创新驱动促进双循环,华夏芯聚焦核心IP的原始创新

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党的十九届五中全会通过的《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十四个五年规划和二〇三五年远景目标的建议》提出,要加快构建以国内大循环为主体、国内国际双循环相互促进的新发展格局。这是适应我国经济发展阶段变化的主动选择。经过长期努力,我国人均国内生产总值超过1万美元,需求结构和生产函数发生重大变化,生产体系内部循环不畅和供求脱节现象显现,“卡脖子”问题突出,结构转换复杂性上升。解决这一矛盾,要求发展转向更多依靠创新驱动,不断提高供给质量和水平,推动高质量发展。

目前IP是国内集成电路产业链供应链的关键短板之一,国内IP(特别是中高端处理器的IP)和EDA市场被国外厂商高度垄断,国外IP在中国的市场占有率超过85%。中国的芯片公司长期以来对国外IP的严重依赖,“卡脖子”问题尤为突出,急需集中力量打好关键核心技术攻坚战,补齐集成电路产业链供应链的短板。

IP是集成电路设计的创新之源,国产计算IP任重道远

IP就相当于建筑物的地基,有严格的专利保护。EDA相当于专用于建筑设计的工具软件。除开自己拥有核心IP的公司,其他99%的芯片厂商都相当于房地产公司,它们从IP供应商授权地基(IP),采用EDA软件将建筑物按照市场要求设计出来,然后将图纸交给建筑施工承包商(即台积电、中芯国际等代工厂)去施工,然后将建好的建筑物分割成一间一间的房子(芯片),待验收完成后,将房间(芯片)销售出去。

由于芯片领域的关键核心IP和EDA软件都掌握在少数国外巨头手里。而芯片领域的重要创新都源自于IP,不掌握核心的IP,芯片厂商能做的只是一些应用或者集成技术的突破。虽然这些突破也有可能是重要的创新,但我们必须清醒的认识到,这些应用或者集成创新都是在IP基础上的延伸,整个行业的“地基”仍然掌握在拥有核心IP技术的厂商手里。

从国内大循环与国内国际双循环的关系看,国内循环是基础,两者是统一体。国际市场是国内市场的延伸,国内大循环为国内国际双循环提供坚实基础。中国必须在核心IP领域实现从零到一的突破,才能为整个国家的集成电路崛起提供坚实的支点。在所有IP里面,以CPU和GPU为代表的计算类IP相当于芯片的大脑或者心脏,实现突破难度最大。与模拟芯片的IP不同,核心计算IP不仅需要考虑如何绕过巨头们的专利壁垒,还涉及到生态的构建;不光需要设计自主知识产权的指令集,还需要包括开发工具、库、应用开发案例、建设开发者社区等等一系列复杂的工作。

从过去30年的发展历程来看,计算IP的突破一般需要具备两个先决条件:一是技术的跨代发展,二是新的市场需求出现。以ARM的成长为例,ARM很好地捕捉了RISC精简指令集的技术路径和移动计算对于低功耗处理器的市场需求。今天,现代的处理器设计走向了异构融合的技术路径,人工智能等新应用成为芯片厂商竞争的新赛道,构建新的计算生态成为可能。

IP是整个集成电路产业链最上游的节点,投资周期长,但IP才是集成电路设计的创新之源。不构建自主创新的国产IP链条,中国的IC设计就永远改变不了被国外IP公司卡脖子的局面。IP的科技创新是畅通集成电路国内国际双循环的关键,加快国产IP的自立自强是畅通国内大循环、塑造我国在国际大循环中主动地位的关键。当然,与国外巨头相比,中国的IP设计公司不仅稀缺,而且实力弱小。中国IP设计公司仍然任重而道远,在最近方正证券的国产IP调研报告中,国产IP供应商包括芯原、华夏芯、华大九天等公司。

从异构芯片的底层IP开始,做芯片设计领域的原始创新企业

作为中国高端芯片的异构处理器IP和定制化芯片解决方案提供商,华夏芯选择从异构芯片的底层IP开始,从事芯片设计领域的原始创新,这是一条举烛衔光、道阻且长的荆棘之路。

以异构编程为例,计算任务要在多个供应商提供的不同计算单元上运行,比方说,有的AI计算首先需要在CPU或者DSP上进行任务分割或者处理,然后在AI加速器上进行目标识别,再将结果反馈到CPU进行下一轮的计算。要熟悉不同计算单元之间数据流的调度、交换和进行决策的机制,这些对于复杂的AI系统开发者来说都是门槛很高的难题。

这种耗费大量人力、物力的开发工作显然不适合全球大部分人工智能公司都是中小型企业的现状,所以华夏芯决定另辟蹊径,走了一条创新的异构设计道路。

华夏芯设计了创新的Unity统一指令集架构,此架构由一套基础指令集和面向不同应用类型的扩展指令集组成,结合以不同的微架构设计,就形成一套彼此高度融合的CPU、DSP、GPU和AI处理器异构设计平台。目前,华夏芯已经发布自主知识产权的Unity统一指令集架构和基于此架构的CPU、DSP、AI专用处理器系列IP,以及已经量产投片的多核异构GP8300 SoC芯片。

目前,基于华夏芯异构计算IP的芯片产品主要覆盖的场景是AI和5G等领域对计算有高需求、但是生态要求不高的应用,例如辅助驾驶、边缘计算、机器人、安防监控、工业互联网等等。除提供IP授权外,华夏芯还利用自主研发的IP平台为客户定制设计芯片。


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