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“一芯多用”!“青大芯一号”发布,支持大量数据并行处理
2022年06月21日 17:18 数码 来源:青岛新闻网 编辑:李倩
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在日前举行的2022年山东省院士专家科技合作专题对接会上,“青大芯一号”技术成果对外发布。这款由青岛若贝电子有限公司与青岛大学芯片设计与应用研究所合作完成的自主可控的自适应芯片采用高速可变逻辑实现自优化调度,以低功耗支持大量数据并行处理,在国内处于领先水平,已获得中国、美国、加拿大发明专利,并于上月通过测试,此次经由专题对接会正式推向市场。

数据处理从“小作坊式”变为“规模工厂式”

当前,市场需求更新迭代迅速,芯片应用呈现“碎片化”趋势,多样化但是小量需求成为芯片市场高速增长点。在这种形势下,传统架构的芯片要同时满足“所有需求”难度极大,且研发成本过高;异构集成的自适应芯片则可以适应用户多样化需求,其研发成为大势所趋。“青大芯一号”就属于后者。它颠覆了传统芯片架构,以“CPU(中央处理器) 高速动态可重构”架构,形成自适应动态可重构芯片。

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青岛大学芯片设计与应用研究所所长、青岛若贝电子有限公司董事长吴国盛用形象的比喻为记者做了一次“科普”:传统CPU芯片对数据进行单核串行处理,逻辑固化不可修改,多核处理之间需要相互等待且功耗高,每个CPU就像“小作坊”,同一数据需要执行完一个指令再去执行下一个,循环式作业;而自适应芯片采用高速可变逻辑实现优化调度,可以以低功耗支持大量数据并行处理,就像“规模化工厂”,每个模块拥有不同的数据处理功能,可以同时运行,流水式作业。因此,“青大芯一号”可以在串并行计算之间自由切换,实现一体化运作,这就为“一芯多用”奠定了基础。

据了解,一种架构的芯片设计难度已经是很多企业难以达到的高点,同时拥有两种架构并达到有效融合,更是难上加难。作为“80后”的吴国盛曾在美国留学并先后任职于行业巨头沃尔夫勒姆研究公司(产品为Mathematica数学工具)和赛灵思公司(现在并入了AMD超威半导体公司),2014年,他带着自主研发的EDA工具(一种可视化芯片设计软件)回国并创办若贝电子有限公司,投入自适应芯片的研发,经过8年攻关,研制出沉芯异构芯片和“青大芯一号”。据介绍,在工艺和功耗相当的情况下,该款芯片的计算能力比传统芯片高几十倍到百倍。目前国内对芯片的需求主要依赖进口,每年的市场总量达到几千亿元,预计5-10年内还要翻一倍。而“青大芯一号”诞生于自主开发的源代码,相应的软硬件开发平台亦自主可控,性能优越的同时还具有价格优势,将成为相关领域市场格局的“改写者”。

让机器人从“单一功能智能体”变成“多面手”

这种自适应芯片适用于哪些领域呢?吴国盛告诉记者,“青大芯一号”是一种通用高性能芯片,可用于高可靠领域、物联网、家电、机器人等诸多领域。例如在高可靠领域,该款芯片具有异常自修复功能,芯片部分损坏仍可使用;在机器人领域,该款芯片可以在不同环境切换不同功能,满足用户“一芯多用”的需求。

目前,“青大芯一号”正在进入家电领域,已经与一些行业巨头启动合作。像洗衣机、冰箱、空调、燃气灶等,都可以实现智能化,但现阶段所谓的“智能家电”大多只能进行数据采集,然后把数据上传到云端进行处理。这导致的后果是,数据量很大,且大量数据本质上是无意义的,而云端却要耗费大量算力来处理这些无用的信息。如果采用自适应芯片,就可以对大量数据进行本地处理,继而传输结果。这样一来,家电就具有了“末端智能”,不但可以降低云端服务器的计算压力,而且可以更好地实现本地化、实时化人机交互,“智能”拓展设备原有的服务功能。

更具“未来科幻感”的是自适应芯片在机器人领域的应用。在吴国盛看来,目前市场上的智能机器人多是“单一功能智能体”,比如扫地机器人只会扫地,炒菜机器人只会炒菜;消防机器人只负责灭火,遇到障碍物不具有清障功能。实际上,未来的机器人应该是具有复杂问题处理能力、多功能、软硬件皆可重构的“多面手”,而想要实现这一点,就离不开自适应芯片。未来的机器人将拥有标准化的接口,配备多种不同功能的机械臂,在不同的应用场景下,可以自动进行软硬件切换,满足用户的多样化需求。

记者还了解到,为了培养更多自适应软件领域人才,吴国盛主编的《数字集成电路设计》已于2020年由高等教育出版社出版并应用于青岛大学,该教材将数字电路、EDA、信号处理、图像处理进行了课程融合,采用自主可控的EDA工具实现,解决了集成电路教育领域的卡脖子问题。他还与多所高校合作开发课程体系,未来该课程体系将进入省内省外多所高校。


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关键字:芯片,青大芯一号
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