安谋科技“核芯动力”重磅发布，XPU如何定义智能计算新时代？

       作为信息技术革命时代最根本的基础，算力的演进已经成为各路芯片企业提升市场竞争力的重要驱动力。尤其是全面数字化时代的来临，无论是智能手机、汽车亦或是各类物联网设备，都需要进行各种高频海量的数据传输和转换。

       但基于CPU架构和工艺提升带来的算力演进已经日趋减缓，尤其随着数字化、万物互联的到来，设备之间彼此互联，每个设备都有自主决策、实时产生数据、实时处理数据的需求。因此，全面数字化的时代需要海量的新计算，新计算架构是提升百倍算力的一个必要基础。

安谋科技执行董事长兼CEO吴雄昂

　　Arm CPU、GPU加上工艺的演进，从第一代iPhone到iPhone 12，算力提升达到了280倍。未来，这样的提升还需要呈10倍、百倍地增长，安谋科技执行董事长兼CEO吴雄昂表示：“自2018年成立以来，安谋科技不仅继承了Arm在中国的CPU业务，助力Arm CPU累计出货量超过200多亿片。更重要的是，我们从2018年成立开始就全面布局针对数字化时代的新业务，从人工智能处理器到视频处理器到物联网处理器等等，4条产品线全部量产，有上亿片的出货量，全国有90多家合作伙伴，29家实现流片和量产。”

       为此，安谋科技正式发布新业务战略和品牌。据记者了解，安谋科技的新业务战略是基于Arm的生态系统和自主新架构的生态系统的双轮驱动战略，吴雄昂告诉记者：“不仅仅要在CPU方面继续开发兼容Arm架构的CPU，更重要的是，在新架构方面，我们开发了自主的XPU架构，以XPU自主架构为核心，我们将打造下一代融合计算平台。另外，CPU+XPU融合计算平台将为我们下一代智能数据流计算提供核芯动力。从CPU到NPU、VPU再到ISP等等，这样一个融合计算可以智能化地融合各种计算元素，减少数据流搬运之间产生的功耗。同时能够提供针对数据流的全面解决方案。”

　　安谋科技的“XPU”究竟是什么？

　　XPU这个概念，可能很多业内人士都不陌生。毕竟，宏观意义上的XPU，并非是某几家企业特有的专利，这个名称在如今大到英特尔，小到创业公司的产品命名中多有体现。

　　但安谋科技此次的“XPU”，意义却颇为不凡。在过去，从CPU到NPU、VPU再到ISP，每个计算单元都是独立的，合作伙伴往往需要从多个供应商那里把这些IP根据场景重新定义、二次开发、裁剪和优化，在新的高密度数据流计算环境当中，这是一个巨大的挑战，“针对这样的挑战，我们根据场景，重新定义融合计算架构、新的指令集、处理器IP、系统软件、设计服务。不同的计算单元根据使用场景进行重新定义、组合以及架构融合，优化数据搬运，降低功耗，提升效能，给我们合作伙伴提供一个完整的交付方案。”吴雄昂告诉记者。

　　而XPU的问世，对于安谋科技来说，是一大重要里程碑，安谋科技新业务副总裁张晓波解释道：“XPU定义了全新的融合计算架构，为智能数据流处理提供平台基础。即超域架构，其中主要核心是以高密度数据流处理为中心的专有核心计算单元，同时域处理部分也引入了智能架构，另外，也会支持架构扩展进行算力的堆叠。由此，新的超域架构可以高效地进行智能数据流的处理。”

　　目前，XPU的新架构具有灵活、高效、专用及支持丰富产品组合等特性。其中，高灵活性表现在可以根据计算密度的需求，动态来分布负载；高效率部分能够基于场景调度XPU，提高整体计算效率；高性能部分可以用新的架构提升性能，并且实现超低功耗。

      此外，也可以支持丰富的XPU产品组合。产品涵盖了多IP的产品组合，其中包括“周易”NPU、“山海”SPU、“玲珑”ISP、“玲珑”VPU等产品线。XPU产品构建出的子系统可以完美地支持智能物联网、自动驾驶及新型数据中心等。

　　一场史无前例的“融合计算”革命？

　　安谋科技作为一家SoC厂商，利用自有优势来进行资源整合，也是为了将话语权牢牢把控于自己手中。毕竟，如今的国内芯片生态圈中，已经出现越来越多的颇有规模的IP提供商，这对于安谋科技来说，自然也构成了新的挑战。因此，整合自身的传统优势，成为当下最具可行性的解决方案。

　　XPU代表多个计算单元整合的融合结构。在IP发展的过程中，随着技术或者是市场应用的场景逐步明确化，加之软硬件明确化以后，当中的很多模块逐渐就变成了IP，这也是CPU或者是VPU的由来。但在新一代的智能计算中，很多东西还没有完全固化，不论是在NPU、ISP还是其他很多新的计算方法上，的确有很多架构还在不断演进，针对不同的场景应用，各厂商不得不对这些传统的模块进行不断地演进和调整，在这个过程中就形成了很多效率上的挑战。

　　吴雄昂指出：“我们作为一个SoC厂商，比如核心IP是‘123’，但‘456’是不同供应商提供的，‘456’以后又有‘789’可能是新的IP模块，需要我们自己研发或者是共同定制。在这个过程中，如何做到核心模块之间的互联和优化是一个很大的挑战，因为不同的模块与不同的厂商、不同的开发者之间有不同的标准、不同的接口，这对数据搬运方面是一个很大的挑战，对底层软件、中间件、上层应用的优化也都构成了很大的挑战。”

　　比如当今市场上大火的NPU，整个生态相对来讲就比较割裂。CPU从当年的二十几家企业演进到今天，虽已经历了几十年，但CPU指令集或者是整个CPU的算力创新相对来说是缺乏的，未来更多的新增算力是在NPU上，但NPU现在极为分散。虽然团队当中的人越来越多，需要支持的场景和生态算法越来越多，却不见得能够有足够的资源去支持。

　　这也是安谋科技打造XPU指令集的原因，通过对指令集架构与工具链的共享，各厂商可以基于此发挥自己的核心IP能力，同时也能尽快地推动软硬件的对接与应用生态的落地，这是XPU指令集核心的关键点。

　　吴雄昂表示：“我们的目标是逐步把CPU、NPU、VPU这些主要模块的主要场景进行定制化和优化，再把这几个模块重新融合，打造融合计算架构平台。这样针对不同的应用场景和不同的域（domain）我们有更好的效率。同时在模块之间，我们将对数据搬运进行优化，这对整个效能的提升是非常有意义的，基本上我们的XPU架构就是基于这样的构想。”

　　从需求端来看，张晓波告诉记者：“最近在与不同的厂商的沟通中，我们了解到车厂、互联网厂商对算力的需求非常高，造芯的热情和需求也非常强烈，同时，他们对AIoT的各个场景，包括AR和数据中心等的整体要求也走向专业化。像IPC市场更多偏向ISP，希望把有关AI的东西放进来，在这个基础上，很多厂商对智能以及数据流的专用处理提出了非常强的需求。”

　　不久前的7月15日，安谋科技也成立了智能计算产业技术创新联合体（ONIA）。张晓波表示：“当时，吴雄昂先生就提出了需要下一代的计算域架构来满足相应的需求和挑战 ，我们称之为超域架构（xDSA），它主要的特点一是用专用的数据流处理，二是多计算域，三是扩展，尤其是针对大算力的厂商和车厂的需求，可以提供多样化的支持。从需求的角度上说，我们标准的IP产品线，包括‘周易’NPU、‘星辰’CPU、‘山海’SPU 以及‘玲珑’ISP和‘玲珑’VPU，这些产品都提供了非常好的支撑。”

　　基于此，安谋科技的核芯动力将针对未来不同应用场景的定制，对车、数据中心等热点市场的支持也有一定的思考。通过超域架构，可以更好地做新的融合，未来也会陆续有新的技术推动，包括合作伙伴的产品落地等。同时，安谋科技也已经制定了未来五年的发展规划，后续将增加包括像XPU子系统产品线、PDG物理IP等多元的产品组合，也将通过生态共建、共享等方式去丰富整个产品线，进而提供更多样化的产品组合赋能业界各类应用场景。