計(jì)算與存儲的連接可擴(kuò)展，美華裔教授和技術(shù)主管來深圳創(chuàng)業(yè)

　　一位是美國羅德島大學(xué)的終身教授，一位是高通美國公司的前技術(shù)主管，入選深圳“孔雀計(jì)劃”后回國，研發(fā)的DPU(數(shù)據(jù)存儲處理器)芯片呼之欲出……

　　在近日北京舉行的“2018安創(chuàng)成長營”路演上，大普微電子(筆者注：DPU的中文諧音是“大普”)的CEO楊亞飛先生介紹了他們的構(gòu)想和即將出爐的產(chǎn)品。

　　DPU將計(jì)算和智能融入SSD存儲器

　　當(dāng)前，人們已經(jīng)身處在大數(shù)據(jù)和人工智能時代，全球數(shù)據(jù)量每18個月增加1倍，這種爆炸性的數(shù)據(jù)增長對數(shù)據(jù)存儲提出了新的要求。

　　過去機(jī)械硬盤(HDD)是存儲的主力，現(xiàn)在機(jī)械硬盤正在被固態(tài)硬盤(SSD)取代。可以看到，這種變化已經(jīng)出現(xiàn)在消費(fèi)類市場，未來幾年，企業(yè)級SSD取代HDD的趨勢將會越來越明顯。以PCIe SSD為例，據(jù)IDC預(yù)測(如下圖右)，從2017年到2020年的三年內(nèi)，年復(fù)合增長率將達(dá)到74.35%，到2020年全球每年需要企業(yè)級PCIe接口的SSD 1600萬塊。以每塊SSD硬盤1~2萬元的均價計(jì)算，全球市場將達(dá)到數(shù)千億元人民幣的量級。

　　然而，企業(yè)級SSD基本上由英特爾、西部數(shù)據(jù)和三星等國外公司提供，兩類核心存儲部件：閃存顆粒和主控芯片，也被國外企業(yè)所掌握。

　　為此，大普不僅是在做國產(chǎn)自主可控，也不是單單在做一個主控芯片或者SSD，而是在實(shí)現(xiàn)一次重大的技術(shù)創(chuàng)新!

　　打通啞鈴的狹窄連接

　　通常，主控芯片一方面連接存儲介質(zhì)，另一方面通過主機(jī)向上層的云計(jì)算、大數(shù)據(jù)以及人工智能的各種應(yīng)用提供支持。但存儲介質(zhì)和上層應(yīng)用一直在持續(xù)地發(fā)展，因而現(xiàn)在的主控技術(shù)已經(jīng)不能滿足需求，形成了啞鈴狀的計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)，如下圖。

　　可見，左邊是英特爾和AMD，引領(lǐng)了計(jì)算潮流，使得計(jì)算速度在過去15年中增加了數(shù)十倍;右邊是希捷、西部數(shù)據(jù)和三星等存儲器公司，使存儲的單盤容量在過去15年中增加了數(shù)百倍;而數(shù)據(jù)傳輸通道在過去15年中只增加了幾倍!

　　未來如果仍然是存儲和計(jì)算分離，那么做計(jì)算時數(shù)據(jù)都需要從存儲盤調(diào)到主機(jī)的內(nèi)存，傳輸帶寬將會成為一個非常大的瓶頸。

　　DPT：計(jì)算機(jī)歷史上的又一革新

　　回顧一下計(jì)算機(jī)顯示領(lǐng)域的革命。眾所周知，顯示和存儲是計(jì)算機(jī)的兩大外部設(shè)備，很多年前，顯示是由主機(jī)的CPU和顯示器的MCU共同完成管理和控制，但是由于像素的不斷增加，清晰度越來越高，原來的控制技術(shù)不能滿足需求。美國英偉達(dá)公司發(fā)明了GPU(Graphic Processing Unit)，應(yīng)用于PC、手機(jī)、服務(wù)器和人工智能等行業(yè)和領(lǐng)域，這是過去發(fā)生在顯示領(lǐng)域的革命。

　　同樣，在大數(shù)據(jù)和人工智能時代，存儲控制領(lǐng)域也需要一次革命。

　　大普微電子于2017年研發(fā)了數(shù)據(jù)存儲處理器芯片(Data-Storage Processing Unit，簡稱DPU)，在SSD硬盤內(nèi)實(shí)現(xiàn)計(jì)算和智能學(xué)習(xí)。其中包含Processing in Processing(PIS)技術(shù)。另有人工智能技術(shù)，可以大大優(yōu)化I/O，延長存儲壽命，盤內(nèi)計(jì)算可以大大減少總線數(shù)據(jù)量，減輕主機(jī)CPU的負(fù)擔(dān)。

　　與同行的比較

　　幾年前，就有人提出Computingin Memory，要把Memory和Computing結(jié)合，因此最關(guān)鍵的還是SSD Controller做得怎么樣。大普的人力資源足夠嗎?據(jù)悉，大普DPU芯片研發(fā)團(tuán)隊(duì)大概有30人規(guī)模，未來還需要更多優(yōu)秀人才加盟。

　　另據(jù)大普介紹，在2017年8月的全球閃存峰會上，大普曾與西部數(shù)據(jù)等公司進(jìn)行過深度技術(shù)交流，了解到國外公司研究的重點(diǎn)是在內(nèi)存(memory)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)計(jì)算，大普實(shí)現(xiàn)的是在SSD中進(jìn)行加速計(jì)算。

　　實(shí)際上，很多公司也認(rèn)識到了數(shù)據(jù)傳輸?shù)钠款i。例如硅谷有家Scaleflux公司，不過，他們的特色是在數(shù)據(jù)壓縮方面比較擅長，方法是基于FPGA做SSD。大普的特點(diǎn)是計(jì)算實(shí)現(xiàn)了很多功能，比如數(shù)據(jù)的查詢和排序、數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換，還有加/解密等功能;此外，在SSD盤上實(shí)現(xiàn)了人工智能的功能。

　　大普人很有“背景”

　　DPU概念首次由楊慶教授、李衛(wèi)軍教授和此次講演人楊亞飛博士提出，他們?nèi)艘彩枪镜膭?chuàng)始人。

　　楊慶教授在美國羅德島大學(xué)的終身教授，之前有過四次創(chuàng)業(yè)經(jīng)驗(yàn)，2013年最后一家公司Velobit被西部數(shù)據(jù)收購，當(dāng)年西數(shù)開始從機(jī)械硬盤(HDD)到固態(tài)硬盤(SDD)的轉(zhuǎn)型。

　　李衛(wèi)軍教授是中科院半導(dǎo)體研究所的研究員和博導(dǎo)，之前在美國羅德島大學(xué)做過訪問學(xué)者。

　　楊亞飛博士是美國羅德島大學(xué)博士，在美國高通擔(dān)任過8年技術(shù)主管。

　　大普公司經(jīng)過2年發(fā)展，現(xiàn)在已經(jīng)組建起了一支70人的團(tuán)隊(duì)，團(tuán)隊(duì)成員平均工作年限超過8年。

　　大普成立之初，曾榮獲深圳海外高層次人才“孔雀計(jì)劃”，并在答辯中榮獲第一名，獲得深圳市和龍崗區(qū)政府5000萬元的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)資助。創(chuàng)業(yè)至今已經(jīng)2年，擁有了30多項(xiàng)發(fā)明專利，其中有3項(xiàng)美國授權(quán)專利。

　　大普成立兩年。2016年7月大普獲得深圳市政府天使輪投資，2017年獲得國中創(chuàng)投A輪融資。

　　研發(fā)進(jìn)展

　　截至到目前，大普已經(jīng)完成了FPGA的產(chǎn)品原型。2018年和2019年的目標(biāo)是打造一款基于第三方主控的智能SSD硬盤，并實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。2019年大普的DPU將做ASIC流片，逐步實(shí)現(xiàn)芯片量產(chǎn)。