清華魏少軍：芯片是人工智能的載體 為重中之重

在近日于深圳舉辦的2018 CCF-GAIR 全球人工智能與機(jī)器人峰會(huì)上，清華大學(xué)微電子所所長(zhǎng)魏少軍發(fā)表了演講，闡述了AI時(shí)代芯片架構(gòu)的問題。會(huì)后，魏少軍接受了網(wǎng)易智能的專訪，談到了中國(guó)芯片行業(yè)的發(fā)展、架構(gòu)創(chuàng)新以及造芯熱潮。

“AI芯片是AI技術(shù)發(fā)展過程中不可逾越的關(guān)鍵階段，不管有什么好的AI算法，要想最終得到應(yīng)用，都必然通過芯片來實(shí)現(xiàn)。”

作為清華大學(xué)微電子所所長(zhǎng)、芯片行業(yè)頂級(jí)大牛，魏少軍斷言，芯片是實(shí)現(xiàn)人工智能的當(dāng)然載體。

如此，也造成了目前芯片行業(yè)格外躁動(dòng)和火熱，不管是巨頭公司還是創(chuàng)業(yè)公司，不管是傳統(tǒng)制造公司還是互聯(lián)網(wǎng)公司，都在布局AI芯片行業(yè)。

AI時(shí)代，芯片的架構(gòu)創(chuàng)新是不可回避的課題

隨著市場(chǎng)對(duì)芯片計(jì)算能力的需求提高，芯片制造工藝也在不斷提高，與之而來的是芯片制造成本也隨著漲高。有業(yè)內(nèi)人士稱，如今設(shè)計(jì)制造一顆10nm芯片的成本要幾千萬美元，就算目前寒武紀(jì)、深鑒科技等專門做AI芯片的企業(yè)，即使采用28nm的芯片工藝，前期從投入到流片的成本都要超過400萬美元。也就是說，單一品類的芯片出貨量沒有百萬級(jí)很難收回成本。

魏少軍表示，要想讓AI芯片能夠在使用中變得更”聰明“，架構(gòu)創(chuàng)新就是它面臨的一個(gè)不可回避的課題。AI算法目前處于不斷的變化中，芯片公司都希望找到能夠適應(yīng)所有算法的結(jié)構(gòu)，“高能效通用的深度學(xué)習(xí)引擎是AI芯片的必備特征?！?/p>

基于此，魏少軍列出了AI芯片應(yīng)該具備的幾個(gè)基本要素：

1、可編程性，適應(yīng)算法的演進(jìn)和應(yīng)用的多樣性；

2、架構(gòu)的動(dòng)態(tài)可變性，適應(yīng)不同的算法并實(shí)現(xiàn)高效計(jì)算；

3、高效的架構(gòu)變換能力，<10 Clock cycle，低開銷、低延遲；

4、高計(jì)算效率，避免使用指令這類低效率的架構(gòu)；

5、高能量效率，~10 TOPS/W；

6、低成本，能夠進(jìn)入家電和消費(fèi)類電子；

7、體積小，能夠裝載在移動(dòng)設(shè)備上；

8、應(yīng)用開發(fā)方便，不需要芯片設(shè)計(jì)方面的知識(shí)。

根據(jù)以上要素判斷，目前的CPU+SW、CPU+GPU、CPU+FPGA、CPU+ASIC的作法都不是理想的架構(gòu)。

與此同時(shí)，魏少軍在現(xiàn)場(chǎng)從軟硬件可以編程性維度將現(xiàn)在的AI芯片方案做了劃分：

第一個(gè)方案就是CPU、DSP等處理器，芯片硬件可編程性很弱，軟件可編程性強(qiáng)，芯片運(yùn)行需要軟件。這類芯片雖然具備通用性、高靈活性，但是成本高、價(jià)格貴，能量效率和計(jì)算效率不高，而且被行業(yè)寡頭壟斷。

第二種方案是ASIC、SoC等專用集成電路，芯片軟硬件可編程性都很弱，雖然價(jià)格便宜、能量效率和計(jì)算效率很高，但是專用芯片不具備靈活性，一旦制造完成硬件就不可更改。

第三種方案是FPGA、EPLD等可編程邏輯器件，這種芯片硬件可編程性強(qiáng)，軟件可編程性很弱。雖然硬件可編程，但是靜態(tài)編程，一旦配置完畢就不可更改，邏輯不可復(fù)制，而且成本高昂、芯片研發(fā)周期長(zhǎng)，能量效率和計(jì)算效率低。

第四種方案是RCP、CGRA等軟件定義芯片（SdC），軟件、硬件均可編程，芯片功能隨軟件變化而變化，而且具備通用和高靈活性，未來擴(kuò)大用量就可以降低成本。

提出軟件定義芯片，Thinker芯片課題組將融資并成立公

軟件定義芯片是魏少軍帶領(lǐng)的清華微電子所提出的全新芯片架構(gòu)定義，實(shí)現(xiàn)了讓芯片根據(jù)軟件進(jìn)行適應(yīng)與調(diào)整?；谶@種架構(gòu)，清華微電子所相關(guān)課題組研發(fā)出了全新的Thinker系列芯片，使用了可重構(gòu)計(jì)算芯片架構(gòu)。在這個(gè)架構(gòu)中，Thinker可以根據(jù)控制單元的要求配置計(jì)算單元陣列并執(zhí)行，也可以根據(jù)軟件的要求將劃分后的任務(wù)送到數(shù)據(jù)通道執(zhí)行。而且，不同于馮諾依曼等效架構(gòu)，可重構(gòu)計(jì)算模式為函數(shù)化的硬件架構(gòu)。

目前，Thinker系列芯片已經(jīng)推出了面向通用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算的Thinker 1代，面向極低功耗神經(jīng)網(wǎng)路計(jì)算的Thinker 2，以及面向極低功耗語音應(yīng)用的Thinker S。Thinker芯片的功耗非常低，只需要7號(hào)AA電池就能運(yùn)行一年。

魏少軍透露，Thinker芯片的研發(fā)課題組目前正在融資，著手成立新公司進(jìn)行市場(chǎng)化運(yùn)作，但是對(duì)于融資額度，魏少軍表示不方便透露。

給國(guó)內(nèi)造芯企業(yè)建議：光靠錢是砸不出來的，一定要開放

對(duì)于目前中國(guó)企業(yè)布局芯片，魏少軍表示支持，但是提出了一些建議。他說，“做芯片需要大量的人力和經(jīng)驗(yàn)，光靠錢是砸不出來的，所以一定要開放，不要封閉?！蔽荷佘娡瑫r(shí)表示，“如果是互聯(lián)網(wǎng)巨頭公司做芯片，我還要加一條建議，他們已經(jīng)大到足以影響行業(yè)發(fā)展，所以在關(guān)鍵技術(shù)上要起到引領(lǐng)作用，能夠有更大的雄心，肩負(fù)起社會(huì)責(zé)任?！?/p>

在談到目前的AI芯片發(fā)展時(shí)，魏少軍表示，現(xiàn)在的AI芯片市場(chǎng)被過度炒作?！澳壳埃瑖?guó)內(nèi)芯片的很多領(lǐng)域都存在問題，他們都在吹牛，有人還提出超越英特爾，我反對(duì)這樣的說法?！?/p>

“英偉達(dá)當(dāng)年做GPU就知道人工智能嗎？我想未必，只是最后發(fā)現(xiàn)GPU用在人工智能上面很好用，才逐漸做起來?！蔽荷佘娬J(rèn)為，科研成果是很少能過計(jì)劃出來的，都是遇到市場(chǎng)機(jī)會(huì)做出來的?！翱萍佳芯亢芏喽际菬o心插柳柳成蔭?！?/p>

AI芯片能否獨(dú)立存在？還不知道，但是做語音芯片不要自欺欺人

“我們現(xiàn)在還不清楚AI芯片有沒有獨(dú)立存在的可能性，如果有，我們就能夠有機(jī)會(huì)創(chuàng)造出與英特爾一樣偉大的公司?！蔽荷佘娞寡裕暗沁@個(gè)問題現(xiàn)在沒有答案?！?/p>

談到國(guó)內(nèi)很多創(chuàng)業(yè)公司開始做語音芯片的時(shí)候，魏少軍這樣評(píng)論說，語音芯片到底要干嘛？要實(shí)現(xiàn)什么樣的功能？這個(gè)首先要搞清楚?！北热缯f，你要進(jìn)行語義理解的識(shí)別，這個(gè)需要用到人工智能技術(shù)；但是你只是想做一個(gè)簡(jiǎn)單的語音命令識(shí)別，不一定用到人工智能技術(shù)，現(xiàn)在其他技術(shù)完全夠用。“

在魏少軍看來，做語音芯片一定要看應(yīng)用場(chǎng)景，目前很多場(chǎng)景下并不需要用到人工智能技術(shù)或者專門的語音芯片?！艾F(xiàn)在做人工智能，就一定會(huì)用到大量的計(jì)算，功耗一定更大，有時(shí)候得不償失。不要?dú)㈦u用牛刀，更不要自欺欺人。”魏少軍說到。

魏少軍最后表示，AI技術(shù)雖然正在不斷進(jìn)步，但目前還主要集中在單個(gè)事務(wù)的訓(xùn)練和推理上，要讓AI真的可以像人類一樣同時(shí)做出多個(gè)判斷和決定，算法研究還需要有更偉大的突破?！叭说臎Q策是多元的，但現(xiàn)在機(jī)器決策是單一的，現(xiàn)在是IA（增強(qiáng)智能）的時(shí)代?！?/p>