全球異構(gòu)計(jì)算三強(qiáng)鼎立 我國高端芯片產(chǎn)業(yè)迎新機(jī)遇

　　自2010年起，全球主流芯片廠商均加大新一代異構(gòu)多核處理器芯片(片內(nèi)異構(gòu))的研發(fā)力度。2015年10月，AMD發(fā)布全球第一款支持HSA標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的片內(nèi)異構(gòu)(CPU+GPU)多核桌面計(jì)算機(jī)處理器芯片;ARM和Imagination預(yù)期在2016年推出支持HSA架構(gòu)的異構(gòu)處理器IP核;我國華夏芯已發(fā)布支持HSA處理器系列工具鏈，并即將發(fā)布基于CPU、GPU、DSP的三核異構(gòu)處理器內(nèi)核的IP核及產(chǎn)品;聯(lián)發(fā)科發(fā)布了片內(nèi)異構(gòu)處理器的路線圖;高通、三星以及英偉達(dá)和IBM正在合作研發(fā)片內(nèi)異構(gòu)處理器產(chǎn)品。

　　由此可見，異構(gòu)處理器大規(guī)模應(yīng)用的爆發(fā)期即將到來。預(yù)計(jì)未來全球范圍內(nèi)，在手機(jī)、平板及其他嵌入式芯片等高性能移動(dòng)計(jì)算領(lǐng)域，異構(gòu)多核芯片市場規(guī)模約20億片，銷售額約400億美元;在臺(tái)式電腦、筆記本電腦及工業(yè)控制等個(gè)人及專業(yè)計(jì)算機(jī)領(lǐng)域，市場規(guī)模約3億片，銷售額約550億美元;在大數(shù)據(jù)、人工智能等高性能計(jì)算機(jī)領(lǐng)域，市場規(guī)模約1000萬片，銷售額約200億美元。當(dāng)前，全球正在研發(fā)片內(nèi)異構(gòu)處理器IP核的公司主要有ARM、Imagination和北京華夏芯，已經(jīng)推出或者計(jì)劃推出異構(gòu)多核處理器芯片的企業(yè)主要有AMD、Intel、高通、英偉達(dá)等。

　　全球HSA、OpenPOWER等異構(gòu)計(jì)算產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟其主要目標(biāo)有兩個(gè)：一是主導(dǎo)制定與異構(gòu)計(jì)算相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范，推動(dòng)產(chǎn)品互操作性測試和驗(yàn)證;二是聯(lián)盟成員合作共建異構(gòu)計(jì)算全球應(yīng)用生態(tài)，共同抗衡Intel公司在異構(gòu)計(jì)算領(lǐng)域強(qiáng)大優(yōu)勢。目前異構(gòu)計(jì)算領(lǐng)域在全球影響最大、最先推出產(chǎn)品的HSA聯(lián)盟是2012年由美國AMD公司發(fā)起，由約60家處理器設(shè)計(jì)、工具設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)等公司以及大學(xué)等科研機(jī)構(gòu)共同組成。該聯(lián)盟成員有AMD、ARM、高通、三星、聯(lián)發(fā)科、德州儀器、Imagination、LG、華夏芯、華為等公司。聯(lián)盟主要目標(biāo)是：主導(dǎo)制定異構(gòu)計(jì)算相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范，推動(dòng)產(chǎn)品互操作性測試和驗(yàn)證;聯(lián)盟成員合作共建異構(gòu)計(jì)算全球應(yīng)用生態(tài)?；贖SA頒布的軟硬件系列接口標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，業(yè)界可以設(shè)計(jì)非常豐富的產(chǎn)品，幾乎覆蓋了從低功耗嵌入式、智能終端、平板電腦、PC桌面系統(tǒng)到云端服務(wù)器等絕大多數(shù)設(shè)備。華夏芯在HSA聯(lián)盟中首次提出將DSP納入HSA系統(tǒng)構(gòu)架及編譯支撐，為異構(gòu)系統(tǒng)的擴(kuò)展做出了重要貢獻(xiàn)。

　　將推動(dòng)我國高端芯片產(chǎn)業(yè)

　　異構(gòu)多核計(jì)算芯片及系統(tǒng)可廣泛應(yīng)用于高性能計(jì)算機(jī)、桌面計(jì)算機(jī)、智能終端等消費(fèi)類電子產(chǎn)品以及裝備制造、國防軍工等各領(lǐng)域。

　　首先，異構(gòu)多核計(jì)算芯片具有優(yōu)勢。與傳統(tǒng)同構(gòu)多核計(jì)算芯片相比，異構(gòu)多核計(jì)算芯片優(yōu)勢主要體現(xiàn)在如下方面：一是性能與功耗優(yōu)勢。在同等功耗條件下，異構(gòu)多核計(jì)算芯片大幅提升計(jì)算效能。二是產(chǎn)品開發(fā)優(yōu)勢。異構(gòu)多核計(jì)算芯片基于嚴(yán)謹(jǐn)標(biāo)準(zhǔn)體系，不同種類處理器單元之間能有機(jī)融合和對(duì)接，大幅降低產(chǎn)品開發(fā)門檻，使更多開發(fā)者可加入應(yīng)用和產(chǎn)品開發(fā)創(chuàng)新。三是差異化創(chuàng)新優(yōu)勢。在兼容相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)前提下，異構(gòu)計(jì)算鼓勵(lì)芯片設(shè)計(jì)人員自由選擇處理器單元，甚至可以設(shè)計(jì)自主的處理器和指令集，從而給處理器創(chuàng)新創(chuàng)造巨大空間。四是生態(tài)構(gòu)建優(yōu)勢。異構(gòu)計(jì)算芯片在軟、硬件之間實(shí)現(xiàn)解耦，不同廠商芯片部件之間實(shí)現(xiàn)無縫對(duì)接和整合，在生態(tài)共建方面具有著巨大優(yōu)勢，大幅降低傳統(tǒng)單核與同構(gòu)多核時(shí)代生態(tài)瓶頸所帶來的研發(fā)障礙。

　　其次，芯片級(jí)異構(gòu)計(jì)算推動(dòng)我國高端芯片產(chǎn)業(yè)發(fā)展。高端芯片是軟硬件創(chuàng)新基石，盡管我國已獲得了Power、ARM、MIPS等架構(gòu)授權(quán)，但設(shè)計(jì)高端芯片所需IP不夠豐富，我國相關(guān)技術(shù)團(tuán)隊(duì)對(duì)其獲授權(quán)架構(gòu)尚不能實(shí)現(xiàn)完全解構(gòu)。如不能完全掌握IP核技術(shù)，那么一旦授權(quán)中止，仍存在斷貨及安全風(fēng)險(xiǎn)，因此目前不能算自主可控。同時(shí)我國雖已在MIPS等指令集核心芯片上取得一定技術(shù)與市場進(jìn)展，但后續(xù)生態(tài)環(huán)境的建設(shè)仍面臨巨大挑戰(zhàn)。指令集并沒有優(yōu)劣之分，任何一個(gè)完備指令集都能夠用來編程實(shí)現(xiàn)用戶給定的任務(wù)，生態(tài)環(huán)境建設(shè)是指令集優(yōu)劣唯一評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。