不只是智能駕駛！從SRAM到RRAM，存算一體大算力芯片將賦能更多領(lǐng)域！

電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/李彎彎）近幾年，隨著物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等技術(shù)的發(fā)展，算力的需求越來越大。而在馮諾依曼架構(gòu)下，芯片性能的提升遇到瓶頸。業(yè)界開始不斷探索新的技術(shù)形式，因?yàn)榫邆浯笏懔?、低功耗的特點(diǎn)，存算一體架構(gòu)芯片應(yīng)運(yùn)而生。

后摩智能是一家致力于存算一體大算力芯片研發(fā)的企業(yè)，成立于2020年。今年5月，該公司發(fā)布了首款SRAM存算一體智駕芯片后摩鴻途?H30，這也是全球首款面向智能駕駛領(lǐng)域的存算一體芯片。此外，今年8月該公司宣布完成首款RRAM存算芯片的測(cè)試，可以說在存算一體大算力方面進(jìn)展迅速。

近日，電子發(fā)燒友采訪到后摩智能公共事務(wù)部負(fù)責(zé)人屈艷格，就其在存儲(chǔ)介質(zhì)及應(yīng)用賽道的選擇，存算一體發(fā)展趨勢(shì)及后摩智能未來規(guī)劃方面做了探討。

從SRAM到RRAM，后摩智能是如何選擇存儲(chǔ)介質(zhì)的

后摩智能今年5月推出的首款存算一體智駕芯片H30，最高物理算力256TOPS，典型功耗35W。該芯片基于SRAM存儲(chǔ)介質(zhì)，采用數(shù)字存算一體架構(gòu)，擁有極低訪存功耗和超高計(jì)算密度，僅用12nm工藝制程，在Int8數(shù)據(jù)精度下，其AI核心IPU能效比達(dá)15Tops/W，是傳統(tǒng)架構(gòu)芯片7倍以上。

據(jù)了解，H30已成功運(yùn)行CV類的經(jīng)典網(wǎng)絡(luò)，以及自動(dòng)駕駛領(lǐng)域先進(jìn)的BEV、Pointpillar等模型。為了更好地實(shí)現(xiàn)車規(guī)級(jí)，后摩智能基于H30 自主研發(fā)了硬件增強(qiáng)機(jī)制和檢測(cè)機(jī)制，在提升芯片可靠性的同時(shí)，進(jìn)一步保障了功能安全性。

屈艷格告訴電子發(fā)燒友，雖然相對(duì)來說，后摩智能在AI芯片方面算是入局較晚的企業(yè)了，但相對(duì)傳統(tǒng)架構(gòu)的AI芯片，后摩智能推出這款存算一體架構(gòu)的H30有它突出的優(yōu)勢(shì)。

她總結(jié)了三點(diǎn)：1、高計(jì)算效率。在相同工藝制程下，它比傳統(tǒng)馮諾依曼架構(gòu)的AI芯片能效比更優(yōu)，比如，英偉達(dá)Orin芯片的能效比大概是2TPOS/W，TI TDA4VH芯片的能效比大概是1TPOS/W，特斯拉FSD芯片的能效比也不到2TPOS/W，而H30存算一體芯片物理算力士256TPOS，功耗是35W，它的能效比能夠達(dá)到7.3TPOS/W。

在當(dāng)前業(yè)界，這樣的能效比是相當(dāng)高的。對(duì)于客戶來說，這是一款非常有競爭力的產(chǎn)品，因?yàn)閹缀跛械挠?jì)算場(chǎng)景，它對(duì)功耗的需求都較為敏感，而這款產(chǎn)品在低功耗的情況下，仍然能夠?qū)崿F(xiàn)很高的算力。

2、低計(jì)算時(shí)延。因?yàn)槭谴嫠阋惑w架構(gòu)，這款芯片最大的特點(diǎn)是，在數(shù)據(jù)傳傳輸過程中不用來回搬運(yùn)數(shù)據(jù)，這樣的好處是：一、極大地減少功耗，二、延時(shí)也會(huì)大大減少。后摩智能此前對(duì)此做過測(cè)算，它跟傳統(tǒng)架構(gòu)的芯片相比，大概會(huì)有兩倍的延時(shí)提升。而這在一些對(duì)安全有極高要求的場(chǎng)景，比如智能駕駛，優(yōu)勢(shì)會(huì)非常明顯。

3、低工藝依賴性。因?yàn)槭谴嫠阋惑w架構(gòu)，它對(duì)先進(jìn)工藝制程的依賴性并沒有那么強(qiáng)，它可以用傳統(tǒng)的工藝實(shí)現(xiàn)先進(jìn)工藝才能實(shí)現(xiàn)的特點(diǎn)。比如，要實(shí)現(xiàn)100TOPS算力，大部分公司會(huì)采用比較先進(jìn)的工藝制程，12nm或者7nm，而后摩智能因?yàn)槭谴嫠阋惑w架構(gòu)芯片，可以采用28nm，就能夠達(dá)到這樣的算力。

存算一體架構(gòu)對(duì)工藝的依賴性不強(qiáng)，有其非常大的戰(zhàn)略意義。在當(dāng)前的國際局勢(shì)下，對(duì)于國內(nèi)的企業(yè)來說，如何保障供應(yīng)鏈安全很重要。如果真的出現(xiàn)先進(jìn)制程供應(yīng)緊張的情況下，存算一體架構(gòu)芯片仍然能夠用一些較成熟的工藝制程生產(chǎn)芯片，同時(shí)還能實(shí)現(xiàn)較高的算力。

除了發(fā)布首款基于SRAM存儲(chǔ)介質(zhì)的H30之外，后摩智能也在探索RRAM存儲(chǔ)介質(zhì)的存算一體芯片。RRAM雖然誕生已久，但在近幾年才較多的被關(guān)注。相對(duì)于來說，RRAM在技術(shù)成熟度上不及SRAM，為何后摩智能在成功推出SRAM介質(zhì)的存算一體芯片之后，又會(huì)著手研究RRAM存儲(chǔ)介質(zhì)的存算一體芯片呢？

在采訪中，屈艷格詳細(xì)介紹了不同存儲(chǔ)介質(zhì)的特點(diǎn)，以及后摩智能在存儲(chǔ)介質(zhì)選擇上的考量。據(jù)她介紹，存算一體芯片有兩個(gè)很典型的特點(diǎn)：一是大算力，二是低功耗。這兩個(gè)特點(diǎn)也使得它能實(shí)現(xiàn)比較高的能效比。不過從使用來看，重點(diǎn)還是要看哪個(gè)是第一個(gè)要關(guān)注的指標(biāo)，是大算力，還是低功耗。而后摩智能關(guān)注的第一個(gè)指標(biāo)是大算力。

因此在進(jìn)行存儲(chǔ)介質(zhì)選擇的時(shí)候，后摩智能會(huì)選擇更適合做大算力場(chǎng)景的存儲(chǔ)介質(zhì)，比如SRAM、MRAM、RRAM等。因?yàn)檫@些存儲(chǔ)介質(zhì)，可以用來做數(shù)字電路，能夠用于智能駕駛、智能工業(yè)、機(jī)器人以及云端大模型推理等場(chǎng)景。而Flash這種存儲(chǔ)介質(zhì)，更適合用在小算力，對(duì)功耗要求較高的場(chǎng)景，比如藍(lán)牙耳機(jī)、可穿戴手表等。屈艷格介紹說：“因?yàn)槲覀兏P(guān)注大算力，所以會(huì)選擇在SRAM、MRAM、RRAM這些存儲(chǔ)介質(zhì)上做技術(shù)演進(jìn)?！?br />
據(jù)她介紹，后摩智能當(dāng)前選擇SRAM這個(gè)存儲(chǔ)介質(zhì)的主要原因：一是目前SRAM在做大算力方面最為成熟，它可以支持較為先進(jìn)的工藝制程，讀寫速度也比較快。二是雖然它是很成熟的存儲(chǔ)介質(zhì)，而在當(dāng)前的產(chǎn)業(yè)界，將它用作存內(nèi)計(jì)算，且算力達(dá)到幾十TOPS，同時(shí)又是做純數(shù)字電路，并且用在工業(yè)、智能駕駛場(chǎng)景中的幾乎沒有。

后摩智能在2021年通過技術(shù)驗(yàn)證的流片成功，證明這條技術(shù)路徑可行，于是便進(jìn)一步推進(jìn)，在今年5月推出第一代產(chǎn)品H30。這款基于SRAM的存算一體芯片H30，主要可用在智能駕駛和機(jī)器人等領(lǐng)域。屈艷格進(jìn)一步談到：“我們下一代還會(huì)基于SRAM做存算一體架構(gòu)優(yōu)化，包括整個(gè)電路、架構(gòu)的優(yōu)化，以進(jìn)一步提升產(chǎn)品性能。按照初步規(guī)劃，未來會(huì)基于SRAM介質(zhì)研發(fā)幾款產(chǎn)品，逐步將性能做到最佳?！?br />
當(dāng)然她也提到，SRAM有它的缺點(diǎn)，比如存儲(chǔ)密度相對(duì)較低，這樣它的芯片面積會(huì)有點(diǎn)大，其計(jì)算密度相對(duì)來說不會(huì)太高。因此，后摩智能考慮再選擇一些更適合的存儲(chǔ)介質(zhì)，比如MRAM、RRAM這些比較新型的存儲(chǔ)器。相對(duì)來說，這兩款存儲(chǔ)介質(zhì)的讀寫性能更好，存儲(chǔ)密度更大。

屈艷格說：“我們會(huì)在這兩款介質(zhì)上做一些技術(shù)預(yù)研，類似2021年基于SRAM做過的技術(shù)驗(yàn)證，等確定行得通之后，再進(jìn)行下一步的推進(jìn)，今年8月宣布的初步驗(yàn)證的結(jié)果。” 她表示：“我們會(huì)根據(jù)這些存儲(chǔ)介質(zhì)的成熟性，以及它做存算電路的優(yōu)勢(shì)。再根據(jù)場(chǎng)景情況，把這個(gè)技術(shù)從SRAM切換到RRAM或者M(jìn)RAM上去?！?br />
做透智能駕駛市場(chǎng)，未來希望賦能機(jī)器人、云端推理等更多場(chǎng)景

從2020年成立到現(xiàn)在僅三年時(shí)間，后摩智能便已經(jīng)推出第一代SRAM存算一體芯片，同時(shí)完成首款RRAM大容量存儲(chǔ)芯片的測(cè)試。這在做存算一體大算力芯片領(lǐng)域算是相當(dāng)快了。屈艷格認(rèn)為，公司在技術(shù)和產(chǎn)品推進(jìn)上能夠如此之快，與其完善的團(tuán)隊(duì)搭建有關(guān)。

后摩智能的團(tuán)隊(duì)包括兩方面的人才：一部分是在存算一體技術(shù)領(lǐng)域有深度研究的人，一部分是在工程落地方面有豐富經(jīng)驗(yàn)積累的人。在存算方面，后摩智能的團(tuán)隊(duì)發(fā)布分來自海外知名院校、研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)，在存算一體、先進(jìn)存儲(chǔ)器方面大概有15年左右的積累。其中一個(gè)核心成員，曾經(jīng)做過六次基于SRAM存算芯片的流片，具有豐富的經(jīng)驗(yàn)。

這是偏學(xué)術(shù)方面的經(jīng)驗(yàn)，另外，后摩智能很好的將這些學(xué)術(shù)經(jīng)驗(yàn)與產(chǎn)業(yè)界的團(tuán)隊(duì)做了結(jié)合。后摩智能還組建了一支產(chǎn)業(yè)的工程化落地團(tuán)隊(duì)，這個(gè)團(tuán)隊(duì)大部分員工來自AMD、Intel，還有華為海思等，具有百萬級(jí)智駕芯片量產(chǎn)落地經(jīng)驗(yàn)，學(xué)術(shù)和產(chǎn)業(yè)團(tuán)隊(duì)的結(jié)合，加速了公司將產(chǎn)品推向商業(yè)化落地的進(jìn)程。

在應(yīng)用賽道的選擇上，后摩智能也做了仔細(xì)的考量。據(jù)屈艷格介紹，公司成立初期，做了大量的調(diào)研，去思考選擇什么樣的賽道，對(duì)數(shù)據(jù)中心、安防、智能駕駛等都進(jìn)行了分析。

比如數(shù)據(jù)中心，這個(gè)市場(chǎng)需要大算力，需求量也非常大，尤其是今年大模型迅速發(fā)展，未來市場(chǎng)空間會(huì)更大?？墒欠治鱿聛砜梢园l(fā)現(xiàn)，數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)90%以上由英偉達(dá)的GPU占據(jù)，算法迭代快，對(duì)英偉達(dá)CUDA生態(tài)的依賴強(qiáng)。第三方初創(chuàng)企業(yè)想進(jìn)去構(gòu)建自己的生態(tài)，很難。

再比如安防市場(chǎng)，相對(duì)來說它對(duì)算力的要求比較低，生態(tài)依賴度不高，是一個(gè)成熟市場(chǎng)。可是，它對(duì)算力要求并不高。而后摩智能的核心特點(diǎn)是，容易做大算力的產(chǎn)品，安防市場(chǎng)并不能凸顯出公司的優(yōu)勢(shì)。

后來確定選擇智能駕駛賽道，有兩個(gè)方面的原因：1、當(dāng)前智能駕駛是一個(gè)發(fā)展比較快的行業(yè)，每年增速差不多30%以上。尤其現(xiàn)在，我國智能化全球領(lǐng)先，未來市場(chǎng)極其可觀。智能駕駛對(duì)算力要求很大，L1/L2可能需要幾TOPS，到L2++以及未來L4/L5級(jí)自動(dòng)駕駛，它需要的算力會(huì)達(dá)到上千TOPS，存算一體跟這個(gè)市場(chǎng)的需求匹配度很高。

2、雖然智能駕駛現(xiàn)在發(fā)展很快，但這個(gè)市場(chǎng)剛開始沒多長時(shí)間。雖然已經(jīng)有幾家巨頭企業(yè)，包括英偉達(dá)、高通、TI，以及國內(nèi)幾家頭部企業(yè)開始在做，并且取得了不錯(cuò)的成績。但是相對(duì)來說推進(jìn)的時(shí)間還不是很長，整個(gè)生態(tài)并沒有那么成熟，還有去沖刺的機(jī)會(huì)。

后摩智能推出的首款智能駕駛芯片，是一款通用的產(chǎn)品，它可以像英偉達(dá)Orin芯片一樣，去適配更多車廠的主流算法。目前已經(jīng)與新石器、環(huán)宇智行等無人車企業(yè)達(dá)成合作，另外在乘用車方面，也正在與車企業(yè)推進(jìn)測(cè)試中。

談到未來規(guī)劃，屈艷格表示，公司首先還是會(huì)基于SRAM存儲(chǔ)介質(zhì)去進(jìn)行不斷產(chǎn)品優(yōu)化，面向智能駕駛領(lǐng)域，將這塊市場(chǎng)打透，建立起足夠高的壁壘。此外還會(huì)不斷深耕機(jī)器人、智能工業(yè)、電力、云端推理等領(lǐng)域，去賦能更多的場(chǎng)景。

結(jié)尾

可以看到，經(jīng)過近幾年的發(fā)展，存算一體已經(jīng)逐漸在一些場(chǎng)景中得到應(yīng)用。今年以來，大模型及AIGC迅速發(fā)展，它對(duì)算力的需求越來越大，而當(dāng)前傳統(tǒng)架構(gòu)的芯片在性能提升上遇到瓶頸，存算一體在這方面卻優(yōu)勢(shì)明顯，未來將會(huì)有很大的應(yīng)用空間。

雖然存算一體作為一門新技術(shù)，在產(chǎn)品和應(yīng)用的推進(jìn)上存在挑戰(zhàn)。而如今，SRAM已經(jīng)實(shí)現(xiàn)大算力的存算，新型存儲(chǔ)介質(zhì)也在加速推進(jìn)產(chǎn)業(yè)落地?？上攵?，未來隨著MRAM、RRAM這些新型存儲(chǔ)介質(zhì)的成熟商業(yè)化，存算一體的可想像空間將會(huì)更大。