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重新思考处理器架构

随着半导体行业向特定应用解决方案的根本性转变,通用指标不再适用。

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半导体行业对时钟速度、核心以及一块硅上能容纳多少晶体管的痴迷,这次可能真的快到头了。的IEEE表示将制定设备和系统的国际路线图(IRDS),有效地为未来的硅基准设定行业议程,并添加与特定市场相关的指标,而不是在最小的流程节点上创建最快的通用处理元素。

这一举措可能对来自整个行业的公司产生重大影响,从而开始归零。用于半导体的国际技术路线图背后的关键参与者为下一个流程节点设置了半导体开发的阶段,现在正在研究IEEE的IEDD。他们计划在下周在比利时见面,开始抨击与各种终端市场更相关的一系列新的指标。它们还在跨越垂直市场段中形成工作组,以处理从神经形态计算到密码学,视频处理和大数据的一切,并向其中每个都添加高级包装。

“We are going to define different application domains, and in those domains there will be very different selection criteria for architectures and devices,” said Tom Conte, co-chair of IEEE’s Rebooting Computing Initiative and a professor of computer science and electrical and computer engineering at Georgia Tech. “For machine learning, we’ve been running those as卷积神经网络在gpu上,效率很低。如果你直接将它们作为模拟来实现,它们的效率可以提高1000倍甚至更多——甚至可能更多。如果你在做搜索优化或模拟,你想要一个不像高性能、低功耗的不同架构互补金属氧化物半导体。“

认为,随着智能手机市场软化和碎片,该视图正在跨越半导体行业,没有单一的“下一个大事”来取代它。相反,市场正在拆分成一系列连接的垂直片,通常被定义为事物互联网,但对于开发复杂的芯片没有明确的规模经济。

“真正的挫折和机会,在这些数万亿节的节点中,这些节点是超低成本和超低功耗,”董事长兼首席执行官导师图形。“半导体行业将如何从数万亿或数千美分的东西中产生收入?”最近的,最有潜力的术语是嵌入式视觉。他们愿意付更多的钱。在感知点的信号处理量是模糊的,信息的传输是模糊的,数据中心架构可能是最糟糕的架构,用于图像处理,模式识别和类似的事情。我们正处在革命的边缘。如果你只看内存,50%的晶体管用于逻辑,50%用于内存。今天,这个数字是99.8%是为了记忆,因为每天有3亿张照片上传到Facebook,人们以惊人的速度拍摄视频。事实上,你的大脑存储有一半是视觉信息。整个计算基础设施还没有为此做好准备。”

在其他市场部分也在报告这个问题。

该公司物联网营销副总裁扎克·谢尔比(Zach Shelby)表示:“我们在增强现实中也看到了这一点。手臂。“在手势识别和3D摄像机上发生了真正有趣的事情。移动自然姿态识别和模式识别以及从这些传感器下载中的更复杂的事物的挑战将非常有趣。将有新的计算机架构。我们如何在边缘处理深入学习?我们如何计算有效地计算?我们现有的计算机现在非常适合深入学习。“

不均匀的市场增长
是什么让IEEE的主动对许多芯片制造商特别有吸引力,这将简化挖掘新市场的重要性。许多这些市场都处于不同的增长和成熟阶段,不同的技术可能对新技术的采用有很大的影响。例如,早期可穿戴设备的问题之一是他们试图使用现有的芯片和IP.,强制用户每天为他们收费。

并非所有市场都具有相同的速度。医疗被视为连接设备未来的大市场机会之一,但它没有在采用新技术作为工业市场的速度附近移动,在那里将阀门和机械连接到互联网上的即时回报。

“一些领域的增长速度快于其他,”Kelvin Low,铸造营销高级总监三星。“晶片的体积消耗并不太具吸引力,因为这对消费者设备不远。有许多未来用例希望能够消耗更多硅。我们作为铸造件的关键职责之一是从纸到硅的设计创新。只需推动所有应用程序就没有意义。有许多物联网可以使用不同进程的应用程序。用例迅速变化。“

也许一些市场中最大的班次正在确定设计的起点是什么。虽然传统上,它一直是定义软件的硬件,越来越多地是另一种方式。

“我们看到了软件用例所定义的越来越多的硬件,”Charlie Janac董事长和首席执行官动脉杆菌。“这种情况并非总是如此,但它正在发生越来越多。这是软件定义的硬件。这是之前的变化是,人们会推出芯片,程序员会为它写软件。这是一个很大的变化。“

ARM的Shelby认为,未来最终会更换更多,因为嵌入式开发人员的数量正在增长,而硬件工程师的数量平坦萎缩。“我们看到2020年的450万开发商的估计,”他说。“这些开发人员要求整体堆叠出来。他们希望安全成为安全。它们不想编写TLS(传输层安全性)堆栈或开发加密设备。我们更好地提供它,或者他们会去其他地方。“

但是,这也有一个缺点,这意味着它在董事会上不起作用。“软件成本权力,”Vista Ventures的伙伴管理伙伴的Jim Hogan。“如果您有软件定义的硬件,您将使用更多的电源。”

以不同的方式思考
所需要的是重新思考系统中的所有部分是如何结合在一起的,以及为什么体系结构是它们最初的方式。从许多方面来看,该行业一直停滞不前摩尔定律第一次被创建。

“过去,英特尔只会说它的下一个处理器是什么样子,就这样了,”英特尔工程副总裁许仁泰(Jen-Tai Hsu)说Kilopass。“直到最近,一家高科技公司会出现一个规范,告诉别人该怎么办。但新趋势是人们定义他们想要的东西,而不是一个高科技公司。整个物联网是下一个大事。统一和非常困难的主要球员填补市场将很难。在该模型中,创新来自人民,科技公司正在执行他们的愿景并竞争规格。“

虽然有些公司会继续推进到5nm,甚至更远,但设备伸缩性对许多基于解决方案的方法来说并不重要。即使在与之相关的领域,比如fpga,它们也可能在一些传统市场上取代asic。

“有一家云服务公司目前100%使用可编程逻辑进行搜索,”微软工程副总裁布拉德·豪(Brad Howe)说Altera.(现在是英特尔的一部分)。“这是一个替代方案,使用非传统架构加速基础设施。他们需要优化。这一切都是关于缩小应用程序空间一点点。您不能拥有10,000种不同应用程序的标准产品。但如果你看一个数据中心,你可以缩小这一点。如果你看电力效率,那就是一个非常大的交易。FPGA本质上是功能效率,但是当您加速它时,您可以通过10x到30x的功率降低到您在MOS中所做的。它本质上比软件更有效。“

反之亦然。微控制器可以更有效地处理一些功能,而不是一个成熟的微处理器,特别是边缘节点。Hogan说:“我们将拥有真正能做一些智能事情的64位微控制器。”“但代码堆栈将非常有限。”

这是IEEE的IDRS的起点。Conte表示,代替映射过程节点,材料或光刻,指标将与市场相匹配。例如,而不是仅测量每秒的一般周期,用于模式识别,该模式识别将被每秒识别的功能或每秒模拟步骤所替换。对于加密,它将是每秒密码子。对于大数据,它将是访问率,同时考虑到内存子系统,而不是将其视为单独的加载项。并且,正如符合竞争所指出的那样,这可能完全改变 - 特别是在安全领域 - 随着量子密码术的引入。

结论
这些变化已经进行了一段时间,但半导体行业没有任何自上而下的方向。IEEE为各个市场建立了相当于最佳实践和推荐架构的举措增加了一些急需的结构。从那里,规模经济可以以合理的方式重建。

门托的莱因斯说:“每当出现洗牌,我们就会不断提高自己的能力。”“有些人提出了一个解决方案,但这个解决方案并不能解决所有你需要的问题,但它能让你获得市场份额,增加销量,从而让你进一步降低成本。现在你有了一个标准的产品。我预计这也会发生在这里,但现在我们不知道会是哪一个。”

与此同时,不确定性让很多人开始讨论接下来会发生什么。”硅供应商之间的合作更多了。”“在任何市场,都会有许多目前还没有的新用例。供应链的每个部分都必须整合在一起。”

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为什么路线图问题IEEE为单个市场增加结构的计划是重要的一步。



2评论

凯夫 说:

“对于机器学习,我们已经在GPU上运行了那样的卷积神经网络,这是效率低下的。如果你直接将它们作为模拟来实现,它们的效率可以提高1000倍甚至更多——甚至可能更多。如果您正在进行搜索优化或仿真,则需要一个不同的架构,这些架构不像高性能,低功耗CMOS。“

-这样说来:记忆电阻器怎么了?

然而,由于计算机科学的家伙们不能通过1和0,可编程模拟东西的想法可能没有太多的人的头脑-更不用说“混合信号工程的结束?”当然,在过去几年的硅谷网络发展中,我从未听到任何人(其他人)建议用类似的方法来处理网络网络。

ed sperling. 说:

在大学层面上有工作,但除了我们还没有听到任何东西。

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