近日，有國(guó)內(nèi)芯片推出來(lái)了一款比較前沿的芯片產(chǎn)品，它就是存算一體化芯片。

據(jù)媒體報(bào)道，知存科技這款芯片是全球首顆商用存內(nèi)計(jì)算SoC，它的功耗低至1毫安，它就是WTM2101芯片，是全球首顆商用存內(nèi)計(jì)算SoC。

知存科技介紹，WTM2101可使用sub-mW級(jí)功耗完成大規(guī)模深度學(xué)習(xí)運(yùn)算，特別適合可穿戴設(shè)備中的智能語(yǔ)音和智能健康服務(wù)。

一、這款芯片的優(yōu)勢(shì)：

1.基于存算一體技術(shù)，實(shí)現(xiàn)NN VAD和上百條語(yǔ)音命令詞識(shí)別

2.超低功耗實(shí)現(xiàn)NN環(huán)境降噪算法、健康監(jiān)測(cè)與分析算法

3.典型應(yīng)用場(chǎng)景下，工作功耗均在微瓦級(jí)別

4.采用極小封裝尺寸

據(jù)半導(dǎo)體芯情了解到，存內(nèi)計(jì)算是一種新型架構(gòu)的芯片，相比當(dāng)前的計(jì)算芯片采用馮諾依曼架構(gòu)不同，存內(nèi)計(jì)算是計(jì)算與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)一體，可以解決內(nèi)存墻的問(wèn)題，該技術(shù)60年代就有提出，只是一直沒(méi)有商業(yè)化。

據(jù)該公司創(chuàng)始人、CEO王紹迪介紹，這款芯片是知存科技首次嘗試在低功耗場(chǎng)景下量產(chǎn)的存內(nèi)計(jì)算芯片，一般運(yùn)行功耗在1毫安至5毫安之間。

此前還有報(bào)道，除了WTM2101芯片，知存科技也針對(duì)更高性能的視頻增強(qiáng)場(chǎng)景正在開發(fā)WTM8系列芯片，新一代架構(gòu)可以在單核提升算力80倍，提升效率10倍，目前驗(yàn)證芯片已經(jīng)回片，預(yù)計(jì)2023年正式發(fā)布。

二、為什么需要存內(nèi)計(jì)算芯片？

芯片最核心的價(jià)值之一就是運(yùn)算，那如何讓它運(yùn)算能力更牛呢？在摩爾定律的時(shí)代，我們可以用先進(jìn)制程，更小體積，更多晶體管，算力增強(qiáng)。如果制程一樣，先進(jìn)封裝也是可以提高產(chǎn)品性能（半導(dǎo)體芯情在這里不做闡述。）

但是，隨著先進(jìn)制程逼近1nm的物理極限，摩爾定律不可避免的放緩，即便是在日常生活中，人們也能感受到手機(jī)Soc、電腦的CPU的升級(jí)換代效果越來(lái)越差，從過(guò)去的每代提升40%性能迅速下降至20%甚至10%。

與之對(duì)應(yīng)的是，當(dāng)今社會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)、算力、芯片性能的要求卻越來(lái)越高，整個(gè)下游市場(chǎng)既然有龐大的需求出現(xiàn)，那么整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的各方都在想方設(shè)法來(lái)提高芯片的性能，既然傳統(tǒng)的在晶圓上改進(jìn)工藝的方式進(jìn)展緩慢，那么在更上層的計(jì)算機(jī)架構(gòu)上動(dòng)刀或許會(huì)有意想不到的收獲。

今年以來(lái)，一些跳出傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)體系的設(shè)想正在轉(zhuǎn)為研究成果出現(xiàn)在各大頂級(jí)期刊上，它就是“存內(nèi)計(jì)算”。

存內(nèi)計(jì)算，顧名思義就是把計(jì)算單元嵌入到內(nèi)存當(dāng)中。通常計(jì)算機(jī)運(yùn)行的馮·諾依曼體系包括存儲(chǔ)單元和計(jì)算單元兩部分，計(jì)算機(jī)實(shí)施運(yùn)算需要先把數(shù)據(jù)存入主存儲(chǔ)器，再按順序從主存儲(chǔ)器中取出指令，一條一條的執(zhí)行，數(shù)據(jù)需要在處理器與存儲(chǔ)器之間進(jìn)行頻繁遷移，如果內(nèi)存的傳輸速度跟不上CPU的性能，就會(huì)導(dǎo)致計(jì)算能力受到限制，即“內(nèi)存墻”出現(xiàn)，例如，CPU處理運(yùn)算一道指令的耗時(shí)假若為1ns，但內(nèi)存讀取傳輸該指令的耗時(shí)可能就已達(dá)到10ns，嚴(yán)重影響了CPU的運(yùn)行處理速度。

三、存內(nèi)計(jì)算芯片它解決了哪些問(wèn)題，前景如何？

王紹迪指出，存內(nèi)計(jì)算概念實(shí)際在上世紀(jì)60年代就被很早的提出，但一直以來(lái)都沒(méi)有真正技術(shù)落地，直到最近10年間，業(yè)界開始在這條技術(shù)路徑上做更多的研究，原因正是摩爾定律的極限已經(jīng)越來(lái)越近。

在如今最先進(jìn)的5納米和3納米芯片制造工藝之間，SRAM存儲(chǔ)器的密度并沒(méi)有提升。王紹迪稱，從7納米到5納米演進(jìn)時(shí)，其SRAM存儲(chǔ)器密度提升也非常有限，尚不足20%。這也意味著，與芯片制造工藝中摩爾定律逐漸失效相比，存儲(chǔ)器的發(fā)展速度更慢，芯片的算力越來(lái)越大、核數(shù)越來(lái)越多，但實(shí)際每個(gè)核能夠使用的存儲(chǔ)器資源越來(lái)越少，因?yàn)榇鎯?chǔ)器的密度、帶寬和存儲(chǔ)速度都遠(yuǎn)低于計(jì)算芯片的算力提升，這便是業(yè)內(nèi)稱之為“內(nèi)存墻”的問(wèn)題。

關(guān)于內(nèi)存墻，王紹迪指出：“在如今AI計(jì)算時(shí)代下，隨著數(shù)據(jù)量爆炸式增長(zhǎng)，計(jì)算中數(shù)據(jù)的搬運(yùn)量也越來(lái)越多，而芯片計(jì)算中有超過(guò)80%的時(shí)間和95%的能耗都被消耗在數(shù)據(jù)搬運(yùn)過(guò)程中。因此，內(nèi)存墻的問(wèn)題在最近十年中越來(lái)越嚴(yán)重，業(yè)內(nèi)開始重新寄希望于用存內(nèi)計(jì)算去解決內(nèi)存墻的問(wèn)題。”