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2019-06-14 21:10:13新京報 記者:李玉坤 王貴彬 編輯:張暢 白爽
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人臉識別、存算一體……雙創周上的那些“中國芯”

2019-06-14 21:10:13新京報 記者:李玉坤 王貴彬

多款擁有自主知識產權的芯片,其設計、封裝測試、生產加工全都在國內完成。

新京報訊(記者 李玉坤 實習生 韋安)信息時代,芯片成為科技創新的焦點。今年雙創周的北京會場上,多款擁有自主知識產權的芯片集中亮相,吸引了眾多目光。

 

這些芯片很多是產學研結合的成果,例如已經很有名氣的龍芯,是中科院計算所2001年開始研發的,如今已經累積了十幾年的基礎。2010年,中科院和北京市政府共同出資,成立公司,將龍芯處理器的研發成果產業化。

 

其他芯片大多與高院和科研院所緊密聯系。例如設計出可重構芯片的清微智能團隊,脫胎于清華大學微電子所;現場展示的存算一體芯片,則獲得了北京航空航天大學的支持。


雙創周北京會場的芯片展區。新京報記者 王貴彬 攝


記者發現,多款芯片已經用到了40納米以下的工藝制程。例如龍芯3號系列處理器的最新升級產品,制造工藝是28nm,四核64位,主頻已經突破1.5GHz。

 

這些芯片的設計、封裝測試、生產加工全都在國內完成。“整個設計都是我們自主完成的,聯系了專門的封裝廠進行封裝,國內有很多封裝廠已經很成熟。”清微智能首席技術官歐陽鵬告訴記者。

 

知存科技現場負責人易金剛介紹,自家公司存算一體芯片的原型驗證、設計、流片加工等工序,也都在國內完成。“國內現在有足夠的人力和資源做這些工作,公司已經申請了40多項最核心的專利。”

 

可重構芯片

超低功耗下實現人臉識別

 

清微智能的展臺上立著一塊屏幕,只要觀眾走上前,臉部就立刻被識別。

 

歐陽鵬告訴記者,這個圖像芯片是公司研發的可重構芯片之一,可運用在一些圖像智能領域,比如門鎖、智能攝像頭、人臉支付等產品。

 

芯片的特點是超低功耗。

 

“目前大部分電子門鎖都是電池供電,低功耗芯片非常有優勢。 而且這塊芯片搭載了AI引擎和3D引擎,就是人工智能的一個計算引擎,再加上一個能實時進行3D信息提取的引擎, 使得芯片在發揮人工智能功效時更安全,這個產品會在9月量產。”歐陽鵬說。

 

 除了低功耗,清微智能研發的芯片另一個主要特點是可重構,這是公司的核心技術。

 

歐陽鵬解釋,所謂可重構,就是沒有把整個電路做“死”。 例如,人臉檢測和語音識別是兩個應用、兩個算法,對應的是兩個不同的電路,“這兩個不同的電路,我們只用一顆芯片,切換一下,就能從一個電路變成另外一個電路。”

 

“實現這一技術有很多難點,比如如何讓電路切換更加高效,這方面用了很長時間才實現相對穩定。”歐陽鵬說。


雙創周北京會場展示的晶圓。新京報記者 王貴彬 攝


存算一體芯片

打造不需要云端網絡的智能AI

 

如今,電腦、手機已經進入千家萬戶。消費者選購電腦或者手機時,有兩個指標繞不過去,就是電腦的CPU和硬盤容量,在手機上一般稱為運行內存和機身容量。

 

這兩個指標分別對應運算能力和儲存容量,但很少有人想過,這兩項功能為何要分開運行。此次雙創周的北京會場上,有一款芯片實現了合二為一。

 

“我們是唯一一家能在國內應用這套技術的公司。”易金剛解釋,“儲存和運算分開,數據進行交互時就會產生大量的數據吞吐。舉例來說,進行音頻信號或視頻信號處理時,要把圖像從存儲單元取出,然后進行各種各樣的運算,再把結果返回去,這一過程中數據的一進一出,就是數據吞吐。隨著我們對視頻和語音等應用的需求越來越大,數據吞吐率成為技術發展的瓶頸,把計算和存儲盡可能融合在一起,是一個解決方案。”

 

這款芯片的應用瞄準了可穿戴式產品、門控智能鎖等終端,可以不依靠云端就打造一個智能AI。

 

“目前AI有幾大主流分支,其中最重要的就是神經網絡計算,通過不斷迭代和推理過程來完成AI計算,很多大公司在做,但是需要借助云端服務。我們這個產品把云端放到端點這邊來解決,把神經網絡學習和計算中最復雜、最耗代價的部分通過存算一體芯片來完成。”易金剛說。

 

以智能耳機為例,芯片經過訓練后,能學習音量增大、音量減小、上一首、下一首、開機、關機等關鍵詞,因為采用神經網絡計算模式,匹配度極高。“未來U盤能實現加密功能,使用前,說一下設定的密碼,或者說‘今天天氣不錯’,U盤就能解密。”易金剛說。


現場展示的放大器模塊。新京報記者 王貴彬 攝


光子芯片

讓光提供運算力 已經小批量試點應用

 

去年10月的雙創周上,清華、北大、北交大等高校博士生創業研發的光子人工智能芯片惹人關注。團隊負責人白冰告訴記者,他們正在趕制第一批光計算產品訂單,沒有趕上今年的雙創周。

 

讓光提供算力,可能超出普通人的理解。白冰解釋,電子芯片在計算速度和功耗方面會有瓶頸,光子人工智能芯片則是依托硅基光子集成技術,在內部用光完成矩陣運算與數據交換。這一計算過程與人工智能算法高度匹配,計算速度比普通電子芯片快。

 

光子芯片的另一大優勢是低功耗。白冰解釋,相較于傳統電子計算芯片(FPGA等),用硅光技術完成人工智能計算的主要任務(矩陣運算),可節省4/5以上的功耗,大幅降低數據中心與企業自有機房的運維電費。2018年,我國全年數據中心耗電量接近1500億度,采用光子計算技術可每年節省1000億以上的運維電費,打造清潔高效的新型數據中心。


第一臺光子智能計算服務器原型機。受訪者供圖


去年雙創周之后,光子芯片頗受關注。作為國內首個光子智能芯片研發團隊,去年底,他們與中關村科技園區順義園管理委員會簽約,項目落戶順義。今年,團隊推出首款商用光子計算服務器LightC,可用于數據中心和企業自有機房的人工智能計算任務,為智能制造、智能交通、安全生產、流程管控等領域提供底層算力支撐。

 

白冰介紹,光子芯片的設計、加工、封裝、測試全部在國內完成,擺脫了對外國高制程光刻機的依賴。目前,光子計算服務器已在國家應急管理部、中國電信、中國移動的數據中心開展小批量試點應用,預計2020年開始推向邊緣計算企業自有機房市場。

 

新京報記者 李玉坤 協作記者 王貴彬

實習生 韋安 編輯 張暢 白爽 校對 吳興發

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