毫無(wú)疑問(wèn)，國(guó)產(chǎn)芯片已經(jīng)迎來(lái)春天。

2020年8月，國(guó)務(wù)院印發(fā)的《新時(shí)期促進(jìn)集成電路產(chǎn)業(yè)和軟件產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的若干政策》提出，中國(guó)芯片自給率要在2025年達(dá)到70%。

無(wú)疑，這是集成電路產(chǎn)業(yè)的重大際遇，但也對(duì)行業(yè)提出了新的挑戰(zhàn)。

尤其是在這樣的政策大背景下，如何推進(jìn)國(guó)產(chǎn)芯片產(chǎn)業(yè)鏈條不斷在技術(shù)前沿和產(chǎn)業(yè)應(yīng)用落地層面走向高端突破，成為當(dāng)前整個(gè)行業(yè)不得不關(guān)注的核心議題——這其中，就包括了EDA軟件開(kāi)發(fā)、國(guó)產(chǎn)CPU、類(lèi)腦計(jì)算、專用領(lǐng)域芯片以及資本助力等多領(lǐng)域、多層次和多維度的問(wèn)題。

針對(duì)這些問(wèn)題，雷峰網(wǎng)GAIR大會(huì)的「集成電路高峰論壇」邀請(qǐng)了來(lái)自學(xué)術(shù)、產(chǎn)業(yè)和投資界的多位嘉賓，從不同角度對(duì)集成電路國(guó)產(chǎn)化、高端化過(guò)程中的重要議題進(jìn)行了分享和探討。

EDA是中國(guó)芯片產(chǎn)業(yè)發(fā)展的卡脖子技術(shù)，求解器又是EDA的基礎(chǔ)引擎，解決了基礎(chǔ)技術(shù)挑戰(zhàn)才能支撐整個(gè)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展——基于此，中國(guó)科學(xué)院軟件研究所研究員蔡少偉主要從自己的研究角度談到了EDA的發(fā)展。

蔡少偉的演講主要涵蓋三個(gè)方面，一是EDA和SAT求解器的關(guān)系；二是舉例說(shuō)明SAT求解器在EDA當(dāng)中的應(yīng)用；三是分享其團(tuán)隊(duì)在SAT求解器方面的進(jìn)展。

蔡少偉表示，EDA集成電路設(shè)計(jì)自動(dòng)化軟件，整條鏈很長(zhǎng)，而不是單個(gè)的軟件。在EDA軟件中，其底層需要一些計(jì)算引擎，而主要的計(jì)算引擎就是SAT求解器。

在EDA各個(gè)環(huán)節(jié)中，包括邏輯綜合、物理實(shí)現(xiàn)，以及中間的驗(yàn)證、仿真測(cè)試都會(huì)用到SAT求解器。

SAT的全稱是布爾可滿足性問(wèn)題。給定一個(gè)布爾公式或稱為命題邏輯公式（即用與或非等布爾邏輯運(yùn)算連接布爾變量的公式），判定是否存在一組賦值使得公式取值為真。

一般情況下，SAT求解方法可以分為兩類(lèi)：完備算法和不完備算法。完備算法是指算法結(jié)束時(shí)確保正確判定；不完備算法是指爭(zhēng)取短時(shí)間內(nèi)找到解。

以前的混合算法未能在工業(yè)實(shí)例上取得改進(jìn)，后來(lái)蔡少偉團(tuán)隊(duì)采用系統(tǒng)搜索求解+局部搜索采樣，基于信息交互的深度合作，設(shè)計(jì)的混合算法在工業(yè)實(shí)例上顯出了顯著的改進(jìn)，首次回答了1997年Bart Selman提出的SAT十大挑戰(zhàn)的第七個(gè)挑戰(zhàn)---關(guān)于結(jié)合兩種方法設(shè)計(jì)更高效算法的挑戰(zhàn)。其求解器獲得國(guó)際SAT比賽冠軍，相關(guān)論文獲得該領(lǐng)域權(quán)威會(huì)議最佳論文獎(jiǎng)。

蔡少偉團(tuán)隊(duì)的SAT求解器已經(jīng)用于集成電路驗(yàn)證的實(shí)際場(chǎng)景，在1小時(shí)內(nèi)可求解出一些近2億子句規(guī)模的算例。

數(shù)字化時(shí)代下，科學(xué)研究范式正在發(fā)生革命，人工智能、云原生技術(shù)等前沿科學(xué)正在顛覆芯片產(chǎn)業(yè)過(guò)去的經(jīng)驗(yàn)和模式。

回顧EDA的歷史我們可以發(fā)現(xiàn)，在過(guò)去30年里，芯片的集成規(guī)模提高了數(shù)萬(wàn)倍、設(shè)計(jì)難度和成本也急劇增加，但是EDA作為集成電路設(shè)計(jì)工具，在方法論革新與顛覆式技術(shù)創(chuàng)新卻一直沒(méi)有突破，無(wú)法支撐快速增加并急劇分化的應(yīng)用需求。EDA工具和方法學(xué)需要全面進(jìn)階，才能降低技術(shù)門(mén)檻，進(jìn)一步提升芯片技術(shù)發(fā)展的速度和創(chuàng)新的效率。

傅強(qiáng)表示，在后摩爾時(shí)代中，芯片設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)必須得到革命性的變革和發(fā)展，而未來(lái)的數(shù)字化系統(tǒng)是由“系統(tǒng)+算法+軟件+芯片”深度融合集成的。系統(tǒng)應(yīng)用的創(chuàng)新對(duì)芯片產(chǎn)生了更多的定制化需求，現(xiàn)在EDA的發(fā)展速度越來(lái)越跟不上芯片設(shè)計(jì)規(guī)模和需求的快速增長(zhǎng)，我們必須研究和發(fā)展下一代的EDA 2.0技術(shù)并構(gòu)建面向未來(lái)的全新生態(tài)。

面向未來(lái)的EDA 2.0有三大關(guān)鍵技術(shù)路徑：

開(kāi)放和標(biāo)準(zhǔn)化

自動(dòng)化和智能化

平臺(tái)化和服務(wù)化

EDA 2.0的目標(biāo)是要讓系統(tǒng)工程師和軟件工程師都能參與到芯片設(shè)計(jì)中來(lái)，解決設(shè)計(jì)難、人才少、設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)、設(shè)計(jì)成本高企的問(wèn)題，用智能化的工具和服務(wù)化的平臺(tái)來(lái)縮短從芯片需求到應(yīng)用創(chuàng)新的周期。

傅強(qiáng)表示，EDA 2.0不再是工具的組合，而是一個(gè)服務(wù)化、可定制的完整平臺(tái)，可以直接服務(wù)不同的應(yīng)用需求，支持其快速設(shè)計(jì)和部署芯片產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)更高效更簡(jiǎn)單的應(yīng)用創(chuàng)新周期，讓芯片設(shè)計(jì)更簡(jiǎn)單、更普惠。

CPU是一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)，在我們國(guó)家追求自主性的過(guò)程中，牽涉到三個(gè)維度的自主性，包括基于自主IP核的芯片設(shè)計(jì)、基于自主指令系統(tǒng)的軟件生態(tài)，以及基于自主材料設(shè)備的生產(chǎn)工藝。

一個(gè)芯片里集成大量的IP核，IP核是否自主設(shè)計(jì)是最基礎(chǔ)的維度。指令集系統(tǒng)承載著軟件生態(tài)，軟件生態(tài)控制著產(chǎn)業(yè)體系，而產(chǎn)業(yè)體系是最大的卡脖子環(huán)節(jié)，基于國(guó)外指令集不可能發(fā)展自主的信息產(chǎn)業(yè)體系。由此，自主性顯得十分重要。

彭飛指出，中國(guó)一定要下定決心構(gòu)建獨(dú)立于Wintel體系和AA體系之外的自主的信息技術(shù)體系和產(chǎn)業(yè)生態(tài)體系。前兩大生態(tài)體系——X86的生態(tài)體系和ARM的生態(tài)體系是美國(guó)主導(dǎo)的信息化生態(tài)體系，未來(lái)要有基于我們國(guó)家的指令系統(tǒng)、國(guó)產(chǎn)的操作系統(tǒng)形成的，和這兩個(gè)生態(tài)體系平行的一套生態(tài)體系。

“這是產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)，在別人的基礎(chǔ)上蓋房子總是不牢靠的”，彭飛在演講中說(shuō)道。

除了自主性，指令集的兼容性也很重要。龍芯中科基于二十年的CPU研制和生態(tài)建設(shè)積累推出的LoongArch指令系統(tǒng)，充分考慮兼容生態(tài)的需求，融合X86、ARM等國(guó)際主流指令系統(tǒng)的主要功能特性，并依托龍芯研發(fā)團(tuán)隊(duì)在二進(jìn)制翻譯方面十余年的技術(shù)積累創(chuàng)新，可實(shí)現(xiàn)跨指令平臺(tái)應(yīng)用兼容，從而達(dá)到融合生態(tài)的目的。

去年，《十四五規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》提出了在類(lèi)腦智能等重大前沿科技和產(chǎn)業(yè)變革領(lǐng)域，組織實(shí)施未來(lái)產(chǎn)業(yè)孵化與加速計(jì)劃。

目前在計(jì)算機(jī)芯片領(lǐng)域存在三個(gè)架構(gòu)——CPU架構(gòu)、GPU架構(gòu)、神經(jīng)擬態(tài)（類(lèi)腦）架構(gòu)，前兩者均是馮諾伊曼架構(gòu)，僅有最后一個(gè)是非馮諾伊曼架構(gòu)。

理論上講，計(jì)算領(lǐng)域未來(lái)十年的創(chuàng)新是架構(gòu)的創(chuàng)新，這是非常正確的方向。在華寶洪看來(lái)，創(chuàng)新的神經(jīng)擬態(tài)(類(lèi)腦)架構(gòu)提供了超越GPU架構(gòu)一個(gè)好機(jī)會(huì)，尤其是在計(jì)算能效比等領(lǐng)域具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。

類(lèi)腦計(jì)算具有抗噪音、時(shí)空相關(guān)性、稀疏和近似計(jì)算等特點(diǎn)，能夠顛覆依賴空間復(fù)雜度的傳統(tǒng)計(jì)算。事實(shí)上，類(lèi)腦計(jì)算和深度學(xué)習(xí)僅僅在感知層面是重合的，類(lèi)腦計(jì)算的領(lǐng)域遠(yuǎn)超深度學(xué)習(xí)的領(lǐng)域，類(lèi)腦計(jì)算更多的面向腦科學(xué)和認(rèn)知領(lǐng)域。

華寶洪認(rèn)為，類(lèi)腦計(jì)算給現(xiàn)有計(jì)算帶來(lái)的啟發(fā)是：一是非馮結(jié)構(gòu)計(jì)算體系的啟發(fā)，二是低功耗信息存儲(chǔ)和脈沖傳輸?shù)膯l(fā)，三是在大規(guī)模并行計(jì)算/片上學(xué)習(xí)上的啟發(fā)。

在演講中，華寶洪還分享了靈汐科技在類(lèi)腦計(jì)算領(lǐng)域最新成果KA200芯片及產(chǎn)品，在一系列的回望與分享中，華寶洪總結(jié)表示，“碳基能實(shí)現(xiàn)的智能，硅基也可以實(shí)現(xiàn)”。

作為國(guó)內(nèi)首家專注于提供DPU產(chǎn)品和服務(wù)的公司，大禹智芯有著深厚的云計(jì)算和軟件背景，由此，王昕溥從軟件的角度談到了對(duì)芯片的思考。

他談到了在某互聯(lián)網(wǎng)大廠早期與頭部芯片廠商的一次成功合作，雙方合作中在軟硬件層面的努力，實(shí)際上正是一款專用領(lǐng)域芯片從需求到定義再到上線的完整過(guò)程。

王昕溥表示，能為計(jì)算機(jī)的發(fā)展起到帶動(dòng)作用的，肯定是革命性的硬件，而硬件發(fā)展過(guò)程中也對(duì)軟件帶來(lái)很大的挑戰(zhàn)；如何把硬件性能發(fā)揮到極致，就是軟件人員要做的事情。

結(jié)合大禹智芯的DPU研發(fā)經(jīng)驗(yàn)及產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)商業(yè)化交付的經(jīng)歷，王昕溥分享了他對(duì)做好國(guó)產(chǎn)專用領(lǐng)域芯片的三個(gè)關(guān)鍵依托：第一是要從實(shí)際需求出發(fā)；第二是要重視軟件、發(fā)展生態(tài)；第三是要讓專用領(lǐng)域芯片的適用面更大一些，變得更加通用。

王昕溥還分享了大禹智芯在DPU領(lǐng)域的一些思考和目標(biāo)。他認(rèn)為，DPU是開(kāi)創(chuàng)時(shí)代、創(chuàng)新型的硬件，未來(lái)會(huì)扮演更重要的角色；DPU將與CPU和GPU齊驅(qū)，成為云計(jì)算第三引擎；另外，DPU不僅僅是集中在云計(jì)算和數(shù)據(jù)中心使用，也能夠在未來(lái)5G和邊緣計(jì)算場(chǎng)景中找到機(jī)會(huì)。

他在最后談到，專用領(lǐng)域芯片在這個(gè)時(shí)代里有非常好的機(jī)會(huì)。在各種定律、各種周期結(jié)合下，能夠形成新的浪潮，讓軟件、應(yīng)用領(lǐng)域從業(yè)者加入其中，一起為國(guó)產(chǎn)芯片做出自己的貢獻(xiàn)。

不同于前五位演講嘉賓從技術(shù)、產(chǎn)業(yè)角度出發(fā)進(jìn)行解讀，云岫資本趙占祥的分享主要從資本角度切入。

從今年半導(dǎo)體股權(quán)投資的整體統(tǒng)計(jì)結(jié)果來(lái)看，目前國(guó)產(chǎn)高端芯片投資火力主要在于三大方向——數(shù)據(jù)中心芯片、汽車(chē)芯片與芯片制造。

據(jù)云岫資本統(tǒng)計(jì)，今年的前11個(gè)月的投資案例比去年增加了34.6%，投資金額接近1300億元，預(yù)計(jì)今年全年可以達(dá)到1400億元。

從半導(dǎo)體在科創(chuàng)板的表現(xiàn)來(lái)看，截至11月29日，科創(chuàng)板共有公司362家，其中芯片公司56家。從市值來(lái)看，芯片公司占了科創(chuàng)板市值十強(qiáng)的一半，占了總市值26%。

不過(guò)，在今年上半年，芯片公司市值略微有所下降，在下半年才開(kāi)始突飛猛進(jìn)。其中，芯片設(shè)備公司漲了近一倍，這主要因?yàn)樾酒毙敬龠M(jìn)生產(chǎn)，工廠有訂單購(gòu)入設(shè)備，由此帶動(dòng)了設(shè)備公司的市值。

目前來(lái)看，我國(guó)半導(dǎo)體投資市場(chǎng)存在明顯的龍頭效應(yīng)，7%的公司拿了60%的資金，這些公司未來(lái)或?qū)⑹侵袊?guó)半導(dǎo)體高端芯片的代表。

趙占祥表示，未來(lái)中國(guó)半導(dǎo)體的格局是金字塔格局，少數(shù)的龍頭企業(yè)和一大批的專精特新企業(yè)。龍頭企業(yè)最終的數(shù)量不到100家，專精特新企業(yè)有上千家。

總結(jié)

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