8月29日，阿里巴巴旗下半導(dǎo)體公司平頭哥發(fā)布SoC芯片平臺“無劍”， 由SoC架構(gòu)、處理器、各類IP、操作系統(tǒng)、軟件驅(qū)動和開發(fā)工具等模塊構(gòu)成，是面向AIoT提供的集芯片架構(gòu)、基礎(chǔ)軟件、算法與開發(fā)工具于一體的整體解決方案。

根據(jù)平頭哥的說法，無劍能夠幫助芯片設(shè)計企業(yè)將設(shè)計成本降低50%，設(shè)計周期壓縮50%。

為什么要推出無劍？

與其他產(chǎn)品一樣，無劍的推出也是應(yīng)時代而生。據(jù)IDC(國際數(shù)據(jù)公司)預(yù)測，預(yù)計到2025年，全球聯(lián)網(wǎng)的IoT設(shè)備將達到416億臺，這些端上設(shè)備將產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量是79.4 ZB ，相當(dāng)于9萬億部時長2小時的高清電影。

Gartner預(yù)測這400多億的IoT設(shè)備中有80%的將由AI加持。

巨大的市場前景吸引了眾多參與者，也讓AIoT成為了IoT之后的熱詞。芯片的算力作為技術(shù)前進的推動力，在任何時代都非常關(guān)鍵。

但我們知道AIoT時代一個顯著的特點就是，對芯片的要求更多在于市場靈敏度，芯片研發(fā)比的是需求適配和成本。通用芯片無法適應(yīng)小批量、定制化的需求，需要全新的、更加高效的設(shè)計方法。

平頭哥半導(dǎo)體研究員孟建熠認為，芯片設(shè)計方法正在進入新的時代。

1990年到2000年是1.0時代，芯片設(shè)計基于AISC流程進行，每次研發(fā)新的芯片都需從電路開始重新設(shè)計。2000年以后，基于IP的模塊化的設(shè)計方法將行業(yè)帶入2.0時代，降低了芯片的開發(fā)成本和設(shè)計風(fēng)險。

AIoT時代需要更加高效的設(shè)計方法，這將推動芯片設(shè)計進入3.0時代—;—;在基礎(chǔ)框架/模板基礎(chǔ)上，定制符合應(yīng)用需求的芯片產(chǎn)品，以最快速度推向精準市場。

因此，平頭哥提出了芯片設(shè)計的“平頭哥模式”，具體來說，平頭哥模式以無劍平臺為核心，面向應(yīng)用領(lǐng)域全棧開放集成，實現(xiàn)處理器、算法、操作系統(tǒng)等軟硬件核心技術(shù)的深度融合，打破傳統(tǒng)通用芯片時代IP授權(quán)商用模式成本高、使用難、周期長的局限，為企業(yè)提供芯片設(shè)計的全棧技術(shù)能力。

簡單來說，平頭哥模式具有全棧、開放、被集成三大特點。

“無劍”典出金庸小說。獨孤求敗四十歲前使用玄鐵重劍，“四十歲后，草木竹石均可為劍，漸進于無劍勝有劍之境”。

無劍如何實現(xiàn)降低50%的設(shè)計成本？

根據(jù)平頭哥的說法，無劍可為芯片設(shè)計企業(yè)提供基礎(chǔ)支撐，減少約80%的通用設(shè)計工作量，從而專注于20%的專用設(shè)計工作，能將AIoT芯片設(shè)計周期縮短50%以上，成本壓縮50%以上。

根據(jù)官方的說法，芯片設(shè)計成本降低50%來源于2個方面，第一，平臺化的設(shè)計方法讓IP能夠很快的接入到系統(tǒng)，IP支持成本大幅降低，IP的價格將大幅下降，第二，通過硬件平臺化和軟件平臺化的思路，研發(fā)上面的人力投入大幅降低。綜合來講有望將設(shè)計成本降低50%。

顯然，平臺化在成本降低方面至關(guān)重要。

平頭哥認為，平臺化的思路是減少芯片設(shè)計過程中的重復(fù)性的投入，50%以上的設(shè)計驗證工作是可以消除的，另外，如果平臺的各種模擬IP與代工廠工藝已經(jīng)完成了驗證的話，可以跳過3個月以上的試生產(chǎn)（MPW）的階段，直接進入量產(chǎn)，通常芯片從設(shè)計到量產(chǎn)的時間可以達到9個月以內(nèi)。

無劍平臺是集芯片架構(gòu)、基礎(chǔ)軟件、算法與開發(fā)工具等一體的整體解決方案，具體包括：

面向硬件：

具備一個多場景靈活可配置的異構(gòu)AI加速引擎框架，用戶可以自定義。平頭哥提供神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)加速庫及異構(gòu)編譯器技術(shù)，向芯片廠商提供多粒度的硬件抽象接口；芯片廠商可以根據(jù)硬件特征（面向語音芯或視覺），能快速對接到AI加速引擎。該引擎支持當(dāng)前所有主流框架，幾乎所有的標準模型都能夠在上面一鍵部署；也提供一套便捷的自定義層開發(fā)接口。

面向應(yīng)用開發(fā)：

開發(fā)了一套標準統(tǒng)一的應(yīng)用開發(fā)框架，同一個應(yīng)用可以在不同算力的硬件上進行無縫遷移。為了進一步降低使用難度，提升開發(fā)效率，平頭哥集成開發(fā)環(huán)境融合該引擎，并添加一鍵部署、圖形化算力分析、異構(gòu)多核聯(lián)合調(diào)試等功能，解決實際開發(fā)過程中最困難的問題。

平頭哥表示，根據(jù)實際客戶開發(fā)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計，整個軟件框架可為芯片廠商節(jié)省60%的AI基礎(chǔ)軟件開發(fā)成本，縮短方案廠商50%的應(yīng)用開發(fā)時間。

軟件工具鏈：

它不僅是基礎(chǔ)軟件，也是芯片推廣過程中必不可少的工具，軟件工具鏈的優(yōu)劣很大程度上決定著芯片被使用的概率?；A(chǔ)軟件非常重要，但商業(yè)變現(xiàn)難，通常不被產(chǎn)品公司重視。軟件生態(tài)是開發(fā)者能夠獲取資源的一個大環(huán)境，開發(fā)者總是愿意采用生態(tài)好、資源豐富的AI芯片產(chǎn)品。

也就是說，無劍平臺是SoC芯片平臺，它是AI芯片的芯片架構(gòu)，支持第三方的AI加速引擎，同時包含AI必須的基礎(chǔ)軟件體系。由此帶來的優(yōu)勢也十分顯著，官方稱，通過與第三方公司的合作實踐表明，基于全棧AI的開發(fā)套件在AI芯片的基礎(chǔ)軟件開發(fā)成本下降60%，用戶開發(fā)應(yīng)用的周期下降50%。

無劍視覺AI平臺到底如何？

孟建熠介紹，性能方面，平臺的核心是平頭哥玄鐵高性能多核CPU，包含128位單指令多數(shù)據(jù)SIMD矢量擴展技術(shù)，主頻支持1G-2GHz。支持算力從0.5-16TOPS不等的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)加速器，開放的架構(gòu)能夠最大支持400Gbps的存儲帶寬。他還透露，平臺后續(xù)會支持HBM等更高帶寬的存儲。

另外，無劍視覺AI平臺支持視頻編解碼相關(guān)的核心IP，支持MIPI/PCIe/USB/GMAC等高速接口，提供豐富的可擴展的能力。視覺AI平臺還有一個重要的特點就是支持多個小的芯片擴展成算力更強的芯片，提升芯片的適配能力。

功耗方面，無劍芯片平臺采用大小核的架構(gòu)，大核支撐神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)加速器實現(xiàn)高性能的計算，小核以MCU的方式管理片上的電源網(wǎng)絡(luò)、外圍的接口等。在大核關(guān)閉的情況下，待機電流可以小于10uA，相當(dāng)于一塊手機容量的電池可以待機10年。

同時，無劍平臺解決了待機情況下，DDR啟動的時間問題。孟建熠表示，這是一個非常重要的低功耗配套技術(shù)，是AI芯片拓展到電池領(lǐng)域的必要技術(shù)。

安全性方面，無劍平臺提供了硬件支持TEE安全技術(shù)，能夠?qū)踩男畔⒏綦x，應(yīng)用無法直接訪問到安全資源。并且無劍的TEE安全技術(shù)已經(jīng)通過了國際領(lǐng)先的Global Platform的兼容性認證。

無劍還同時提供AliOS及其配套的安全基礎(chǔ)軟件，實現(xiàn)從端到云的全體系安全保護。

據(jù)了解，無劍視覺AI平臺已經(jīng)應(yīng)用于多家IoT公司的產(chǎn)品中，涉及的應(yīng)用場景包括多媒體AI芯片、支付場景的AI芯片、AI視覺芯片、邊緣AI服務(wù)器芯片等。清微智能、大華、云天勵飛、博雅鴻圖、杭州微納等一批芯片公司與無劍SoC平臺進行了合作。

孟建熠表示，無劍視覺AI平臺是主要面向視覺AI場景開發(fā)的產(chǎn)品，會根據(jù)客戶的需求持續(xù)升級。今后無劍芯片設(shè)計平臺還將面向MCU、工業(yè)、安全、車載、接入等應(yīng)用領(lǐng)域，持續(xù)推出面向領(lǐng)域SoC平臺。

對于平頭哥的這款新品，清華大學(xué)微電子所副所長、清微智能創(chuàng)始人尹首一教授表示：“敏捷設(shè)計是下一階段芯片設(shè)計領(lǐng)域發(fā)展的重點方向，軟硬件深度融合的有行業(yè)特點的芯片平臺讓芯片設(shè)計公司省去很多底層的芯片開發(fā)工作，更加專注于產(chǎn)品定義與核心技術(shù)本身，形成差異化的芯片產(chǎn)品，提升市場競爭力?！?/p>