今天早在今年7月份，中國信通院就發(fā)布了《中國數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展白皮書（2020）》。根據(jù)報(bào)告，近年我國數(shù)字經(jīng)濟(jì)規(guī)模不斷增長，2019年再上新臺(tái)階。中國數(shù)字經(jīng)濟(jì)增加值規(guī)模已由2005年的2.6萬億元，擴(kuò)張到2019年的35.8萬億元，數(shù)字經(jīng)濟(jì)占GDP比重已提升到36.2%，在國民經(jīng)濟(jì)中的地位進(jìn)一步凸顯。
數(shù)字經(jīng)濟(jì)大背景下，芯片是底層核心技術(shù)，而算力也將成為新生產(chǎn)力，高算力芯片在一次次突破自己極限的時(shí)候，是否可以創(chuàng)造更多奇跡和機(jī)遇？正如浙江豪微科技有限公司（下簡稱“豪微科技”）在接受采訪時(shí)所說：“加速數(shù)字化會(huì)帶來其底層基礎(chǔ)-芯片的形態(tài)的變化，這是一個(gè)非常大的機(jī)會(huì)，由于需求和產(chǎn)品形態(tài)非常新，是一片藍(lán)海，特別適合初創(chuàng)公司切入。”
FPU架構(gòu)的優(yōu)勢
“縱觀芯片技術(shù)幾十年進(jìn)階史，最顯著的驅(qū)動(dòng)力是制程的提升，而隨著摩爾定律發(fā)展受阻，芯片架構(gòu)的演進(jìn)是當(dāng)前業(yè)界尋求突破的重要的思路，最終的芯片技術(shù)要為產(chǎn)品，為市場服務(wù)。”豪微科技COO崔傳榮分析：“從最早的Wintel組合，X86架構(gòu)的CPU稱雄桌面計(jì)算市場；到移動(dòng)時(shí)代的高通、華為角逐移動(dòng)處理器，Arm的RISC架構(gòu)一枝獨(dú)秀；再到數(shù)據(jù)中心時(shí)代，英偉達(dá)、AMD紛紛把高并行處理的GPU應(yīng)用于數(shù)據(jù)中心和科學(xué)計(jì)算里面。我們看到芯片產(chǎn)品一直受到市場需求的驅(qū)動(dòng)而不斷變化，從未停止過演進(jìn)的腳步。”
毫無疑問，當(dāng)下大數(shù)據(jù)、人工智能對(duì)計(jì)算性能提出爆發(fā)式需求，各種創(chuàng)新的計(jì)算架構(gòu)層出不窮，傳統(tǒng)芯片設(shè)計(jì)架構(gòu)在應(yīng)用對(duì)計(jì)算能力的需求時(shí)也遭遇瓶頸，突破性的架構(gòu)是實(shí)現(xiàn)算力進(jìn)階的一種有效方式。
“大家比較熟悉的電腦里面的CPU，顯示用的GPU，大戰(zhàn)李世石的阿爾法狗里面的TPU都是由市場需求帶動(dòng)而產(chǎn)生的技術(shù)革新。”崔傳榮表示：“而我們?nèi)蚴讋?chuàng)的FPU（流處理器）平臺(tái)，也是當(dāng)前區(qū)塊鏈、人工智能、數(shù)據(jù)中心等高算力大帶寬的強(qiáng)烈需求之下的整體架構(gòu)的完全更新。”
據(jù)介紹，此次流處理器概念的公布屬于世界首次，相關(guān)產(chǎn)品今年上半年已經(jīng)量產(chǎn)應(yīng)用，如今第二代產(chǎn)品也已進(jìn)入了量產(chǎn)流程。
豪微科技聯(lián)合創(chuàng)始人兼CEO胡楠對(duì)芯片的發(fā)展脈絡(luò)有著清晰的認(rèn)識(shí)：“從業(yè)界主流架構(gòu)對(duì)比來看，CPU 和DSP的架構(gòu)比較接近。GPU 主要進(jìn)行對(duì)圖像、矢量的并行計(jì)算，其微架構(gòu)、邏輯設(shè)計(jì)架構(gòu)以及物理實(shí)現(xiàn)方面更高效，為了擴(kuò)展數(shù)據(jù)處理的通用性，在進(jìn)一步發(fā)展GP-GPU。而TPU 被定義為張量運(yùn)算處理器，可以認(rèn)為是一種 DSA（Domain-specific Architecure）。我們所研發(fā)和應(yīng)用的FPU流處理器（Flow process unit），也可以認(rèn)為是一種DSA，但是技術(shù)和架構(gòu)的涵蓋更廣泛。”
不同于CPU、GPU和TPU更注重于計(jì)算本身的效率和性能的特點(diǎn)，豪微科技的FPU著重于連接、存儲(chǔ)和計(jì)算三個(gè)方面相對(duì)均衡的綜合性能，兼顧在應(yīng)用端的靈活性和可擴(kuò)展性。所以FPU的數(shù)據(jù)輸入和輸出的帶寬資源大，延時(shí)低。
此外，F(xiàn)PU的邏輯上的核心構(gòu)成包括多核、異構(gòu)的運(yùn)算core，Intelligent-NOC 片內(nèi)網(wǎng)絡(luò)，分布式的SRAM同高帶寬低延時(shí)DRAM構(gòu)成的存儲(chǔ)單元。
總的來講，F(xiàn)PU共有四大特點(diǎn)：
設(shè)計(jì)重用性很強(qiáng)，可伸縮性強(qiáng)；容易在新的芯片中重構(gòu)；
2.架構(gòu)內(nèi)的數(shù)據(jù)搬移效率高，消耗功耗低；
3.數(shù)據(jù)并行處理，低時(shí)延，高帶寬；
4.軟硬件協(xié)同能力強(qiáng)。
“FPU不單是一個(gè)運(yùn)算核心的升級(jí)，而是一個(gè)體系的創(chuàng)新。其融合和優(yōu)化包括芯片制程工藝、芯片內(nèi)的架構(gòu)設(shè)計(jì)、芯片之間的連接等多種技術(shù)。”胡楠表示：“因此，F(xiàn)PU能夠解決一些應(yīng)用中其他傳統(tǒng)架構(gòu)遇到的功耗、規(guī)模的瓶頸。”
目前，豪微科技研發(fā)了兩種基于FPU的架構(gòu)——FPU-2D和FPU-3D，兩者屬于并存的兩種規(guī)格，不存在相互替代性。兩者特點(diǎn)相同，但使用于不同的產(chǎn)品應(yīng)用。其中，F(xiàn)PU-3D 的規(guī)模更大，帶寬更高。
豪微科技相信FPU的先進(jìn)技術(shù)理念和客戶的場景結(jié)合之后將會(huì)極大的提升現(xiàn)有計(jì)算業(yè)務(wù)水平，從而促進(jìn)整個(gè)數(shù)字經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展。
大芯片的奇跡
目前，基于FPU架構(gòu)，豪微科技發(fā)布了布谷鳥芯片，通過此類嘗試，以將FPU應(yīng)用推廣向更大的市場。
據(jù)介紹，豪微科技研發(fā)的這款布谷鳥（Cuckoo）芯片是世界上最大的區(qū)塊鏈專用芯片，其能效比超過英偉達(dá)主力顯卡七倍以上，功效和算力雙雙拿下全球第一。
具體參數(shù)如下：
尺寸達(dá)到了37.5x37.5mm
功耗100W，C32算力達(dá)到世界第一
功耗性能比是英偉達(dá)主力顯卡RTX2080Ti的7倍
采用獨(dú)家的FPU-2D技術(shù)
崔傳榮表示：“該芯片在SOC投片時(shí)是臺(tái)積電22nm平臺(tái)下最大的一顆，內(nèi)置了超過512Mb的SRAM。為了防止可能的良率問題，我們?cè)谌蒎e(cuò)設(shè)計(jì)和定制化上下了很大的功夫，最后到實(shí)際產(chǎn)出時(shí)良率總體在95%以上。”
這是怎樣的團(tuán)隊(duì)？
對(duì)于大芯片來說，其技術(shù)難度、研發(fā)周期、資金投入都會(huì)較常規(guī)產(chǎn)品有更大挑戰(zhàn)。胡楠表示：“但是我們看到了來自數(shù)據(jù)中心，人工智能，自動(dòng)駕駛等領(lǐng)域新的市場需求，基本上都是人類數(shù)字化加速和深化產(chǎn)生的新場景，并且會(huì)在未來持續(xù)產(chǎn)生需求。總體上，我們判斷，未來的芯片都是高帶寬大算力的芯片，這個(gè)是市場的需求，我們當(dāng)然不能因?yàn)榇笮酒y做就不去做正確的方向。”此外，對(duì)于豪微科技來說，其技術(shù)團(tuán)隊(duì)此前在顯卡和電視SOC等芯片上有較深積累，所以對(duì)大芯片的研發(fā)并不陌生。
豪微科技從長遠(yuǎn)布局角度，來謀劃芯片的發(fā)展思路。據(jù)介紹，豪微科技的技術(shù)團(tuán)隊(duì)在行業(yè)積累多年，成員來自于 AMD、IBM、MTK、泰鼎、新思科技等知名公司的骨干，從55nm、45nm、40m、28nm、16nm、12nm、7nm的制程演進(jìn)過程中的一直都走在世界前沿，成功流片過近20顆大規(guī)模的SOC，應(yīng)用在顯卡、高性能電視SOC、STB 以及HPC 的市場上。
胡楠說：“在戰(zhàn)術(shù)實(shí)施方面，團(tuán)隊(duì)很重視方法學(xué)，流程非常完備。我們很早就在進(jìn)行關(guān)鍵IP的自研，并且按照計(jì)劃進(jìn)行測試流片和硅片驗(yàn)證。并且我們目前還在按計(jì)劃進(jìn)行中，在明年上半年，大家還能看到豪微科技新階的大芯片產(chǎn)品量產(chǎn)。”
公司的規(guī)劃和愿景
對(duì)于公司的布局，豪微科技創(chuàng)始人及董事長孔劍平做了介紹：
“杭州擁有阿里巴巴、網(wǎng)易、海康威視，大華等領(lǐng)先的企業(yè)，是中國乃至世界為數(shù)不多的數(shù)據(jù)中心港。數(shù)字產(chǎn)業(yè)高度發(fā)達(dá)，新技術(shù)需求旺盛，新興資本嗅覺靈敏。上海擁有中國最雄厚的半導(dǎo)體人才儲(chǔ)備，最前沿的芯片設(shè)計(jì)理念，最齊全的芯片產(chǎn)業(yè)鏈。我們把各個(gè)地方的優(yōu)勢資源整合在一起，形成了有戰(zhàn)斗力的團(tuán)隊(duì)和有競爭力的產(chǎn)品方向。”
對(duì)于未來，孔劍平展望說道：“未來，我們的FPU技術(shù)將進(jìn)軍核心網(wǎng)絡(luò)、自動(dòng)駕駛、人工智能、5G等領(lǐng)域，這將有力的推動(dòng)這些改變?nèi)祟愇磥淼募夹g(shù)的發(fā)展。”
最后，作為曾經(jīng)率領(lǐng)團(tuán)隊(duì)成功打造全球區(qū)塊鏈及AI芯片第一股，并全球最早推出7納米量產(chǎn)芯片的孔劍平說出了他對(duì)豪微的期許：“我們研究技術(shù)，不僅僅是因?yàn)樽分鸺夹g(shù)本身，更是因?yàn)榧夹g(shù)承載著人們創(chuàng)造更美好未來的夢(mèng)想。”