在2018全球CEO峰會上，中國半導體行業(yè)協會IC設計分會理事長,、清華大學微納電子系魏少軍教授帶來“智能時代中國半導體市場需求”的主題演講,。內容涵蓋人工智能正向我們走來,、架構創(chuàng)新是人工智能芯片的必由之路、軟件定義芯片及芯片智能化,、理性看待中國芯片產業(yè)走向智能化以及結束語五個部分,。

魏少軍教授指出，這些年人工智能非常熱，原因是一些重要事件的出現,。最重要的是AlphaGo戰(zhàn)勝了韓國棋手李世石和中國棋手柯潔,。這件事告訴我們，機器和人在很多時候比賽競爭,，機器可能會贏人,。為什么？李世石要吃飯,、要睡覺,，AlphaGo則可以在他吃飯睡覺的時候不吃不睡地下一萬盤，第二天早上就已經不是第一天的AlphaGo了,。過了半年再和柯潔下棋的時候,，AlphaGo可能又已經不是和李世石下棋時的AlphaGo了。因此,，凡是規(guī)則清晰的情況下,，機器一定贏過人。人工智能的發(fā)展非?？?，最重要的原因是深度神經網絡的出現。

現在無行業(yè)不AI,、無應用不AI,、無芯片不AI。現在大家想申請國家項目,、申請地方的資助,，不提AI都不好意思拿出東西。

魏教授認為,，有些人對人工智能的發(fā)展充滿恐懼,，不是他們對這件事產生恐懼，而是對人工智能無節(jié)制的發(fā)展會怎么樣產生恐懼,?！叭绻覀儗θ斯ぶ悄苡懈鞣N各樣不切實際的想法，有可能人工智能是人類最后一個發(fā)明,。我們不需要發(fā)明什么東西,，人工智能就可以自己發(fā)明?！彼J為,，在人工智能的發(fā)展過程中，架構創(chuàng)新很重要,。

架構創(chuàng)新是人工智能芯片的必由之路

圖靈獎的獲得者John L. Hennessy和David A. Patterson在討論AI時,，把架構問題放得非常高,。他們特別講明，今天我們處在架構創(chuàng)新的黃金年代,。人工智能的崛起有三個基本要素：算法,、數據和算力。

魏教授說,，這三點之間有些已經存在,，有些還在不斷發(fā)展，有些我們可以介入,，有些我們沒法介入,。芯片更多是考慮算力的問題。算法研究不是做芯片的人應該做,，而是搞算法研究的人做的事情,。即便是今天做算法的人，也解決不了以下兩個問題,。

將人類大腦與人工邏輯（天河-II超級計算機）作對比,，大腦中有140億個神經元，工作頻率200Hz,，大腦皮層很大,，可以完成大概1016CPS運轉，重量1.2-1.6kg,。電的傳導速度是300,000km/s，天河-II工作頻率4.2GHz,，把芯片堆積起來可以實現比人腦快得多的運算能力,，但是占地面積720m2，重5噸,，耗電42MW（需要一個發(fā)電站那么大的功耗）,。

我們一直追求算力，但擁有超過人腦的算力不是我們的終極目標——把做人工智能芯片歸結到追求算力就錯了,?！昂芏鄷r候算力不是我們的目標，太容易達到,。包括前面講到的超級計算機,，我們已經達到了?！彼赋?，“我們更多需要智能的計算引擎，也就是說本身的計算需要有智能化,?！钡沁@個智能化有很多的內容,，只舉三點，如下,。

“智能計算”芯片應該具備以下一些基本要素：

這樣的芯片現在還不存在,。如下圖所示，我們今天用的芯片基本在第二,、三,、四象限。第二象限有ASIC和SoC等,，有很強的軟件可編程性,，硬件不太可編程。專用集成電路基本在第三象限,，它的最大好處是能量效率,、計算效率都很高。第三類是FPGA和EPLD等,，是硬件可編程,，軟件不需要。第一象限不知道是什么,，我們就有了一些想象空間（見后）,。

軟件定義芯片與芯片智能化的關系

軟件定義芯片的概念很有意思。首先我們得了解,，“規(guī)格”定義不出芯片產品的差異化,，如下。

回到“軟件定義芯片”話題,，它指的是軟件和硬件均可以編程,，而且是混合顆粒度?！拔覠o法擺脫作為硬件工程師的心態(tài),，但是它給我們打開另外一扇窗，這扇窗存在的話,，很可能走出全新的道路,。”魏教授說,。

軟件定義芯片是怎么工作呢,？“我們知道，今天的應用都用軟件實現,。不考慮代碼復雜性的情況,，假如有一個軟件和硬件完全一致的結構，這種實現方式是最直接的,。再設想一下,，我的應用是C或者C++寫出來的,。每次變換C和C++，我的硬件自動跟著變換,，而且永遠是一樣的結構,，這樣的效率是最高的?！蔽航淌诮忉屨f,，“這是美好的想法，但并不是如此,，軟件可以很復雜,，硬件可以有邊界。直接的是我把軟件分塊,，一塊一塊做,。按照所謂的任務依賴關系，那就要求硬件一定要能夠動態(tài)地按照軟件實時地改變它的架構,，這就是軟件定義芯片最原始的想法,。當然不那么簡單，當你有硬件以后要改變它,，改變什么,？有很多內容要研究。這個想法是不是可以通過這種方式打通從應用到芯片之間的通道呢,？我們有一個軟件,，通過某種東西實現一個硬件，讓硬件隨時跟著軟件變,。只要我能夠讓軟件實現智能化的功能,，硬件就可以實現智能化，這個直接推理很清晰,。”

是不是我們一家獨自在做這件事,？并不盡然,。美國去年啟動電子復興計劃，6個計劃中有1個是軟件定義硬件,。其中的內容基本上和上述所談軟件定義芯片一致,。“它提出一個指標,，要變換的是300-1000ns,，只要這個時間變換都屬于他們的要求。我們做的遠好于它,。我們只要花1/10的時間,，而且早10年做完了,。”魏教授說,。

“我們用軟件定義芯片的架構實現AI芯片的方式,，全世界都沒有用這種方式做，只有我們用這種方式做,。我們做了以后,，今年年初專門對我們的芯片進行報道。報道告訴我們,，這是中國取得所謂的Crowning   Achievement,，給我們很高的評價?！蔽航淌谘a充說,，你在架構上如果不按照傳統(tǒng)的方式走，去找新的途徑,，很可能會起到事半功倍的效果,，但是沒有太多的規(guī)則。

我們需要理性看待中國芯片產業(yè)走向智能化,。

總結

魏教授總結說,，現在很麻煩的是太多人吹牛，所以我們會看到“嚇尿體”盛行,。實際上,，無論是嚇尿體還是被嚇尿體，都沒有冷靜看到目前實際的情況,。實際情況遠沒有想象那么好,。雖然我們有些地方做得不錯，但是總體來看既不像有些人說得那么差,，也沒有像有些人說得那么好,，還是需要努力。什么是我們真正要關注的,？這個行業(yè)最重要的是關注應用,。應用是王；能不能找到應用的發(fā)展方向,，特別是具體的技術發(fā)展方向,，這是我們的關鍵。

以下是魏少軍列出的一些問題,，希望大家一起來探討：