPU应用推广向更大的市场。
据介绍，豪微科技研发的这款布谷鸟（Cuckoo）芯片是世界上最大的区块链专用芯片，其能效比超过英伟达主力显卡七倍以上，功效和算力双双拿下全球第一。
崔传荣表示：“该芯片在SOC投片时是台积电22nm平台下最大的一颗，内置了超过512Mb的SRAM。为了防止可能的良率问题，我们在容错设计和定制化上下了很大的功夫，最后到实际产出时良率总体在95%以上。”
对于大芯片来说，其技术难度、研发周期、资金投入都会较常规产品有更大挑战。胡楠表示：“但是我们看到了来自数据中心，人工智能，自动驾驶等领域新的市场需求，基本上都是人类数字化加速和深化产生的新场景，并且会在未来持续产生需求。总体上，我们判断，未来的芯片都是高带宽大算力的芯片，这个是市场的需求，我们当然不能因为大芯片难做就不去做正确的方向。”此外，对于豪微科技来说，其技术团队此前在显卡和电视SOC等芯片上有较深积累，所以对大芯片的研发并不陌生。
豪微科技从长远布局角度，来谋划芯片的发展思路。据介绍，豪微科技的技术团队在行业积累多年，成员来自于 AMD、IBM、MTK、泰鼎、新思科技等知名公司的骨干，从55nm、45nm、40m、28nm、16nm、12nm、7nm的制程演进过程中的一直都走在世界前沿，成功流片过近20颗大规模的SOC，应用在显卡、高性能电视SOC、STB 以及HPC 的市场上。
胡楠说:“在战术实施方面，团队很重视方法学，流程非常完备。我们很早就在进行关键IP的自研，并且按照计划进行测试流片和硅片验证。并且我们目前还在按计划进行中，在明年上半年，大家还能看到豪微科技新阶的大芯片产品量产。”
对于公司的布局，豪微科技创始人及董事长孔剑平做了介绍：
“杭州拥有阿里巴巴、网易、海康威视，大华等领先的企业，是中国乃至世界为数不多的数据中心港。数字产业高度发达，新技术需求旺盛，新兴资本嗅觉灵敏。上海拥有中国最雄厚的半导体人才储备，最前沿的芯片设计理念，最齐全的芯片产业链。我们把各个地方的优势资源整合在一起，形成了有战斗力的团队和有竞争力的产品方向。”
对于未来，孔剑平展望说
道
：“未来，我们的FPU技术将进军核心网络、自动驾驶、人工智能、5G等领域，这将有力的推动这些改变人类未来的技术的发展。”
最后，作为曾经率领团队成功打造全球区块链及AI芯片第一股，并全球最早推出7纳米量产芯片的孔剑平说出了他对豪微的期许：“我们研究技术，不仅仅是因为追逐技术本身，更是因为技术承载着人们创造更美好未来的梦想。”
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