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談談那些頂級芯片設計師

2023-02-12
來源:半導體產業(yè)縱橫

半導體業(yè)內,,戈登·摩爾一定是歷史上最重要的芯片工程師之一,,他提出的摩爾定律——集成電路上可以容納的晶體管數目在大約每經過18個月到24個月便會增加一倍,,一直都被奉為半導體發(fā)展的經典法則,。

這些年中,半導體產業(yè)也始終按照摩爾的預測不斷發(fā)展,然而摩爾定律發(fā)展飛速,需要的不僅僅是諸如戈登·摩爾之類的奠基人,還有無數優(yōu)秀的芯片設計工程師對技術進步的不斷追求,。

01

傳說級芯片設計師Jim Keller

在芯片屆,有一個可以說是無人不知,、無人不曉——Jim Keller,。其傳奇的經歷和輝煌的業(yè)績成為各大公司求賢若渴的對象。他的學歷僅僅是本科,,但是在過去的20年來,,他憑借一己之力攪動著硅谷的風云。

Jim Keller的職業(yè)生涯開始于DEC,。上世紀6,、70年代,DEC是世界上最成功的電腦廠商之一,,在當時DEC使用RISC設計的Alpha21264微處理器是世界上速度最快的處理器,,初出茅廬的Jim Keller深度參與了Alpha系列的研發(fā)。

Keller向來是一個獨具個性的人,。當他是一個芯片研發(fā)新人在DEC接受培訓時,,有人進來問了Jim Keller一個關于層次設計問題,Jim Keller覺得這個人說的一半有道理,,另一半則非常愚蠢,,然后Jim Keller就和這個人開始爭論,,一個小時后,,誰也沒有說服誰,直到這個人走了,,旁邊的人才告訴Jim Keller,,那個人是戈登·貝爾,DEC的首席技術官,。

1998年開始,,Jim Keller加入AMD,參與設計了AthlonK7處理器,,并且很快成為了K8的主架構師,,這兩代處理器擊敗了英特爾的64位安騰(Itanium),使得AMD第一次在利潤豐厚的服務器芯片領域站穩(wěn)了腳跟,。

當眾人都以為Jim Keller將在AMD大展宏圖的時候,,他卻毫無征兆地跳槽去了芯片初創(chuàng)公司Sibyte,負責MIPS芯片的研發(fā)。一年后,,Sibyte被芯片巨頭廠商博通收購,,Jim Keller一躍成為了博通的首席架構師。但Keller也并沒有始終待在博通公司,。

2004年Jim Keller跳槽去一家初創(chuàng)公司——PA-Semi,,巧的是這家公司在4年后被蘋果收購,Jim Keller順理成章的成為了蘋果的芯片設計師,。在蘋果的四年,,Jim Keller帶領團隊開發(fā)出了蘋果A系列處理器的開山之作A4,以及第二代A5(對應iPhone4和iPhone4S),,開啟蘋果的輝煌造芯之路,,這也成就了喬布斯自研芯片的戰(zhàn)略。

在幫助蘋果在芯片領域開啟輝煌后,,Keller再次回到了老東家AMD的懷抱,。他成為了AMD的副總裁兼首席核心架構師,帶領開發(fā)新的微架構,,代號“Zen”,,當時AMD遭遇了重大危機,他采取務實的作法,,向競爭對手的設計看齊,,放棄自Bulldozer開始的架構,成為了AMD“再次翻身”的關鍵人物,。

在兩次拯救AMD后,,Keller功成身退,事了拂衣去然后加入了特斯拉,。在特斯拉的日子里,,Keller為公司的電動汽車開發(fā)自動駕駛工程技術,負責Autopilot和領導低壓硬件部門,。他在特斯拉研發(fā)了FSD自動駕駛芯片,,該芯片性能是替換掉的英偉達方案的20多倍。

那時候特斯拉自研AI芯片還未發(fā)布,,但馬斯克早已公開吹過好幾次:“Jim Keller正在研發(fā)的專門的AI芯片,,將會是最好的AI硬件?!?/p>

后來,,Keller被英特爾挖走,在英特爾擔任硅工程集團高級副總裁,,團隊有1萬人,。誰曾想,,英特爾之旅似乎并不順利。所以在2020年6月,,Keller宣布辭職,,1年內以顧問形式交接,2021年就開啟新生活,。

據了解,,Keller在英特爾的工作目標是簡化大量硅片產品的開發(fā)流程,并構建戰(zhàn)略平臺為未來產品的發(fā)展鋪平道路,。在宣布辭職之前,,Keller提出了3D堆疊芯片等創(chuàng)新方法。

天才總是有不同的性格,,Jim Keller總是喜歡不斷的挑戰(zhàn),,畢竟用他自己的話的說就是希望能夠盡量嘗試不同的領域。Jim Keller曾在一次采訪說到:“特斯拉和英特爾是另一種旋風,,所以你可以說我跳進去又跳出來,,確實玩得很開心?!?/p>

Jim Keller的故事仍舊繼續(xù),,現在從英特爾離職半年后Jim Keller成為加拿大多倫多AI芯片初創(chuàng)公司Tenstorrent的CTO,下一個目標是研發(fā)AI芯片,。

02

各大公司的首席芯片架構師

AMD Zen首席架構師Mike Clark

作為為AMD再次翻身的關鍵——Zen架構,,其為AMD帶來了全新的設計及工藝,IPC性能大漲52%,,超過了原定的40%提升,。可以說,,Zen架構的功勞是無與倫比的,,因此世人也都在爭議誰是Zen之父。

很多人將Jim Keller稱為“Zen之父”,,但在媒體正面詢問時,,Jim表示:“我充其量是一個瘋狂的叔叔”,。

實際上,,嚴格意義上AMD Zen的首席架構師Mike Clark才是真正的Zen架構之父。Mike大學畢業(yè)后就加入了AMD,,已經快30年,,他如今已經是AMD最高技術榮譽企業(yè)院士頭銜的享有者。

一次媒體采訪中,,談及Zen,,Mike說,,他認可Jim Keller的說法,Zen架構的背后有太多太多人的付出,。但如果非要評出一個所謂架構之父,,自己也許最適合,因為從2012年Zen架構立項第一天,,他這10年來的時光都在與它朝夕相處,。

Mike的故事似乎是一個十年磨一劍的故事。1993年,,Mike從美國伊利諾伊大學厄巴納香檳分校畢業(yè),,大學畢業(yè)時Mike收到了很多offer,但最后他選擇加入AMD,。Mike認為,,AMD是為一個真正能夠讓他從事CPU設計的企業(yè)。

初入AMD,,Mike就開始了K5的工作,,這是他們在x86上的第一個基礎設計,Mike同時還復制TLB,,但他對x86 TLB一無所知,,不得不去了解并逆向工程x86 TLB是如何工作的,這其中經歷了很多波折,。

到了K6,,Mike負責將NexGen整合;再到K7,,他成為了K7的主要微碼設計人員,;當開始Greyhound(K9)核心時,Mike成為了是K9的首席架構師,,現在Mike是整個Zen核心架構分領導者,,負責Zen的整個路線圖。

在Ryzen的研發(fā)中,,也遇到了很多問題,。2006年AMD宣布以56億美元收購GPU公司ATI,盡管這一決定讓AMD成為當時第一家同時擁有高性能CPU和GPU的廠商,,但也讓AMD陷入經濟困境,。

被收購后,ATI的GPU市占開始下降,。而英特爾在2006年提出Tick-Tock戰(zhàn)略,,即在接下來的發(fā)展中,保持2年1次的制程更新,。當英特爾推出基于這個戰(zhàn)略的第一款產品Core2系列處理器時,,就憑借其全新核心架構性能追平甚至反超Athlon K8,。

雖然在Athlon K8被追平之后,AMD陸續(xù)推出Phemon系列處理器,,從K10架構再到推土機(Bulldozer)架構,,但AMD的這些產品大多只能憑借性價比和更多的核心來吸引消費者,無一例外都被英特爾擊敗,。

當時AMD陷入了財務困境,,CPU開發(fā)資金被凍結并且與其他業(yè)務隔離開。那是一段艱難的時期,,芯片市場每年都需要一款產品,,而AMD必須做到更新。Mike坦言,,最大的問題之一是讓團隊團結在一起,,很多人選擇離開AMD,而Mike需要花費很多時間說服大家:AMD會成功,。

Zen是Mike命名的,,從2012年的第一天開始,他就在那里,,感受著Zen誕生中的痛苦與驚喜,。有人來來去去,但他從頭到尾都與Zen在一起,。

蘋果M1首席芯片設計師Jeff Wilcox

2020年11月,,蘋果發(fā)布了首款專為Mac打造的芯片M1;后來,,蘋果又接連推出了M1 Pro和M1 Max,,首次將片上系統(tǒng)(SoC)架構引入Pro系統(tǒng),在內存帶寬,、功效,、容量等方面實現新的突破。

在這一系列過程中,,Mac系統(tǒng)架構團隊負責人Jeff Wilcox功不可沒,。2010年10月至2013年11月,Wilcox在英特爾擔任首席工程師,,負責凌動處理器芯片組計劃的電源管理架構,。之后,加入了蘋果,,開始了長達八年的蘋果職業(yè)生涯,。

作為Mac系統(tǒng)架構總監(jiān),Wilcox負責監(jiān)督蘋果向自有芯片的過渡,,包括該公司的M1芯片,。他在蘋果全權負責Mac系統(tǒng)的所有架構設計、信號完整性和電源完整性,。從M1芯片開始,,他帶領Mac團隊實現了向蘋果自研芯片的過渡,并開發(fā)了T2協同處理器的SoC和系統(tǒng)架構,。

不過,,在2022年1月,Wilcox在社交媒體上發(fā)布消息說:“在令人驚嘆的八年之后,,我決定離開蘋果并尋求另一個機會,。這是一次令人難以置信的旅程,我為我在那里取得的所有成就感到無比自豪,,最終實現了Apple Silicon向M1,、M1 Pro和M1 Max SoC和系統(tǒng)的過渡。我會非常想念我所有的蘋果公司同事和朋友,,但我期待著下一個旅程,。”目前,,Wilcox已經在英特爾就職,,擔任英特爾院士和設計工程組CTO,將專注于客戶端SoC架構設計,。

英特爾首席工程師Murthy Renduchintala

無論是在英特爾還是在AMD,,首席架構設計師必須基本上是負責硬件架構的管理設計和優(yōu)化,,能夠拿到“首席架構師”的稱謂,,必須在半導體圈內能夠服眾。

然而,,并非所有首席架構師都能夠帶領芯片企業(yè)大展鴻圖,,規(guī)劃芯片路線圖并非易事,。2020年,英特爾宣布其首席工程官Murthy Renduchintala將離職,,其背后似乎與英特爾計劃路線圖的延遲不無關系,。

Renduchintala博士于2015年離任高通副總裁和高通CDMA技術(QTC)聯席總裁加入英特爾,最初負責英特爾新業(yè)務部門“技術,、系統(tǒng)架構和客戶部門(TSCG)”,。

2016年,他向英特爾公司其他高層領導發(fā)送了一份備忘錄,,制定了解決“競爭力差距”的緊急計劃,,他本人隨后也被升任到首席工程官的職位。

Renduchintala一度被認為是可以接管Brian Krzanich,,擔任英特爾首席執(zhí)行官的候選人之一,。僅僅剛剛入職,,其入職獎金就高達1000萬美元、薪酬就超過2500萬美元,。到2019年,,Renduchintala已經是英特爾公司內部薪酬最高的高管之一,其年度總薪酬約為2688萬美元,。

從設計,、工程到制造,他是英特爾幾乎所有硬件的負責人,。英特爾在談到Renduchintala時,,也表示Renduchintala的團隊匯集了英特爾所有主要技術、工程和制造職能,,這些職能包括半導體工藝技術,、制造和操作、系統(tǒng)和產品體系結構,、IP開發(fā),、設計和片上系統(tǒng)工程、軟件和安全以及管理英特爾實驗室,。

當時加入英特爾,,Renduchintala的任務是幫助英特爾開拓PC時代中央處理器以外更大的市場。不過很快,,英特爾將該業(yè)務以10億美元的價格出售給了蘋果,。

彼時,英特爾10nm制程工藝的基本指標甚至強于臺積電7nm工藝,,但英特爾認為10nm并非最好的節(jié)點,。為彌補10nm芯片的延期,英特爾決心在7nm上嘔心瀝血,,以保證準時交付,。

但是Murthy Renduchintala在帶領團隊研發(fā)10nm和7nm處理器架構的工作上出現嚴重失誤,導致英特爾的7nm工藝研發(fā)進度比原計劃延遲了約6個月,,產品上市時間更是要延遲約一年的時間,。

由此帶來的結果是,英特爾首席工程官Murthy Renduchintala在宣布延期后不久也宣布離職,。

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