安謀科技吳雄昂：以核芯動(dòng)力，定義全新的融合計(jì)算架構(gòu)

計(jì)算，經(jīng)歷了幾個(gè)時(shí)代的發(fā)展，其核心也隨之不斷改變。在PC時(shí)代，最早的需求是在公司處理文件、數(shù)據(jù)庫(kù)，后來(lái)隨著互聯(lián)網(wǎng)的普及，用戶產(chǎn)生了對(duì)于CPU、OS以及軟件的核心需求，這個(gè)需求成就了微軟+英特爾（WinTel）聯(lián)盟。

到了移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，人們把更多是通過(guò)Arm+安卓或Arm+蘋果的平臺(tái)，把算力交付到每個(gè)人手中。這時(shí)候產(chǎn)生的算力，不僅僅用于工作上的記錄和數(shù)據(jù)庫(kù)，也用在越來(lái)越多地用在圖像和視頻上，攝像頭成為我們和物理世界的新接口。因此在數(shù)據(jù)流的產(chǎn)生上，除了PC時(shí)代很重要的CPU，GPU也開始扮演越來(lái)越重要的角色。

“那么在經(jīng)歷了幾個(gè)計(jì)算時(shí)代后，全新的智能計(jì)算時(shí)代除了CPU和GPU，還需要什么呢？我們認(rèn)為其核心將是數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)。”在由全球電子技術(shù)領(lǐng)域知名媒體集團(tuán)AspenCore主辦的2021全球高科技領(lǐng)袖論壇 - 全球CEO峰會(huì)上，安謀科技執(zhí)行董事長(zhǎng)兼首席執(zhí)行官吳雄昂分享了下一代感知計(jì)算和整個(gè)計(jì)算中對(duì)新架構(gòu)的需求，并提出了對(duì)于新一代計(jì)算架構(gòu)的想法。

安謀科技執(zhí)行董事長(zhǎng)兼首席執(zhí)行官吳雄昂（Allen Wu）

雙輪驅(qū)動(dòng)之“XPU芯架構(gòu)”

據(jù)介紹，安謀科技創(chuàng)立于2017年，但要追溯其背景的話，歷史非常長(zhǎng)。2018年，安謀科技通過(guò)合資公司的方式，并入Arm在中國(guó)的所有IP業(yè)務(wù)，目前是全球唯一一家能開發(fā)、兼容Arm CPU核，并在中國(guó)做CPU核業(yè)務(wù)的公司。吳雄昂介紹道：“也就是說(shuō)，我們不僅僅榮幸地繼承了Arm在中國(guó)的專利、業(yè)務(wù)等，更重要的是我們有完全自主開發(fā)處理器和相關(guān)IP的能力。”

今年7月，安謀科技發(fā)布了新業(yè)務(wù)品牌“核芯動(dòng)力”。據(jù)悉這個(gè)品牌來(lái)源于公司的使命——“創(chuàng)造核芯價(jià)值”，致力于在新一波計(jì)算浪潮中服務(wù)芯片產(chǎn)業(yè)。具體到戰(zhàn)略則是“雙輪驅(qū)動(dòng)”，因?yàn)楦鶕?jù)安謀科技的觀察，整個(gè)計(jì)算趨勢(shì)和產(chǎn)業(yè)在不斷演進(jìn)，“而Arm架構(gòu)在CPU和控制層上的優(yōu)勢(shì)，是全球數(shù)一數(shù)二的。隨著智能計(jì)算的發(fā)展，感知、決策、反應(yīng)以及針對(duì)新變化和數(shù)據(jù)層需要新的處理器架構(gòu)，我們將為之統(tǒng)稱為超域架構(gòu)（xDSA），也就是XPU的芯架構(gòu)。”吳雄昂說(shuō)到，其中數(shù)據(jù)流處理采用高密度數(shù)據(jù)流處理中心的專有核心計(jì)算單元，域計(jì)算采用智能處理專用架構(gòu)，其他擴(kuò)展則支持多樣化算例堆疊。

應(yīng)對(duì)大幅增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)，光靠CPU本身已經(jīng)不夠

在這波全新的智能物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展過(guò)程中，萬(wàn)物互聯(lián)、5G和人工智能很重要，但吳雄昂認(rèn)為更重要的是，未來(lái)是“機(jī)器產(chǎn)生數(shù)據(jù)”的時(shí)代，而不是“用戶產(chǎn)生數(shù)據(jù)”的時(shí)代。這一點(diǎn)從Facebook改名Meta（元宇宙）可以窺見端倪，這是一個(gè)從“我們?cè)跀?shù)字化世界里產(chǎn)生數(shù)據(jù)”，逐漸邁向“數(shù)字世界和現(xiàn)實(shí)世界全面連接、混合”的過(guò)程。

對(duì)于做CPU的安謀科技來(lái)說(shuō)，這個(gè)過(guò)程的核心是計(jì)算，因?yàn)樗懔μ嵘敲恳淮夹g(shù)革命的基礎(chǔ)。以最新的iPhone 13為例，初代iPhone采用的是一顆700MHz的Arm 11架構(gòu)CPU核，而iPhone13處理器的總算力相較一代提升了約300多倍，這里面包含了工藝、CPU、GPU以及蘋果NPU等各類“XPU”算力的提升疊加。

再比如特斯拉最近發(fā)布的超級(jí)計(jì)算機(jī)處理器Dojo，主要用在自動(dòng)駕駛的機(jī)器學(xué)習(xí)培訓(xùn)系統(tǒng)。回顧model S第一代，車載應(yīng)用上的算例短短幾年就從幾個(gè)TOPS提升到幾百甚至上千TOPS。

雖然算力提升速度很快，但業(yè)界也面臨很多挑戰(zhàn)，例如從2000年開始，CPU架構(gòu)本身帶來(lái)的演進(jìn)效率提升越來(lái)越緩慢。這與CPU核架構(gòu)本身和工藝提升趨緩有關(guān)，隨著工藝從7nm、5nm到3nm，純粹通過(guò)工藝提升算力方式效率已經(jīng)不高，更多的創(chuàng)新開始聚焦于CPU和整個(gè)計(jì)算系統(tǒng)算力提升。

同時(shí)如果純粹用原來(lái)的計(jì)算架構(gòu)，也無(wú)法在現(xiàn)有基礎(chǔ)上提升上百倍的算力。從CISC到RISC，再到Multi-core，從感知、處理到反應(yīng)，必須提升新一代算力演進(jìn)的方式，給下一代技術(shù)革命提供充沛算力。

新架構(gòu)如何與現(xiàn)有體系融合？

機(jī)器產(chǎn)生的數(shù)據(jù)流呈現(xiàn)出高密度、實(shí)時(shí)性和多樣性的特征，吳雄昂舉例到，如今汽車上的視覺傳感器從一個(gè)、兩個(gè)逐漸增加到四個(gè)、八個(gè)，還在不斷演進(jìn)；分辨率從2K到4K，也在不斷演進(jìn)。“包括激光雷達(dá)、毫米波雷達(dá)等多感知計(jì)算流是需要實(shí)時(shí)處理的，這對(duì)我們未來(lái)的計(jì)算提出了挑戰(zhàn)和很高的要求。”

但也正因?yàn)橛羞@樣的需求，xDSA架構(gòu)過(guò)去幾年中取得了飛速發(fā)展，據(jù)介紹該架構(gòu)針對(duì)新領(lǐng)域可以提升百倍效率。但這個(gè)架構(gòu)怎樣和現(xiàn)有的CPU、GPU以及計(jì)算體系融合？吳雄昂認(rèn)為，這不是簡(jiǎn)單的加法，這對(duì)整個(gè)計(jì)算行業(yè)的技術(shù)提出了新的要求。“在安謀科技多年來(lái)一直針對(duì)MPU、視頻、ISP等數(shù)據(jù)流處理方面的核心技術(shù)研發(fā)進(jìn)行投入。因此我們提出超域架構(gòu)，也就是通過(guò)一個(gè)新的融合計(jì)算架構(gòu)，既能有DSA高效率的優(yōu)點(diǎn)，也能同時(shí)提供足夠的通用性。”

在物聯(lián)網(wǎng)計(jì)算時(shí)代，智能家居、機(jī)器人和汽車的需求都非常廣泛，而單一芯片雖然效率高，但是在硬件算法和軟件開發(fā)上面臨挑戰(zhàn)，只有用新架構(gòu)面對(duì)同一群軟件開發(fā)環(huán)境和開發(fā)者，輕松地把這些算力用到極致，才能達(dá)到算力百倍的集成效果。

縱觀歷史，所有算力的基礎(chǔ)無(wú)外乎是芯片本身處理的能力，主要依賴從架構(gòu)到工藝，加上軟件開發(fā)者在軟硬件耦合上的效率和能力提供最終的算力效果。“而全新的計(jì)算架構(gòu)，必須得到廣大芯片合作伙伴和開發(fā)者的認(rèn)可，只有大的開發(fā)者群體基礎(chǔ)，這個(gè)架構(gòu)才能真正給產(chǎn)業(yè)帶來(lái)所需要的算力提升。”吳雄昂說(shuō)到，

具體來(lái)說(shuō)，xDSA架構(gòu)主要針對(duì)大幅增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)流、計(jì)算處理需求，不僅僅需要傳統(tǒng)的CPU，還有多樣計(jì)算元素的需求，從視頻處理器到神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理器，包括安全加密、可信計(jì)算。據(jù)介紹，安謀科技通過(guò)對(duì)Arm CPU的了解和設(shè)計(jì)能力，結(jié)合公司近年來(lái)在NPU各方面的不斷投入以及與產(chǎn)業(yè)合作伙伴取得的合作經(jīng)驗(yàn)，加上工具、軟件、設(shè)計(jì)服務(wù)，以可定制化的應(yīng)用場(chǎng)景、新客戶計(jì)算需求為主導(dǎo)，提供了一個(gè)融合解決方案。

融合計(jì)算架構(gòu)不僅僅是用在車載平臺(tái)上，在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用上也能更好地提高安全性，提供更高的效率。因?yàn)檫@項(xiàng)技術(shù)不僅僅融合了原來(lái)的CPU、GPU以及Arm模塊，從安全模塊、物理IP、開發(fā)工具、算法模型上也需要和產(chǎn)業(yè)廣泛合作，這樣打造出的計(jì)算架構(gòu)才能靈活針對(duì)IoT行業(yè)的各種需求，提供更加有效、快捷、便利、低成本的可定制解決方案。

吳雄昂表示，在未來(lái)，不管是家用機(jī)器人、智能家居、自動(dòng)駕駛，或是未來(lái)的元宇宙計(jì)算，核心都是產(chǎn)業(yè)鏈上下游如何一起合作，通過(guò)新老架構(gòu)技術(shù)的融合、可定制化的方案，給產(chǎn)業(yè)提供更有效率的計(jì)算力。“但是這個(gè)新生態(tài)，在過(guò)去的PC行業(yè)需要幾十年發(fā)展；在Arm主導(dǎo)的移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，我有幸一路走過(guò)來(lái)，也經(jīng)歷了數(shù)十年的發(fā)展歷程。在中國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展最快的市場(chǎng)上，如何以有效且符合中國(guó)速度的方式打造這個(gè)生態(tài)？我們需要一個(gè)新的模式。”

開源推動(dòng)，共享共建

因此，今年安謀科技和產(chǎn)業(yè)鏈上下游一起合作，發(fā)起了針對(duì)新一代NPU超域計(jì)算架構(gòu)的開源聯(lián)盟（ONIA）。該創(chuàng)新聯(lián)合體也是第一次在NPU處理器的核心指令級(jí)上，在中國(guó)發(fā)起開源項(xiàng)目，在不到半年的時(shí)間里已有近百家芯片公司、系統(tǒng)公司、軟件公司加入這個(gè)創(chuàng)新聯(lián)盟。

吳雄昂表示，安謀科技除了在聯(lián)盟中作出貢獻(xiàn)以外，也會(huì)在今后所有NPU相關(guān)的IP產(chǎn)品上對(duì)這個(gè)開源架構(gòu)進(jìn)行全面兼容。“現(xiàn)有的NPU相關(guān)產(chǎn)品針對(duì)ONIA的成員提供免費(fèi)使用的新商業(yè)模式，推動(dòng)整個(gè)產(chǎn)業(yè)在新一代技術(shù)上能夠一起投入，共享共建。在未來(lái)新的計(jì)算時(shí)代，再打造一個(gè)像Arm這樣的優(yōu)秀的新計(jì)算生態(tài)，助力我們?cè)谛乱淮?jì)算革命的發(fā)展中，大家共同發(fā)展。”

責(zé)編：Luffy Liu