华夏芯李科奕:未来主流架构是异构计算,半导体产业要重视IP

来源:沧口门户网站 2019-10-30 21:20:15

华夏核心也是中国少有的基于独立ip的异构计算芯片设计公司。

半导体行业的创新总是伴随着新的应用场景。ai和5g的到来也意味着传统的计算架构正面临新一轮的挑战。

在人工智能和5g等特定领域,通用计算变得越来越困难,而异构计算逐渐成为主流芯片架构。

那么,什么是异构计算?

各种计算单元(如cpu、gpu、dsp、ai加速器、fpga等)的配置、集成和融合。)统称为异构计算。在正常情况下,异构计算架构的芯片包含传统的通用计算单元和高性能专用计算单元,例如神经网络加速器。

异构计算有着悠久的历史,但在人工智能和5g对计算性能的超高要求的催化下,芯片设计创新已经开始关注这一点。华夏核心(北京)通用处理器技术有限公司(简称华夏核心)是中国最早从事异构计算研究的芯片公司之一。

在由工业和信息化部人才交流中心和南京江北新区管理委员会联合主办的第一届集成电路创新创业论坛上,mgxnet采访了华夏核心创始人李易科。他说,“芯片行业的共识是未来ai和5g芯片的主流架构必须是异构计算。”

照片|华夏核心创始人李易科

近年来,专用芯片的概念变得非常流行。许多初创公司已经为特定的应用场景引入了人工智能专用芯片。

然而,在李易科看来,随着全球芯片产业的发展到今天,从来没有一个特定领域的专业芯片公司成长为行业巨头的案例。

“这些垄断企业英特尔和Avida的主要销售收入来自通用和基于平台的芯片。虽然这种特殊的芯片具有良好的性能,但它也有其自身的局限性:生命周期短、迭代次数多。只有当人工智能算法和通信协议被修复后,专用芯片才能有一定的市场。更重要的是,通用计算的复杂性远远高于专用计算。通用芯片制造商可以轻松地将专用计算单元集成到芯片中,这被称为异构计算。”

与传统的通用计算芯片相比,异构体系结构具有高性能、低功耗等显著优势。此外,与专用计算芯片相比,即使出现新的算法,异构架构的芯片也可以依靠通用计算单元来支持它们,不会很快被淘汰,从而延长了芯片的生命周期。因此,随着对先进技术的投入越来越多,异构计算已经成为业界的主流选择。

集成电路的技术发展趋势导致李易科选择从异构计算的角度切入。另一方面,他专注于辅助驾驶、边缘计算、智能安全、5g等新兴应用带来的异构计算市场机遇。这些场景的共同特点是只需要应用程序开发的“单点”,不需要汇集许多第三方应用软件,如手机和个人电脑,因此存在很强的生态依赖性。

李易科表示,“个人电脑时代由威特联盟主导,移动互联网由arm安卓主导,人工智能和5g时代开辟了一个新的生态或多生态共存的局面,这也是国内芯片制造商发展的机遇。”

换句话说,人工智能和5g下的应用场景既没有传统生态的压力,也没有巨人主导的市场结构。从事原始创新的初创公司可以通过价格、性能和定制开发等机制,引导应用程序开发人员自愿将其软件和硬件开发移植到新处理器架构操作系统的平台上。

“当市场没有垄断生态和技术时,创新和应用成为决定性因素,我们就有可能打破上限。”

目前,绝大多数异构计算芯片使用来自不同厂商的ip,需要一个庞大的芯片设计团队来完成包括ip互验证在内的技术维护和设计工作。然而,李易科认为,“拉朗匹配”风格的传统异构设计方法并没有解决推动异构计算的主要障碍:极其复杂的异构编程。

因此,华夏核心选择从异构芯片的底层ip开始,成为芯片设计领域的原创创新企业——他们是中国少有的基于独立ip的异构计算芯片设计公司。

以异构编程为例,计算任务需要在多个供应商提供的不同计算单元上运行。例如,一些人工智能计算需要先在cpu或dsp上进行分割或处理,然后在人工智能加速器上执行目标识别,并将结果反馈给cpu进行下一轮计算。对于复杂的人工智能系统开发人员来说,熟悉不同计算单元之间数据流的调度、交换和决策机制是一个高门槛的难题。

这种耗费大量人力物力的开发工作,显然不适合目前世界上大多数人工智能公司都是中小企业的现状。因此,华夏核心决定走一条创新的异质设计之路。

“如果您的编程模型能够使各种计算任务在cpu、dsp或gpu上运行,编译器和系统将根据计算效率自动选择最佳运行载体,分割任务,然后系统地优化计算、通信和存储的开销,从而大大降低编程开发的门槛。”为了实现这一目标,如果不从底层知识产权创新入手,就不可能打破知识产权供应商之间的壁垒。

因此,华夏核心设计了一套创新的统一指令集架构,由一套针对不同应用类型的基本指令集和扩展指令集组成。结合先进的微体系结构设计,形成了一个高度集成的cpu、dsp、gpu和ai处理器的异构平台。

目前,华夏核心已经发布了具有自主知识产权的统一指令集架构,基于该架构的cpu、dsp和ai专用处理器系列ip,以及为芯片铸造批量生产的多核异构gpt8300soc芯片。

知识产权相当于建筑物的基础,有严格的专利保护。因此,尽管在自己的土地上建造高层建筑比在别人的基础上购买样板房更自由,但问题还是出现了。ip设计如何绕过巨人的技术专利?

这也是国内许多芯片设计公司面临的一个难题,如何挣脱枷锁,找到创新的方法。李易科认为,如果我们仍然用传统的思维去做cpu、dsp和gpu,肯定很难绕过以前行业巨头的知识产权限制。

李易科打了个比方。在传统知识产权之前,不同的果树产生不同的果实。华夏核心改变了果树的基因,在一棵树上产生不同的果实。“不同的技术途径可以绕过其他制造商的知识产权专利。此外,我们的设计理念“浓缩”了芯片设计团队的规模,消除了为每个计算单元配备工具链和应用程序开发团队的需要,并大大降低了用户开发的门槛。

没有国内知识产权支持的自主创新,中国的芯片设计产业将会很大,但并不强大。

目前,华夏核心的异构计算主要涵盖人工智能和5g领域对计算需求较高的应用,如辅助驾驶、边缘计算、机器人、安全监控、智能家居等。正如李易科本人所说,对芯片的计算性能、性能功耗比和生命周期要求越高,华夏核心的异构计算优势就越明显。

与大多数芯片设计公司不同,华夏核心有两种商业模式。一种是芯片设计定制,它使用独立开发的ip平台为客户设计定制芯片。另一种是ip授权,它允许ip为客户自己设计芯片。

目前华夏核心主要为客户提供定制需求。基于一整套系统化的ip和设计平台,通过与客户一起定义芯片,可以最大限度地满足客户在不同开发阶段的定制需求——从芯片和解决方案的小规模定制到大规模生产,降低应用开发的难度。目前,几种定制芯片产品已经开始批量生产。

华夏核心李易科强调,“我们既是ip供应商,也是计算平台供应商。华夏核心的ip覆盖了从端到云的整个产业链,我们的目标是为客户提供一次性开发、多种部署、端到云集成、协作计算和前后兼容的计算平台。”

最后,针对国内半导体行业的发展现状,李易科认为,国内芯片公司仍处于中低端同质竞争的局面,市场环境相对浮躁。无论是风险投资还是政府的关注,它更多地关注应用创新或流程制造,而较少关注知识产权和设计环节。国内芯片设计公司的投资主要是先进技术,而不是设计创新和架构创新。如果我们遵循这一思路,中国只会成为集成电路的大国,而不会成为集成电路的大国。

“国内集成电路行业热衷于投资生产和制造过程,但如果没有强大的集成电路设计支持,下游制造和密封将面临无源之水和无根之树的风险。”

他对国内集成电路产业的发展提出了一些建议:“知识产权是整个集成电路产业链中最上游的节点,投资周期长,但知识产权是集成电路产业的命脉和咽喉。没有坚持自主创新的国内知识产权链,中国的集成电路设计永远不会改变被外国知识产权公司卡住的局面。如果我们不重视芯片设计和架构的创新,中国的集成电路设计可能会很大,但并不强大。”

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