安謀科技“核芯動力”重磅發布，XPU如何定義智能計算新時代？
作為信息技術革命時代最根本的基礎，算力的演進已經成為各路芯片企業提升市場競爭力的重要驅動力。尤其是全面數字化時代的來臨，無論是智能手機、汽車亦或是各類物聯網設備，都需要進行各種高頻海量的數據傳輸和轉換。
但基于CPU架構和工藝提升帶來的算力演進已經日趨減緩，尤其隨著數字化、萬物互聯的到來，設備之間彼此互聯，每個設備都有自主決策、實時產生數據、實時處理數據的需求。因此，全面數字化的時代需要海量的新計算，新計算架構是提升百倍算力的一個必要基礎。
安謀科技執行董事長兼CEO吳雄昂
Arm CPU、GPU加上工藝的演進，從第一代iPhone到iPhone 12，算力提升達到了280倍。未來，這樣的提升還需要呈10倍、百倍地增長，安謀科技執行董事長兼CEO吳雄昂表示：“自2018年成立以來，安謀科技不僅繼承了Arm在中國的CPU業務，助力Arm CPU累計出貨量超過200多億片。更重要的是，我們從2018年成立開始就全面布局針對數字化時代的新業務，從人工智能處理器到視頻處理器到物聯網處理器等等，4條產品線全部量產，有上億片的出貨量，全國有90多家合作伙伴，29家實現流片和量產。”
為此，安謀科技正式發布新業務戰略和品牌。據記者了解，安謀科技的新業務戰略是基于Arm的生態系統和自主新架構的生態系統的雙輪驅動戰略，吳雄昂告訴記者：“不僅僅要在CPU方面繼續開發兼容Arm架構的CPU，更重要的是，在新架構方面，我們開發了自主的XPU架構，以XPU自主架構為核心，我們將打造下一代融合計算平臺。另外，CPU+XPU融合計算平臺將為我們下一代智能數據流計算提供核芯動力。從CPU到NPU、VPU再到ISP等等，這樣一個融合計算可以智能化地融合各種計算元素，減少數據流搬運之間產生的功耗。同時能夠提供針對數據流的全面解決方案。”
安謀科技的“XPU”究竟是什么？
XPU這個概念，可能很多業內人士都不陌生。畢竟，宏觀意義上的XPU，并非是某幾家企業特有的專利，這個名稱在如今大到英特爾，小到創業公司的產品命名中多有體現。
但安謀科技此次的“XPU”，意義卻頗為不凡。在過去，從CPU到NPU、VPU再到ISP，每個計算單元都是獨立的，合作伙伴往往需要從多個供應商那里把這些IP根據場景重新定義、二次開發、裁剪和優化，在新的高密度數據流計算環境當中，這是一個巨大的挑戰，“針對這樣的挑戰，我們根據場景，重新定義融合計算架構、新的指令集、處理器IP、系統軟件、設計服務。不同的計算單元根據使用場景進行重新定義、組合以及架構融合，優化數據搬運，降低功耗，提升效能，給我們合作伙伴提供一個完整的交付方案。”吳雄昂告訴記者。
而XPU的問世，對于安謀科技來說，是一大重要里程碑，安謀科技新業務副總裁張曉波解釋道：“XPU定義了全新的融合計算架構，為智能數據流處理提供平臺基礎。即超域架構，其中主要核心是以高密度數據流處理為中心的專有核心計算單元，同時域處理部分也引入了智能架構，另外，也會支持架構擴展進行算力的堆疊。由此，新的超域架構可以高效地進行智能數據流的處理。”
目前，XPU的新架構具有靈活、高效、專用及支持豐富產品組合等特性。其中，高靈活性表現在可以根據計算密度的需求，動態來分布負載；高效率部分能夠基于場景調度XPU，提高整體計算效率；高性能部分可以用新的架構提升性能，并且實現超低功耗。
此外，也可以支持豐富的XPU產品組合。產品涵蓋了多IP的產品組合，其中包括“周易”NPU、“山海”SPU、“玲瓏”ISP、“玲瓏”VPU等產品線。XPU產品構建出的子系統可以完美地支持智能物聯網、自動駕駛及新型數據中心等。
一場史無前例的“融合計算”革命？
安謀科技作為一家SoC廠商，利用自有優勢來進行資源整合，也是為了將話語權牢牢把控于自己手中。畢竟，如今的國內芯片生態圈中，已經出現越來越多的頗有規模的IP提供商，這對于安謀科技來說，自然也構成了新的挑戰。因此，整合自身的傳統優勢，成為當下最具可行性的解決方案。
XPU代表多個計算單元整合的融合結構。在IP發展的過程中，隨著技術或者是市場應用的場景逐步明確化，加之軟硬件明確化以后，當中的很多模塊逐漸就變成了IP，這也是CPU或者是VPU的由來。但在新一代的智能計算中，很多東西還沒有完全固化，不論是在NPU、ISP還是其他很多新的計算方法上，的確有很多架構還在不斷演進，針對不同的場景應用，各廠商不得不對這些傳統的模塊進行不斷地演進和調整，在這個過程中就形成了很多效率上的挑戰。
吳雄昂指出：“我們作為一個SoC廠商，比如核心IP是‘123’，但‘456’是不同供應商提供的，‘456’以后又有‘789’可能是新的IP模塊，需要我們自己研發或者是共同定制。在這個過程中，如何做到核心模塊之間的互聯和優化是一個很大的挑戰，因為不同的模塊與不同的廠商、不同的開發者之間有不同的標準、不同的接口，這對數據搬運方面是一個很大的挑戰，對底層軟件、中間件、上層應用的優化也都構成了很大的挑戰。”
比如當今市場上大火的NPU，整個生態相對來講就比較割裂。CPU從當年的二十幾家企業演進到今天，雖已經歷了幾十年，但CPU指令集或者是整個CPU的算力創新相對來說是缺乏的，未來更多的新增算力是在NPU上，但NPU現在極為分散。雖然團隊當中的人越來越多，需要支持的場景和生態算法越來越多，卻不見得能夠有足夠的資源去支持。
這也是安謀科技打造XPU指令集的原因，通過對指令集架構與工具鏈的共享，各廠商可以基于此發揮自己的核心IP能力，同時也能盡快地推動軟硬件的對接與應用生態的落地，這是XPU指令集核心的關鍵點。
吳雄昂表示：“我們的目標是逐步把CPU、NPU、VPU這些主要模塊的主要場景進行定制化和優化，再把這幾個模塊重新融合，打造融合計算架構平臺。這樣針對不同的應用場景和不同的域（domain）我們有更好的效率。同時在模塊之間，我們將對數據搬運進行優化，這對整個效能的提升是非常有意義的，基本上我們的XPU架構就是基于這樣的構想。”
從需求端來看，張曉波告訴記者：“最近在與不同的廠商的溝通中，我們了解到車廠、互聯網廠商對算力的需求非常高，造芯的熱情和需求也非常強烈，同時，他們對AIoT的各個場景，包括AR和數據中心等的整體要求也走向專業化。像IPC市場更多偏向ISP，希望把有關AI的東西放進來，在這個基礎上，很多廠商對智能以及數據流的專用處理提出了非常強的需求。”
不久前的7月15日，安謀科技也成立了智能計算產業技術創新聯合體（ONIA）。張曉波表示：“當時，吳雄昂先生就提出了需要下一代的計算域架構來滿足相應的需求和挑戰 ，我們稱之為超域架構（xDSA），它主要的特點一是用專用的數據流處理，二是多計算域，三是擴展，尤其是針對大算力的廠商和車廠的需求，可以提供多樣化的支持。從需求的角度上說，我們標準的IP產品線，包括‘周易’NPU、‘星辰’CPU、‘山海’SPU 以及‘玲瓏’ISP和‘玲瓏’VPU，這些產品都提供了非常好的支撐。”
基于此，安謀科技的核芯動力將針對未來不同應用場景的定制，對車、數據中心等熱點市場的支持也有一定的思考。通過超域架構，可以更好地做新的融合，未來也會陸續有新的技術推動，包括合作伙伴的產品落地等。同時，安謀科技也已經制定了未來五年的發展規劃，后續將增加包括像XPU子系統產品線、PDG物理IP等多元的產品組合，也將通過生態共建、共享等方式去豐富整個產品線，進而提供更多樣化的產品組合賦能業界各類應用場景。
