芯潮 文 | 心緣

手中無劍，勝在芯。8月29日，阿里平頭哥新“劍”出鞘。

這把新“劍”是一站式AIoT芯片設計平臺，名字意同武學的至高境界——“無劍”。

現在國內造芯公司起名越來越講究引經據典，華為幾乎承包了《山海經》，紫光新芯片取名為古代皇帝賜予大臣的第六種禮器“虎賁”，如今阿里平頭哥的“無劍”典出金庸武俠小說。

話說獨孤求敗40歲前使用玄鐵重劍，40歲後，“草木竹石均可為劍，漸進於無劍勝有劍之境。”

這正是平頭哥對無劍平臺寄予的厚望，沒有芯片，但卻能幫各類芯片設計企業鍛就芯片。

按照平頭哥的介紹，該平臺能幫助芯片設計企業，將設計成本和設計週期壓縮50%，顯著降低定製化芯片的研發門檻，降低效率、提升質量，讓企業能更加專注於開發出與應用場景更好融合的芯片產品。

同日，基於平頭哥自研玄鐵CPU的無劍視覺AI平臺問世，已應用到媒體AI芯片、AI視覺芯片、邊緣AI服務器芯片等IoT產品中。

發佈會期間，平頭哥發言人不僅詳細解讀無劍平臺的三大硬核實力和亮點，解答無劍如何與阿里雲實現雲端協同，而且就AI芯片發展現狀、AIoT時代對芯片研發的挑戰、阿里平頭哥在未來產業扮演的角色等問題一一回應。

經透露，無劍平臺採用的是授權模式，不排除未來開源的可能。

另外，在雲端，平頭哥自研的第一款NPU芯片也將於今年發佈，其性能處於業界領先定位，主要用於阿里雲數據中心。

一、無劍的三大硬核能力

無劍平臺由SoC架構、處理器、各類IP、操作系統、軟件驅動和開發工具等模塊構成，支持第三方AI加速引擎，幷包含AI必須的基礎軟件體系。

它能提供集芯片架構、基礎軟件、算法與開發工等一體的整體解決方案，能夠承擔AIoT芯片約80%的通用設計工作量，讓芯片研發企業只需專注於剩餘20%的專用設計工作。

1、硬件：異構AI加速引擎框架

為了充分發揮各種不同硬件的效能，平頭哥打造了一個多場景靈活可配置的異構AI加速引擎框架，允許用戶自定義。

平頭哥提供神經網絡加速庫及異構編譯器技術，向芯片廠商提供多粒度的硬件抽象接口。

無論是低功耗低成本的語音芯片，還是高性能低時延的視覺芯片，芯片廠商可以根據各種硬件特徵，快速對接到AI加速引擎，高效地發揮硬件性能。

該引擎支持當前所有主流框架，幾乎所有的標準模型都能夠在上面一鍵部署；它也提供一套便捷的自定義層開發接口，方便開發者多樣化需求。

2、應用開發：標準統一的開發框架

平頭哥開發了一套標準統一的應用開發框架，同一個應用可以在不同算力的硬件上進行無縫遷移。

據悉，平頭哥集成開發環境完美融合該引擎，並添加一鍵部署、圖形化算力分析、異構多核聯合調試等功能，解決實際開發過程中最困難的問題。

根據其實際客戶開發數據的統計，整個軟件框架可為芯片廠商節省60%的AI基礎軟件開發成本，縮短方案廠商50%的應用開發時間。

3、基礎軟件：對接豐富資源

軟件工具鏈是基礎軟件，是芯片推廣過程中必不可少的工具，軟件工具鏈的優劣很大程度上決定著芯片被使用的概率。

由於基礎軟件商業變現難，通常不被產品公司重視。

軟件生態是開發者能夠獲取資源的一個大環境，開發者總是願意採用生態好、資源豐富的AI芯片產品。

二、視覺平臺已落地，玄鐵910是主控CPU

此次發佈的無劍視覺AI平臺，主要面向視覺AI場景，會根據客戶需求持續升級。

近期發佈的RISC-V處理器玄鐵910，是無劍視覺AI平臺的主控CPU。

玄鐵910與芯片設計公司自研的AI加速引擎形成高性能異構計算的完整方案。

這一視覺平臺的其他性能有：最大存儲帶寬400Gbps，單通道PCIE接口帶寬16Gbps，可支持16TOPS以下的邊緣側AI計算需求。

據介紹，該平臺已應用到多媒體AI芯片、AI視覺芯片、邊緣AI服務器芯片等多家IoT廠商的產品中。

無劍平臺同時對IP公司開放，吸納全球最有競爭力的IP產品與無劍平臺進行原型流片驗證，已經過硅驗證，並且已在阿里內部和多家客戶的芯片產品中得到應用。

未來，無劍平臺還將面向MCU、工業、安全、車載、接入等應用領域開發基礎設施及周邊技術，持續推出面向領域的SoC平臺。

三、無劍如何將設計成本和週期各砍一半？

無劍能將設計成本和週期分別降低50%，主要來源於兩個方面：

第一，平臺化的設計方法讓IP能夠很快的接入到系統，大幅降低IP支持成本，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，研發上面的人力投入大幅降低。綜合來講，設計成本有望降低50%。

平臺化的思路，是指減少芯片設計過程中的重複性的投入，50%以上的設計驗證工作是可以消除的。

另外，如果平臺的各種模擬IP與代工廠工藝已經完成了驗證，可以跳過3個月以上的試生產（MPW）的階段，直接進入量產，通常芯片從設計到量產的時間可以達到9個月以內。

“敏捷設計是下一階段芯片設計領域發展的重點方向，”清華大學微電子所副所長、清微智能創始人尹首一教授表示，“軟硬件深度融合的有行業特點的芯片平臺讓芯片設計公司省去很多底層的芯片開發工作，更加專注於產品定義與核心技術本身，形成差異化的芯片產品，提升市場競爭力。”

四、端雲協同，能天然接入阿里雲

AIoT在線智能的特點，需要端雲協同來實現。

所謂端雲協同，是指在下一代芯片開發時，僅要考慮到端上的計算能力，還要考慮雲上的能力。

例如，AI芯片的網絡模型需與雲端頻繁互動，需要從芯片底層到操作系統方面的架構支持。

平頭哥隸屬於阿里雲智能，根據阿里雲業務場景進行雲端一體架構的探索與嘗試。

無劍AI芯片平臺的端雲一體，是平頭哥軟硬件基礎能力的體現，體現在圍繞雲計算的場景中，端側設備具有實時與雲端應用互動的能力。

基於平頭哥芯片平臺的產品能天然接入阿里雲，與雲端應用生態對接後將形成新的產品形態。

五、“平頭哥”模式與阿里的芯片定位

平頭哥的長遠目標，是做AIoT時代芯片基礎設施提供者，為了接近這個“小目標”，它提出了芯片設計的“平頭哥模式”：

以無劍平臺為核心，從芯片到應用全棧開放集成，實現處理器、算法、操作系統等軟硬件核心技術的深度融合，打破傳統通用芯片時代IP授權商用模式成本高、使用難、週期長的侷限，為企業提供從芯片到應用的全棧技術能力。

簡而言之，平頭哥模式具有三大特點：全棧、開放、被集成。

它的優勢很明顯：一是IP、系統芯片設計經驗豐富，在處理器領域有充足話語權；二是有錢，也願意長期砸錢、砸人才；三是整合豐富的生態資源，通過構建平臺，降低芯片設計門檻。

這與阿里在芯片上的定位一致，即做好芯片行業的基礎設施。

處理器是所有高端系統芯片都需要的產品，是最核心的基礎設施產品，阿里將投入重金打造好技術，同時構建應用生態。

除了處理器以外，阿里還將繼續開發操作系統、軟硬件融合的算法、核心的IP等，將這些共性的技術能夠做好、做精、做出競爭力。

當然，大目標是要形成生態，然後開放給他們的芯片設計，使之基於高質量的基礎設施打造芯片產品，以提升整體的產業競爭力。

六、芯片設計進入3.0時代

平頭哥半導體研究員孟建熠認為，芯片設計方法正在進入新的3.0時代。

1.0時代從1990至2000年，芯片設計基於ASIC流程進行，每次研發新芯片都需從電路開始重新設計。

2000年後進入2.0時代，基於IP的模塊化的設計方法，降低了芯片的開發成本和設計風險。

AIoT市場具有強應有驅動、場景碎片化等特徵，隨著AIoT應用發展如火如荼，需要更加高效的設計方法。

由此，芯片設計進入3.0時代，在基礎框架/模板基礎上，定製符合應用需求的芯片產品，以最快速度推向精準市場。

據國際數據公司IDC預測，到2025年，全球聯網的IoT設備將達到416億臺，這些端上設備將產生的數據量是79.4ZB，相當於9萬億部時長2小時的高清電影。

Gartner預測，其中80%的IoT設備將由AI加持。

在摩爾定律時代，芯片研發追求通用性，比工藝、比投入。

在後摩爾定律時代，碎片化的AIoT場景對芯片的要求更多在於市場靈敏度，芯片研發比的是需求適配和成本。

傳統通用芯片設計方式往往太重，成本投入高、設計週期長，很難適應未來AIoT市場小批量、定製化的需求。

很多SoC設計方法雖然效率較ASIC設計方法有很大提升，但從IP到系統集成驗證、再到軟件調試過程，依然耗時耗成本。

無劍芯片平臺正是針對這一痛點，試圖提供全新的、更加高效的設計方法學。

這只是平頭哥野心的初步成果，平頭哥的雄偉目標，是以生態營造者的角色，引領芯片3.0時代。

結語：AIoT芯片或進入更快落地潮

算力是推動AI產業發展的重要動力，而在智能應用不斷快速裂變的今時今日，所有芯片都面臨著升級。

近年來，傳統芯片公司、互聯網公司、AI芯片創企和算法公司紛紛投入AI芯片的浪潮之中，開發出滿足自身或市場需求的AI芯片。

AI芯片的第一波浪潮已經過去，很多產品正面臨著市場嚴酷的考驗，大浪淘沙，缺乏應用場景的AI芯片將被市場淘汰。

而隨著像無劍這樣的一體式芯片設計平臺的普及，很多中小型的設計公司可以根據應用快速定製出芯片產品，形成“快魚吃慢魚”的格局。

AIoT產業或許將呈現更欣欣向榮的定製化芯片落地浪潮。