华夏芯致力于打造新一代异构计算的中国引擎

最新更新时间：2020-10-10

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从18世纪第一次工业革命的机械化，到19世纪第二次工业革命的电气化，再到20世纪第三次工业革命的信息化，能源、电力、物联网和移动互联网分别成为推动每一次科技革命的引擎，带来社会生产力的大解放和人类生活水平的大跃升。今天，由先进计算推动的“第四次工业革命”，又将再一次改变世界历史的发展轨迹——算力、算法、大数据成为新的生产力，人工智能成为先进计算的落地场景。从先知先觉的资本市场可以发现，全球市值排名前10名的公司，有7家是从事计算科技的公司。其中，微软的主要业务收入来源已经从Windows切换到了云计算平台，谷歌推出了云计算领域的第一颗专用神经网络芯片（TPU），主持研发拥有自主知识产权的阿里云平台的心理学博士王坚成为中国计算领域首个来自于民营企业的院士。此外，算法成为抖音的“非卖品”，特斯拉自研的超高计算能力的辅助驾驶芯片成为马斯克眼中的核心竞争力和护城河。所有这一切都表明，未来已来，先进计算已经无处不在，最终将无所不能。

图1 全球市值最高的前10名上市公司（2020年9月28日）

高性能的先进计算成为高科技行业的竞争主战场

先进计算的硬件载体是计算类芯片，其中最主要的是CPU（中央处理器）、GPU（图形处理器）、DSP（数字信号处理器）和AI专用处理器等处理器芯片和FPGA、专用加速器等其他芯片。根据国内知名券商中金的调研报告，2019年全球处理器芯片的市场规模达到1280亿美金，占全球半导体销售额的31%，在所有芯片中排名第一（排名第二的是存储芯片），高性能的计算芯片名副其实成为半导体行业的竞争主战场。中金的调研报告中还指出，随着社会经济的发展，人均算力随之水涨船高，算力与各国人均GDP之间具有高度相关性；未来5年，计算芯片的国产化空间超过500亿美金；异构计算快速发展，计算芯片进口替代空间进一步打开。

图2 中金公司调研报告：云计算开启国产CPU和AI芯片的腾飞之路

先进计算领域的一个热点就是以深度学习（神经网络）为代表的AI计算。那么，深度学习（神经网络）的专用（计算）芯片会不会替代CPU或者GPU这些通用（计算）芯片呢？其实，从GPS或者北斗定位芯片的发展就可以得出结论。专用的GPS和北斗定位芯片的销量并不大，主要用于交通、海事等细分市场。今天大部分人都已经采用手机来实现导航，并不需要一个单独的导航仪。而且，GPS/北斗的实现门槛低，作为芯片的一个功能，手机等通用芯片厂商早就把它集成进去了。与此类似，以深度学习为代表的AI，其实也只是众多应用中的一个功能。就像GPS/北斗专用芯片一样，AI专用芯片的优势在于细分市场的某些应用场景，和已经实现同样AI功能的通用芯片厂商在主流市场上进行多种计算单元的集成度PK、异构计算性能的比拼就不是专用（计算）芯片厂商所擅长的了。

行业巨头正在构筑异构计算领域的新赛道、创造新物种、搭建新生态

2020年7月，全球GPU芯片的老大英伟达的市值超过了老牌的计算芯片巨头——CPU芯片的老大Intel，位居全球芯片行业市值第一。2019年英伟达的芯片销售额（几乎全是GPU芯片）只有100亿美金左右，而同期Intel的总的销售接近650亿美金，其中CPU销售额约500亿美金。这反映了一个不争的事实，在人工智能等先进计算的应用场景，GPU将比CPU承担更多的计算任务。但是，需要指出的是，对于任何计算芯片，CPU仍然是必要条件，即使不再是充分条件，因为只有CPU才能实现强大的控制功能，运行我们通常所熟悉的Windows、安卓和iOS操作系统。因此，不久前，英伟达果断出手收购了CPU芯片的另外一个巨头ARM。CPU与GPU的异构融合，发轫自AMD的Fusion Core，现在看来，英伟达与ARM的结合有可能将构建一个全新的异构生态。此前，Intel和AMD都有自己的GPU，ARM和之前的Imagination也尝试在嵌入式领域提供CPU+GPU的平台。今天全球几乎所有的CPU公司，都在设计自己的GPU，包括国外的苹果、高通，中国的龙芯和华夏芯。未来单独的CPU公司、或者单独的GPU公司都很难打入主流的计算市场。

图3 全球市值最高的前10名芯片上市公司（2020年9月28日）

可以想象，未来主流的先进计算领域的芯片公司，它的计算平台一定会同时包括CPU和GPU，假如是面对嵌入式AI或者通讯市场，还需要加上DSP。在云计算、边缘计算领域，CPU、GPU这些通用计算处理器开始和FPGA以及深度学习（神经网络）计算单元或者其他（通讯领域）的专用加速器异构融合。这种通用和专用计算单元之间的高效协同计算，就称之为异构计算；可以肯定地说，异构计算已经成为发展最快的先进计算领域之一了。刚刚传出来的超微半导体（AMD）正在收购FPGA的巨头赛灵思的消息，就是一个CPU和GPU大厂在异构计算领域构筑新赛道、创造新物种、搭建新生态的典型案例。

华夏芯致力于打造新一代异构计算的中国引擎

图4 华夏芯的异构计算平台

华夏芯（北京）通用处理器技术有限公司（以下简称：华夏芯）作为中国第一家异构计算IP平台、芯片及解决方案供应商，致力于打造新一代异构计算的中国引擎。华夏芯深耕异构计算IP与SoC，已完成全自主64位异构CPU、DSP及AI处理器等IP核的研发。华夏芯已构建由100多项全球专利组成的知识产权体系，填补了国产异构处理器领域的空白。华夏芯在机器视觉、工业物联网等应用领域的SoC芯片已经量产，并在AI等新兴领域自建异构生态。华夏芯通过自主设计的Unity统一指令集架构和基于此架构的CPU、DSP、GPU、AI专用处理器系列IP与SoC在提升性能价格比的同时，显著降低计算芯片研发成本和研发复杂度，同时缩短研发周期，减少开发人员工作量和开发门槛。

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