“一芯多用”！“青大芯一號”發(fā)布，支持大量數(shù)據(jù)并行處理

青島日報(bào)社/觀海新聞6月21日訊 在日前舉行的2022年山東省院士專家科技合作專題對接會上，“青大芯一號”技術(shù)成果對外發(fā)布。這款由青島若貝電子有限公司與青島大學(xué)芯片設(shè)計(jì)與應(yīng)用研究所合作完成的自主可控的自適應(yīng)芯片采用高速可變邏輯實(shí)現(xiàn)自優(yōu)化調(diào)度，以低功耗支持大量數(shù)據(jù)并行處理，在國內(nèi)處于領(lǐng)先水平，已獲得中國、美國、加拿大發(fā)明專利，并于上月通過測試，此次經(jīng)由專題對接會正式推向市場。

數(shù)據(jù)處理從“小作坊式”變?yōu)椤耙?guī)模工廠式”

當(dāng)前，市場需求更新迭代迅速，芯片應(yīng)用呈現(xiàn)“碎片化”趨勢，多樣化但是小量需求成為芯片市場高速增長點(diǎn)。在這種形勢下，傳統(tǒng)架構(gòu)的芯片要同時(shí)滿足“所有需求”難度極大，且研發(fā)成本過高；異構(gòu)集成的自適應(yīng)芯片則可以適應(yīng)用戶多樣化需求，其研發(fā)成為大勢所趨。“青大芯一號”就屬于后者。它顛覆了傳統(tǒng)芯片架構(gòu)，以“CPU（中央處理器） 高速動態(tài)可重構(gòu)”架構(gòu)，形成自適應(yīng)動態(tài)可重構(gòu)芯片。

青島大學(xué)芯片設(shè)計(jì)與應(yīng)用研究所所長、青島若貝電子有限公司董事長吳國盛用形象的比喻為記者做了一次“科普”：傳統(tǒng)CPU芯片對數(shù)據(jù)進(jìn)行單核串行處理，邏輯固化不可修改，多核處理之間需要相互等待且功耗高，每個(gè)CPU就像“小作坊”，同一數(shù)據(jù)需要執(zhí)行完一個(gè)指令再去執(zhí)行下一個(gè)，循環(huán)式作業(yè)；而自適應(yīng)芯片采用高速可變邏輯實(shí)現(xiàn)優(yōu)化調(diào)度，可以以低功耗支持大量數(shù)據(jù)并行處理，就像“規(guī)?；S”，每個(gè)模塊擁有不同的數(shù)據(jù)處理功能，可以同時(shí)運(yùn)行，流水式作業(yè)。因此，“青大芯一號”可以在串并行計(jì)算之間自由切換，實(shí)現(xiàn)一體化運(yùn)作，這就為“一芯多用”奠定了基礎(chǔ)。

據(jù)了解，一種架構(gòu)的芯片設(shè)計(jì)難度已經(jīng)是很多企業(yè)難以達(dá)到的高點(diǎn)，同時(shí)擁有兩種架構(gòu)并達(dá)到有效融合，更是難上加難。作為“80后”的吳國盛曾在美國留學(xué)并先后任職于行業(yè)巨頭沃爾夫勒姆研究公司（產(chǎn)品為Mathematica數(shù)學(xué)工具）和賽靈思公司（現(xiàn)在并入了AMD超威半導(dǎo)體公司），2014年，他帶著自主研發(fā)的EDA工具（一種可視化芯片設(shè)計(jì)軟件）回國并創(chuàng)辦若貝電子有限公司，投入自適應(yīng)芯片的研發(fā)，經(jīng)過8年攻關(guān)，研制出沉芯異構(gòu)芯片和“青大芯一號”。據(jù)介紹，在工藝和功耗相當(dāng)?shù)那闆r下，該款芯片的計(jì)算能力比傳統(tǒng)芯片高幾十倍到百倍。目前國內(nèi)對芯片的需求主要依賴進(jìn)口，每年的市場總量達(dá)到幾千億元，預(yù)計(jì)5-10年內(nèi)還要翻一倍。而“青大芯一號”誕生于自主開發(fā)的源代碼，相應(yīng)的軟硬件開發(fā)平臺亦自主可控，性能優(yōu)越的同時(shí)還具有價(jià)格優(yōu)勢，將成為相關(guān)領(lǐng)域市場格局的“改寫者”。

讓機(jī)器人從“單一功能智能體”變成“多面手”

這種自適應(yīng)芯片適用于哪些領(lǐng)域呢？吳國盛告訴記者，“青大芯一號”是一種通用高性能芯片，可用于高可靠領(lǐng)域、物聯(lián)網(wǎng)、家電、機(jī)器人等諸多領(lǐng)域。例如在高可靠領(lǐng)域，該款芯片具有異常自修復(fù)功能，芯片部分損壞仍可使用；在機(jī)器人領(lǐng)域，該款芯片可以在不同環(huán)境切換不同功能，滿足用戶“一芯多用”的需求。

目前，“青大芯一號”正在進(jìn)入家電領(lǐng)域，已經(jīng)與一些行業(yè)巨頭啟動合作。像洗衣機(jī)、冰箱、空調(diào)、燃?xì)庠畹龋伎梢詫?shí)現(xiàn)智能化，但現(xiàn)階段所謂的“智能家電”大多只能進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，然后把數(shù)據(jù)上傳到云端進(jìn)行處理。這導(dǎo)致的后果是，數(shù)據(jù)量很大，且大量數(shù)據(jù)本質(zhì)上是無意義的，而云端卻要耗費(fèi)大量算力來處理這些無用的信息。如果采用自適應(yīng)芯片，就可以對大量數(shù)據(jù)進(jìn)行本地處理，繼而傳輸結(jié)果。這樣一來，家電就具有了“末端智能”，不但可以降低云端服務(wù)器的計(jì)算壓力，而且可以更好地實(shí)現(xiàn)本地化、實(shí)時(shí)化人機(jī)交互，“智能”拓展設(shè)備原有的服務(wù)功能。

更具“未來科幻感”的是自適應(yīng)芯片在機(jī)器人領(lǐng)域的應(yīng)用。在吳國盛看來，目前市場上的智能機(jī)器人多是“單一功能智能體”，比如掃地機(jī)器人只會掃地，炒菜機(jī)器人只會炒菜；消防機(jī)器人只負(fù)責(zé)滅火，遇到障礙物不具有清障功能。實(shí)際上，未來的機(jī)器人應(yīng)該是具有復(fù)雜問題處理能力、多功能、軟硬件皆可重構(gòu)的“多面手”，而想要實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，就離不開自適應(yīng)芯片。未來的機(jī)器人將擁有標(biāo)準(zhǔn)化的接口，配備多種不同功能的機(jī)械臂，在不同的應(yīng)用場景下，可以自動進(jìn)行軟硬件切換，滿足用戶的多樣化需求。

記者還了解到，為了培養(yǎng)更多自適應(yīng)軟件領(lǐng)域人才，吳國盛主編的《數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)》已于2020年由高等教育出版社出版并應(yīng)用于青島大學(xué)，該教材將數(shù)字電路、EDA、信號處理、圖像處理進(jìn)行了課程融合，采用自主可控的EDA工具實(shí)現(xiàn)，解決了集成電路教育領(lǐng)域的卡脖子問題。他還與多所高校合作開發(fā)課程體系，未來該課程體系將進(jìn)入省內(nèi)省外多所高校。（青島日報(bào)/觀海新聞記者 王沐源）