當(dāng)摩爾定律遇到瓶頸，整個(gè)芯片的架構(gòu)設(shè)計(jì)乃至形態(tài)都將有巨大的變化。在由比特大陸主辦的福州城市大腦暨閩東北信息化戰(zhàn)略合作發(fā)布會(huì)上，鎂客網(wǎng)采訪了張?jiān)迫?，他和我們分享了我?guó)超算的發(fā)展，以及未來(lái)AI芯片發(fā)展的走向和趨勢(shì)。

圖 | 中科院計(jì)算技術(shù)研究所研究員、國(guó)家超級(jí)計(jì)算濟(jì)南中心主任張?jiān)迫?/p>

超算芯片的未來(lái)：超級(jí)異構(gòu)眾核

談及超算，就不得不提到神威·太湖之光，在經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的追趕期后，我國(guó)的超算水平已經(jīng)闖入了全球兩強(qiáng)，正在與美國(guó)爭(zhēng)奪下一個(gè)超算世界冠軍。張?jiān)迫硎疚覈?guó)的超算一直在美國(guó)和西方發(fā)達(dá)國(guó)家的封鎖限制中快速發(fā)展，所以，超算國(guó)產(chǎn)化非常關(guān)鍵，“未來(lái)的百億億次超算計(jì)算機(jī)一定是國(guó)產(chǎn)化的處理器。”

據(jù)了解，此前的神威超算使用的就是國(guó)產(chǎn)申威SW26010處理器，能效非常之高，這也是我國(guó)首個(gè)自行設(shè)計(jì)、且不使用英特爾等美國(guó)公司核心產(chǎn)品而登上TOP500第一名寶座的超級(jí)計(jì)算機(jī)。

與此同時(shí)，張?jiān)迫劦搅顺阈酒陌l(fā)展方向：超級(jí)異構(gòu)眾核。即在一個(gè)大芯片上集成不同功能的芯片，包括CPU、GPU、DSP、FPGA等等，既可以做科學(xué)計(jì)算，人工智能，也可以做信號(hào)處理，甚至是加入一些加密算法等等。

“這些芯片具有不同的功能，會(huì)像我們大腦一樣分區(qū)。而每一個(gè)區(qū)域又有不同的功能，有點(diǎn)往類(lèi)腦方向在發(fā)展。”

以城市大腦的應(yīng)用為例，首先它要有大數(shù)據(jù)的處理需求，其次是人工智能算法，再往后是科學(xué)計(jì)算，每種需求的計(jì)算負(fù)載方式、精度以及速度都不一樣，一個(gè)芯片如果要盡可能滿(mǎn)足這些多元化的需求，芯片設(shè)計(jì)也就需要多元化的功能。

在張?jiān)迫磥?lái)，這種超異構(gòu)多核的芯片適用性廣，可應(yīng)用在多元化的場(chǎng)景，我們不用再為每個(gè)單獨(dú)的應(yīng)用場(chǎng)景設(shè)計(jì)芯片。

“這就是我們說(shuō)的融合創(chuàng)新。此前我們?yōu)槊恳粋€(gè)應(yīng)用場(chǎng)景設(shè)計(jì)芯片，多種芯片的使用和管理都會(huì)很麻煩。但統(tǒng)一后，既能降低功耗、使用效率也更高。”

但隨之而來(lái)的的是芯片設(shè)計(jì)難度的提高，而且由于摩爾定律的部分失效，當(dāng)半導(dǎo)體的尺寸縮小速度越來(lái)越慢，只有盡可能地將芯片的面積做大，從而滿(mǎn)足晶體管的數(shù)量增加。

這種情況下，就需要對(duì)對(duì)芯片的體積進(jìn)行創(chuàng)新，“我們要嘗試把芯片面積做大，看看能設(shè)計(jì)出什么新東西。”

這也是為什么張?jiān)迫f(shuō)未來(lái)的芯片會(huì)是一個(gè)“大芯片”，但芯片越來(lái)越大，良品率的控制和工藝的要求也越來(lái)越高，這其中也給芯片封裝帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)。

張?jiān)迫獜?qiáng)調(diào)，封裝不同的芯片在一個(gè)硅片上，會(huì)涉及到立體堆疊設(shè)計(jì)的問(wèn)題，不過(guò)目前有些公司已經(jīng)在做立體設(shè)計(jì)來(lái)提高數(shù)據(jù)帶寬，縮短傳輸路徑，降低延時(shí)。

除此之外，如何在一個(gè)芯片上把海量半導(dǎo)體連接起來(lái)，并且讓它們分區(qū)運(yùn)轉(zhuǎn)緩解功耗值過(guò)高的問(wèn)題，都是未來(lái)芯片設(shè)計(jì)需要攻克的難題。

AI芯片比拼的是優(yōu)化和場(chǎng)景落地能力

算力是AI時(shí)代一切運(yùn)算的基礎(chǔ)，而算力的主要載體便是AI芯片，隨著一些AI應(yīng)用相繼落地，AI芯片領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)也愈加白熱化。

就在福州城市大腦發(fā)布會(huì)活動(dòng)上，比特大陸發(fā)布了城市大腦專(zhuān)用芯片：算豐第三代AI芯片BM1684，一款聚焦于云端及邊緣應(yīng)用的人工智能推理芯片。

以智慧城市領(lǐng)域的AI芯片應(yīng)用為例，張?jiān)迫舱劦搅怂麑?duì)AI芯片競(jìng)爭(zhēng)壁壘的一些看法，他認(rèn)為早期的AI芯片可能有一定的技術(shù)門(mén)檻，但是隨著算法越來(lái)越成熟，如今很多人都可以為某個(gè)單獨(dú)需求設(shè)計(jì)AI芯片。

所以，狹路相逢勇者勝，AI芯片最終比拼的不僅僅是參數(shù)，張?jiān)迫J(rèn)為，“最后哪家能夠勝出，還是取決于優(yōu)化能力以及場(chǎng)景落地能力，是否能夠?yàn)槟骋粋€(gè)場(chǎng)景打造特別合適的人工智能芯片，涉及到功耗、成本、實(shí)際效率、部署上的優(yōu)化等，十分考驗(yàn)AI公司的應(yīng)用能力和市場(chǎng)能力，而這些都是最后決勝的根本。”

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