智東西（公眾號：zhidxcom）
文 | 心緣
手中無劍，勝在芯。8月29日，阿里平頭哥新“劍”出鞘。
這把新“劍”是一站式AIoT芯片設(shè)計平臺，名字意同武學(xué)的至高境界——“無劍”。
現(xiàn)在國內(nèi)造芯公司起名越來越講究引經(jīng)據(jù)典，華為幾乎承包了《山海經(jīng)》，紫光新芯片取名為古代皇帝賜予大臣的第六種禮器“虎賁”，如今阿里平頭哥的“無劍”典出金庸武俠小說。
話說獨(dú)孤求敗40歲前使用玄鐵重劍，40歲后，“草木竹石均可為劍，漸進(jìn)于無劍勝有劍之境?！?/p>
這正是平頭哥對無劍平臺寄予的厚望，沒有芯片，但卻能幫各類芯片設(shè)計企業(yè)鍛就芯片。
按照平頭哥的介紹，該平臺能幫助芯片設(shè)計企業(yè)，將設(shè)計成本和設(shè)計周期壓縮50%，顯著降低定制化芯片的研發(fā)門檻，降低效率、提升質(zhì)量，讓企業(yè)能更加專注于開發(fā)出與應(yīng)用場景更好融合的芯片產(chǎn)品。
同日，基于平頭哥自研玄鐵CPU的無劍視覺AI平臺問世，已應(yīng)用到媒體AI芯片、AI視覺芯片、邊緣AI服務(wù)器芯片等IoT產(chǎn)品中。
發(fā)布會期間，平頭哥發(fā)言人不僅詳細(xì)解讀無劍平臺的三大硬核實力和亮點，解答無劍如何與阿里云實現(xiàn)云端協(xié)同，而且就AI芯片發(fā)展現(xiàn)狀、AIoT時代對芯片研發(fā)的挑戰(zhàn)、阿里平頭哥在未來產(chǎn)業(yè)扮演的角色等問題一一回應(yīng)。
經(jīng)透露，無劍平臺采用的是授權(quán)模式，不排除未來開源的可能。
另外，在云端，平頭哥自研的第一款NPU芯片也將于今年發(fā)布，其性能處于業(yè)界領(lǐng)先定位，主要用于阿里云數(shù)據(jù)中心。
一、無劍的三大硬核能力
無劍平臺由SoC架構(gòu)、處理器、各類IP、操作系統(tǒng)、軟件驅(qū)動和開發(fā)工具等模塊構(gòu)成，支持第三方AI加速引擎，并包含AI必須的基礎(chǔ)軟件體系。
它能提供集芯片架構(gòu)、基礎(chǔ)軟件、算法與開發(fā)工等一體的整體解決方案，能夠承擔(dān)AIoT芯片約80%的通用設(shè)計工作量，讓芯片研發(fā)企業(yè)只需專注于剩余20%的專用設(shè)計工作。
1、硬件：異構(gòu)AI加速引擎框架
為了充分發(fā)揮各種不同硬件的效能，平頭哥打造了一個多場景靈活可配置的異構(gòu)AI加速引擎框架，允許用戶自定義。
平頭哥提供神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)加速庫及異構(gòu)編譯器技術(shù)，向芯片廠商提供多粒度的硬件抽象接口。
無論是低功耗低成本的語音芯片，還是高性能低時延的視覺芯片，芯片廠商可以根據(jù)各種硬件特征，快速對接到AI加速引擎，高效地發(fā)揮硬件性能。
該引擎支持當(dāng)前所有主流框架，幾乎所有的標(biāo)準(zhǔn)模型都能夠在上面一鍵部署；它也提供一套便捷的自定義層開發(fā)接口，方便開發(fā)者多樣化需求。
2、應(yīng)用開發(fā)：標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的開發(fā)框架
平頭哥開發(fā)了一套標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的應(yīng)用開發(fā)框架，同一個應(yīng)用可以在不同算力的硬件上進(jìn)行無縫遷移。
據(jù)悉，平頭哥集成開發(fā)環(huán)境完美融合該引擎，并添加一鍵部署、圖形化算力分析、異構(gòu)多核聯(lián)合調(diào)試等功能，解決實際開發(fā)過程中最困難的問題。
根據(jù)其實際客戶開發(fā)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計，整個軟件框架可為芯片廠商節(jié)省60%的AI基礎(chǔ)軟件開發(fā)成本，縮短方案廠商50%的應(yīng)用開發(fā)時間。
3、基礎(chǔ)軟件：對接豐富資源
軟件工具鏈?zhǔn)腔A(chǔ)軟件，是芯片推廣過程中必不可少的工具，軟件工具鏈的優(yōu)劣很大程度上決定著芯片被使用的概率。
由于基礎(chǔ)軟件商業(yè)變現(xiàn)難，通常不被產(chǎn)品公司重視。
軟件生態(tài)是開發(fā)者能夠獲取資源的一個大環(huán)境，開發(fā)者總是愿意采用生態(tài)好、資源豐富的AI芯片產(chǎn)品。
二、視覺平臺已落地，玄鐵910是主控CPU
此次發(fā)布的無劍視覺AI平臺，主要面向視覺AI場景，會根據(jù)客戶需求持續(xù)升級。
近期發(fā)布的RISC-V處理器玄鐵910，是無劍視覺AI平臺的主控CPU。
玄鐵910與芯片設(shè)計公司自研的AI加速引擎形成高性能異構(gòu)計算的完整方案。
這一視覺平臺的其他性能有：最大存儲帶寬400Gbps，單通道PCIE接口帶寬16Gbps，可支持16TOPS以下的邊緣側(cè)AI計算需求。
據(jù)介紹，該平臺已應(yīng)用到多媒體AI芯片、AI視覺芯片、邊緣AI服務(wù)器芯片等多家IoT廠商的產(chǎn)品中。
無劍平臺同時對IP公司開放，吸納全球最有競爭力的IP產(chǎn)品與無劍平臺進(jìn)行原型流片驗證，已經(jīng)過硅驗證，并且已在阿里內(nèi)部和多家客戶的芯片產(chǎn)品中得到應(yīng)用。
未來，無劍平臺還將面向MCU、工業(yè)、安全、車載、接入等應(yīng)用領(lǐng)域開發(fā)基礎(chǔ)設(shè)施及周邊技術(shù)，持續(xù)推出面向領(lǐng)域的SoC平臺。
三、無劍如何將設(shè)計成本和周期各砍一半？
無劍能將設(shè)計成本和周期分別降低50%，主要來源于兩個方面：
第一，平臺化的設(shè)計方法讓IP能夠很快的接入到系統(tǒng)，大幅降低IP支持成本，IP的價格將大幅下降。
第二，通過硬件平臺化和軟件平臺化的思路，研發(fā)上面的人力投入大幅降低。綜合來講，設(shè)計成本有望降低50%。
平臺化的思路，是指減少芯片設(shè)計過程中的重復(fù)性的投入，50%以上的設(shè)計驗證工作是可以消除的。
另外，如果平臺的各種模擬IP與代工廠工藝已經(jīng)完成了驗證，可以跳過3個月以上的試生產(chǎn)（MPW）的階段，直接進(jìn)入量產(chǎn)，通常芯片從設(shè)計到量產(chǎn)的時間可以達(dá)到9個月以內(nèi)。
“敏捷設(shè)計是下一階段芯片設(shè)計領(lǐng)域發(fā)展的重點方向，”清華大學(xué)微電子所副所長、清微智能創(chuàng)始人尹首一教授表示，“軟硬件深度融合的有行業(yè)特點的芯片平臺讓芯片設(shè)計公司省去很多底層的芯片開發(fā)工作，更加專注于產(chǎn)品定義與核心技術(shù)本身，形成差異化的芯片產(chǎn)品，提升市場競爭力?！?/p>
四、端云協(xié)同，能天然接入阿里云
AIoT在線智能的特點，需要端云協(xié)同來實現(xiàn)。
所謂端云協(xié)同，是指在下一代芯片開發(fā)時，僅要考慮到端上的計算能力，還要考慮云上的能力。
例如，AI芯片的網(wǎng)絡(luò)模型需與云端頻繁互動，需要從芯片底層到操作系統(tǒng)方面的架構(gòu)支持。
平頭哥隸屬于阿里云智能，根據(jù)阿里云業(yè)務(wù)場景進(jìn)行云端一體架構(gòu)的探索與嘗試。
無劍AI芯片平臺的端云一體，是平頭哥軟硬件基礎(chǔ)能力的體現(xiàn)，體現(xiàn)在圍繞云計算的場景中，端側(cè)設(shè)備具有實時與云端應(yīng)用互動的能力。
基于平頭哥芯片平臺的產(chǎn)品能天然接入阿里云，與云端應(yīng)用生態(tài)對接后將形成新的產(chǎn)品形態(tài)。
五、“平頭哥”模式與阿里的芯片定位
平頭哥的長遠(yuǎn)目標(biāo)，是做AIoT時代芯片基礎(chǔ)設(shè)施提供者，為了接近這個“小目標(biāo)”，它提出了芯片設(shè)計的“平頭哥模式”：
以無劍平臺為核心，從芯片到應(yīng)用全棧開放集成，實現(xiàn)處理器、算法、操作系統(tǒng)等軟硬件核心技術(shù)的深度融合，打破傳統(tǒng)通用芯片時代IP授權(quán)商用模式成本高、使用難、周期長的局限，為企業(yè)提供從芯片到應(yīng)用的全棧技術(shù)能力。
簡而言之，平頭哥模式具有三大特點：全棧、開放、被集成。
它的優(yōu)勢很明顯：一是IP、系統(tǒng)芯片設(shè)計經(jīng)驗豐富，在處理器領(lǐng)域有充足話語權(quán)；二是有錢，也愿意長期砸錢、砸人才；三是整合豐富的生態(tài)資源，通過構(gòu)建平臺，降低芯片設(shè)計門檻。
這與阿里在芯片上的定位一致，即做好芯片行業(yè)的基礎(chǔ)設(shè)施。
處理器是所有高端系統(tǒng)芯片都需要的產(chǎn)品，是最核心的基礎(chǔ)設(shè)施產(chǎn)品，阿里將投入重金打造好技術(shù)，同時構(gòu)建應(yīng)用生態(tài)。
除了處理器以外，阿里還將繼續(xù)開發(fā)操作系統(tǒng)、軟硬件融合的算法、核心的IP等，將這些共性的技術(shù)能夠做好、做精、做出競爭力。
當(dāng)然，大目標(biāo)是要形成生態(tài)，然后開放給他們的芯片設(shè)計，使之基于高質(zhì)量的基礎(chǔ)設(shè)施打造芯片產(chǎn)品，以提升整體的產(chǎn)業(yè)競爭力。
六、芯片設(shè)計進(jìn)入3.0時代
平頭哥半導(dǎo)體研究員孟建熠認(rèn)為，芯片設(shè)計方法正在進(jìn)入新的3.0時代。
1.0時代從1990至2000年，芯片設(shè)計基于ASIC流程進(jìn)行，每次研發(fā)新芯片都需從電路開始重新設(shè)計。
2000年后進(jìn)入2.0時代，基于IP的模塊化的設(shè)計方法，降低了芯片的開發(fā)成本和設(shè)計風(fēng)險。
AIoT市場具有強(qiáng)應(yīng)用驅(qū)動、場景碎片化等特征，隨著AIoT應(yīng)用發(fā)展如火如荼，需要更加高效的設(shè)計方法。
由此，芯片設(shè)計進(jìn)入3.0時代，在基礎(chǔ)框架/模板基礎(chǔ)上，定制符合應(yīng)用需求的芯片產(chǎn)品，以最快速度推向精準(zhǔn)市場。
據(jù)國際數(shù)據(jù)公司IDC預(yù)測，到2025年，全球聯(lián)網(wǎng)的IoT設(shè)備將達(dá)到416億臺，這些端上設(shè)備將產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量是79.4ZB，相當(dāng)于9萬億部時長2小時的高清電影。
Gartner預(yù)測，其中80%的IoT設(shè)備將由AI加持。
在摩爾定律時代，芯片研發(fā)追求通用性，比工藝、比投入。
在后摩爾定律時代，碎片化的AIoT場景對芯片的要求更多在于市場靈敏度，芯片研發(fā)比的是需求適配和成本。
傳統(tǒng)通用芯片設(shè)計方式往往太重，成本投入高、設(shè)計周期長，很難適應(yīng)未來AIoT市場小批量、定制化的需求。
很多SoC設(shè)計方法雖然效率較ASIC設(shè)計方法有很大提升，但從IP到系統(tǒng)集成驗證、再到軟件調(diào)試過程，依然耗時耗成本。
無劍芯片平臺正是針對這一痛點，試圖提供全新的、更加高效的設(shè)計方法學(xué)。
這只是平頭哥野心的初步成果，平頭哥的雄偉目標(biāo)，是以生態(tài)營造者的角色，引領(lǐng)芯片3.0時代。
結(jié)語：AIoT芯片或進(jìn)入更快落地潮
算力是推動AI產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要動力，而在智能應(yīng)用不斷快速裂變的今時今日，所有芯片都面臨著升級。
近年來，傳統(tǒng)芯片公司、互聯(lián)網(wǎng)公司、AI芯片創(chuàng)企和算法公司紛紛投入AI芯片的浪潮之中，開發(fā)出滿足自身或市場需求的AI芯片。
AI芯片的第一波浪潮已經(jīng)過去，很多產(chǎn)品正面臨著市場嚴(yán)酷的考驗，大浪淘沙，缺乏應(yīng)用場景的AI芯片將被市場淘汰。
而隨著像無劍這樣的一體式芯片設(shè)計平臺的普及，很多中小型的設(shè)計公司可以根據(jù)應(yīng)用快速定制出芯片產(chǎn)品，形成“快魚吃慢魚”的格局。
AIoT產(chǎn)業(yè)或許將呈現(xiàn)更欣欣向榮的定制化芯片落地浪潮。
