算力迭代速度加快,IC设计如何兼具短周期与高性能?

2021-06-11 17:29:47  阅读 682 次 评论 0 条

  无AI不芯片。

  以上这句话正在被越来越多的人所认可,这一背后是一个事实:在多个细分领域,传统芯片已经不能满足市场的新需求,而新需求需要新产品来满足。在智能时代,这个新产品就是"AI芯片"。

  在今天上午由江苏省工业和信息化厅主办,和润展国际承办的"IC设计开发者大会"上,针对AI芯片类智能芯片,以及芯片设计的方方面面,来自国内知名芯片公司、EDA软件公司以及投资机构的嘉宾,与现场观众展开了一次深入探讨。

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  市场需求"革新",传统芯片正"被迫"做出改变

  就算力增长来看,传统芯片一步一个脚印的按照摩尔定律发展,性能每隔18-24个月提升一倍,而这一规律已经被AI芯片给打破,在过去几年间,AI算力翻了接近1万倍,单个GPU的算力比过去基于CPU的算力多了1000倍。

  而依据此前OpenAI在2018年发布的报告,自2012年至2018年,AI算力需求增长超30万倍,相当于AI训练任务所运用的算力每3.43个月就要翻一倍。

  显然,这个需求是传统芯片所不能满足的。且算力的落差,只是其一。

  清微智能首席架构师于义以AIoT进行举例,他从该新兴产业对芯片要求的角度出发表示,AIoT对芯片有着4个要求,分别是高算力、高能效、灵活性与安全性,而传统芯片架构并不能满足这些要求,更具体点讲,传统芯片"算力增长慢"束缚了智能化水平的提升,"计算能效低"限制了智能化范围的提升。

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  图 | 清微智能首席架构师于义

  这一切市场需求的变化都在向传统芯片发出挑战,要求它在最初的设计环节进行变革,因为过往的一些设计模块,已经不能适用于智能时代下的芯片产品。

  此外值得注意的是,这一变革不仅仅存在于芯片本身,作为芯片重要载体的服务器,也正面临着变革。边缘智芯科技架构师兼产品总监李甫的话来说,以CPU为中心的传统服务器,正转向以XPU(互联芯片)为中心的下一代服务器,这一类服务器能做到超低延迟、超高能效和软件定义。

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  图 | 边缘智芯科技架构师兼产品总监李甫

  当下智能芯片的挑战与解决方案

  不过,这并不意味着以AI芯片为代表的智能芯片就是十全十美的。

  正如前面所讲,智能时代,市场对芯片的算力需求是直线上涨的,而智能芯片虽说打破了摩尔定律,迭代周期快于传统芯片,但随着万物智能时代的到来,现有的迭代速度或许还要进一步加快,这也为芯片产业链上游的设计环节提出了挑战——如何保证质量的前提下,进一步加快芯片的迭代速度?

  针对这一点,现场嘉宾也针对芯片设计环节提出了多种解决方案,最终目的都在于保证芯片性能的前提下进一步缩短设计过程与时间成本。

  比如Cadence中国区验证产品工程总监张立伟,他提出的解决方案是近年来关注度渐增的高阶综合技术(HLS)。

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  图 | Cadence中国区验证产品工程总监张立伟

  所谓的HLS,指的是将高层次语言描述的逻辑结构,自动转换成低抽象级语言描述的电路模型的过程,比如将C/C++/System C描述的设计意图,"翻译"成用Verilog/System Verilog描述的RTL。

  利用HLS,开发者们不仅仅可以将代码密度压缩至使用RTL级逻辑设计的七分之一,甚至十分之一,也能够促进IP重用的效率,让开发者在不再需要花费大量时间进行系统互联和接口验证。可以说,在诸多方面,HLS完胜人工优化RTL取得的结果。

  如果说HLS是从底层出发来优化芯片设计过程的话,那么速石科技资深架构师万山青所提出来的方法则是致力于搭建一座桥梁,利用AI算法优化对接芯片设计公司以及各类EDA工具软件等,让芯片设计公司不再需要考虑构建机房时候需要买多少服务器、如何选择性能参数等等,而是直接为其提供一个最优解,包括弹性满足需求的服务器算力资源,以及最适宜的验证工具等等。

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  图 | 速石科技资深架构师万山青

  通过以上嘉宾的发言,我们可以感知到随着市场需求的不断变化,不仅仅是芯片本身从架构到性能发生了变革,包括其上游的设计工具、平台等都在为终端市场需求的满足而添砖加瓦,从各个层面给予助力。

  与此同时,我们也注意到,随着缺芯潮的出现,以及国产化需求的驱动,原本就已经受到不小关注的芯片产业自去年开始了新一轮的关注,且关注力度更强。

  芯片产业的确"过热",终端不能为了造芯而造芯

  谈论这个问题之前,我们先来看这样一组数据:近五年来,我国芯片企业增速保持在30%以上。2020年,国内新注册的芯片企业超过2.28万家,同比增长196%。据最新数据消息,仅今年5个月来,国内新增芯片相关企业达15700家,占据去年总数的近69%,同比大增230%。

  针对这一数据,在以"芯片设计的全球发展趋势+案例分析"为主题的圆桌中,主持人达泰资本合伙人张挺和4位嘉宾都表示"芯片产业过热",甚至有些"魔幻"了。

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  图 | 从左至右:主持人达泰资本合伙人张挺,Imagination高级市场总监郑魁,国科天迅副总经理曹丽剑,神经元公司总经理魏立军,深视光点创始人兼CEO薛乐山

  对此,神经元公司总经理魏立军先是基于产业发展的肯定,表示中国自主设计越来越先进,但也存在"泡沫",此时需要牢记三个"心",分别是想要解决产业问题的初心、立志搞好产业的决心,以及不依赖资本、创新走下去的恒心。

  同时,国科天迅副总经理曹丽剑也表示,1万多家新注册芯片企业正在加速行业发展,但是挑战也时候存在的。这一热度过去之后,只有拥有核心竞争力的企业才能活下来。

  此外,想必大家也注意到,随着芯片产业政策利好、全球缺芯、国产化需求倍增等因素的推动,越来越多的终端厂商走上了自主造芯的路。

  对此,Imagination高级市场总监郑魁指出,正如特斯拉自主造芯一样,当下终端厂商造芯的背后,不只是为了降低对供应链的依赖性,也是为了能够更好发挥自己产品的特有性能。

  当然,众所周知,造芯并不是一件容易的事情,需要大量资金、时间、人才等的投入。用深视光点CEO薛乐山的话来说,如果是为了解决供应链问题而造芯,他个人表示支持,但若只是为了造芯而造芯,那将会是灾难,后期必然会面临残酷的市场竞争,1、2年之后,大概率会被市场所淘汰。

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