vkqesmc

魏少軍vkqesmc

中國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(huì) IC設(shè)計(jì)分會(huì)理事長(zhǎng)vkqesmc

清華大學(xué)微納電子系教授vkqesmc

在2018全球CEO峰會(huì)上，中國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(huì)IC設(shè)計(jì)分會(huì)理事長(zhǎng)、清華大學(xué)微納電子系魏少軍教授帶來“智能時(shí)代中國(guó)半導(dǎo)體市場(chǎng)需求”的主題演講。他談到了人工智能(AI)現(xiàn)狀和未來、架構(gòu)創(chuàng)新必要性，以及軟件定義芯片等問題。vkqesmc

在魏少軍教授看來，得益于深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)，AI這幾年來發(fā)展十分迅速。如今，AI已經(jīng)進(jìn)入了我們熟悉的各個(gè)行業(yè)， 可以說現(xiàn)在無行業(yè)不AI、無應(yīng)用不AI、無芯片不AI。vkqesmc

架構(gòu)創(chuàng)新是人工智能芯片的必由之路

魏少軍教授認(rèn)為，本輪人工智能的崛起有三個(gè)基本要素：算法、數(shù)據(jù)和算力。而且這三個(gè)基本要素還在不斷發(fā)展之中。vkqesmc

針對(duì)算法方面，魏少軍教授指出，算法研究目前面臨著兩個(gè)比較現(xiàn)實(shí)的問題：一是算法還在不斷演進(jìn)中，新的算法層出不窮；二是一種算法對(duì)應(yīng)一種應(yīng)用，沒有統(tǒng)一的算法。“即便是今天專門研究算法的人，也解決不了這兩個(gè)問題。”他補(bǔ)充說。vkqesmc

至于算力，這是芯片設(shè)計(jì)工作者首要考慮的問題。不過，他也同時(shí)指出，雖然我們一直在追求算力，但其實(shí)擁有超過人腦的算力不是我們的終極目標(biāo)，AI芯片并非純粹地追求算力。“如果是純算力的話，超級(jí)計(jì)算機(jī)已經(jīng)超過人腦了，我們更多需要的是智能的計(jì)算引擎。”他強(qiáng)調(diào)。vkqesmc

這里所說的“ 智能計(jì)算引擎”應(yīng)該包括可編程能力以適應(yīng)各類應(yīng)用；計(jì)算和存儲(chǔ)密集型；以及從“云端”向“邊緣”的遷移能力，這需要高能效計(jì)算，能量效率需要～TOPS/W。vkqesmc

在魏少軍教授看來，“智能計(jì)算”芯片應(yīng)該具備以下一些基本要素(見下表)。vkqesmc

vkqesmc

vkqesmc

魏少軍教授表示，這樣的芯片現(xiàn)在還不存在，“市面上現(xiàn)在存在的主要是硬件不太可編程，軟件可編程性很強(qiáng)的CPU和DSP；硬件不太可編程，軟件可編程性也不強(qiáng)的ASIC和SoC等；以及硬件可編程性強(qiáng)，但不怎么需要軟件編程的FPGA和EPLD等。而硬件和軟件可編程性都強(qiáng)的芯片目前還沒有看到。因此，這也是我們的機(jī)會(huì)。”vkqesmc

其實(shí)，圖靈獎(jiǎng)的 獲得者John L. Hennessy和David A. Patterson在討論AI時(shí)，把架構(gòu)問題放得非常高。他們特別強(qiáng)調(diào)，今天我們處在架構(gòu)創(chuàng)新的黃金年代。設(shè)計(jì)AI芯片時(shí)，我們特別需要考慮架構(gòu)的創(chuàng)新，而不是單純的算力提升。vkqesmc

軟件定義芯片

如何實(shí)現(xiàn)既可以硬件可編程， 又可以軟件可編程呢？其實(shí)有一種方法可以實(shí)現(xiàn)的，那就是軟件定義芯片。vkqesmc

軟件定義芯片，指的是軟件和硬件均可以編程，而且是混合顆粒度。“我們無法擺脫作為硬件工程師的心態(tài)， 但是它給我們打開另外一扇窗，這扇窗存在的話，很可能走出全新的道路。”魏少軍教授在演講中表示。 vkqesmc

那軟件定義芯片是怎么工作呢？“我們知道，今天的應(yīng)用都用軟件實(shí)現(xiàn)。不考慮代碼復(fù)雜性的情況，假如有一個(gè)軟件和硬件完全一致的結(jié)構(gòu)，這種實(shí)現(xiàn)方式是最直接的。再設(shè)想一下，如果應(yīng)用軟件是基于C或者C++的，每次變換C和C++程序，硬件就自動(dòng)跟著變換，而且永遠(yuǎn)與軟件程序的結(jié)構(gòu)完美匹配，那這樣的效率是最高的。”魏少軍教授解釋說，“當(dāng)然，這只是美好的想法，事實(shí)并不是如此，軟件可以很復(fù)雜，硬件可以有邊界。最直接的方法是把軟件模塊化，分塊完成；而硬件呢？需要?jiǎng)討B(tài)改變，以適應(yīng)不同的模塊。這就是軟件定義芯片最原始的想法。”vkqesmc

vkqesmc

魏少軍教授還透露，他們的研究團(tuán)隊(duì)已經(jīng)用軟件定義芯片的方式實(shí)現(xiàn)了AI芯片的設(shè)計(jì)。他補(bǔ)充說：“在架構(gòu)上如果我們不按照傳統(tǒng)的方式走，而去尋找新的途徑，很可能會(huì)起到事半功倍的效果。”vkqesmc

總結(jié)

魏少軍教授總結(jié)說，雖然AI看起來很熱門，但其實(shí)還有很多問題沒有解決。“當(dāng)下，我們最需要考慮的問題是，哪些應(yīng)用需要AI？我們希望AI幫忙解決什么問題？以及什么樣的AI 應(yīng)用是我們每天都需要的？等等。”也就是說，魏少軍教授覺得目前AI行業(yè)最重要的其實(shí)是應(yīng)用，特別是具體場(chǎng)景的AI應(yīng)用。vkqesmc