當(dāng)融合計(jì)算架構(gòu)成為智能算力演進(jìn)下一步

當(dāng)全面數(shù)字化時(shí)代來臨，對(duì)底層芯片最大的挑戰(zhàn)無疑是算力提升，因?yàn)樘幚淼臄?shù)據(jù)量不斷激增?！八懔μ嵘怯?jì)算演進(jìn)的核心，在每一代的芯片演進(jìn)過程中，算力的提升不是來自于單一的制程、算法或架構(gòu)的優(yōu)化，而是由這幾方面綜合性的因素共同推動(dòng)。”近日，在ICCAD 2021峰會(huì)上，安謀科技執(zhí)行董事長兼首席執(zhí)行官吳雄昂提到。

安謀科技執(zhí)行董事長兼首席執(zhí)行官吳雄昂

從CPU的角度，每一代CPU架構(gòu)可能帶來百分之二三十的算力提升，每一代新制程可以帶來百分之二三十甚至更高的性能提升，同時(shí)也需要對(duì)整個(gè)芯片架構(gòu)和新的計(jì)算單元架構(gòu)有更多的優(yōu)化改進(jìn)。但不容忽視的一點(diǎn)是，隨著算力需求的進(jìn)一步提升，CPU作為算力芯片必不可少的計(jì)算單元，單核架構(gòu)和工藝提升對(duì)算力提升的演進(jìn)貢獻(xiàn)正日趨緩慢，不能單純依賴像PC或移動(dòng)計(jì)算初始時(shí)代多堆幾個(gè)CPU，或放到最先進(jìn)的工藝上就能解決現(xiàn)在算力提升的需求，也不能像移動(dòng)時(shí)代一樣，僅靠幾個(gè)多核、大小核架構(gòu)的功耗設(shè)計(jì)來降低大算力對(duì)低功耗的需求。

吳雄昂指出，“我們看到在算力快速提升過程中，傳統(tǒng)架構(gòu)越來越不能滿足需求。”

怎么解決這個(gè)問題？回到數(shù)據(jù)本身，未來要解決的問題是，在PC、手機(jī)時(shí)代，很多數(shù)據(jù)是用戶產(chǎn)生的，例如微信、拍照、錄像等等，而個(gè)人產(chǎn)生的數(shù)據(jù)每個(gè)月可能只有5-10G，數(shù)據(jù)量并不算大。但是到了數(shù)字化和智能化應(yīng)用場景下，例如一輛全自動(dòng)駕駛的汽車，一個(gè)小時(shí)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量，就會(huì)超過一個(gè)移動(dòng)用戶一年產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量。想象一下新造車勢力發(fā)布的汽車上已經(jīng)安裝有12個(gè)攝像頭，未來還會(huì)更多到16個(gè)攝象頭，再加上毫米波雷達(dá)、激光雷達(dá)等感知設(shè)備，產(chǎn)生的數(shù)量還會(huì)不斷激增。
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所有這些數(shù)據(jù)，跟以往的區(qū)別是：
1、高密度，攝象頭的精細(xì)度從HD到2K、4K、8K，不斷演進(jìn)。
2、實(shí)時(shí)性，不管目前的自動(dòng)駕駛是高速還是低速，關(guān)于安全，需要實(shí)時(shí)性的處理和分析這些數(shù)據(jù)流，然后幫助做出一個(gè)實(shí)時(shí)性的決定。
3、這些數(shù)據(jù)都是多樣性的。
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因此數(shù)據(jù)流的處理將成為未來系統(tǒng)芯片中占用最大面積，也是需要以最快速度進(jìn)行提升的一個(gè)核心點(diǎn)。吳雄昂強(qiáng)調(diào)，“我們認(rèn)為新的計(jì)算架構(gòu)必須針對(duì)高密度的數(shù)據(jù)流處理，有專有的核心計(jì)算單元，但是這個(gè)專有計(jì)算單元、專有的域計(jì)算又會(huì)產(chǎn)生一個(gè)問題，因?yàn)閿?shù)據(jù)流的多樣性，需要一種新的架構(gòu)，不僅是傳統(tǒng)的DSA，而是在傳統(tǒng)架構(gòu)基礎(chǔ)上能夠和通用進(jìn)行融合，做出多樣化的可堆疊的架構(gòu)，從而能夠處理這些多樣化的數(shù)據(jù)流，進(jìn)行實(shí)時(shí)性的數(shù)據(jù)高密度計(jì)算，帶來十倍、百倍的算力提升。如果我們的計(jì)算架構(gòu)依然按照現(xiàn)在的CPU、GPU來搭建，就算有制程和軟件演進(jìn)，也沒有辦法達(dá)到百倍的提升。因此，全新的計(jì)算架構(gòu)是必須的?！?/p>

安謀科技超域處理器研發(fā)部聯(lián)合負(fù)責(zé)人KengSu Teoh

基于此，安謀科技給出的答案是核芯動(dòng)力XPU。XPU的概念似乎不算新鮮，安謀科技超域處理器研發(fā)部聯(lián)合負(fù)責(zé)人KengSu Teoh介紹，“很多廠商使用X的原因是它代表了多樣、多變、無窮的概念。對(duì)安謀科技來說，在多元化的基礎(chǔ)上，“X”還有三方面含義：一是可定制化的、多樣化的結(jié)構(gòu)，包括多域的支持；二是可支持多樣化算力的擴(kuò)展堆疊；三是針對(duì)各個(gè)場景的更精準(zhǔn)的優(yōu)化和效能的提升?！?/p>

在KengSu Teoh看來，以往計(jì)算架構(gòu)從CPU到NPU 、VPU再到ISP，每個(gè)計(jì)算單元都是獨(dú)立的，芯片設(shè)計(jì)企業(yè)往往需要從多個(gè)供應(yīng)商把這些IP根據(jù)場景重新定義、二次開發(fā)、裁剪和優(yōu)化，在新的高密度數(shù)據(jù)流計(jì)算環(huán)境當(dāng)中，這是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。針對(duì)這樣的挑戰(zhàn)，“我們根據(jù)場景，重新定義融合計(jì)算架構(gòu)、指令集、處理器IP、系統(tǒng)軟件、設(shè)計(jì)服務(wù)等，優(yōu)化數(shù)據(jù)搬運(yùn)，降低功耗，提升效能，給合作伙伴提供一個(gè)完整的交付方案，XPU正是在此背景下應(yīng)運(yùn)而生?！被诔蚣軜?gòu)（xDSA）的XPU可以針對(duì)不同應(yīng)用，將處理AI、視頻、圖像等功能的計(jì)算單元組成不同的解決方案，打造融合計(jì)算架構(gòu)平臺(tái)，來解決海量智能數(shù)據(jù)流的處理效率和功耗問題，滿足客戶多元化的需求。

而安謀科技“核芯動(dòng)力”新業(yè)務(wù)品牌的推出，就是為了打造開放的智能數(shù)據(jù)流融合計(jì)算平臺(tái)，“核芯動(dòng)力”XPU產(chǎn)品涵蓋了多IP的產(chǎn)品組合，包括安謀科技旗下“周易”NPU、“山海”SPU、“玲瓏”ISP和“玲瓏”VPU等已推出的自研IP產(chǎn)品線?！叭f物互聯(lián)場景下，XPU產(chǎn)品構(gòu)建出的子系統(tǒng)可以廣泛應(yīng)用在智能汽車、基礎(chǔ)設(shè)施、智能物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)端等應(yīng)用領(lǐng)域，可以更好地以定制的方式來解決不同行業(yè)的痛點(diǎn)?！盞engSu Teoh最后補(bǔ)充。