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| 本文作者： 包永剛 | 2019-08-29 18:52 |
雷鋒網消息，8月29日，阿里巴巴旗下半導體公司平頭哥發布SoC芯片平臺“無劍”， 由SoC架構、處理器、各類IP、操作系統、軟件驅動和開發工具等模塊構成，是面向AIoT提供的集芯片架構、基礎軟件、算法與開發工具于一體的整體解決方案。根據平頭哥的說法，無劍能夠幫助芯片設計企業將設計成本降低50%，設計周期壓縮50%。
為什么要推出無劍？
與其他產品一樣，無劍的推出也是應時代而生。據IDC(國際數據公司)預測，預計到2025年，全球聯網的IoT設備將達到416億臺，這些端上設備將產生的數據量是79.4 ZB ，相當于9萬億部時長2小時的高清電影，Gartner預測這400多億的IoT設備中有80%的將由AI加持。
巨大的市場前景吸引了眾多參與者，也讓AIoT成為了IoT之后的熱詞。芯片的算力作為技術前進的推動力，在任何時代都非常關鍵。但我們知道AIoT時代一個顯著的特點就是，對芯片的要求更多在于市場靈敏度，芯片研發比的是需求適配和成本。通用芯片無法適應小批量、定制化的需求，需要全新的、更加高效的設計方法。
平頭哥半導體研究員孟建熠認為，芯片設計方法正在進入新的時代。1990年到2000年是1.0時代，芯片設計基于AISC流程進行，每次研發新的芯片都需從電路開始重新設計。2000年以后，基于IP的模塊化的設計方法將行業帶入2.0時代，降低了芯片的開發成本和設計風險。AIoT時代需要更加高效的設計方法，這將推動芯片設計進入3.0時代——在基礎框架/模板基礎上，定制符合應用需求的芯片產品，以最快速度推向精準市場。
因此，平頭哥提出了芯片設計的“平頭哥模式”，具體來說，平頭哥模式以無劍平臺為核心，面向應用領域全棧開放集成，實現處理器、算法、操作系統等軟硬件核心技術的深度融合，打破傳統通用芯片時代IP授權商用模式成本高、使用難、周期長的局限，為企業提供芯片設計的全棧技術能力。
簡單來說，平頭哥模式具有全棧、開放、被集成三大特點。
雷鋒網了解到，“無劍”典出金庸小說。獨孤求敗四十歲前使用玄鐵重劍，“四十歲后，草木竹石均可為劍，漸進于無劍勝有劍之境。”
無劍如何實現降低50%的設計成本？
根據平頭哥的說法，無劍可為芯片設計企業提供基礎支撐，減少約80%的通用設計工作量，從而專注于20%的專用設計工作，能將AIoT芯片設計周期縮短50%以上，成本壓縮50%以上。
根據官方的說法，芯片設計成本降低50%來源于2個方面，第一，平臺化的設計方法讓IP能夠很快的接入到系統，IP支持成本大幅降低，IP的價格將大幅下降，第二，通過硬件平臺化和軟件平臺化的思路，研發上面的人力投入大幅降低。綜合來講有望將設計成本降低50%。
顯然，平臺化在成本降低方面至關重要。
平頭哥認為，平臺化的思路是減少芯片設計過程中的重復性的投入，50%以上的設計驗證工作是可以消除的，另外，如果平臺的各種模擬IP與代工廠工藝已經完成了驗證的話，可以跳過3個月以上的試生產（MPW）的階段，直接進入量產，通常芯片從設計到量產的時間可以達到9個月以內。
無劍平臺是集芯片架構、基礎軟件、算法與開發工具等一體的整體解決方案，具體包括：
面向硬件：具備一個多場景靈活可配置的異構AI加速引擎框架，用戶可以自定義。平頭哥提供神經網絡加速庫及異構編譯器技術，向芯片廠商提供多粒度的硬件抽象接口；芯片廠商可以根據硬件特征（面向語音芯或視覺），能快速對接到AI加速引擎。該引擎支持當前所有主流框架，幾乎所有的標準模型都能夠在上面一鍵部署；也提供一套便捷的自定義層開發接口。
面向應用開發：開發了一套標準統一的應用開發框架，同一個應用可以在不同算力的硬件上進行無縫遷移。為了進一步降低使用難度，提升開發效率，平頭哥集成開發環境融合該引擎，并添加一鍵部署、圖形化算力分析、異構多核聯合調試等功能，解決實際開發過程中最困難的問題。平頭哥表示，根據實際客戶開發數據的統計，整個軟件框架可為芯片廠商節省60%的AI基礎軟件開發成本，縮短方案廠商50%的應用開發時間。
軟件工具鏈：它不僅是基礎軟件，也是芯片推廣過程中必不可少的工具，軟件工具鏈的優劣很大程度上決定著芯片被使用的概率。基礎軟件非常重要，但商業變現難，通常不被產品公司重視。軟件生態是開發者能夠獲取資源的一個大環境，開發者總是愿意采用生態好、資源豐富的AI芯片產品。
也就是說，無劍平臺是SoC芯片平臺，它是AI芯片的芯片架構，支持第三方的AI加速引擎，同時包含AI必須的基礎軟件體系。由此帶來的優勢也十分顯著，官方稱，通過與第三方公司的合作實踐表明，基于全棧AI的開發套件在AI芯片的基礎軟件開發成本下降60%，用戶開發應用的周期下降50%。
無劍視覺AI平臺到底如何？
孟建熠介紹，性能方面，平臺的核心是平頭哥玄鐵高性能多核CPU，包含128位單指令多數據SIMD矢量擴展技術，主頻支持1G-2GHz。支持算力從0.5-16TOPS不等的神經網絡加速器，開放的架構能夠最大支持400Gbps的存儲帶寬。他還透露，平臺后續會支持HBM等更高帶寬的存儲。
另外，無劍視覺AI平臺支持視頻編解碼相關的核心IP，支持MIPI/PCIE/USB/GMAC等高速接口，提供豐富的可擴展的能力。視覺AI平臺還有一個重要的特點就是支持多個小的芯片擴展成算力更強的芯片，提升芯片的適配能力。
功耗方面，無劍芯片平臺采用大小核的架構，大核支撐神經網絡加速器實現高性能的計算，小核以MCU的方式管理片上的電源網絡、外圍的接口等。在大核關閉的情況下，待機電流可以小于10uA，相當于一塊手機容量的電池可以待機10年。同時，無劍平臺解決了待機情況下，DDR啟動的時間問題。孟建熠表示，這是一個非常重要的低功耗配套技術，是AI芯片拓展到電池領域的必要技術。
安全性方面，無劍平臺提供了硬件支持TEE安全技術，能夠將安全的信息隔離，應用無法直接訪問到安全資源。并且無劍的TEE安全技術已經通過了國際領先的Global Platform的兼容性認證。無劍還同時提供AliOS及其配套的安全基礎軟件，實現從端到云的全體系安全保護。
據雷鋒網了解，無劍視覺AI平臺已經應用于多家IoT公司的產品中，涉及的應用場景包括多媒體AI芯片、支付場景的AI芯片、AI視覺芯片、邊緣AI服務器芯片等。清微智能、大華、云天勵飛、博雅鴻圖、杭州微納等一批芯片公司與無劍SoC平臺進行了合作。
孟建熠表示，無劍視覺AI平臺是主要面向視覺AI場景開發的產品，會根據客戶的需求持續升級。今后無劍芯片設計平臺還將面向MCU、工業、安全、車載、接入等應用領域，持續推出面向領域SoC平臺。
對于平頭哥的這款新品，清華大學微電子所副所長、清微智能創始人尹首一教授表示：“敏捷設計是下一階段芯片設計領域發展的重點方向，軟硬件深度融合的有行業特點的芯片平臺讓芯片設計公司省去很多底層的芯片開發工作，更加專注于產品定義與核心技術本身，形成差異化的芯片產品，提升市場競爭力。”
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