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半導體芯片如何助力AI應用實現?臺積電和格芯的大咖這樣說

Nick 來源:電子發(fā)燒友網2018-12-28 我要評論(0 )   

在2018年和2019年這兩年,中外廠商AI芯片量產和上市的新聞層出不窮。小編為工程師來梳理一下,看看英特爾、英偉達、超微、華為、阿里巴巴幾家的動作。

在2018年和2019年這兩年,中外廠商AI芯片量產和上市的新聞層出不窮。小編為工程師來梳理一下,看看英特爾、英偉達、超微、華為、阿里巴巴幾家的動作。


1、2018年5月下旬,英特爾全球副總裁兼人工智能產品事業(yè)部總經理Naveen Rao表示,英特爾正在開發(fā)第一個商用神經網絡處理器產品英特爾Nervana NNP-L1000(Spring Crest),計劃在2019年發(fā)布。


2、2018年6月初,英偉達正式發(fā)布了全新AI芯片“Jetson Xavier”,在CEO黃仁勛看來:“這臺小電腦,將成為未來機器人的大腦”,將該芯片的使用范圍清晰定義在機器人領域。

3、2018年8月,英偉達圖靈芯片(Turing)臺積電大量以12納米投片,9月底已經開始出貨。


4、首度采用臺積電7納米的超微移動加速處理器(APU)架構芯片,最快2018年底至2019年上半年出貨。


5、據臺灣工商時報報道,華為自行研發(fā)的云端運算AI芯片,包括采用臺積電12奈米的Ascend 310及采用臺積電7奈米的Ascend 910,預期在2019年第二季推出。


6、12月16日,阿里巴巴成立的芯片公司平頭哥(上海)半導體已經在上海完成注冊,阿里巴巴首席技術長、達摩院院長張建鋒透露,阿里首款AI芯片預計2019年下半年面世。這款芯片將應用在阿里數據中心、城市大腦和自動駕駛等云端數據場景中。


“AI芯片是AI技術發(fā)展過程中不可逾越的關鍵階段,不管有什么好的AI算法,要想最終得到應用,都必然通過芯片來實現。” 清華大學微電子所所長、中國半導體行業(yè)協(xié)會集成電路設計分會理事長魏少軍斷言,芯片是實現人工智能的當然載體。

圖:清華大學微電子所所長、中國半導體行業(yè)協(xié)會集成電路設計分會理事長魏少軍


在珠海舉辦的ICCA2018年會上,中國半導體行業(yè)協(xié)會集成電路設計分會理事長魏少軍教授指出,集成電路設計產業(yè)蓬勃發(fā)展,芯片設計企業(yè)再次大幅度上升,全國共有1698家設計企業(yè),比過去一年暴增了23%。1600多家無晶圓廠設計公司,有AI方面產品的公司也有不少,產品如何落地,值得思考。


作為全球晶元代工龍頭的臺積電,其董事長張忠謀對外界表示,無論人工智能(AI)、5G等新應用,都脫離不了運算,因此,運算未來輝是非常普遍被需要的技術。而運算是集成電路(IC)的基本,未來無論什么殺手級產品出現,都需要IC,也讓IC產業(yè)長期看好。

圖:臺積電董事長張忠謀


張忠謀預料,運算(computing)在未來將會非常重要。他指出MIT新設立運算學院,是個跨學系的學院,原本機械、電子、電機等系所都可以來運算學院修讀運算課程,5G和AI的根本都是運算。


張忠謀分析指出,大陸之所以可以誕生寒武紀等AI芯片獨角獸,主要是因為大陸有人才和國內龐大的市場。這點和美國市場相同,比如Google, Facebook,這些獨角獸能夠成功,前提是很大的國內市場。


臺積電中國業(yè)務發(fā)展副總經理陳平陳平觀察這一波 AI 熱潮需要具備三個關鍵:海量數據、算法、技術工藝。AI 最先的要素是有“海量數據”才能成立,所有的場景推演和訓練都要有數據在背后做依據,如果想要做一個 AI 產品,但沒有數據庫做基礎,那評估的時候就要打個問號!


兩個關鍵點是算法和工藝,半導體工藝技術是臺積電的強項,IC 設計客戶要追求極致,有好的算法不夠,算力也很重要,用 7 納米就是比 28 納米的算力強,目前臺積電是唯一 7 納米工藝技術的提供者。寒武紀、華為海思、比特大陸都是臺積電的重要客戶。

圖:格芯市場總監(jiān)朱宇


格芯市場總監(jiān)朱宇在12月21日的《人工智能落地應用與趨勢》論壇上,指出,半導體給AI應用帶來了實現的可能性。他分析說:從云端到Edge端,AI應用分為三個大類:主要集中在AI訓練和inference,代表廠商是Google和英偉達;在自動駕駛領域,采用AI是減輕駕駛員在駕駛途中的精力。做自動駕駛,需要車在實時性環(huán)境中反應,需要強大的計算平臺和AI芯片;在邊緣(Edge)端,AI算力提升產品體驗,真正改變生活形態(tài)的挑戰(zhàn)部分。比如家里的空調根據家中人數多少,自動調節(jié)溫度和濕度,又比如智能門鎖,監(jiān)控人的進出,為芯片設計的廠商帶來思考,用那種工藝實現AI算法。

從云端的AI處理器的趨勢,經過多年的演進,從CPU到GPU到FPGA,在做云端訓練和處理器,大家都在定義自己的架構,這種芯片需要先進工藝,做云端訓練,ASIC是必然之路。


服務器90%市場使用的是X86架構,做一個芯片要替代X86, 再加上AI功能,需要更長的過程。加速芯片+服務器芯片,這是比較現實的模式。


AI流程是怎樣的?訓練一個神經網絡,把訓練好的神經網絡灌到芯片上,以車為主,車子在使用當中,不斷有新數據產生和輸入,已有的神經網絡會做處理和判斷,云端不斷訓練神經網絡,終端門店不斷將神經網絡最新配置到更新車載上。AI的子應用,包括人臉識別、自動駕駛,都是這樣的套路。


他指出,大公司在云端AI創(chuàng)新更容易成功,中小型和初創(chuàng)公司在某個細分領域做一些子創(chuàng)新,做AI應用落地更容易找到市場機會。


從工藝角度,業(yè)界對AI客戶分為兩個級別:第一、在數據中心做訓練的AI芯片,需求是高效和功耗,先進工藝,效能要高,實現互聯(lián)互通,采用高帶寬Memory,2.5D/3D封裝(3/2.5D與多個HBMS或GDDRS的集成)。為了未來新的形態(tài)GDR5+GDR6,芯片內部嵌入的Memory也比較多,是一個很大的芯片。第二、邊緣端普遍算力不足,這類客戶對AI芯片的功耗非常敏感,要考慮功耗與成本的平衡。


手機Soc芯片是頂尖制程最主要應用領域,麒麟980芯片作為首發(fā)商用7nm工藝制程手機Soc,麒麟980在指甲蓋大小的尺寸上塞進69億個晶體管,實現了性能與能效的提升,相較上一代處理器在表現上提升75%,在能效上提升58%。為了7nm制程的研發(fā),華為投資遠遠超過了3億美元,如果是數據中心使用的AI芯片,面積是麒麟980芯片的幾倍,不是一個小公司可以開發(fā)的。


朱宇強調,在邊緣(Edge)端的創(chuàng)新空間巨大, 終端上普遍存在AI算力不夠的情況?!拔铱吹降娜四樧R別、圖像處理加上AI處理引擎,對Memory需求沒有那么高, 邊緣端對功耗非常敏感,要考慮功耗和成本的平衡。”

AI芯片有三大發(fā)展趨勢:第一、追求更高性能;第二、從CPU到FPGA的進展可以在沒有芯片設計公司的情況下進行,3、遷移到ASIC需要一個充足的設計團隊。



原創(chuàng)作者:章鷹

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