芯東西（ID：aichip001）
編 | 韋世瑋
芯東(dong)西(xi)2月21日消息，據EE Times報道，EE Times正在對美國、歐洲和亞洲共約60家(jia)AI芯片(pian)創企進行研(yan)究，其(qi)中既包括重(zhong)新設(she)計(ji)可編程邏輯和多核設(she)計(ji)的公(gong)司，也有自研(yan)全新體系架(jia)構的公(gong)司，以及使用神經擬態（類腦）和光(guang)學計(ji)算等(deng)未(wei)來(lai)技(ji)術的芯片(pian)公(gong)司等(deng)。
隨(sui)著神經網絡技(ji)術的(de)不(bu)斷發(fa)展，業界對加速AI性(xing)能的(de)需求(qiu)越(yue)來越(yue)高，世界各(ge)地亦涌現出了大(da)量(liang)的(de)AI芯(xin)片創(chuang)企，持續研發(fa)不(bu)同的(de)芯(xin)片技(ji)術。與此(ci)同時，這(zhe)一行業的(de)爆發(fa)也吸引(yin)了大(da)量(liang)的(de)風險(xian)投(tou)資資金，從(cong)而使行業擁有了研發(fa)新(xin)(xin)型計(ji)算架(jia)構，以(yi)及開拓新(xin)(xin)技(ji)術方向的(de)資本。
基于此，EE Times從這來自三大洲的60家AI芯片公司中，選出了最具代表性和發展潛力的十家。根據這些公司產品的定位和應用范圍，主要被用在數據中心、終端和AIoT設備這三大領域。以下內容基于EE Times對(dui)這十家芯片創企的介紹編譯：
一、數據中心：邊緣計算應用廣泛
若根據應用(yong)(yong)范圍劃(hua)分，數據中心也(ye)屬(shu)于邊緣計算技術的(de)應用(yong)(yong)領域之一。
什(shen)么是邊緣計(ji)算(suan)？它主要在(zai)和生成或收集數(shu)據(ju)相(xiang)同的位置(zhi)（或附近）處(chu)理數(shu)據(ju)，涉及網關或集線器(qi)設備，以及可加速單個AI應用(yong)程序的本(ben)地服(fu)務器(qi)。
從應用(yong)上看(kan)，數據中心的(de)服務器還能夠(gou)用(yong)來加速醫(yi)(yi)院或(huo)醫(yi)(yi)學研究機構(gou)中，X射(she)線(xian)或(huo)CT掃描(miao)的(de)圖像分類，或(huo)者是從工廠車(che)間接收狀態數據并(bing)進行處理。
1、Graphcore
總部位于英國布里(li)斯托爾的Graphcore一(yi)直(zhi)受到行業(ye)關(guan)注。在早(zao)期一(yi)輪(lun)融(rong)資中(zhong)，該公司(si)的估值就(jiu)已超(chao)過10億美元，成為西方首批AI芯(xin)片獨(du)角獸之一(yi)。
性能(neng)方面，該公司的IPU（智能(neng)處(chu)理單元）芯片擁有大(da)規模并行架構(gou)，具有1200多個(ge)(ge)專用內核(he)，每個(ge)(ge)內核(he)可運行6個(ge)(ge)程序線程。
與此同時，它還(huan)有(you)大量(liang)的片(pian)上(shang)存(cun)儲(chu)器(qi)(qi)、數百兆的隨機存(cun)取存(cun)儲(chu)器(qi)(qi)（RAM），以及45 TB存(cun)儲(chu)器(qi)(qi)帶(dai)寬，能夠讓整個機器(qi)(qi)學(xue)習模(mo)型(xing)存(cun)儲(chu)在(zai)芯片(pian)上(shang)。
此外，Graphcore的IPU芯片還(huan)可用于戴爾服務器中(zhong)的邊(bian)緣計算應(ying)用程序。
▲Graphcore的IPU芯片
2、Groq
Groq由谷歌原(yuan)TPU核(he)心(xin)團(tuan)隊的(de)8名成(cheng)員(yuan)成(cheng)立，目前該公(gong)司已擁有70名員(yuan)工，并籌(chou)集了6700萬(wan)美(mei)元(yuan)資金。
去年，Groq曾發布(bu)一(yi)款1000 TOPS的芯(xin)片架構，專門針(zhen)對計算機(ji)視(shi)覺、機(ji)器(qi)(qi)學(xue)習和其他AI相關(guan)工作負載的性能(neng)需求而設計。同時，它(ta)的張量(liang)流處理器(qi)(qi)（TSP）主要面(mian)向數據中(zhong)心(xin)應用和自動駕駛汽車領域(yu)。現階段，該器(qi)(qi)件已在PCIe板(ban)上采樣。
除此之(zhi)外，該(gai)公司(si)還(huan)堅(jian)持(chi)“以(yi)軟件為先”，其(qi)編譯(yi)器能處理硬件中的控制功(gong)能，例如執(zhi)行(xing)計劃等(deng)。Groq的軟件還(huan)可(ke)精心編排所有數據流和所需時序，以(yi)確保計算不會(hui)出現(xian)停頓(dun)，并在編譯(yi)時完全可(ke)預測延遲、性能和功(gong)耗。
3、Cerebras
Cerebras以重振(zhen)晶圓級(ji)芯片計劃(hua)而知名，該計劃(hua)曾在(zai)1980年代被半導體(ti)行業所放棄。
該公(gong)司研發了一塊(kuai)面積(ji)約為46225平方毫米的巨大芯片，將40萬個內核與(yu)18 GB內存封裝(zhuang)在84個處理器(qi)塊(kuai)上，能耗達到15 kW。
雖然這些參數看起來過于龐大(da)，但實際上，Cerebras研發這一芯片的(de)目的(de)是用它來替(ti)代數千個GPU的(de)工作。
該公司(si)表示，他們已(yi)經解決(jue)了以往困(kun)擾晶圓級設計的問(wen)題(ti)，例(li)如良(liang)率(lv)（繞缺陷走線），并(bing)研發(fa)了可以抵抗熱(re)效應的封裝技(ji)術。
資金方面，目(mu)前(qian)Cerebras已經籌集(ji)超(chao)過2億美元的(de)資金。與此同時，該公司(si)還透露(lu)，他們(men)的(de)機(ji)架系(xi)統(tong)已在少(shao)數(shu)客戶的(de)數(shu)據中心里開始運(yun)行。
▲Cerebras的巨型芯片
4、寒武紀
寒武紀是中國(guo)最早的(de)AI芯片創企之一，2016年脫(tuo)胎(tai)于中國(guo)科學院，由同樣(yang)出身(shen)于中國(guo)科學院的(de)兩兄弟創立。
寒武(wu)紀認(ren)為，CPU和(he)通(tong)用GPU（GPGPU）指令(ling)集(ji)在加速神經(jing)網絡方面(mian)缺乏敏(min)捷性，因此他們開發了自(zi)己的指令(ling)集(ji)架構(gou)(gou)（ISA）。這(zhe)是(shi)一(yi)種集(ji)成了標量、矢(shi)量、矩陣、邏輯和(he)數據的負載存儲架構(gou)(gou)，還擁有傳輸和(he)控制指令(ling)。
寒武紀(ji)的(de)第一(yi)個產(chan)(chan)品(pin)Cambricon-1A主要面向智能(neng)手機和其他終端設備，如無人機和可穿戴設備。此外，寒武紀(ji)還發布了邊(bian)緣(yuan)計(ji)算(suan)芯(xin)片(pian)思(si)元220，性(xing)能(neng)為8 TOPS、能(neng)耗為10 W，進一(yi)步(bu)填(tian)補該(gai)公司在邊(bian)緣(yuan)計(ji)算(suan)產(chan)(chan)品(pin)中的(de)空(kong)白(bai)。
目(mu)前，寒武紀是全球最(zui)有價值的AI芯片創企之一，至(zhi)今已(yi)籌集(ji)2億美元資金，市場估值達到25億美元。
二、終端應用：計算機視覺與自動駕駛為主
“終端(duan)”是指網(wang)(wang)絡末端(duan)的(de)設(she)(she)備(bei)，其收集和處理數據都(dou)在同一設(she)(she)備(bei)內部。終端(duan)的(de)產(chan)品(pin)范(fan)圍包括(kuo)安防攝像(xiang)機、消費(fei)電(dian)子產(chan)品(pin)和家(jia)用(yong)電(dian)器等，以及自動駕駛汽車和智能手機等某些可用(yong)作網(wang)(wang)關(guan)或端(duan)點的(de)設(she)(she)備(bei)。
1、Hailo
Hailo成立于2017年，由以色列國(guo)防軍精銳情(qing)報部門的前任(ren)成員在以色列特拉維夫成立。目前，該(gai)公(gong)司擁有約60名員工，已籌(chou)集了2100萬美元資金。
據悉，該公司的AI協(xie)處理器Hailo-8性能為(wei)(wei)26 TOPS，能效為(wei)(wei)2.8 TOPS/W，主要面向ADAS（高級駕駛(shi)員(yuan)輔(fu)助系統）和自(zi)動駕駛(shi)應用(yong)而設計。
從結(jie)構上(shang)看，它混合(he)了內存(cun)、控制和(he)計(ji)(ji)算模塊，并通過軟件(jian)分配相鄰的模塊來計(ji)(ji)算神(shen)經網絡的每(mei)一層(ceng)。同時，Hailo-8芯片將于2020年(nian)上(shang)半(ban)年(nian)開(kai)始實現(xian)量產。
▲Hailo的AI協處理器Hailo-8
2、耐能（Kneron）
耐能成立(li)于2015年，總部位于美(mei)國圣(sheng)地亞(ya)哥(ge)。目前，該公司在(zai)圣(sheng)地亞(ya)哥(ge)和(he)臺灣地區(qu)共擁有員工150名，已(yi)獲資(zi)金(jin)7300萬美(mei)元。
據了解，耐能的(de)(de)第一代KL520芯(xin)片已被(bei)幾家(jia)公司(si)宣布使用，其2019年也(ye)實(shi)現了數百萬美元的(de)(de)營(ying)收成(cheng)績。
性能方面(mian)，KL520芯片還針對卷積神經網(wang)絡（CNN）進行(xing)了優(you)化，在0.5W（相當(dang)于0.6 TOPS/W）下(xia)運行(xing)的性能為(wei)0.3 TOPS。同時，它還能應(ying)用于IP安防攝像機中的面(mian)部(bu)識(shi)別、智(zhi)能門鎖(suo)和(he)門鈴。
耐能表示，他(ta)們(men)已開(kai)(kai)始研發(fa)用(yong)于人臉識(shi)別的神經(jing)網絡，并將它和(he)IP一同(tong)用(yong)來開(kai)(kai)發(fa)神經(jing)處理單元（NPU）。與此(ci)同(tong)時，該公司(si)的第二代芯片將于2020年夏天(tian)上(shang)市(shi)，能夠加速CNN和(he)遞歸神經(jing)網絡（RNN）。
▲耐能的KL720芯片
3、Mythic
Mythic在2012年密歇根大學成立，如今位于得克薩(sa)斯(si)州奧斯(si)汀市。現(xian)階段(duan)，Mythic已籌集了8600萬美元資金，將用于開發(fa)模擬(ni)計算芯片。
該芯片基本(ben)采用基于閃存晶體管的(de)(de)內存處理器技術，與(yu)CPU和GPU相比，Mythic的(de)(de)芯片在功耗(hao)、性能和成本(ben)方面均有優勢(shi)。
實際上，內(nei)存處理器并不是什么新(xin)鮮(xian)事(shi)物。但Mythic表示，他們已經(jing)研發(fa)出(chu)一種(zhong)補償和校準(zhun)技術(shu)，能夠消除噪(zao)聲并實現可靠的8位計算。
此外，Mythic計(ji)劃出售(shou)獨立芯(xin)片以(yi)及多芯(xin)片處理卡。由于(yu)該設(she)備可(ke)以(yi)處理30 FPS的高清視(shi)頻圖(tu)像，因此Mythic的主(zhu)要(yao)目(mu)標市場之一是安(an)防(fang)攝像機(ji)(ji)，以(yi)及用于(yu)安(an)防(fang)攝像機(ji)(ji)系統的本地聚合器(qi)。
值(zhi)得一提的(de)是，Mythic的(de)CEO Mike Henry在今年的(de)CES 2020上表示，其芯片將很(hen)快進入采樣階(jie)段。
4、地平線
地平線(xian)成立(li)于2015年(nian)，目前已(yi)經擁有500多(duo)名員工，專(zhuan)利超600項。截止(zhi)2019年(nian)底，該(gai)公司已(yi)籌集(ji)6億(yi)美元資金(jin)，市(shi)場(chang)估值高達30億(yi)美元。
地(di)平(ping)線(xian)的(de)大(da)腦處理(li)單元（BPU）最初是為計算機視覺應用(yong)而(er)設計，其(qi)第二代(dai)BPU擁有(you)64位多(duo)指令多(duo)數據（MIMD）內核，能處理(li)所有(you)類型的(de)神(shen)經網(wang)絡，還可通過(guo)稀疏神(shen)經網(wang)絡來預測(ce)目標的(de)運(yun)動和場景(jing)解(jie)析(xi)。
據了解，地平線的第三代(dai)BPU將為決策算(suan)法、深(shen)度學習(xi)之外的AI提(ti)升加速性能。
目前(qian)，地平(ping)線擁(yong)有(you)兩條產品(pin)線，分別是(shi)面向(xiang)自動駕駛領域的征程系列(lie)(lie)，以及面向(xiang)AIoT領域的旭日系列(lie)(lie)。
第一代征(zheng)程和旭日系列處理器(qi)于2017年12月推出，第二代基(ji)于BPU 2.0的芯(xin)片(pian)(pian)也在2019年發(fa)布。據稱，征(zheng)程2.0芯(xin)片(pian)(pian)在2 W功率下(xia)能夠提供4 TOPS的L3/L4自(zi)動駕駛性能，并結合了(le)地平線自(zi)身的感知算(suan)法，實現90％的核心利(li)用率。
▲地平線(xian)的征程處理器(qi)
三、物聯網：AI推理性能與低功耗需求高
這一類別的(de)(de)劃(hua)分包(bao)括具有微控制器計算(suan)級別的(de)(de)芯片，它(ta)們(men)能夠在資源(yuan)受限(xian)的(de)(de)環境中以超(chao)低功(gong)耗運行。
在(zai)這一(yi)情況(kuang)下，終端設備上的AI推(tui)理性能(neng)就顯得(de)十分重要(yao)，因為它(ta)不僅能(neng)降低延(yan)遲、節省(sheng)(sheng)帶寬、幫助保護(hu)隱私，同時(shi)還能(neng)節省(sheng)(sheng)數據到云射頻(pin)（RF）傳輸過程中的能(neng)耗。
1、GreenWaves
GreenWaves成立于2014年，總部位于法國格勒諾布爾(er)，是RISC-V開(kai)源(yuan)生態中最早的芯片供應商之(zhi)一。
該(gai)公(gong)司在一個超低(di)功耗機器(qi)學習應(ying)用(yong)處(chu)理(li)器(qi)中，使用(yong)了多個RISC-V內核，用(yong)于電池供電的傳感設備(bei)。此(ci)外，GreenWaves還依賴其(qi)自(zi)定義指令集擴展，以方(fang)便DSP操作和實現AI加速的最低(di)功耗。
GreenWaves的第(di)二代產品GAP9使用了10個(ge)RISC-V內核。其(qi)中，一個(ge)內核用作結構(gou)控(kong)制器，剩余九個(ge)內核則(ze)組成(cheng)了計算(suan)機群，控(kong)制器和(he)集群位于單(dan)獨的電(dian)壓和(he)頻域，因此它們僅在必(bi)要時才消耗功率。
同時，該芯片還采(cai)用了最(zui)先進的(de)FD-SOI工藝(yi)技(ji)術(shu)，以進一(yi)步降低(di)功耗。
據(ju)GreenWaves提(ti)供的數據(ju)，GAP9在160×160幅圖像上運行預訓練模型MobileNet V1時，通道(dao)縮放比例為0.25，僅需12ms。
2、Eta Compute
Eta Compute成立于2015年，在美(mei)國和印度共擁有35名(ming)員工。目前，該公司(si)已(yi)籌集(ji)1900萬美(mei)元資金，產(chan)品已(yi)進(jin)入樣品階段。
Eta Compute為超低功耗物聯(lian)網設備中的AI處理(li)設計了兩個(ge)核心，分別(bie)為Arm Cortex-M3微(wei)控(kong)制器內核和(he)一個(ge)DSP微(wei)處理(li)器。
據了解，這兩個核心均使用了Eta Compute的動態電(dian)壓和頻率縮(suo)放技術，以盡可能(neng)低的功率水平運行，而無需使用鎖相環（PLL）。
其AI工作負載在軟件的分配(pei)下(xia)，還可在一個或兩個核(he)心上運行(xing)。同(tong)時，該技術能(neng)夠以100μW的功率預算，將圖像處理(li)和傳(chuan)感(gan)器融合。
此外，Eta Compute還(huan)針(zhen)對在ECM3532器件(jian)上(shang)運行的超低功耗(hao)應用，對神經網絡(luo)進(jin)行了優化。
文章(zhang)來源(yuan)：EE Times
