人工智能（AI）與5G技術(shù)發(fā)展逐漸加快，隨之帶來了更高的數(shù)據(jù)交換需求，這種對(duì)數(shù)據(jù)交換的需求不僅體現(xiàn)在系統(tǒng)之間的互聯(lián)，也體現(xiàn)在芯片內(nèi)部的互聯(lián)。在Level4、Level5的自動(dòng)駕駛中是不需要人來進(jìn)行操控的，人類將身家性命完全交給半導(dǎo)體來判斷之前，確保系統(tǒng)信號(hào)回路傳輸及時(shí)、穩(wěn)定是首先需要解決的問題。而人工智能芯片運(yùn)算單元豐富，傳統(tǒng)總線架構(gòu)已經(jīng)成為系統(tǒng)性能的主要瓶頸，芯片內(nèi)部的互連需要尋求一種新的方式。
“傳統(tǒng)總線架構(gòu)只適合簡(jiǎn)單架構(gòu)，下一代芯片，特別是AI芯片，單芯片集成內(nèi)核數(shù)量多，需要互聯(lián)的模塊也更多，我們考慮在芯片內(nèi)部布一個(gè)網(wǎng)，類似互聯(lián)網(wǎng)那樣，替代總線結(jié)構(gòu)，把所有數(shù)據(jù)用橋接模塊分成數(shù)據(jù)包，用互聯(lián)網(wǎng)的方法分發(fā)出去。” NetSpeed Systems大中華區(qū)銷售總監(jiān)黃啓弘將形象地介紹了NetSpeed SoC芯片內(nèi)部互連解決方案Orion AI。
NetSpeed Systems大中華區(qū)銷售總監(jiān)黃啓弘
AI的主要挑戰(zhàn)：（1）人工智能工作負(fù)載具備獨(dú)特性，在訓(xùn)練側(cè)和推理側(cè)都需要大型矩陣算法；（2）人工智能架構(gòu)具備獨(dú)特性，內(nèi)核數(shù)量多，大量并行結(jié)構(gòu)，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信；（3）帶寬要求極高（TB/s），未來對(duì)帶寬的要求將會(huì)更高。NetSpeed推出的Orion AI采用解耦架構(gòu)，分層堆疊，每層均可擴(kuò)展或收縮；可編程多播，最早也是目前唯一支持基于廣播推送的可配置多播網(wǎng)絡(luò)IP；服務(wù)質(zhì)量（QoS）非凡，以具備端到端QoS規(guī)劃的非阻塞路徑來控制帶寬與延遲。
黃啓弘先生介紹了Orion AI的優(yōu)勢(shì)，與傳統(tǒng)總線相比，Orion AI方案解除了總線架構(gòu)帶來的數(shù)據(jù)吞吐量限制，片內(nèi)帶寬可支持到萬億字節(jié)每秒（TB/s），接口位寬高達(dá)1024位 ，內(nèi)部結(jié)構(gòu)位寬更高，并可支持高達(dá)4K字節(jié)的長(zhǎng)突發(fā)傳輸；采用先進(jìn)的低功耗管理技術(shù)提升能效；內(nèi)置人工智能，利用先進(jìn)人工智能算法，在解決方案空間搜尋最有效的解決方案，可謂是“用人工智能設(shè)計(jì)人工智能芯片”。
Orion AI由NetSpeed的圖靈機(jī)器學(xué)習(xí)引擎提供支持，該引擎使用監(jiān)督學(xué)習(xí)來探索和優(yōu)化SoC設(shè)計(jì)與架構(gòu)。Linley Group首席分析師Linley Gwennap表示，這是一種以人工智能為核心的設(shè)計(jì)方法，“就像有一位隨時(shí)在線的建筑大師給出設(shè)計(jì)建議。處理器架構(gòu)師可以采納圖靈的建議，然后花時(shí)間去解決SoC設(shè)計(jì)中的其他難題。”
NetSpeed的方案能幫助SoC設(shè)計(jì)公司大幅縮減開發(fā)時(shí)間。據(jù)了解，互連IP成本占整體AI成本的3%-10%左右。NetSpeed的客戶通過采用Orion AI，在RTL階段就可進(jìn)行互連設(shè)計(jì)，大幅縮減前端設(shè)計(jì)與后端設(shè)計(jì)的試錯(cuò)周期，平均可節(jié)約3-4個(gè)月時(shí)間。據(jù)黃啟弘介紹，NetSpeed的其中一個(gè)客戶，特斯拉的自動(dòng)駕駛芯片從設(shè)計(jì)到流片只花了大約九個(gè)月時(shí)間。
除了特斯拉外，NetSpeed目前還有英特爾、亞馬遜這些大客戶，在國(guó)內(nèi)有地平線機(jī)器人、寒武紀(jì)、百度等領(lǐng)先的AI公司。
相比其他消費(fèi)級(jí)應(yīng)用，自動(dòng)駕駛應(yīng)用對(duì)安全等級(jí)有更高的要求，Orion AI通過了ISO 26262標(biāo)準(zhǔn)，可支持ASIL D級(jí)別安全要求，采用Orion AI來進(jìn)行SoC互聯(lián)設(shè)計(jì)也更容易達(dá)到汽車應(yīng)用的安全要求。
NetSpeed是一個(gè)以技術(shù)為本的公司，雖然是個(gè)年輕的公司，但成立8年以來，已經(jīng)申請(qǐng)了130多項(xiàng)專利。NetSpeed除了為大客戶提供定制化的IP服務(wù)，還提供非加密的互連IP，在授權(quán)模式和費(fèi)用上都可根據(jù)中國(guó)客戶需求進(jìn)行靈活調(diào)整。目前我國(guó)AI應(yīng)用迅速發(fā)展，NetSpeed擁有極佳的市場(chǎng)機(jī)遇，NetSpeed提供的更方便、可靠的設(shè)計(jì)建議也使得AI芯片設(shè)計(jì)工程師擁有了更多的選擇。