最近，谷歌的系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施副總裁阿米特·瓦達(dá)特(Amit Vahdat)在一篇博客文章中表示, 谷歌將會(huì)用“位于同一芯片上或一個(gè)封裝內(nèi)的多個(gè)芯片上的SoC”，去逐漸替代“組件集成在一塊用幾英寸長(zhǎng)的電線隔開(kāi)的主板”，“SoC就是新的主板”，這個(gè)方向?qū)⑹恰肮雀璧南乱徊健薄?/p>

Amit這么一說(shuō)，聽(tīng)起來(lái)好像谷歌還在用著20年多前的計(jì)算機(jī)，主板上有各種各樣的分立功能芯片，谷歌急需提高系統(tǒng)集成度來(lái)降低主板上互聯(lián)電路的成本，提高性能。但實(shí)際情況真的是這樣嗎？

下圖是一塊幾年前的Intel Xeon服務(wù)器處理器的單socket主板，可以很清楚的看到，除了中間占了最大面積的處理器槽位以及網(wǎng)絡(luò)芯片外，整個(gè)主板上只剩下各種物理接口、電源管理、電阻電容等輔助器件。而中央的Xeon內(nèi)部集成了多核處理器、顯示控制器（GPU）、PCIE控制器、DDR Memory控制器，處理器核也集成了對(duì)多媒體、壓縮、加密的專(zhuān)用指令模塊，幾乎所有的純數(shù)字電路邏輯，都已經(jīng)集成到Intel處理器內(nèi)部。

這難道不是一個(gè)SoC -- System on Chip嗎？無(wú)論什么樣的SoC，主板和物理信號(hào)接口總還會(huì)是存在的，服務(wù)器級(jí)別的大容量?jī)?nèi)存目前也很難完全集成到芯片或封裝內(nèi)部，所以我們看到的已經(jīng)是一個(gè)高度集成、基于SoC處理器的服務(wù)器系統(tǒng)。

很顯然，“SoC就是新的主板”的說(shuō)法并不準(zhǔn)確，而“用SoC代替主板上分立的功能組件”是一個(gè)早就發(fā)生了的事實(shí)，那么Amit提到的谷歌SoC創(chuàng)新到底指什么？

讓我們?cè)倏纯碅mit的博客文章，他提到了2015年開(kāi)始的谷歌自研TPU芯片項(xiàng)目（ Tensor Processing Unit ，面向AI加速，目前已經(jīng)發(fā)展到第三代），2018年谷歌的VCU項(xiàng)目（Video Coding Unit，面向視頻流加速處理），以及2019年的OpenTitan項(xiàng)目（開(kāi)源安全芯片，基于Titan芯片），從這些項(xiàng)目中誕生的，恰恰是Amit所提到的“主板上分立的功能組件”，也就是獨(dú)立的功能芯片。

谷歌已經(jīng)從TPU等芯片的大規(guī)模應(yīng)用中嘗到了甜頭，結(jié)合谷歌的軟件和AI算法之后，目前谷歌翻譯、谷歌Colab、谷歌圖像、部署在谷歌云上的各類(lèi)客戶(hù)應(yīng)用等都在大規(guī)模使用TPU芯片。

當(dāng)這樣的功能組件芯片取得大規(guī)模應(yīng)用的成功之后，谷歌下一步要干什么？當(dāng)然是像過(guò)去20年業(yè)界一再發(fā)生的一樣，將這些新功能組件集成到處理器SoC內(nèi)部，進(jìn)一步降低成本和功耗并提高集成度。在通用處理器市場(chǎng)還牢牢掌握在Intel等廠商手中的情況下，谷歌必須考慮設(shè)計(jì)自己的SoC處理器來(lái)完成它的目標(biāo)。

這就很清楚了：Amit所指的SoC創(chuàng)新，并不是指簡(jiǎn)單地用SoC電路去替代主板上多個(gè)分立功能單元，而是從谷歌的應(yīng)用需求出發(fā)，超越現(xiàn)有的通用服務(wù)器SoC去定制符合特定應(yīng)用需求的多樣化SoC處理器，我們可以稱(chēng)之為“定制SoC處理器”。類(lèi)似的，Nvidia公司在2019年收購(gòu)的Mellanox，其長(zhǎng)遠(yuǎn)目標(biāo)同樣是將Mellanox公司所創(chuàng)新的SmartNIC功能模塊集成進(jìn)自己的新一代SoC處理器。同樣，亞馬遜、微軟、華為、阿里巴巴等云廠商也都已經(jīng)或布局了自己的SoC芯片產(chǎn)品和研發(fā)團(tuán)隊(duì)。

為什么這些系統(tǒng)產(chǎn)品巨頭們都把眼光投向了小小的芯片？因?yàn)槲磥?lái)的產(chǎn)品創(chuàng)新和競(jìng)爭(zhēng)都會(huì)緊密?chē)@定制SoC芯片展開(kāi)，在一顆芯片或封裝內(nèi)的完整系統(tǒng)才有最優(yōu)化的性能和功耗，再加上跟軟件系統(tǒng)的緊密配合，會(huì)給系統(tǒng)產(chǎn)品廠商帶來(lái)最大的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，這里最典型的例子就是芯片、硬件系統(tǒng)、操作系統(tǒng)直到應(yīng)用系統(tǒng)全面開(kāi)花的蘋(píng)果公司。跟我們過(guò)去已經(jīng)習(xí)慣看到嵌入式系統(tǒng)領(lǐng)域有大量的定制SoC一樣，桌面電腦、云計(jì)算和服務(wù)器領(lǐng)域同樣會(huì)誕生更多的定制化處理器。

定制SoC處理器代表了整個(gè)芯片行業(yè)的未來(lái)：從應(yīng)用系統(tǒng)需求誕生出創(chuàng)新的功能芯片，然后功能芯片被定制SoC處理器吸收進(jìn)去，甚至新的創(chuàng)新功能被直接集成進(jìn)SoC處理器，這個(gè)過(guò)程將會(huì)一再重復(fù)而且周期越來(lái)越快。同時(shí)，近年來(lái)逐漸放慢的通用處理器性能進(jìn)步，也讓業(yè)界對(duì)定制SoC處理器的性能優(yōu)勢(shì)要求逐漸放低，類(lèi)似更貴的石油會(huì)推動(dòng)新能源的發(fā)展是同樣的道理。但是，定制SoC會(huì)要求芯片設(shè)計(jì)周期和設(shè)計(jì)成本要求不斷優(yōu)化，因?yàn)榻K端產(chǎn)品公司的創(chuàng)新是基于軟硬件協(xié)同的系統(tǒng)級(jí)優(yōu)化，這種創(chuàng)新帶來(lái)的成本降低比深度優(yōu)化芯片設(shè)計(jì)潛能更大，所以芯片快速、低成本地實(shí)現(xiàn)并部署到產(chǎn)品內(nèi)更加重要。

上面提到的這些需求，對(duì)芯片設(shè)計(jì)和制造產(chǎn)業(yè)鏈提出了更高的要求，對(duì)芯片產(chǎn)業(yè)鏈上游的EDA廠商也提出了更高的要求。如何大幅改進(jìn)目前的EDA流程，減少對(duì)人工投入的依賴(lài)，加速芯片設(shè)計(jì)流程，降低芯片設(shè)計(jì)成本，這正是中國(guó)EDA公司的機(jī)會(huì)。雷鋒網(wǎng)

本文作者芯華章科技產(chǎn)品營(yíng)銷(xiāo)總監(jiān)楊曄，雷鋒網(wǎng)授權(quán)轉(zhuǎn)載雷鋒網(wǎng)

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