算力迭代速度加快，IC設計如何兼具短周期與高性能？

如今的芯片產(chǎn)業(yè)熱的有點(diǎn)“魔幻”了。

無(wú)AI不芯片。

以上這句話(huà)正在被越來(lái)越多的人所認可，這一背后是一個(gè)事實(shí)：在多個(gè)細分領(lǐng)域，傳統芯片已經(jīng)不能滿(mǎn)足市場(chǎng)的新需求，而新需求需要新產(chǎn)品來(lái)滿(mǎn)足。在智能時(shí)代，這個(gè)新產(chǎn)品就是“AI芯片”。

在今天上午由江蘇省工業(yè)和信息化廳主辦，鎂客網(wǎng)和潤展國際承辦的“IC設計開(kāi)發(fā)者大會(huì )”上，針對AI芯片類(lèi)智能芯片，以及芯片設計的方方面面，來(lái)自國內知名芯片公司、EDA軟件公司以及投資機構的嘉賓，與現場(chǎng)觀(guān)眾展開(kāi)了一次深入探討。

市場(chǎng)需求“革新”，傳統芯片正“被迫”做出改變

就算力增長(cháng)來(lái)看，傳統芯片一步一個(gè)腳印的按照摩爾定律發(fā)展，性能每隔18-24個(gè)月提升一倍，而這一規律已經(jīng)被AI芯片給打破，在過(guò)去幾年間，AI算力翻了接近1萬(wàn)倍，單個(gè)GPU的算力比過(guò)去基于CPU的算力多了1000倍。

而依據此前OpenAI在2018年發(fā)布的報告，自2012年至2018年，AI算力需求增長(cháng)超30萬(wàn)倍，相當于A(yíng)I訓練任務(wù)所運用的算力每3.43個(gè)月就要翻一倍。

顯然，這個(gè)需求是傳統芯片所不能滿(mǎn)足的。且算力的落差，只是其一。

清微智能首席架構師于義以AIoT進(jìn)行舉例，他從該新興產(chǎn)業(yè)對芯片要求的角度出發(fā)表示，AIoT對芯片有著(zhù)4個(gè)要求，分別是高算力、高能效、靈活性與安全性，而傳統芯片架構并不能滿(mǎn)足這些要求，更具體點(diǎn)講，傳統芯片“算力增長(cháng)慢”束縛了智能化水平的提升，“計算能效低”限制了智能化范圍的提升。

圖 | 清微智能首席架構師于義

這一切市場(chǎng)需求的變化都在向傳統芯片發(fā)出挑戰，要求它在最初的設計環(huán)節進(jìn)行變革，因為過(guò)往的一些設計模塊，已經(jīng)不能適用于智能時(shí)代下的芯片產(chǎn)品。

此外值得注意的是，這一變革不僅僅存在于芯片本身，作為芯片重要載體的服務(wù)器，也正面臨著(zhù)變革。用邊緣智芯科技架構師兼產(chǎn)品總監李甫的話(huà)來(lái)說(shuō)，以CPU為中心的傳統服務(wù)器，正轉向以XPU（互聯(lián)芯片）為中心的下一代服務(wù)器，這一類(lèi)服務(wù)器能做到超低延遲、超高能效和軟件定義。

圖 | 邊緣智芯科技架構師兼產(chǎn)品總監李甫

當下智能芯片的挑戰與解決方案

不過(guò)，這并不意味著(zhù)以AI芯片為代表的智能芯片就是十全十美的。

正如前面所講，智能時(shí)代，市場(chǎng)對芯片的算力需求是直線(xiàn)上漲的，而智能芯片雖說(shuō)打破了摩爾定律，迭代周期快于傳統芯片，但隨著(zhù)萬(wàn)物智能時(shí)代的到來(lái)，現有的迭代速度或許還要進(jìn)一步加快，這也為芯片產(chǎn)業(yè)鏈上游的設計環(huán)節提出了挑戰——如何保證質(zhì)量的前提下，進(jìn)一步加快芯片的迭代速度？

針對這一點(diǎn)，現場(chǎng)嘉賓也針對芯片設計環(huán)節提出了多種解決方案，最終目的都在于保證芯片性能的前提下進(jìn)一步縮短設計過(guò)程與時(shí)間成本。

比如Cadence中國區驗證產(chǎn)品工程總監張立偉，他提出的解決方案是近年來(lái)關(guān)注度漸增的高階綜合技術(shù)（HLS）。

圖 | Cadence中國區驗證產(chǎn)品工程總監張立偉

所謂的HLS，指的是將高層次語(yǔ)言描述的邏輯結構，自動(dòng)轉換成低抽象級語(yǔ)言描述的電路模型的過(guò)程，比如將C/C++/System C描述的設計意圖，“翻譯“成用Verilog/System Verilog描述的RTL。

利用HLS，開(kāi)發(fā)者們不僅僅可以將代碼密度壓縮至使用RTL級邏輯設計的七分之一，甚至十分之一，也能夠促進(jìn)IP重用的效率，讓開(kāi)發(fā)者在不再需要花費大量時(shí)間進(jìn)行系統互聯(lián)和接口驗證?？梢哉f(shuō)，在諸多方面，HLS完勝人工優(yōu)化RTL取得的結果。

如果說(shuō)HLS是從底層出發(fā)來(lái)優(yōu)化芯片設計過(guò)程的話(huà)，那么速石科技資深架構師萬(wàn)山青所提出來(lái)的方法則是致力于搭建一座橋梁，利用AI算法優(yōu)化對接芯片設計公司以及各類(lèi)EDA工具軟件等，讓芯片設計公司不再需要考慮構建機房時(shí)候需要買(mǎi)多少服務(wù)器、如何選擇性能參數等等，而是直接為其提供一個(gè)最優(yōu)解，包括彈性滿(mǎn)足需求的服務(wù)器算力資源，以及最適宜的驗證工具等等。

圖 | 速石科技資深架構師萬(wàn)山青

通過(guò)以上嘉賓的發(fā)言，我們可以感知到隨著(zhù)市場(chǎng)需求的不斷變化，不僅僅是芯片本身從架構到性能發(fā)生了變革，包括其上游的設計工具、平臺等都在為終端市場(chǎng)需求的滿(mǎn)足而添磚加瓦，從各個(gè)層面給予助力。

與此同時(shí)，我們也注意到，隨著(zhù)缺芯潮的出現，以及國產(chǎn)化需求的驅動(dòng)，原本就已經(jīng)受到不小關(guān)注的芯片產(chǎn)業(yè)自去年開(kāi)始了新一輪的關(guān)注，且關(guān)注力度更強。

芯片產(chǎn)業(yè)的確“過(guò)熱”，終端不能為了造芯而造芯

談?wù)撨@個(gè)問(wèn)題之前，我們先來(lái)看這樣一組數據：近五年來(lái)，我國芯片企業(yè)增速保持在30%以上。2020年，國內新注冊的芯片企業(yè)超過(guò)2.28萬(wàn)家，同比增長(cháng)196%。據最新數據消息，僅今年5個(gè)月來(lái)，國內新增芯片相關(guān)企業(yè)達15700家，占據去年總數的近69%，同比大增230%。

針對這一數據，在以“芯片設計的全球發(fā)展趨勢+案例分析”為主題的圓桌中，主持人達泰資本合伙人張挺和4位嘉賓都表示“芯片產(chǎn)業(yè)過(guò)熱”，甚至有些“魔幻”了。

圖 | 從左至右：主持人達泰資本合伙人張挺，Imagination高級市場(chǎng)總監鄭魁，國科天迅副總經(jīng)理曹麗劍，神經(jīng)元公司總經(jīng)理魏立軍，深視光點(diǎn)創(chuàng )始人兼CEO薛樂(lè )山

對此，神經(jīng)元公司總經(jīng)理魏立軍先是基于產(chǎn)業(yè)發(fā)展的肯定，表示中國自主設計越來(lái)越先進(jìn)，但也存在“泡沫”，此時(shí)需要牢記三個(gè)“心”，分別是想要解決產(chǎn)業(yè)問(wèn)題的初心、立志搞好產(chǎn)業(yè)的決心，以及不依賴(lài)資本、創(chuàng )新走下去的恒心。

同時(shí)，國科天迅副總經(jīng)理曹麗劍也表示，1萬(wàn)多家新注冊芯片企業(yè)正在加速行業(yè)發(fā)展，但是挑戰也時(shí)候存在的。這一熱度過(guò)去之后，只有擁有核心競爭力的企業(yè)才能活下來(lái)。

此外，想必大家也注意到，隨著(zhù)芯片產(chǎn)業(yè)政策利好、全球缺芯、國產(chǎn)化需求倍增等因素的推動(dòng)，越來(lái)越多的終端廠(chǎng)商走上了自主造芯的路。

對此，Imagination高級市場(chǎng)總監鄭魁指出，正如特斯拉自主造芯一樣，當下終端廠(chǎng)商造芯的背后，不只是為了降低對供應鏈的依賴(lài)性，也是為了能夠更好發(fā)揮自己產(chǎn)品的特有性能。

當然，眾所周知，造芯并不是一件容易的事情，需要大量資金、時(shí)間、人才等的投入。用深視光點(diǎn)CEO薛樂(lè )山的話(huà)來(lái)說(shuō)，如果是為了解決供應鏈問(wèn)題而造芯，他個(gè)人表示支持，但若只是為了造芯而造芯，那將會(huì )是災難，后期必然會(huì )面臨殘酷的市場(chǎng)競爭，1、2年之后，大概率會(huì )被市場(chǎng)所淘汰。

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