許居衍院士：摩爾定律已死，可重構(gòu)AI芯片前途可期

　　雖然目前離真正的人工智能還有一段距離，但人工智能的創(chuàng)新、發(fā)展、落地速度非常迅速。普華永道統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，到2030年，中國(guó)、美國(guó)與歐洲的AI產(chǎn)業(yè)規(guī)模將分別達(dá)到7.0萬(wàn)億美元、3.7萬(wàn)億美元、2.5萬(wàn)億美元。李開(kāi)復(fù)曾說(shuō)過(guò)，中國(guó)的數(shù)據(jù)優(yōu)勢(shì)將是美國(guó)無(wú)法比擬的。

　　對(duì)于AI技術(shù)快速發(fā)展，扮演核心角色的芯片首要任務(wù)就是提供更高算力。在今天舉行的第十六屆中國(guó)集成電路技術(shù)與應(yīng)用研討會(huì)暨南京國(guó)際集成電路技術(shù)達(dá)摩論壇上，中國(guó)工程院院士許居衍先生進(jìn)行了“AI浪潮與芯片架構(gòu)創(chuàng)新”的演講。

　　GPU推動(dòng)AI掀起第三次浪潮，芯片在AI演變中扮演中心角色

　　許院士開(kāi)篇便表明，摩爾定律已死，人工智能萬(wàn)歲的觀點(diǎn)。同時(shí)，許院士指出在AI爆發(fā)之前，ICT從未如此與芯片緊密相連。芯片在AI演變中扮演了中心角色，算力的需求又給芯片帶來(lái)壓力。

　　支持這一觀點(diǎn)的分析是，AI浪潮、計(jì)算浪潮、芯片浪潮發(fā)生時(shí)期大致重疊，即三種創(chuàng)新浪潮的關(guān)鍵時(shí)間節(jié)點(diǎn)大致相同。這說(shuō)明半導(dǎo)體的變化在ICT演變中扮演了關(guān)鍵角色。

　　人工智能在1956年被提出，如今已有62年的歷史了，當(dāng)下正處于第三次浪潮時(shí)期。三次浪潮的核心分別是神經(jīng)元、專(zhuān)家系統(tǒng)以及深度學(xué)習(xí)，AI的發(fā)展依賴(lài)于算法及硬件。

　　計(jì)算演變浪潮表明，如今已經(jīng)進(jìn)入到了“片上式”階段，并行處理成為主流，這個(gè)時(shí)代的應(yīng)用特色就是數(shù)字智能。片上計(jì)算呼應(yīng)半導(dǎo)體創(chuàng)新。

　　許院士認(rèn)為，芯片技術(shù)恰是計(jì)算與IT革命的引擎。GPU推動(dòng)AI掀起第三次浪潮，算力需求牽引SoC進(jìn)入超算，片上超算開(kāi)啟泛在計(jì)算時(shí)代，架構(gòu)創(chuàng)新?tīng)恳酒稍倬幊蹋芍貥?gòu)芯片繼續(xù)推動(dòng)AI再掀浪潮。

　　盡管芯片編程技術(shù)也在不斷發(fā)展，從封裝編程、軟件編程、硬件編程發(fā)展到軟硬雙編程。但不可回避的是，芯片如今受限于硅技術(shù)(Dennard Scaling難以為繼)、馮·諾依曼(指令流導(dǎo)致算力上不去)兩大方面存在的問(wèn)題。因此，許院士提出，新時(shí)代應(yīng)該聚焦于架構(gòu)創(chuàng)新。

　　對(duì)于架構(gòu)創(chuàng)新，許院士指出系統(tǒng)視野、多片和堆疊架構(gòu)、異構(gòu)架構(gòu)是最主要的三大方向。其實(shí)，異構(gòu)芯片已占據(jù)AI絕大部分的天下，GPU、FPGA、ASIC也是大眾所關(guān)注的焦點(diǎn)。

　　半導(dǎo)體亟需開(kāi)啟新征程，可重構(gòu)AI芯片前途可期

　　馬爾科姆-佩恩曾提出半導(dǎo)體三種創(chuàng)新模式，即顛覆性創(chuàng)新、指數(shù)性創(chuàng)新與循環(huán)性創(chuàng)新，但目前已遇到發(fā)展瓶頸或者發(fā)展到盡頭。以指數(shù)性創(chuàng)新為例，許院士認(rèn)為摩爾定律已經(jīng)失效，所以指數(shù)創(chuàng)新模式并不是AI芯片創(chuàng)新的最佳途徑。

　　許院士曾提出許氏循環(huán)理論，其預(yù)測(cè)的最后一個(gè)浪潮將是u-rSoC(用戶(hù)可重構(gòu)SoC)。在此次論壇上，許院士表示，半導(dǎo)體將沿著循環(huán)模式發(fā)展，2018年~2028年將進(jìn)入U(xiǎn)-rSoC浪潮，這個(gè)時(shí)代的特點(diǎn)是片上泛在計(jì)算和萬(wàn)物智能。

　　此外，許院士指出，目前半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)實(shí)際存在無(wú)效益的繁榮、產(chǎn)品(硬件)難度增大、產(chǎn)品研發(fā)費(fèi)用增高盈利空間下降等三大問(wèn)題。那么，就需要開(kāi)啟新的征程，比如拓寬硬件開(kāi)源業(yè)務(wù)、提升半定制技術(shù)。

　　在許院士看來(lái)，RISC-V值得關(guān)注，可重構(gòu)“白片”( rSoC)將大有可為。

　　可重構(gòu)芯片具有低功耗、高性能、安全性、靈活性、并行性、低成本的特點(diǎn)。目前，國(guó)內(nèi)有兩款可重構(gòu)芯片，分別是清華Thinker可重構(gòu)AI芯片和南大RASP可重構(gòu)芯片。這兩款芯片都表現(xiàn)出了優(yōu)異的性能。