“存内计算”照进现实播报文章

中国电子报

发布时间: 2022-03-04 03:07
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存内计算由于突破传统冯·诺依曼架构瓶颈,实现了存储单元与逻辑单元的融合,成为实现智能计算的主要技术路线之一,受到业界龙头企业的高度重视。在近日召开的国际固态半导体电路会议(ISSCC)上,SK海力士发表了基于GDDR接口的DRAM存内计算,台积电共发表(或合作发展)6篇有关存内计算存储器IP的论文。随着人工智能对高性能、低功耗处理需求的不断增强,存内计算的开发进程必将不断加快,并走向现实应用。

存内计算受关注,龙头企业重点布局

ISSCC一向是半导体产业界展示最新研发成果的平台之一,在今年的发布重点中,存内计算无疑位列其中。SK海力士发表存内计算的开发成果——基于GDDR接口的DRAM存内计算,并展示了其首款基于存内计算技术产品——GDDR6-AiM的样本。

SK海力士表示,GDDR6-AiM是将计算功能添加到数据传输速度为16Gbps的GDDR6内存产品中。与传统DRAM相比,将GDDR6-AiM 与CPU、GPU相结合的系统可在特定计算环境中将计算速度提高16倍。此外,由于存内计算在运算中减少了内存与CPU、GPU间的数据传输往来,大大降低了功耗,GDDR6-AiM可使功耗降低80%。SK海力士解决方案开发担当副社长安炫表示:“基于具备独立计算功能的存内计算技术,SK海力士将通过GDDR6-AiM构建全新的存储器解决方案生态系统。”

台积电在存内计算研发方面的投入也很大。在本届ISSCC上,台积电共合作发表了6篇关于存内计算存储器IP的论文,其中一篇的作者全部来自台积电,其余5篇则是台积电和其他高校合作。台积电独立发表的SRAM论文基于5nm工艺,可以在不同计算精度下实现高计算密度和能效比。

事实上,三星、IBM、东芝、英特尔等半导体大厂在存内计算方面也早有布局。三星日前在顶级学术期刊Nature上发表全球首个基于MRAM的存内计算研究,基于28nm CMOS工艺的MRAM阵列进行存内计算的开发,所构建的新型MRAM阵列用于运行手写数字识别和人脸检测等AI算法,准确率分别达到98%和93%。

国内厂商方面,阿里达摩院、知存科技、Myhtic等也以AI为契机,积极进行特定领域、特定功能的AI存算一体芯片开发。去年5月,Myhtic宣布完成C轮7000万美元融资。去年6月,知存科技宣布完成亿元A3轮融资。

AI应用拉动需求,迈入产品化前夜

随着人工智能应用的爆发,业界迫切需要一项技术来解决传统冯·诺依曼架构存在的算力瓶颈与高功耗问题。这也是一众半导体大厂关注存内计算的主要原因。

对此有业内专家告诉记者,当前主流的计算架构均采用冯·诺依曼架构,其存在两个固有问题:即所谓的内存墙问题和功耗墙问题。冯·诺依曼架构的计算单元与存储单元分置,之间用数据总线连接,运算过程中就需要使数据在处理器与存储器之间进行频繁迁移,这一过程产生的功耗极为巨大,甚至比真正用于数据处理所产生的功耗还要高上百倍。内存墙则是指目前的CPU运算速度比存储器的数据存取速度快得多,存储器成为制约数据处理速度提高的主要瓶颈。现在的人们应对这个问题的主要方法是提高内存的处理速度或加大数据传输带宽,但这些都不能从根本上解决问题,开发一种将存储单元与处理单元完全整合的处理器方案,就成为解决这一问题的终极方案。

SK海力士定制设计项目负责人Dae-han Kwon 也指出:“对于 RNN(循环神经网络)等内存受限的应用程序,当应用程序在DRAM中使用计算电路执行时,性能和功率效率有望显著提高。考虑到要处理的数据量将大幅增加,存内计算有望成为改善当前计算机系统性能极限的有力候选者。”

正是在人工智能特别是边缘AI应用需求的推动下,存内计算的产品化开发进程也在加快。根据北京大学信息科学技术学院微纳电子学系副教授叶乐的介绍,存内计算技术大概率会实现产品化。目前基于SRAM的存内计算,已经进入到产品化的前夜,有望率先在可穿戴设备、智能手机等智能物联网AIoT领域应用,估计1到2年就有望看到产品级的SRAM存内计算芯片实现商业化落地。在此之后,存内计算芯片会逐渐往更大算力的应用领域渗透。基于MRAM的存内计算则会稍微滞后一些,这主要跟工艺可获得性有关。基于DRAM的存内计算芯片,有可能需要更长的时间才会落地,原因在于DRAM存内计算适用于大算力AI芯片,因此还需要解决其他一系列的技术难题,例如阵列间的互连和架构问题等。此外,大算力芯片,往往对通用性和可编程性要求更高,因此对于大算力芯片,架构需要更多的考虑通用性和可编程性,并且软硬件协同设计、编译器等工具链的重要性和难度也更为突出。

叶乐强调,不同应用场合对存内计算的需求也不同,消费电子、物联网终端、边端计算、云端计算对功耗、能效、算力密度、Bit精度、绝对算力、成本、是否需要非易失性等方面的侧重点和侧重程度各不相同,因此各类存内计算技术,均会有发展的必要性。

生态搭建存挑战,存内逻辑是方向

尽管存内计算的商业化进程不断临近,但在开发与应用中存在的挑战也不容忽视。业内专家指出,相较于传统处理器,存内计算本身就是一门非常复杂的、技术壁垒极高的设计方法,属于需要多年经验积累、大量资源以及时间投入才能实现的尖端领域。而更大的挑战还涉及到相关产业生态的整合,其中面临的挑战更加复杂。

在冯·诺依曼架构下,处理器与存储器是分别独立发展的,经过这么多年均已各自形成独立的产业生态,从设计到制造再到软件都已相当完备。而存内计算要想发展起来,实际是要将两个独立的生态整合到一起,其中所需投入的精力和资源是非常巨大的。

尽管存内计算面临技术开发与产业生态的双重挑战,但是其整体发展趋势依然被看好。叶乐指出,存内计算将是大势所趋,只有这种革命性的彻底的架构革新,才能真正解决内存墙和功耗墙的问题。从技术趋势上看,存算一体芯片将循着近存储计算、内存储计算、内存执行计算的技术路线发展。

此外,基于哪类存储进行存内计算设计也是开发重点之一。此次Sk海力士便基于DDR进行开发的,台积电则是基于SRAM。对此专家指出,目前开发者的研究之所以多是基于SRAM展开,一方面是因为SRAM比较容易获得,SRAM在标准CMOS工艺下即可得到,流片门槛较低。另一方面则因SRAM的存取速度是所有主流存储器中最接近CPU的,基于它进行存内计算开发,最容易解决内存墙问题。但是SRAM也存在芯片成本高、面积大的问题。更重要的是,SRAM属易失性存储器,断电后数据无法保存,还要把数据传输到其他NAND Flash等存储器当中,并不能从根本上解决功耗问题。NAND闪存等非易失性存储器可以保存处理后的数据,还具有成本低、容量大等优势,但是NAND闪存的存取速度慢,依然限制着未来存内计算芯片的速度。

因此,专家认为,对于那些投入存内计算开发的半导体大厂来说,将来更大的可能是基于新型存储器如MRAM、ReRAM等,做存内计算的开发。此类新型存储器一些性能上的优势是传统存储器所不具备的。当然,专家也指出,当前业界开发的新型存储技术工艺还不成熟,以之为基础进行存内计算或会需要的研发更长时间。

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作者丨陈炳欣

编辑丨连晓东

美编丨马利亚

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奇瑞第一大股东将换人 ?市值3100亿巨头立讯精密入局造车!

现在越来越多的信息产业链企业介入造车,最终如何要看电车续航和充电方便性了。

新京报报道全文:苹果之外,果链龙头立讯精密也入局造车,甚至已经为自己找好了队友——奇瑞。

“我们认为 Smart EV 是中国汽车人百年不遇的机会,但发展速度迅速,竞争残酷”,立讯精密董事长王来春2月13日在电话会议中表示。在立讯精密宣布与奇瑞合作后,超200家机构对立讯精密紧急调研。

2月14日,立讯精密盘中一度涨超5%,收盘价涨2.07%;2月15日收盘,立讯精密股价再度上涨8.28%。自消息公布以来,立讯精密股价2个工作日已经上涨10.35%,总市值约3200亿元。

股价大涨背后,立讯精密2021年第三季度利润下滑、苹果依赖症双重压力,让立讯精密不得不卡位新市场,而已经掉队多年的奇瑞又能否在拥挤的赛道中找回昔日荣光?

对于奇瑞第一大股东是否会更换一事,奇瑞方面2月15日向记者表示,立讯精密作为上市公司已经发布了公告,相关内容请以立讯精密披露的公告为准。其还表示,去年及今年1月,奇瑞汽车销量成绩不错,但对于合作一事尚没有新信息披露。

利润下滑、苹果依赖症显现 立讯精密卡位新市场

在牵手奇瑞背后,立讯精密危机暗藏。

2020年全年,立讯精密实现销售收入925.01亿元,较上年同期增长47.96%;实现归属于母公司所有者的净利润72.25亿元,较上年同期增长53.28%,一时间风头无两。而到了2021年第三季,立讯精密业绩出现下滑,公司2021年第三季度虽然实现营业收入328.65亿元,同比增长42.42%,但是归母净利润只有16.00亿元,同比大幅下滑25.28%,归母扣非净利润更是下跌21.40%。

对苹果的依赖始终暗藏在立讯精密的财报中。2020年,公司前五大客户实现销售金额占比高达82.03%,相比于2019年的77.04%进一步提升。其中第一大客户苹果实现销售额达到638亿元,占比达到69.02%,相比于2019年的346.51亿元、占比55.43%也出现了大幅增长。

可以说,苹果支撑起了立讯精密的利润,但立讯精密一旦不再是苹果的供应商,业绩就会面临风险。在不少业内人士看来,这种暗藏的风险,也促使了立讯精密寻求其他利润支撑点。

2020年,公司前五大客户实现销售金额占比高达82.03%,其中第一大客户苹果实现销售额达到638亿元,占比达到69.02%。

对于2021年第三季度业绩下滑,立讯精密解释称,外部环境持续复杂多变,除了海内、外疫情的持续反复,上游材料短缺、价格上涨、运输能力下降及运输成本上升等因素也对公司获利能力及部分产品的出货造成一定影响。

加之部分重要产品线因客供物料供应不足,均发生量产落地与出货时间的递延,公司主营业务收入、净利润、存货、营业费用等均受到一定程度影响。

在业绩下滑与苹果依赖的双重压力下,当时立讯精密就提出,要在稳固既有业务优势地位的同时卡位新市场。

实际上,立讯精密早就入局汽车。

在汽车领域,立讯精密专注于整车“血管和神经系统”,具体产品包括新能源车高压线束和连接器、智能电气盒等。

2020年,立讯精密研发投入达到57.45亿元。立讯精密在2020年报中曾表示,汽车行业正处在由传统制造向科技制造转型的过程中,汽车逐渐由单纯的代步工具发展为集娱乐、办公、消费等于一体的“车轮上的互联空间”。汽车消费群体对智能化、个性化的需求被激发,让汽车向超级智能终端过渡。

立讯精密寻求跨界赋能 放话不造整车

果链龙头立讯精密究竟要如何造车?

立讯精密宣布,公司与奇瑞方面签署战略合作协议,与奇瑞新能源拟共同组建合资公司,专业从事新能源汽车的整车研发及制造。

双方计划充分发挥和利用各自在新能源汽车(包括但不限于商用、乘用、物流等乙方集团公司体系内全部新能源汽车整车)领域对品牌客户的配套研发与整车代工业务(以下简称“合作业务”)的资源和优势,共同培养研发和生产团队、发展合作业务。

“为别人造好车”,这是王来春在电话会议中反复强调的内容,她指出,立讯有限是奇瑞控股的投资人,立讯精密不造整车,而是协同奇瑞新能源为别人造好车,志在抓紧机会窗口拼进全球领先的 Tier1。“如果单靠立讯,缺乏这种基础,一定会错过窗口期。”

王来春表示,双方均认为公司在消费电子的能力和经验与奇瑞可以协同互补,一起面对未来汽车智能化的挑战胜算会更大,双方也都认同代工模式的到来是必然。

她表示,本次合作将可为立讯精密汽车核心零部件业务提供前沿的研发设计、量产平台及出海口,致力于实现公司成为汽车零部件 Tier 1 领导厂商的中长期目标。

值得注意的是,立讯精密的控股股东还以100.54亿元向奇瑞控股的第一大股东——青岛五道口购买了其持有的奇瑞控股19.88%股权、奇瑞股份7.87%股权和奇瑞新能源6.24%股权。

本次立讯精密入股后,青岛五道口与奇瑞究竟将走向何方也颇受关注。

2019年12月4日,长江股权交易所发布公告称,奇瑞控股与奇瑞汽车的增资扩股项目已经顺利完成,投资方为青岛五道口。青岛五道口持有奇瑞控股的30.99%股份,持有奇瑞汽车18.5185%股份。增资扩股全部完成后,青岛五道口在奇瑞控股的持股比例会达到51%,成为最大股东。

然而,青岛五道口收购奇瑞的股份后,却先后传出无力解决后续资金、不愿继续投入等多种传闻,尽管双方不断辟谣,但业界对青岛五道口与奇瑞的合作质疑不停。

企查查显示,青岛五道口持有的奇瑞控股的股份并非此前公告中所说的51%,而是46.7708%。

如果立讯精密接手奇瑞控股19.88%股权,青岛五道口持股比例将下降至26.8908%。而芜湖市建设投资有限公司目前持股比例为27.6792%,或将成为奇瑞控股的第一大股东。

对于上述计算,奇瑞方面暂时未能回复。

赛道拥挤 掉队的奇瑞能否逆袭

但是,奇瑞真的是好队友吗 ?

作为多年前的汽车“一哥”,奇瑞已经长时间掉队。全国乘用车信息联席会秘书长崔东树在评价奇瑞前些年的发展时向贝壳财经记者表示,奇瑞品牌很强,但此前产品不强。

他表示,奇瑞在2018年前后没有在产品上进行突破,主流车型的优势不明显,核心产品又没有打响,奇瑞十分需要推出能走量的产品。在他看来,奇瑞的综合研发体系和市场应对方面都需要有所提升。

不过,去年以来,奇瑞的销量数据有所提高。

2021年奇瑞集团全年汽车销量超96万辆,同比增长31.7%;新能源汽车销量达到10.9万辆,同比增长144.6%。2022年1月,奇瑞集团终端实销10.8万辆,同比增长20%,创历史同期新高;新能源汽车销量达到2.1万辆,同比增长179.6%。

但需要指出的是,新能源造车赛道已然拥挤,双方携手造车能否成功还未可知。

如果只从立讯精密的对手来看,早在2014年,富士康母公司鸿海集团创始人郭台铭就发起了电动车项目,希望自己不仅能打造苹果,还能造电动车,并且将电动车看成是“四个轮子的iPhone而已”。

2021年1月,富士康又与吉利汽车达成合作,宣布组建合资公司。2021年10月,富士康母公司鸿海集团发布了三款自主开发的电动车,包括Model C SUV、Model E 轿车和Model T 电动巴士。上述三款车是鸿海集团与裕隆汽车成立的合资公司打造的。

相比于竞争对手的提前布局,立讯精密入局显然已有些晚了。

根据Canalys 最新预测,预计到2030年, 电动汽车的销量将会达到全球乘用车销量的48%。基于此预测,华鑫证券预计到2025年,全球电动车销量将达到150万辆,到2030 年全球电动车销量将达3000万辆。

华鑫证券认为,造车新势力中的第一梯队的三家蔚来、小鹏和理想已在美股上市,第二梯队也在形成:零跑汽车、威马汽车、合众汽车,这三家均公布将在2021 年-2022 年之间实现科创板上市,而其余车企,目前来看竞争压力逐步加大,都亟需补血。

实际上,王来春也指出,Smart EV 产生了一个新的商业机会,给市场带来很多新的加入者。但也因发展迅速,竞争残酷,新加入者往往在电动化、智能驾驶、智能网联上有优势,却缺少传统车企在汽车行业的基础,比如车规级质量标准的理解、体系能力、平台开发能力等。双方合作则可以协同互补。

立讯精密与奇瑞牵手能否笑傲市场,还需拭目以待。

新京报贝壳财经记者 林子 编辑 岳彩周 校对 刘军


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