高算力芯片欲將迎來發(fā)展機(jī)遇?

早在今年7月份，中國信通院就發(fā)布了《中國數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展白皮書（2020）》。根據(jù)報告，近年我國數(shù)字經(jīng)濟(jì)規(guī)模不斷增長，2019年再上新臺階。中國數(shù)字經(jīng)濟(jì)增加值規(guī)模已由2005年的2.6萬億元，擴(kuò)張到2019年的35.8萬億元，數(shù)字經(jīng)濟(jì)占GDP比重已提升到36.2%，在國民經(jīng)濟(jì)中的地位進(jìn)一步凸顯。

數(shù)字經(jīng)濟(jì)大背景下，芯片是底層核心技術(shù)，而算力也將成為新生產(chǎn)力，高算力芯片在一次次突破自己極限的時候，是否可以創(chuàng)造更多奇跡和機(jī)遇？正如浙江豪微科技有限公司（下簡稱“豪微科技”）在接受采訪時所說：“加速數(shù)字化會帶來其底層基礎(chǔ)-芯片的形態(tài)的變化，這是一個非常大的機(jī)會，由于需求和產(chǎn)品形態(tài)非常新，是一片藍(lán)海，特別適合初創(chuàng)公司切入?！?/p>

FPU架構(gòu)的優(yōu)勢

“縱觀芯片技術(shù)幾十年進(jìn)階史，最顯著的驅(qū)動力是制程的提升，而隨著摩爾定律發(fā)展受阻，芯片架構(gòu)的演進(jìn)是當(dāng)前業(yè)界尋求突破的重要的思路，最終的芯片技術(shù)要為產(chǎn)品，為市場服務(wù)?！焙牢⒖萍糃OO崔傳榮分析：“從最早的Wintel組合，X86架構(gòu)的CPU稱雄桌面計算市場；到移動時代的高通、華為角逐移動處理器，Arm的RISC架構(gòu)一枝獨秀；再到數(shù)據(jù)中心時代，英偉達(dá)、AMD紛紛把高并行處理的GPU應(yīng)用于數(shù)據(jù)中心和科學(xué)計算里面。我們看到芯片產(chǎn)品一直受到市場需求的驅(qū)動而不斷變化，從未停止過演進(jìn)的腳步。”

毫無疑問，當(dāng)下大數(shù)據(jù)、人工智能對計算性能提出爆發(fā)式需求，各種創(chuàng)新的計算架構(gòu)層出不窮，傳統(tǒng)芯片設(shè)計架構(gòu)在應(yīng)用對計算能力的需求時也遭遇瓶頸，突破性的架構(gòu)是實現(xiàn)算力進(jìn)階的一種有效方式。

“大家比較熟悉的電腦里面的CPU，顯示用的GPU，大戰(zhàn)李世石的阿爾法狗里面的TPU都是由市場需求帶動而產(chǎn)生的技術(shù)革新?！贝迋鳂s表示：“而我們?nèi)蚴讋?chuàng)的FPU（流處理器）平臺，也是當(dāng)前區(qū)塊鏈、人工智能、數(shù)據(jù)中心等高算力大帶寬的強(qiáng)烈需求之下的整體架構(gòu)的完全更新?！?/p>

據(jù)介紹，此次流處理器概念的公布屬于世界首次，相關(guān)產(chǎn)品今年上半年已經(jīng)量產(chǎn)應(yīng)用，如今第二代產(chǎn)品也已進(jìn)入了量產(chǎn)流程。

豪微科技聯(lián)合創(chuàng)始人兼CEO胡楠對芯片的發(fā)展脈絡(luò)有著清晰的認(rèn)識：“從業(yè)界主流架構(gòu)對比來看，CPU 和DSP的架構(gòu)比較接近。GPU 主要進(jìn)行對圖像、矢量的并行計算，其微架構(gòu)、邏輯設(shè)計架構(gòu)以及物理實現(xiàn)方面更高效，為了擴(kuò)展數(shù)據(jù)處理的通用性，在進(jìn)一步發(fā)展GP-GPU。而TPU 被定義為張量運(yùn)算處理器，可以認(rèn)為是一種 DSA（Domain-specific Architecure）。我們所研發(fā)和應(yīng)用的FPU流處理器（Flow process unit），也可以認(rèn)為是一種DSA，但是技術(shù)和架構(gòu)的涵蓋更廣泛。”

不同于CPU、GPU和TPU更注重于計算本身的效率和性能的特點，豪微科技的FPU著重于連接、存儲和計算三個方面相對均衡的綜合性能，兼顧在應(yīng)用端的靈活性和可擴(kuò)展性。所以FPU的數(shù)據(jù)輸入和輸出的帶寬資源大，延時低。

此外，F(xiàn)PU的邏輯上的核心構(gòu)成包括多核、異構(gòu)的運(yùn)算core，Intelligent-NOC 片內(nèi)網(wǎng)絡(luò)，分布式的SRAM同高帶寬低延時DRAM構(gòu)成的存儲單元。

總的來講，F(xiàn)PU共有四大特點：

1.設(shè)計重用性很強(qiáng)，可伸縮性強(qiáng)；容易在新的芯片中重構(gòu)；2.架構(gòu)內(nèi)的數(shù)據(jù)搬移效率高，消耗功耗低；3.數(shù)據(jù)并行處理，低時延，高帶寬；4.軟硬件協(xié)同能力強(qiáng)。

“FPU不單是一個運(yùn)算核心的升級，而是一個體系的創(chuàng)新。其融合和優(yōu)化包括芯片制程工藝、芯片內(nèi)的架構(gòu)設(shè)計、芯片之間的連接等多種技術(shù)?！焙硎荆骸耙虼?，F(xiàn)PU能夠解決一些應(yīng)用中其他傳統(tǒng)架構(gòu)遇到的功耗、規(guī)模的瓶頸?！?/p>

目前，豪微科技研發(fā)了兩種基于FPU的架構(gòu)——FPU-2D和FPU-3D，兩者屬于并存的兩種規(guī)格，不存在相互替代性。兩者特點相同，但使用于不同的產(chǎn)品應(yīng)用。其中，F(xiàn)PU-3D 的規(guī)模更大，帶寬更高。

豪微科技相信FPU的先進(jìn)技術(shù)理念和客戶的場景結(jié)合之后將會極大的提升現(xiàn)有計算業(yè)務(wù)水平，從而促進(jìn)整個數(shù)字經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展。

大芯片的奇跡

目前，基于FPU架構(gòu)，豪微科技發(fā)布了布谷鳥芯片，通過此類嘗試，以將FPU應(yīng)用推廣向更大的市場。

據(jù)介紹，豪微科技研發(fā)的這款布谷鳥（Cuckoo）芯片是世界上最大的區(qū)塊鏈專用芯片，其能效比超過英偉達(dá)主力顯卡七倍以上，功效和算力雙雙拿下全球第一。

具體參數(shù)如下：

尺寸達(dá)到了37.5x37.5mm

功耗100W，C32算力達(dá)到世界第一

功耗性能比是英偉達(dá)主力顯卡RTX2080Ti的7倍

采用獨家的FPU-2D技術(shù)

崔傳榮表示：“該芯片在SOC投片時是臺積電22nm平臺下最大的一顆，內(nèi)置了超過512Mb的SRAM。為了防止可能的良率問題，我們在容錯設(shè)計和定制化上下了很大的功夫，最后到實際產(chǎn)出時良率總體在95%以上?！?/p>

這是怎樣的團(tuán)隊？

對于大芯片來說，其技術(shù)難度、研發(fā)周期、資金投入都會較常規(guī)產(chǎn)品有更大挑戰(zhàn)。胡楠表示：“但是我們看到了來自數(shù)據(jù)中心，人工智能，自動駕駛等領(lǐng)域新的市場需求，基本上都是人類數(shù)字化加速和深化產(chǎn)生的新場景，并且會在未來持續(xù)產(chǎn)生需求?？傮w上，我們判斷，未來的芯片都是高帶寬大算力的芯片，這個是市場的需求，我們當(dāng)然不能因為大芯片難做就不去做正確的方向。”此外，對于豪微科技來說，其技術(shù)團(tuán)隊此前在顯卡和電視SOC等芯片上有較深積累，所以對大芯片的研發(fā)并不陌生。

豪微科技從長遠(yuǎn)布局角度，來謀劃芯片的發(fā)展思路。據(jù)介紹，豪微科技的技術(shù)團(tuán)隊在行業(yè)積累多年，成員來自于 AMD、IBM、MTK、泰鼎、新思科技等知名公司的骨干，從55nm、45nm、40m、28nm、16nm、12nm、7nm的制程演進(jìn)過程中的一直都走在世界前沿，成功流片過近20顆大規(guī)模的SOC，應(yīng)用在顯卡、高性能電視SOC、STB 以及HPC 的市場上。

胡楠說：“在戰(zhàn)術(shù)實施方面，團(tuán)隊很重視方法學(xué)，流程非常完備。我們很早就在進(jìn)行關(guān)鍵IP的自研，并且按照計劃進(jìn)行測試流片和硅片驗證。并且我們目前還在按計劃進(jìn)行中，在明年上半年，大家還能看到豪微科技新階的大芯片產(chǎn)品量產(chǎn)?！?/p>

公司的規(guī)劃和愿景

對于公司的布局，豪微科技創(chuàng)始人及董事長孔劍平做了介紹：

“杭州擁有阿里巴巴、網(wǎng)易、?？低?/u>，大華等領(lǐng)先的企業(yè)，是中國乃至世界為數(shù)不多的數(shù)據(jù)中心港。數(shù)字產(chǎn)業(yè)高度發(fā)達(dá)，新技術(shù)需求旺盛，新興資本嗅覺靈敏。上海擁有中國最雄厚的半導(dǎo)體人才儲備，最前沿的芯片設(shè)計理念，最齊全的芯片產(chǎn)業(yè)鏈。我們把各個地方的優(yōu)勢資源整合在一起，形成了有戰(zhàn)斗力的團(tuán)隊和有競爭力的產(chǎn)品方向?！?/p>

對于未來，孔劍平展望說 道 ：“未來，我們的FPU技術(shù)將進(jìn)軍核心網(wǎng)絡(luò)、自動駕駛、人工智能、5G等領(lǐng)域，這將有力的推動這些改變?nèi)祟愇磥淼募夹g(shù)的發(fā)展?！?/p>

最后，作為曾經(jīng)率領(lǐng)團(tuán)隊成功打造全球區(qū)塊鏈及AI芯片第一股，并全球最早推出7納米量產(chǎn)芯片的孔劍平說出了他對豪微的期許：“我們研究技術(shù)，不僅僅是因為追逐技術(shù)本身，更是因為技術(shù)承載著人們創(chuàng)造更美好未來的夢想?！?br /> 責(zé)任編輯:tzh