全球異構計算三強鼎立 我國高端芯片產業(yè)迎新機遇

　　自2010年起，全球主流芯片廠商均加大新一代異構多核處理器芯片(片內異構)的研發(fā)力度。2015年10月，AMD發(fā)布全球第一款支持HSA標準規(guī)范的片內異構(CPU+GPU)多核桌面計算機處理器芯片;ARM和Imagination預期在2016年推出支持HSA架構的異構處理器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的三核異構處理器內核的IP核及產品;聯發(fā)科發(fā)布了片內異構處理器的路線圖;高通、三星以及英偉達和IBM正在合作研發(fā)片內異構處理器產品。

　　由此可見，異構處理器大規(guī)模應用的爆發(fā)期即將到來。預計未來全球范圍內，在手機、平板及其他嵌入式芯片等高性能移動計算領域，異構多核芯片市場規(guī)模約20億片，銷售額約400億美元;在臺式電腦、筆記本電腦及工業(yè)控制等個人及專業(yè)計算機領域，市場規(guī)模約3億片，銷售額約550億美元;在大數據、人工智能等高性能計算機領域，市場規(guī)模約1000萬片，銷售額約200億美元。當前，全球正在研發(fā)片內異構處理器IP核的公司主要有ARM、Imagination和北京華夏芯，已經推出或者計劃推出異構多核處理器芯片的企業(yè)主要有AMD、Intel、高通、英偉達等。

　　全球HSA、OpenPOWER等異構計算產業(yè)聯盟其主要目標有兩個：一是主導制定與異構計算相關行業(yè)標準、規(guī)范，推動產品互操作性測試和驗證;二是聯盟成員合作共建異構計算全球應用生態(tài)，共同抗衡Intel公司在異構計算領域強大優(yōu)勢。目前異構計算領域在全球影響最大、最先推出產品的HSA聯盟是2012年由美國AMD公司發(fā)起，由約60家處理器設計、工具設計、軟件設計等公司以及大學等科研機構共同組成。該聯盟成員有AMD、ARM、高通、三星、聯發(fā)科、德州儀器、Imagination、LG、華夏芯、華為等公司。聯盟主要目標是：主導制定異構計算相關行業(yè)標準與規(guī)范，推動產品互操作性測試和驗證;聯盟成員合作共建異構計算全球應用生態(tài)。基于HSA頒布的軟硬件系列接口標準和規(guī)范，業(yè)界可以設計非常豐富的產品，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)到云端服務器等絕大多數設備。華夏芯在HSA聯盟中首次提出將DSP納入HSA系統(tǒng)構架及編譯支撐，為異構系統(tǒng)的擴展做出了重要貢獻。

　　將推動我國高端芯片產業(yè)

　　異構多核計算芯片及系統(tǒng)可廣泛應用于高性能計算機、桌面計算機、智能終端等消費類電子產品以及裝備制造、國防軍工等各領域。

　　首先，異構多核計算芯片具有優(yōu)勢。與傳統(tǒng)同構多核計算芯片相比，異構多核計算芯片優(yōu)勢主要體現在如下方面：一是性能與功耗優(yōu)勢。在同等功耗條件下，異構多核計算芯片大幅提升計算效能。二是產品開發(fā)優(yōu)勢。異構多核計算芯片基于嚴謹標準體系，不同種類處理器單元之間能有機融合和對接，大幅降低產品開發(fā)門檻，使更多開發(fā)者可加入應用和產品開發(fā)創(chuàng)新。三是差異化創(chuàng)新優(yōu)勢。在兼容相關標準前提下，異構計算鼓勵芯片設計人員自由選擇處理器單元，甚至可以設計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)構建優(yōu)勢。異構計算芯片在軟、硬件之間實現解耦，不同廠商芯片部件之間實現無縫對接和整合，在生態(tài)共建方面具有著巨大優(yōu)勢，大幅降低傳統(tǒng)單核與同構多核時代生態(tài)瓶頸所帶來的研發(fā)障礙。

　　其次，芯片級異構計算推動我國高端芯片產業(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等架構授權，但設計高端芯片所需IP不夠豐富，我國相關技術團隊對其獲授權架構尚不能實現完全解構。如不能完全掌握IP核技術，那么一旦授權中止，仍存在斷貨及安全風險，因此目前不能算自主可控。同時我國雖已在MIPS等指令集核心芯片上取得一定技術與市場進展，但后續(xù)生態(tài)環(huán)境的建設仍面臨巨大挑戰(zhàn)。指令集并沒有優(yōu)劣之分，任何一個完備指令集都能夠用來編程實現用戶給定的任務，生態(tài)環(huán)境建設是指令集優(yōu)劣唯一評價標準。