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AI芯片设计的“强力胶”,连Facebook和Intel也被粘住了?

2019-03-21
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文章转自微信公众号:电子工程专辑
1、片上网络(NoC)是SoC的“强力胶”

      片上网络(network-on-chip, NoC)是系统级芯片(SoC)内一种基于网络的通信互联模块,相当于联接CPU内核、存储单元和各种功能模块的高速总线,可实现各功能模块间的高速、高效、低延迟和低功耗的数据通信。本来这一技术的市场需求很小,供应商也没几家,Arteris、NetSpeed和Sonics当数前三大了。然而,近几年AI芯片的火爆带动了这一利基市场的高速增长。无论是智能手机应用处理器,还是针对云计算平台AI训练的AI加速器芯片,都离不开这种NoC互联模块。

      互联网巨头和融到巨资的AI新贵们在按照自己的需求定制开发AI芯片时,都只能从这些互联IP供应商购买授权,因为要在一个SoC上集成CPU、GPU、DSP、存储器和其它功能模块,使得数据在各模块间有条不紊的传输,就必须由NoC统一指挥协调,否则就会导致芯片功耗过高、面积特大,甚至不能正常运行。这种独特的互联IP俨然成了粘合AI芯片的“强力胶”,其价值在复杂SoC设计中日益凸显,自然能够提供这类IP的少数几家开发商就成了抢手货。

2、Facebook为何要收购这家小IP公司?

      已经有20年历史的片上网络(NoC)和电源管理技术开发商Sonics在其官方网站上声明“我们将掀开新篇章”,公司管理层和员工都将并入Facebook。EETimes也已经从Facebook得到收购Sonics的官方确认。据业界分析人士推测,Sonics的互联IP技术将首先用于Facebook的Oculus VR/AR头盔产品。是否会用于Facebook自己的数据中心AI芯片还不得而知。

      如果Sonics的NoC技术相对成熟,又能满足Facebook的需求,Facebook只要购买授权许可就行了,为何直接了当地买下整个公司呢?也许是因为技术还无法满足需求,需要更加紧密的合作。也许是Sonics资金吃紧,公司管理层不想再过苦巴巴的日子了。或者,Facebook也许另有打算,现在还不便透露。

      无论背后是什么原因。有两点是可以确定的。首先,Facebook和谷歌等互联网巨头自己开发AI芯片已经不是什么秘密了。另外,NoC互联IP的价值进一步得到证明。市场需求确实在那里,就看谁能满足了。

3、英特尔为什么买下NetSpeed?

      另一家SoC设计的互联IP供应商NetSpeed成立于2011年,由原英特尔设计工程师和华为美国公司资深架构师联合创办,曾经被选入2017年EE TImes Sillicon 60,于2018年11月被英特尔收购。NetSpeed的Orion AI互联IP可为AI应用带来广播和多播等高级特性,可极大提升芯片性能和运行效率。

      国内的AI独角兽寒武纪在其AI处理器中使用的就是NetSpeed的互联IP,其他客户还有地平线、MIPS、DENSO,以及RISC-V高性能处理器开发商Esperanto等。据英特尔称,NetSpeed的IP和开发工具可帮助其设计团队更快地开发和测试新一代SoC,通过系统算法和方法来评估和优化SoC性能。

4、芯片设计IP是一门好生意

      据IPnest的统计,2007-2017年全球芯片设计IP市场的年复合增长率(CAGR)为13.7%,而同期EDA市场的CAGR仅1.87%,跟整体半导体行业增长基本保持一致。IP的年增长平均比半导体行业高出10%,预期未来10年这一趋势会持续,到2028年IP市场规模将超过EDA。

      2017年全球芯片设计IP市场约为36亿美元,其中以Arm为首的处理器IP类型就占据了60%。处理器IP类型包括CPU、GPU、DSP、NoC和高速接口等IP,其中NoC和互联IP 供应商有Arteris、NetSpeed和Sonics。NetSpeed去年被英特尔收购,Sonics现在又被Facebook纳入旗下,Arteris成了片上网络(NoC)互联IP市场唯一的IP供应商。

5、Arteris能否成为SoC设计工程师的IP“瑞士军刀”?

      有SoC设计行业分析师开始猜测,Arteris是否也会步同行的后尘,被一家大客户看中而收入囊中。Arteris公司CEO K. Charles Janac却态度坚决地表示“我们不会卖的”。事实上,他对公司未来前景十分乐观。过去几年来,Arteris销售额每年都已超过20%的速度增长,2018年达到了2700万美元。同行被大公司收购反而是好事,因为他们的客户马上就找上Arteris的门来了

      芯片内的互联IP这门生意进入门槛很高,不但技术要求高,而且要有持续不断的研发投入,以满足复杂SoC设计中模块互联的各方面要求,从缓存一致性到一对一网络类型的互联,以及对芯片功耗/性能/尺寸的通用要求,甚至各种设计工具也需要专门定制开发。

      没有技术积累的初创公司难以立足,就连英特尔这样的芯片巨头也难以从头开发出能够跟Arteris竞争的互联IP。Arm虽然也提供类似的互联IP,但跟Arteris的技术还有不小的差距,目前只能起到互补配套的作用。

      互联IP的应用不单单局限于服务器和数据中心等高端市场,从汽车电子到智能手机的芯片设计都会用到这类IP。在Arteris的客户名单中,不乏汽车、互联网和半导体行业巨头。单中国市场的客户就有25家,其中包括百度、小米、阿里和华为。

      据Arteris的Janac称,互联IP约占整个处理器IP市场的1/4,未来有望成为整个IP行业的“骨干”,Arteris计划3年内挂牌上市,希望能够成为SoC设计师手中的“瑞士军刀”。这一愿望能否实现,就看Arteris是否坚守住自己的信念,不被大公司的高价所诱惑。

6、结语

      互联网巨头和系统厂商自己开发芯片似乎已成流行趋势,但社交网络Facebook收购一家名不见经传的小型IP公司还是有点令人吃惊。对于IC设计初创公司来说,能够在NoC互联IP这一芯片设计高地站住脚就已不易了,无论被收购还是独立发展,初创团队都会有充分发挥技术创新的空间。

      这对国内的半导体和IC设计业界人士有何启发呢?投入巨资兴建晶圆厂固然对国家半导体产业的长远战略是必要的,扎堆进入AI领域也许有做大的机会,但以自身独特技术专注于芯片设计的某一类IP未尝不是“一门好生意”。对于资金不是那么宽裕的初创公司来说,若能真正沉下心来开发出独门IP,成为行内不为人所知的“隐形冠军”也是成功,而中国芯的发展壮大正需要这样的“隐形冠军”。

      既然IP在SoC芯片设计中扮演这么重要的作用,一定要选择合适的IP和供应商才能确保芯片设计可以满足性能、功耗、尺寸和面市要求。如何才能选好IP呢?中科院微电子所集成电路IP共享平台负责人辛卫华将在ASPENCORE 2019年“EDA/IP技术论坛”上与芯片设计工程师分享IP选型的经验和技巧。

参考文献                                                                         

1. Facebook Buys Interconnect IP Vendor Sonics by Junko Yoshida of EE Times.

2. Top 3 Reasons Why Design IP Is Business Friendly by Eric Esteve of IPnest on Semiwiki.

文章转自微信公众号:电子工程专辑
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