要做中國的ADI！這家獲億元投資的國產廠商已開始商用化
后摩爾時代，現有馮諾依曼計算系統采用存儲和運算分離的架構，存在“存儲墻”與“功耗墻”瓶頸，嚴重制約了系統算力和能效的提升。為了打破這種制約，提高芯片運行的效率，神經擬態、模擬/模數混合計算和感存算一體相互交叉的技術應運而生。
而九天睿芯是世界領先的將這幾個領域的技術融合的很好并且開始商用化的公司，正為國內后摩爾方向技術突破作出特色貢獻。
最近，芯八哥“走進產業鏈”欄目記者采訪了九天睿芯聯合創始人兼首席技術官楊曉風博士，探討在后摩爾時代下的背景下，九天睿芯當前的發展情況及對感存算一體創新架構演變的看法。
模擬和AI雙戰略驅動，語音處理芯片ADA100已經大規模量產
據了解，九天睿芯成立于2018年，致力于高性能模數混合感存算芯片的設計、銷售，是全球新型感存算一體架構技術領域的領導者。
“我們現在產品主要分了兩個大的方向，一個是高性能模擬，即我們的高速ADC的產品；另一個是AI方向，就是我們的感存算一體相關的產品。按照定義的不同，感存算其實又可以分為兩部分，一部分是感知，目前我們有自己的一些信號處理的技術。另一部分是存算，就是基于技術創新把存儲和運算放在一起的一個存算一體的架構。” 楊曉風對芯八哥記者介紹道。
經過持續多年的研發，九天睿芯AI方向已經形成多個系列產品，其中又以ADA100語音處理芯片和ADA200視頻處理芯片為代表。據公司透露，ADA 100等效算力為1Gops，最低功耗為20uW，僅同性能數字芯片十分之一的功耗，三分之一的成本，目前該產品已經實現大規模量產出貨，廣泛應用于可穿戴、AR/VR、AIoT設備等場景。
作為九天睿芯當前階段的主打產品，ADA100除了功耗和成本的優勢外，其芯片面積也比競品更小，可以直接合封在麥克風里面。 楊曉風指出：“公司在麥克風合封這一塊，已經和歌爾股份、共達電聲等行業TOP客戶進行了深度合作，預計今年會有百萬級別的一個銷量，在供應鏈問題解決后，明年的銷量應該可以達到千萬級別。”
共達電聲攜手九天睿芯聯合發布智能麥克風
資料來源：共達電聲
此外，九天睿芯首款視覺應用的感存算一體新型架構計算芯片ADA20X于2021年5月已經流片成功，可同時支持基于幀的相機和事件相機的處理。據公司介紹，ADA200是一個4T的神經網絡的處理芯片，相比傳統數字芯片，ADA200具備更低功耗以及超高的能效比（20Tops/W），驗證完之后，在明年中旬就會進行出貨，主要應用在IOT或者AR/VR等對功耗要求比較高的場景。
值得一提的是，除了AI芯片外，九天睿芯應用于高精密儀器、車載激光雷達的高性能模擬芯片也即將量產。“我們高性能模數轉換器ADC已經完成了mbw驗證，現已研發的兩顆芯片的精度和采樣速率達到了500MSps/3GSps，14bit，均在國內處于研發領先期，即使和國外大廠的競品相比，也基本上不落下風。現在已經準備向客戶送樣，預計明年年初就會開始批量出貨。” 楊曉風說道。
以“ASP+ADC+ADA”的形式實現架構創新，立志做智能時代的感存算架構芯片引領者
九天睿芯的神經擬態感存算一體架構作為集成電路后摩爾時代新型架構之一，是基于類腦計算，通過模數混和的形式，以實現感存算一體的功能。
不過，九天睿芯設計的芯片從思路上與傳統方式有所不同，其采用的ASP（Analog Signal Processing）+ ADC + ADA（Analog Digital Acceleration）的架構芯片將感、存、算集合為一體,通過直接在原始模擬信號中實時處理傳感器數據以及使用在內存中做混合信號計算，來突破傳統信號采樣頻率的限制以及馮諾依曼架構的 “內存墻”瓶頸，從而根據應用需求提高計算的面積效率、能量效率或者時間效率。
九天睿芯感存算一體架構
資料來源：九天睿芯
“這個技術創新其實可以追溯到我們創始人團隊在博士期間做的一些科研性項目。當時是做模擬預處理，就是說傳統的信號鏈是把原始傳感器信號經過ADC轉成一些數據，然后進行一些DSP的信號處理，最后再做一些NPU的那種算法推理。” 楊曉風分析稱，“我們是把DSP和ADC都集成在我們的ASP上，通過我們的模擬預處理的技術，可以在節省功耗的同時讓面積也進一步縮小。和傳統的數字芯片相比，其功耗和面積就會降至原來的1/3或者1/5的水平。”
這樣的架構創新雖然看起來很有吸引力，但實際操作起來技術壁壘卻相當高。
楊曉風表示，要實現ASP+ ADC + ADA架構其實工藝處理起來非常復雜，難度要比傳統架構更高。因為它是一個數模混合的芯片，數模混合會比傳統的數字芯片更難。因為你要控制良率、工藝、溫度、電壓變化的情況下，還能達到比較高的性能，需要具有模數混合電路、存內計算、卷積計算等多領域的綜合性思維以及極具創新的研發團隊才能有所突破。
值得強調的是，經過九天睿芯研發團隊不懈的努力，基于該創新架構的產品不但已經落地，而且產品還打入了眾多頂級客戶的供應鏈體系。公司還透露，通過架構創新后，能夠讓設計出來的芯片產品不再嚴重依賴于傳統數字芯片對晶圓制程工藝節點的需求——即在相同的制造工藝下，公司的感存算一體芯片能夠在功耗、性能、體積等指標上優于同行競品。
“孔雀人才”創始團隊，已獲億元產業和政府引導基金投資
眾所周知，集成電路設計行業屬于技術密集型行業，產品升級換代及技術迭代速度較快，持續的研發投入、技術升級及新產品開發是保持競爭優勢的重要手段。而要實現產品和技術的不斷更新迭代，一個優秀的研發團隊不可或缺。
談及研發團隊，九天睿芯的陣容可謂是非常豪華。據了解，目前公司在深圳、上海、成都、瑞士合計團隊人員近百人，成員均畢業于世界名校，如瑞士聯邦理工、新加坡南洋理工大學、清華大學、北京大學、澳門大學等。除了由7位青年科學家組成的深圳市孔雀人才團隊外，其他核心成員也曾就職于TI、ADI、海思、IMEC、Qualcomm、意法、瑞昱等半導體知名企業，在芯片設計開發、計算架構及深度學習等領域擁有10年以上的工作經驗。
九天睿芯研發團隊學習及工作背景
資料來源：九天睿芯
技術研發方面，目前公司的研發主要包括模擬、數字、驗證、算法等幾個領域。“除了硬件之外，軟件也有10個人左右的團隊在做。”楊曉風表示，“我們把一些參考算法給到客戶，這樣他們在使用我們芯片的時候，就會更容易上手。”
在談及研發重點時，楊曉風指出，未來公司的研發重點還是會在ADC和AI上。因為ADC不一樣的精度、采樣速率、帶寬等指標有很多，它其實可以延伸很多產品出來。現在我們只是做了1-2款高速ADC產品，后面我們也會做一些中等采樣率、中等精度的ADC去覆蓋不同的產品，讓客戶有更多的選擇；然后AI這一塊，因為算力和復雜度呈正相關，算力越高的產品，意味著它的復雜度將呈指數增長，所以我們的主要的規劃是從小中算力再往大的算力上去做。
值得注意的是，半導體行業除了是技術密集型行業和人才密集型行業外，也是典型的資本密集型行業，燒起錢來也是毫不含糊。如果要研發更大算力的產品，對資金的需求也會相應的水漲船高。
“現在其實整個行業競爭也是比較激烈，你要吸引人才，就得在待遇各方面都要有所提高，因此公司在人力成本的費用一直以來都比較高。除了人力成本外，隨著半導體上游成本不斷向下游轉移，公司在采購端的成本也越來越高。因為現在上游供應商都在漲價，包括流片、代工、封裝等成本都在上漲，整個行業其實都是處于一個成本上升的一個狀態。在這樣的背景下，如果我們想要把過程走的快一點，那么就需要大量的資金作為支撐。” 楊曉風說道。
記者了解到，雖然九天睿芯成立較短，但是憑借著優秀的創始團隊和經過市場檢驗的產品，已經獲得了眾多行業內有影響力的資金認可。據公司介紹，此前公司就獲得了由韋豪創芯和浦東科創聯合領投，華義創投、磐纏投資以及上海物樞跟投的億元級A輪融資，主要用于新產品研發和人員擴充方面。
楊曉風指出：“我們現在的股東除了創始人劉洪杰博士外，主要是一些產業資本和政府引導基金。比如產業資本有摩爾半導體產業投資基金、韋爾股份等；政府引導基金主要有深圳政府引導基金、義烏金控、浦東科創等，此外還有陸奇博士奇績創壇創業營數百萬Pre-A輪投資。在上一輪融資后，目前我們也緊接著在做下一輪的融資，為公司明年大規模上量做準備。”
在談及未來的展望時，楊曉風表示，公司未來主要還是針對高性能模擬產品ADC和AI兩大業務去拓展，ADC主要是覆蓋更多的應用場景，而AI方面會支持更多傳感器，然后圍繞著算力和能效比繼續去優化，通過技術和工藝的更新往應用場景還有客戶需求去不斷迭代我們的產品。
“公司未來的愿景是成為智能時代的ADI，因為ADI所擅長的就是模數混合信號芯片，而九天睿芯的混合信號感存算一體芯片是這些傳統混合信號芯片的延伸。” 楊曉風補充最后說道。
