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    標題 只需 28nm 工藝 國產芯片能效提升 10 倍
    分類 熱點事件
    內容

    僅僅在五六年前，人工智能還只存在于人們的想象中。

    短短幾年間，AI迅速擴張，AI計算能力和計算數據量每年都在成倍增長。對計算能力的需求是前所未有的，但摩爾定律已經接近極限。

    被能耗墻和存儲墻擋住，半導體越來越蹣跚的計算能力趕不上狂奔的AI。

    集成計算架構有機會解決AI面臨的問題。在時代的大潮下，一批探索存算一體化的企業相繼成立。

    在這個領域，國內外的研究幾乎在同一起跑線上。

    其中，朱彝科技是將新型內存ReRAM應用于存儲和計算一體化軌道的“先驅”。成立僅兩年，朱彝科技已經能夠設計出基于ReRAM的內存計算集成AI計算芯片，能效比比高于主流計算卡十倍。

    在即將爆發的存算一體化中，國內廠商即將迎來的是一場與國外巨頭的直立對抗。

    【一匹叫GPU的馬拉不動AI的車】

    自1956年約翰麥卡錫在達特茅斯會議上提出人工智能的概念以來，人工智能已經發展了70年。

    在過去的70年里，AI出現了三次浪潮。

    前兩波，AI因為種種原因沒能普及。

    直到第三次浪潮，深度學習技術的興起，解決了AI通用性和可維護性的問題，這個賽道才真正迎來了曙光，創造了現代意義上基于深度學習的‘人工智能’。

    隨著深度學習的廣泛應用，對計算能力的需求越來越大，這使得能夠提供大規模計算能力的GPU在AI領域越來越重要。

    但是，GPU畢竟不是為人工智能設計的。隨著人工智能在深水區的發展，GPU問題逐漸顯現，尤其是AI開發中的‘存儲墻’和‘能量墻’問題，GPU無法突破。

    CPU和GPU都采用馮諾依曼架構，內存和計算分開。

    在馮諾依曼架構下，80%-90%的功耗發生在數據傳輸中，99%的時間消耗在存儲器讀寫過程中，這就導致了‘存儲器墻’和‘電源墻’的問題。

    馮諾依曼架構的芯片在工作時，計算單元必須先從存儲器中讀取數據，計算完成后再將其存回存儲器中，才能最終輸出。

    然而，在過去的幾十年里，內存和處理器的發展嚴重失衡。自20世紀80年代以來，存儲器讀取速率的提高已經遠遠落后于處理器性能的提高。

    這就導致了計算異常的漏斗結構：無論處理器所在的漏斗‘入口’端處理了多少數據，都只能通過內存這個狹窄的‘出口’輸出，嚴重影響了數據處理的效率。

    曾在AI芯片公司Wave Computing工作過的熊大鵬博士對此深有體會。

    2014年前后，熊大鵬從事GPGPU領域的研究。他在工作中深切感受到，人工智能受到功耗墻和功耗墻的制約，難以持續發展。

    熊大鵬認為，打破記憶與計算鴻溝的記憶與計算一體化架構，是人工智能未來可能的解決方案。

    與馮諾依曼架構不同的是，存儲單元和計算單元的一體化結構，使得兩者之間不需要重復\'傳輸\'數據，從而解決了\'功耗墻\'和\'功耗墻\'的問題。

    談到對集成內存和計算技術的最初印象，熊大鵬說：“當我在2017年第一次接觸集成內存和計算技術時，我震驚于這樣一個好東西如何能夠解決人工智能芯片面臨的問題?！?

    熊大鵬在第一次接觸到存儲與計算一體化的知識后，興趣盎然，立刻開始了從工業界到學術界的學習和考察，建立了對存儲與計算一體化的系統認識。

    當時把存儲和計算一體化應用到AI上還只是一個理論，熊大鵬還沒有找到在存儲和計算一體化領域實施野心的機會。

    熊大鵬實現抱負的機會是

    2018年，熊大鵬在工作中接觸到ReRAM的領導Crossbar。當時，他正在努力尋找AI芯片領域內存和計算技術融合的解決方案。他一接觸到ReRAM，就幾乎直覺地認為ReRAM有能力解決內存和計算的整合。

    一般來說，選擇集成計算的存儲介質有三種選擇：傳統存儲介質如Flash相對成熟的易失性存儲器SRAM；以及ReRAM之類的新內存。

    熊大鵬表示，不同的存儲介質有不同的特性和各自最適合的應用領域，ReRAM是他看好的AI計算芯片場景中最適合的選擇。

    在他看來，NAND Flash讀寫延遲長，性能相對落后，工藝節點在40nm左右，很難與先進技術繼續迭代，無法滿足AI大計算力芯片的計算需求。

    SRAM存在單元密度有限、漏電流、工程落地困難、成本高等問題。在大計算能力的場景下。

    雖然ReRAM在應用于模擬存儲和計算時存在精度、數模轉換等一些問題，但在熊大鵬看來，朱彝科技選擇的基于ReRAM的全數字存儲和計算一體化技術能夠更好地解決精度、數模轉換等問題，無疑更適合在AI大計算力芯片的場景中應用。

    ReRAM是一種新型的非易失性存儲器。它的基本存儲單元叫做憶阻器，是一個可編程的電阻。其特點是斷電后電阻值仍能保持很長時間。

    憶阻器的可編程特性使其非常適合為ReRAM存儲單元增加計算功能，掉電后保持數據不丟失的特性也使其成為一種可靠的存儲器，這使得ReRAM與存儲-計算一體化架構的要求不謀而合。

    經過幾個月與全球ReRAM新存儲技術領導者中的老朋友，以及來自斯坦福大學、德克薩斯大學奧斯汀分校、上海交通大學、復旦大學、中國科學技術大學等高校的知名科學家的討論，熊大鵬有了利用ReRAM存儲和計算集成技術解決ai大計算能力芯片問題的初步想法，并立即開始組建團隊。

    用ReRAM和全數字存儲計算技術制作AI芯片，是一條全新的道路。前人留下的腳印很少，過河也沒有石頭可摸。

    一開始熊大鵬也考慮過從技術更成熟的SRAM開始，然后過渡到ReRAM。

    最終，團隊的支持給了熊大鵬信心。在團隊組建的過程中，熊大鵬找到了當年與Wave Computing合作的德布博士。

    德布博士是喬春明人，曾在斯坦福大學工作。當時是Cadence的AI部門首席科學家兼CTO。他也在研究基于SRAM的IP核，并且有一個家庭。如果接受熊大鵬的邀請，你將面臨家庭和事業的雙重困難。

    但在得知熊大鵬決定進軍基于ReRAM的全數字存儲器-存儲器集成芯片后，德布覺得這是一項面向未來的大事業，解決了自己在Cadence研究過的基于SRAM的存儲器-存儲器集成芯片無法解決的技術瓶頸。在克服各種困難后，他最終決定加入朱彝科技創業的行列。

    德步的遠程投入讓熊大鵬感受到了有識之士對這條賽道的信心，而之前與熊大鵬有過深入交流的眾多專家學者的參與，包括工藝器件、電路設計、架構方案、軟件生態等，都給了熊大鵬攻關的信心。

    ReRAM和MRAM都是比較前沿的領域，企業很難靠自己成功，也離不開新記憶領域領先的合作伙伴企業和一流的研究團隊的支持。熊大鵬說。

    有了這些支持，熊大鵬終于下定決心，決定直接從ReRAM開始。

    熊大鵬略帶嘲諷地說，我們的創業團隊是一支‘老三樣’的團隊。老同事，老同學，老朋友。\'

    對AI芯片非常熟悉的熊大鵬和具有開發基于SRAM的存儲器和存儲器集成經驗的德布使朱彝技術成為一個有利可圖的開始，而

    對于集成內存和計算芯片的國內企業來說，未來的道路仍然漫長，但代表決戰的鼓聲正在悄然逼近。

    除了企業家身份，熊大鵬還是芯片領域多年的投資人。

    作為投資人，熊大鵬見證了很多新興技術的成長。以往的經驗告訴他，存算一體化的時代離現在已經不遠了。

    在熊大鵬看來，存算一體化產業已經實現了從末端的小算力到云端的大算力的全場景覆蓋，整個產業鏈的配套正在走向成熟。

    與此同時，潛在客戶對存算合一的認知也越來越清晰，從‘聞所未聞’到‘懂了’再到現在有了‘期待’的產品。

    在國家更嚴格控制能源消耗的趨勢下，數據中心對高能效產品的需求也在上升。內存和內存集成芯片的超高能效正好可以滿足市場需求。

    種種因素疊加，熊大鵬做出判斷：‘2024-2025年，集存算一體的產品將全面開花?！?

    距離存算合一全面爆發還有三年時間。對于國內存儲和計算集成廠商來說，這是他們的“一天中的時間”。

    朱彝科技正式運營僅兩個月，就獲得由聯想之星、中科創星、匯鑫投資聯合領投的過億元天使輪融資。朱彝科技在推動ReRAM落地的關鍵技術上也取得了突破。

    如果芯片采用模擬或混合方式構建，憶阻器在受工藝和環境影響時會出現數模/模數轉換的精度漂移和能耗問題。這也是ReRAM實現存算一體化的關鍵障礙。

    為了突破這一難關，朱彝科技選擇了攻關全數字存儲與計算集成技術。

    該芯片基于全數字方法，不需要模數和數模信號轉換器，不受信噪比的影響。精度可以達到32bit甚至更高，不會造成精度的損失，也不會面臨模擬計算帶來的IR-DROP等問題。

    基于全數字模式，朱彝科技將研發業界首款基于ReRAM的全數字存儲與計算一體化AI大計算力芯片。采用小芯片技術，單個模塊將突破1000TOPS計算能力，是GPU 250TOPS計算能力的4倍以上。

    熊大鵬表示，朱彝科技的產品落地正在快速推進。第一代芯片2023年落地，第二代芯片同年鑄造。

    盡管一切都很順利，但無論是對朱彝技術還是對存儲和計算的集成芯片來說，這都遠遠沒有結束。

    熊大鵬認為，在技術上實現存算一體化和在商業上取得成功是兩個概念。在他看來，內存計算集成芯片要大規模應用，首先要建立自己的生態。

    熊大鵬告訴我們，在大計算力的應用場景中，存儲與計算融合的競爭力在于構建生態系統。

    僅僅‘參與’現有的生態是遠遠不夠的。只有跳出傳統結構的局限，從一開始就用存儲與計算一體化的思想構建整體系統，才能真正發揮存儲與計算一體化的競爭力。

    朱彝科技的目標不僅是將AI計算領域的集成存儲和計算架構商業化，更是與其他合作伙伴在集成存儲和計算賽道上構建生態。

    在美國持續打壓中國半導體領域的背景下，集成存儲和計算芯片也承載著突破壁壘的使命。

    前段時間美國出臺了對中國先進制造工藝和高性能計算設計工具EDA的出口限制政策，這無疑會給中國AI研究的未來帶來更大的挑戰。

    熊大鵬認為，在短時間內先進技術無法完全國產化的前提下，國產半導體在同等性能下，必須具備與先進技術脫鉤的技術。

    內存計算I

    總的來說，存算一體化領域，中外差距不大，而且在某些方面，我們做得更快更好?；旧蠂鴥鹊某鮿摴径际歉愦嫠阋惑w化的。初創公司可以付出巨大的努力，快速的投資，不用擔心國外巨頭的競爭，但是這些巨頭未必有決心擁抱革命性的技術來成就自己的人生，他們的效率未必比我們高。熊大鵬總結道。

    熊大鵬對即將到來的決戰的最終結果充滿信心：‘等存算一體化全面開花的那一天，我們一定能打敗他們?！?

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         只需 28nm 工藝 國產芯片能效提升 10 倍 和誓死不二赤膽忠心風細雨34. 在人生的旅途中，有些意外的風雨是十分自然的，只要你尋覓的眼睛沒有被遮蔽，繼續認真地去尋找，相信你必須會找到通向成功的道路。31. As time went by, I gradually adapted myself to the school life. 2011.廣東 隨著時間的推移，我逐漸適應了學校生活。158.勸君更盡一杯酒，西出陽關無故人?！端驮拱参鳌?nbsp;   黯鄉魂，追旅思。夜夜除非，好夢留人睡。明月樓高休獨倚，酒入愁腸，化作相思淚。春來遍是桃花水，不辨仙源何處尋。大鵬,ai,芯片,人工智能,ai芯片In any event, the advertisement provides no justification for the mutually exclusive choice that it imposes on the writer.
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