王秉达|芯片设计的超高门槛,正在被AI「粉碎」

过去几年,芯片行业的市场竞争发生了一些有趣的变化。PC处理器市场,长久以来的霸主英特尔面对着AMD的猛烈攻势。手机处理器市场,高通已经连续五个季度让出了出货量第一的宝座,联发科意气风发。
传统芯片巨头们竞争加剧之时,擅长软件和算法的科技巨头们相继开始自研芯片,让芯片行业的竞争变得更加有趣。
这些变化的背后,一方面是因为2005年之后摩尔定律变缓,更重要的是数字化迅速发展所带来的差异化需求。
芯片巨头们提供的通用芯片性能固然可靠,而自动驾驶、高性能计算、AI等日益庞大而多种多样的应用需求,在性能之外更多的是追求差异化的功能,科技巨头们不得不开始自研芯片,以巩固其对终端市场的把握能力。
芯片市场竞争格局变化的同时,可以看到芯片行业将会迎来更大的变革,推动这一切变革的因素正是近几年非常火热的AI。
有业界专家说,AI技术会给整个芯片行业带来颠覆性变化。新思科技首席创新官、AI实验室负责人、全球战略项目管理副总裁王秉达对雷峰网表示,“如果说是用引入AI技术的EDA(Electronic Design Automation)工具设计芯片,我认同这种说法。”
如果将AI应用于芯片设计的单个环节,能够把经验丰富工程师的积累融入EDA工具中,大幅降低芯片设计的门槛。如果将AI应用于芯片设计的整个流程,同样可以利用已有的经验优化设计流程,显著缩短芯片设计周期的同时,提升芯片性能,降低设计成本。
芯片行业“质变”
摩尔定律持续有效的二十多间年,芯片公司们借助晶体管的持续微缩,就能够获得性能和能效的持续大幅提升。因此,过去几十年间,硬件和软件可以说是“井水不犯河水”,通用的硬件有固定的架构,算力持续提升,产品以年为周期更新。系统公司在通用芯片的基础上,在软件层面创新,产品以周甚至天进行迭代。
“现在的趋势是软硬件联合设计,芯片的软件和硬件界限不再那么分明。”王秉达指出,“打破这种界限是AI芯片的出现,因为AI芯片的架构不像CPU、GPU一样固定,AI芯片的设计者可以根据应用的需求,组合通用的AI算子设计出专用架构和芯片。”
新思科技全球总裁兼首席运营官Sassine Ghazi也表示,数字化趋势下,大型系统级公司纷纷自研芯片,通过定制芯片来优化其应用程式或工作负载。在中国市场,包括汽车的电气化和无人驾驶、AI、超大规模的数据中心在内的细分市场正在发生重大转变,他们都希望通过定制SoC来实现系统的差异化,从而找到整体业务的差异点,拥有差异化的竞争优势。只有拥有更好的芯片,才能使他们的系统架构与众不同。而领域专用架构(DSA,Domain Specific Architecture)能够体现出他们的系统架构的独特优势之处。
也就是说,领域专用架构可以让芯片设计者决定部分算法变成硬件、部分算法继续采用软件方式,以更加灵活的方式,通过软硬更好的协同,更加高效地满足最终应用的需求。这样一来,架构创新成为了接下来芯片领域竞争的关键。
2019年初,两位图灵奖者John L. Hennessy 和 David A. Patterson发表了一篇长篇报告《A New Golden Age for Computer Architecture》,他们展望未来的十年将是计算机体系架构领域的“新的黄金十年”。在王秉达看来,这可能需要能够自动进行架构探索的EDA新工具,如综合深度学习加速器来更好地适配特定应用的需求。
王秉达|芯片设计的超高门槛,正在被AI「粉碎」
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“架构的变化会带来非常多不确定性,以往通用芯片的架构确定,主要是在制程方面进行提升。”王秉达说,“新思提出的SysMoore理念,则要把从架构到制程再到系统层面的所有因素都考虑在内,带来的变化和不确定性完全依靠传统方式无法解决,AI能够发挥很大的作用。”