“CPU+”異構計算時代，華夏芯通過HSA搶占高地

IP領域的黑馬

　　又一家本土處理器廠商——華夏芯脫穎而出!8月22-23日，“2016年全球異構計算HSA峰會”在京舉辦。華夏芯(北京)通用處理器技術有限公司是本次峰會的主辦單位之一。與會者注意到，HSA(異構系統架構)聯盟的主席John Glossner博士來自華夏芯，同時擔任其美國分部的首席執行官。

　　現在計算領域的熱門技術之一是異構計算，很多公司也正從做產品擴展到營造生態系統上。華夏芯抓住了技術和市場機遇，推出了融CPU、DSP和IVP(圖像和視頻處理器)等為一體的IP核。這匹黑馬從何而來，將如何進軍多核異構計算領域?為此，《電子產品世界》在參加會議之余采訪了華夏芯首席執行官李科奕先生。

主攻異構多核處理器IP

　　華夏芯是異構多核處理器IP核供應商，擁有全套完整自主知識產權的指令集、微架構和工具鏈，擁有多項基礎核心專利，基本形成知識產權保護門檻。公司在北京、美國等地設有研發中心。

從CPU到“CPU+”時代

　　華夏芯有個高起點——“CPU+”的多核異構計算。李科奕先生指出，我們現在面臨的不僅僅是一項單一的技術，而是“CPU+”新時代的來臨。這個新時代需要更強大的計算能力，更加嚴苛的功耗要求，更加方便使用，開發團隊更小，產品進入市場時間更快。這是一個從應用到軟件、硬件、標準的全方位改變。因此，必然要求CPU與更為擅長并行計算的GPU、DSP、FPGA、ASIC等各種計算單元的深度融合。異構計算是當前國際處理器發展的必然趨勢，“CPU+”時代已經呼之欲出。

　　對于“CPU+”，如果華夏芯單靠一己之力去打天下，恐怕很難成功。因此，需要借助HSA。HSA的定位是建立一個團結產業鏈上下游的商業模式，用“CPU+”來取代現在的傳統的CPU集成。未來，隨著半導體工藝的進一步提升，基于這種模式的“CPU+”芯片將成為應用廣泛的處理器平臺。

　　HSA標準的優點在于，以高效的方式實現了CPU、GPU、DSP等計算單元之間的協同運算，從而大大提高了系統的處理性能并降低了功耗。而華夏芯在自主指令集與HSA標準銜接方面，具有更高的工作效率，從而使芯片能表現出更優越的性能。

　　因此，基于華夏芯IP的處理器和SoC不論是計算能力，還是功耗，在應用上都具有一定的優勢，尤其適合深度學習、機器視覺、自動控制、無人駕駛、VR/AR等方面的各種應用。

　　華夏芯提供CPU+DSP+IVP“Unity”通用處理器和領域專用處理器的IP核產品、IP深度定制以及SoC芯片集成設計服務。

　　此次發布的64位CPU高性能處理器IP核基于華夏芯全自主核心技術，且符合HSA標準，與支持HSA廠商的軟硬件系統嚴格兼容。

HSA和其他計算架構的互操作性

　　全球做異構計算的主要有三大陣營，除了HSA，還有英特爾和IBM POWER都實力強大。三者的關系如何，是否有互操作性?

　　“HSA是完全開放的。”李科奕先生分析道。相對來說，英特爾陣營是完全封閉的，因為它是世界上唯一一家有能力什么都做的公司。中國企業較難跟英特爾合作，因為英特爾在市場和技術上的壟斷性，很難和它共同制定一個平等的游戲規則。POWER也是一個不錯的開放體系，其優勢主要在服務器上。

　　HSA的第一個優勢是覆蓋面比較廣，從運算量較小的產品到服務器都是開放的。第二個優勢是在嵌入式和移動計算領域很強，而這些領域英特爾不太擅長。

　　華夏芯提倡或者鼓勵中國更多的處理器公司，包括下游廠商一起來加入HSA，就是基于HSA的開放性、生態共建和資源共享。HSA的主席也提到，HSA所有的資源都是免費、共享、開源的，這對中國來說是非常有價值的。

異構的難點

　　華夏芯在未來兩三年之內主要面向嵌入式、低功耗市場。在該領域，華夏芯擁有比較完整的處理器設計技術。

　　在異構計算里碰到的難點，首先就是理解的人不多，尤其缺乏高端領軍人才。沒有人才就沒有話語權，我國跟國際發達國家之間人才儲備的差距還是相當大的。此次HSA峰會在北京舉辦的目的之一就是向國內進一步介紹基于HSA的異構計算。

　　其次，僅憑中國少數幾家公司是很難能形成異構處理器生態系統的，希望產業界互相理解、支持、合作、協同發展。

與本土處理器形成合力

　　那么，華夏芯與本土企業的合作進展如何?中國市場需要這么多的本土處理器種類嗎?

　　倪光南院士在本次大會上提到，世界上擁有不同指令集的處理器公司都到中國來有所發展，而且不管怎么樣都發展得還不錯，有的占領市場份額大，有的市場份額小。希望大家能夠形成合力，HSA具有跨平臺的兼容性，例如有的中國芯片設計單位可以采用華夏芯支持HSA的高性能、低功耗的處理器IP核與其自有的處理器IP核集成設計SOC。

　　此外，對于新的顛覆性領域——“CPU+”，大家都在同一條起跑線上。傳統CPU時代，我們再努力，也只能是國際壟斷巨頭的追隨者。現在我們能不能抓住機遇?現在除了英特爾有能力整合各種異構計算單元，別的企業都不具備這種能力，我們能做的就是建立聯盟，通過聯盟一起合作，共建生態系統。因此，華夏芯希望跟所有中國“芯”企業合作，形成一個合力，共同推動中國處理器的發展。

　　最后，在處理器領域里，不是說只有大公司才有機會，中小公司也有機會，但一定是在那種顛覆性的領域里才有機會。就像多年前，誰能預知諾基亞手機有一天會倒掉呢?誰會想到英特爾打不進移動市場?安卓最開始也是由小公司發明的。縱觀歷史，所有重要的跨代創新都是由中小公司最先推動的，例如AMD、ARM。同樣，現在華夏芯也在做這種顛覆性技術的研究。

適應性和安全性

　　華夏芯全部是自主知識產權，適應性很高。相反，芯片廠商即使獲得了國外IP供應商的架構許可，雖然也宣稱對客戶開放，但是客戶如果想進行修改或者優化，例如，增加一條指令，國外廠商可能不會支持這一要求。但是華夏芯所有的處理器IP核都基于自主的指令集、微架構和工具鏈，完全可以根據客戶的需求做深度的定制，支持不同應用的擴展。

　　除了適應性，還涉及安全性。很多時候中國有自己的應用場景，特別是在某些涉及信息安全的領域，要符合中國的安全可信機制的時候，就要做一定程度的修改，這時國外廠商能滿足這些要求嗎?可能挺難的。

發展路線圖

　　華夏芯目前圍繞著嵌入式、低功耗，面向新興市場，包括無人機、人工智能、機器人、AR/VR等新興市場。由于這些市場沒有壟斷，對創新公司是好機遇。華夏芯圍繞這些市場推三合一的體系架構(如圖1)，該架構可以很好地支持新興市場的圖像識別、人工智能等方面的應用。

異構融合

　　HSA是一個高層次的融合，它的標準從1.0到1.1，明年將發布的1.2的版本會更好地解決兼容性問題。

　　那么，華夏芯和其他公司IP的融合容易嗎?答案是肯定的。例如，客戶用了其它公司的CPU，只要依托HSA規范，完全可以很方便地采用華夏芯的DSP核和IVP核。華夏芯不僅給客戶提供三合一的完整方案，但也不排斥與其他處理器核的融合，相反，華夏芯IP核在異構融合方面保持了比較好的靈活性。

小結

　　在“CPU+”時代，不僅僅是來自同一個廠家，應該是不同廠家的產品匯聚在一起。華夏芯基于CPU、DSP、IVP等處理器IP核，通過HSA打造生態系統，希望與國際大廠站在同一舞臺上，并盼望有更多的中國“芯”伙伴通過HSA聯盟攜手合作。

參考文獻：

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本文來源于中國科技期刊《電子產品世界》2016年第8期第15頁，歡迎您寫論文時引用，并注明出處。