補(bǔ)強(qiáng)國產(chǎn)GPU研發(fā)實(shí)力 “天狼星”架構(gòu)發(fā)布

2023-08-04 04:26:08 來源：中國經(jīng)營網(wǎng)

隨著國內(nèi)AI大模型的密集推出，為模型訓(xùn)練提供算力基礎(chǔ)的GPU芯片作用愈加凸顯。由于目前我國高端GPU仍多依靠進(jìn)口，因此，國產(chǎn)GPU的研發(fā)進(jìn)展也受到產(chǎn)學(xué)研界的多方關(guān)注。

6月15日，國內(nèi)芯片企業(yè)中天恒星科技有限公司（以下簡(jiǎn)稱“中天恒星”）推出自主研發(fā)的國產(chǎn)GPU架構(gòu)“天狼星”。據(jù)中天恒星聯(lián)合創(chuàng)始人兼總架構(gòu)師鄧仰東介紹，這是中天恒星在清華大學(xué)多年的研究基礎(chǔ)上，所設(shè)計(jì)的完整的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的GPU架構(gòu)。

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《中國經(jīng)營報(bào)》記者獲悉，目前很多國產(chǎn)GPU的IP授權(quán)來自第三方購買，優(yōu)點(diǎn)是由于采用技術(shù)成熟能快速投入商用，但缺點(diǎn)則是難以形成成熟的圖形顯卡級(jí)GPU，核心電路專利無法自控和自主迭代。鄧仰東則表示，區(qū)別于目前多數(shù)國產(chǎn)GPU廠商的路線，此次“天狼星”架構(gòu)的設(shè)計(jì)為完整自主研發(fā)，從數(shù)學(xué)公式推導(dǎo)開始，架構(gòu)設(shè)計(jì)、算法模型、原理驗(yàn)證、硬件實(shí)現(xiàn)和驅(qū)動(dòng)開發(fā)等環(huán)節(jié)全部正向設(shè)計(jì)，核心IP完全自主可控，擁有圖形GPU完整知識(shí)產(chǎn)權(quán)，并已申請(qǐng)專利和著作權(quán)數(shù)百項(xiàng)。

天眼查顯示，中天恒星成立于2019年，主營業(yè)務(wù)為集成電路、半導(dǎo)體材料領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)開發(fā)。據(jù)公司創(chuàng)始人黃永介紹，第一代“天狼星”架構(gòu)芯片設(shè)計(jì)驗(yàn)證完成于2019年，2021年正式誕生，今年該架構(gòu)實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，將面向億級(jí)訂單市場(chǎng)。

克服兩大設(shè)計(jì)難點(diǎn)

除了3D圖形引擎外，此次“天狼星”GPU架構(gòu)也帶來了諸多亮點(diǎn)。據(jù)中天恒星方面介紹，新架構(gòu)在3D圖形引擎基礎(chǔ)上，搭載了2D圖形加速與視頻引擎。同時(shí)，采用了自主可控、靈活優(yōu)化的指令集及SIMT計(jì)算框架。此外，能夠支持物理真實(shí)渲染。

對(duì)此，鄧仰東指出，要完成這些設(shè)計(jì)，背后主要包括兩大技術(shù)挑戰(zhàn)。“一個(gè)是架構(gòu)級(jí)的設(shè)計(jì)，另一個(gè)則是架構(gòu)仿真驗(yàn)證需要多年技術(shù)經(jīng)驗(yàn)的積累。”他表示。

架構(gòu)級(jí)設(shè)計(jì)在鄧仰東看來是一門統(tǒng)籌藝術(shù)。“GPU本身的資源，所有的計(jì)算資源是一樣的，大家都用32比特或者64比特的浮點(diǎn)運(yùn)算單元，這是一個(gè)配合的問題。”同時(shí)，他指出，GPU有很多個(gè)核共享緩存，每個(gè)核內(nèi)有自身的計(jì)算單元，還有通往片外的各種通道以及一些針對(duì)圖形紋理的緩存。這些模塊單獨(dú)拎出來不難，但難的是如何配合實(shí)現(xiàn)GPU整體性能的最優(yōu)。

“換言之，如何通過統(tǒng)籌協(xié)調(diào)，能夠適應(yīng)絕大多數(shù)圖形應(yīng)用。在大多數(shù)情況下，均衡的設(shè)計(jì)保持性能每秒至少30幀，這是一個(gè)極具挑戰(zhàn)的地方。”他表示。

另一方面，鄧仰東指出，架構(gòu)仿真的時(shí)間非常長，需要經(jīng)驗(yàn)也需要直覺，去找出架構(gòu)問題到底出在哪里。“這方面也是一個(gè)很大的挑戰(zhàn)，需要有多年的積累才能去做這件事。”

高難度設(shè)計(jì)完成的背后，也給“天狼星”帶來了獨(dú)特的市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)。除了面向目前需求強(qiáng)勁的億級(jí)訂單市場(chǎng)外，“天狼星”以清華大學(xué)超過10年研究基礎(chǔ)為依托的自研核心架構(gòu)，確保產(chǎn)品迭代自主可控，極大彌補(bǔ)了目前國產(chǎn)GPU架構(gòu)設(shè)計(jì)領(lǐng)域的空白。

據(jù)悉，目前國內(nèi)芯片設(shè)計(jì)已經(jīng)完成全面驗(yàn)證，能夠確保流片成功，同時(shí)上下游產(chǎn)業(yè)鏈都已作好準(zhǔn)備充分，具備完備的芯片交付能力。

價(jià)值空間巨大

對(duì)于此次“天狼星”架構(gòu)的出現(xiàn)，業(yè)內(nèi)也給予了高度評(píng)價(jià)。國際信息顯示學(xué)會(huì)中國總裁、俄羅斯工程院外籍院士嚴(yán)群指出，現(xiàn)在很少有人再看電視，因?yàn)檫@一體驗(yàn)已經(jīng)被手機(jī)端、PAD端等便攜設(shè)備全部替代，但是一旦需要有交互體驗(yàn)的時(shí)候，我們就會(huì)重新回到大屏，而這個(gè)時(shí)候，就非常需要有渲染的、真實(shí)的、能夠融入其中的體驗(yàn)。

“現(xiàn)在所有顯示器都可以稱為被動(dòng)式顯示技術(shù)，觀看的人對(duì)它的信息傳輸只有接收，沒有互動(dòng)，一旦顯示屏加上很多GPU功能，有了沉浸式三維影像呈現(xiàn)、交互體驗(yàn)，那就不是傳統(tǒng)的電視了，重新回到這些有渲染的、真實(shí)的、你可以融入其中的體驗(yàn)，這種體驗(yàn)非常不得了。”嚴(yán)群表示，這將是“天狼星”的一大價(jià)值。

上海市集成電路行業(yè)協(xié)會(huì)秘書長郭奕武則認(rèn)為，中天恒星自研架構(gòu)具備的3D圖形渲染、指令集自主可控、框架結(jié)構(gòu)，決定了其未來的產(chǎn)品用途非常廣泛。而現(xiàn)在正值非常好的產(chǎn)業(yè)關(guān)口，即產(chǎn)業(yè)革命和新技術(shù)革命的興起，包括云計(jì)算、數(shù)字化、智能汽車、云端到邊緣等產(chǎn)業(yè)化，都需要GPU這樣的大算力，這也意味著，“天狼星”未來將有非常大的市場(chǎng)空間。

嚴(yán)群進(jìn)一步指出，目前ChatGPT很火，雖然現(xiàn)階段還處于幼兒園、小學(xué)階段，但這已經(jīng)很可怕了。如果未來有了交互能力，以后靈魂是體現(xiàn)在數(shù)據(jù)里，從生成式Chat變成交互式GPT，這時(shí)候大數(shù)據(jù)經(jīng)過人工智能的學(xué)習(xí)訓(xùn)練以后，會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過人類的智力和能力，而這才是真正元宇宙的目標(biāo)。

“我覺得現(xiàn)在真是一個(gè)很好的時(shí)機(jī)，要抓住它，潮流也在往這個(gè)方向走，機(jī)會(huì)非常多。我國如果能夠把這個(gè)能力逐步提上去的話，不見得會(huì)比別人落后，因?yàn)槟阕プ〉氖歉邔蛹?jí)的價(jià)值點(diǎn)。”嚴(yán)群表示。

（文章來源：中國經(jīng)營網(wǎng)）

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