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人工智能倒逼芯片底层的真正变革,变革从底层架构开始

电子发烧友网 2018-05-31 09:28 次阅读

导读:2000年初的山寨市场催生了我国集成电路的创新与发展,而如今山寨红利耗尽,廉价替代的时代已经过去,集成电路从业者需要面向的客户也变为华为、小米等世界顶级水平客户,性能及性价比成为取胜的要素。未来,中国半导体必然由创新带动,引领市场。

上世纪六七十年代,半导体成就了美国硅谷,然而现在提及硅谷,第一时间想到的并不是硅,不是半导体,硅谷的代言也逐渐从半导体企业,变为谷歌、苹果等科技企业。

与此同时,硅谷半导体产业的增长逐步放缓。尽管美国等处于半导体产业“老大”地位的领导国家,产业增长速度在逐渐放缓,但鉴于它们掌握着绝对的技术优势,因此未来还要依靠它们的技术创新,引领产业发展;占据“老二”地位的国家,将紧紧跟随“老大”的脚步,扩充自己的市场。

对于大力推动集成电路产业发展的我国来讲,恰处于市场、人才、政府、金融四大因素相融合的特殊时代。专家认为,我国半导体产业从业者以及创业者若能抓住这次机会,成功的机率就很大。

AI的推动下,巨头们在变革,同时也催生了一批新生代IC企业,比如本土IC企业深鉴科技、寒武纪、地平线、比特大陆等。

人工智能倒逼芯片底层的真正变革

研究人类的科技发展史,发现科技的进步速度呈现指数型加速态势。尤其在1950年以后进入芯片时代,摩尔定律推动下的每18个月“芯片晶体管同比例缩小一半”带来的性能提升以倍数计。

每一次加速的过程推动,都引发了产业的深层次变革,带动从底层到系统的阶跃。我们本篇报告将着重从底层芯片角度出发,探讨人工智能芯片带来的深层次变革。

然而时至今日,人类精密制造领域(半导体制造是目前为止人类制造领域的最巅峰)遇到硅基极限的挑战,摩尔定律的放缓似乎预示着底层架构上的芯片性能的再提升已经出现瓶颈,而数据量的增长却呈现指数型的爆发,两者之间的不匹配势必会带来技术和产业上的变革升级。

变革从底层架构开始

计算芯片的架构50多年来都没有发生过本质上的变化,请注意计算架构的决定是资源的组织形式。而传统的冯诺伊曼是采取控制流架构,采用的是线性的记忆体和布尔函数作为基线计算操作。

处理器的架构基于流水线串行处理的机制建立,存储器和处理器分离,流水线的计算过程可以分解为取指令,执行,取数据,数据存储,依次循环。

深度学习以神经元为架构。从单一的神经元,再到简单的神经网络,到一个用于语音识别的深层神经网络。层次间的复杂度呈几何倍数的递增。数据量的激增要求的就是芯片计算能力的提升。

计算的体系处于碎片化引发架构变革。数据的扩张远大于处理器性能的扩张,依靠处理器性能在摩尔定律推动下的提升的单极世界已经崩溃,处理器性能提升的速度并不足以满足AI所需的应用程序的需求。大量数据消耗的数字运算能力比几年前所有数据中心加起来还要多。

人工智能芯片——新架构的异军突起

观察人工智能系统的搭建,以目前的架构而言,主要是以各种加速器来实现深度学习算法。本章讨论各种加速器的形式和实现,并探讨加速器变革下引发的行业深层次转变,并从2个维度给出详细的测算人工智能芯片的潜在空间

首先我们必须描述人工智能对芯片的诉求,深度学习的目标是模仿人类神经网络感知外部世界的方法。深度学习算法的实现是人工智能芯片需要完成的任务。在算法没有发生质变的前提下,追根溯源,所有的加速器芯片都是为了实现算法而设计。

我们整理了人工智能芯片相关的类型和产业链公司,传统的芯片厂商/生态的建立者/新进入者。

传统的芯片制造厂商:Intel,Nvidia和AMD。他们的优势在于在已有架构上对人工智能的延伸,对于硬件的理解会优于竞争对手,但也会困顿于架构的囹圄;新进入者,某些全新的架构比如神经网络芯片的寒武纪,因为是全新的市场开拓,具有后发先至的可能。新进入者的机会,因为是个全新的架构机会,将有机会诞生独角兽。

原文标题:为什么说人工智能芯片带来了深层次变革?

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HMC-ALH313 低噪声放大器芯片,27 - 33 GHz

HMC-ALH140 低噪声放大器芯片,24 - 40 GHz

和特点 噪声系数: 4 dB 增益: 11.5 dB P1dB输出功率: +15 dBm 电源电压: +4V (60 mA) 裸片尺寸: 2.5 x 1.4 x 0.1 mm 产品详情 HMC-ALH140是一款两级GaAs MMIC HEMT低噪声放大器芯片,工作频率范围为24至40 GHz。 该放大器提供11.5 dB增益,采用+4V/66 mA偏置电源,噪声系数为4 dB。 由于尺寸较小(2.10 mm²),HMC-ALH140放大器芯片适合集成到多芯片模块(MCM)中。 应用 点对点无线电 点对多点无线电 VSAT 卫星通信方框图...
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HMC-ALH140 低噪声放大器芯片,24 - 40 GHz

HMC-ALH244 低噪声放大器芯片,24 - 40 GHz

和特点 噪声系数: 3.5 dB 增益: 12 dB P1dB输出功率: +13 dBm 电源电压: +4V (45 mA) 裸片尺寸: 2.50 x 1.4 x 0.1 mm 产品详情 HMC-ALH244是一款两级GaAs MMIC HEMT低噪声放大器芯片,工作频率范围为24至40 GHz。 该放大器提供12 dB增益、3.5 dB噪声系数,采用+4V电源电压时功耗仅为45 mA。 由于尺寸较小(3.5 mm2),HMC-ALH244放大器芯片适合集成到多芯片模块(MCM)中。 应用 点对点无线电 点对多点无线电 VSAT 卫星通信方框图...
发表于 02-15 18:44 12次 阅读
HMC-ALH244 低噪声放大器芯片,24 - 40 GHz

HMC395 InGaP HBT增益模块放大器芯片,DC - 4 GHz

和特点 增益: 15 dB P1dB输出功率: +16 dBm 稳定的温度增益 50 Ohm I/O 小尺寸: 0.38 x 0.58 x 0.1 mm 产品详情 HMC395芯片是一款GaAs InGaP异质结双极性晶体管(HBT)增益模块MMIC DC - 4 GHz放大器。 此款放大器芯片可用作级联50 Ohm增益级或用于驱动输出功率高达+17 dBm的HMC混频器LO。 HMC395提供16 dB的增益,+31 dBm的输出IP3,同时仅需+5V电源提供54mA电流。 所用的达林顿反馈对可降低对正常工艺变化的敏感度,提供出色的温度增益稳定性,只需极少的外部偏置元件。 由于尺寸较小(0.22mm²),HMC395可轻松集成到多芯片模块(MCM)中。 所有数据均采用50 Ohm测试夹具中的芯片测得,该夹具通过直径为0.025mm (1 mil)、最小长度为0.5mm (20 mils)的焊线连接。 应用 微波和VSAT无线电 测试设备 军用EW、ECM、C³I 空间电信方框图...
发表于 02-15 18:44 13次 阅读
HMC395 InGaP HBT增益模块放大器芯片,DC - 4 GHz

HMC397 InGaP HBT增益模块放大器芯片,DC - 10 GHz

和特点 增益: 15 dB P1dB输出功率: +15 dBm 稳定的温度增益 50 Ohm I/O 小尺寸: 0.38 x 0.58 x 0.1 mm 产品详情 HMC397芯片是一款GaAs InGaP异质结双极性晶体管(HBT)增益模块MMIC DC至10 GHz放大器。 此款放大器可用作级联50 Ohm增益级或用于驱动输出功率高达+16 dBm的HMC混频器LO。 HMC397提供15 dB的增益,+32 dBm的输出IP3,同时仅需+5V电源提供56 mA电流。 所用的达林顿反馈对可降低对正常工艺变化的敏感度,提供出色的温度增益稳定性,只需极少的外部偏置元件。 由于尺寸较小(0.22mm²),HMC397可轻松集成到多芯片模块(MCM)中。 所有数据均采用50 Ω测试夹具中的芯片测得,该夹具通过直径为0.025mm (1 mil)、最小长度为0.5mm (20 mils)的焊线连接。 应用 微波和VSAT无线电 测试设备 军用EW、ECM、C³I 空间电信方框图...
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HMC397 InGaP HBT增益模块放大器芯片,DC - 10 GHz

HMC-ALH364 低噪声放大器芯片,24 - 32 GHz

和特点 出色的噪声系数: 2.0 dB 增益: 21 dB P1dB输出功率: +7 dBm 电源电压: +5V (68 mA) 裸片尺寸: 1.49 x 0.73 x 0.1 mm 产品详情 HMC-ALH364是一款GaAs MMIC HEMT三级、自偏置、低噪声放大器芯片,工作频率范围为24至32 GHz。 该放大器提供21 dB增益、2 dB噪声系数和+7 dBm输出功率(1 dB增益压缩),采用+5V单电源时功耗仅为68 mA。 由于尺寸较小(1.09 mm2),HMC-ALH364放大器芯片适合集成到多芯片模块(MCM)中。 应用 点对点无线电 点对多点无线电 VSAT 卫星通信 方框图...
发表于 02-15 18:44 12次 阅读
HMC-ALH364 低噪声放大器芯片,24 - 32 GHz

HMC594-DIE 低噪声放大器芯片,2 - 4 GHz

和特点 增益平坦度: 0.2 dB 输出IP3: +36 dBm 增益: 10 dB 直流电源: +6V (100mA) 50 Ω匹配输入/输出 裸片尺寸: 1.32 x 1.21 x 0.10 mm 产品详情 HMC594是一款GaAs PHEMT MMIC低噪声放大器(LNA)芯片,工作频率范围为2至4 GHz。 HMC594在整个工作频段内具有极平坦的性能特性,包括10dB小信号增益、2.6dB噪声系数和+36 dBm输出IP3。 由于尺寸较小、一致的输出功率和隔直RF I/O,这款多功能LNA非常适合MCM组件和混合应用。 所有数据均采用50 Ω测试夹具中的芯片测得,该夹具通过直径为0.025 mm (1 mil)、最小长度为0.31 mm (12 mils)的焊线连接。应用 固定微波 点对多点无线电 测试和测量设备 雷达和传感器 军事和太空方框图...
发表于 02-15 18:44 23次 阅读
HMC594-DIE 低噪声放大器芯片,2 - 4 GHz

HMC405 InGaP HBT增益模块放大器芯片,DC - 10 GHz

和特点 增益: 16 dB P1dB输出功率: +13 dBm 稳定的温度增益 50 Ohm I/O 小尺寸: 0.38 x 0.58 x 0.1 mm 产品详情 HMC405芯片是一款GaAs InGaP异质结双极性晶体管(HBT)增益模块MMIC DC至10 GHz放大器。 此款放大器可用作级联50 Ohm增益级或用于驱动输出功率高达+17 dBm的HMC混频器LO。 HMC405提供16 dB的增益,+32 dBm的输出IP3,同时仅需+5V电源提供50 mA电流。 所用的达林顿反馈对可降低对正常工艺变化的敏感度,提供出色的温度增益稳定性,只需极少的外部偏置元件。 由于尺寸较小(0.22mm²),HMC405可轻松集成到多芯片模块(MCM)中。 所有数据均采用50 Ω测试夹具中的芯片测得,该夹具通过直径为0.025mm (1 mil)、最小长度为0.5mm (20 mils)的焊线连接。 应用 微波和VSAT无线电 测试设备 军用EW、ECM、C³I 空间电信方框图...
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HMC405 InGaP HBT增益模块放大器芯片,DC - 10 GHz

HMC635-DIE 驱动放大器芯片,18 - 40 GHz

和特点 增益: 19.5 dB P1dB: +23 dBm 输出IP3: +29 dBm 饱和功率:+24 dBm (15% PAE) 电源电压: +5V (280 mA) 50 Ω匹配输入/输出< 裸片尺寸: 1.95 x 0.84 x 0.10 mm 产品详情 HMC635是一款GaAs PHEMT MMIC驱动放大器裸片,工作频率范围为18至40 GHz。 该放大器提供19.5 dB的增益,+29 dBm输出IP3及+23 dBm的输出功率(1 dB增益压缩时),功耗为280 mA(+5V电源)。 HMC635非常适合作为微波无线电应用的驱动放大器,或用作工作频率范围为18至40 GHz的混频器LO放大器,可提供高达+24 dBm的饱和输出功率(15% PAE)。 隔直放大器I/O内部匹配50 Ω,非常适合集成到多芯片模块(MCM)中。 所有芯片数据均利用芯片获取,其通过两个长度为500 μm的1 mil线焊连接输入和输出RF端口。 应用 点对点无线电 点对多点无线电和VSAT 混频器用LO驱动器 军事和太空 方框图...
发表于 02-15 18:43 0次 阅读
HMC635-DIE 驱动放大器芯片,18 - 40 GHz

HMC649A HMC649A/HMC649LP6 6位数字移相器芯片和采用SMT封装,3 GHz至6 GHz

和特点 低RMS相位误差: 3度 低插入损耗: 6.5 dB至8 dB 高线性度: 44 dBm 正控制逻辑 360度覆盖,LSB = 5.625度 裸片尺寸: 4.5 mm x 1.9 mm x 0.1 mm 28引脚QFN无引脚SMT封装: 36 mm² 产品详情 components.HMC649A是一款6位数字移相器芯片,额定频率范围为3 GHz至6 GHz,提供360度相位覆盖,LSB为5.625度。 HMC649A在所有相态具有3度的低RMS相位误差及±0.5 dB的极低插入损耗变化。 此款高精度移相器通过0/5 V的正控制逻辑控制。HMC649A采用紧凑型6 mm x 6 mm无引脚SMT塑料封装,内部匹配50 Ω,无需任何外部元件。 应用 EW接收器 气象和军用雷达 卫星通信 波束成形模块 相位抵消 方框图...
发表于 02-15 18:43 10次 阅读
HMC649A HMC649A/HMC649LP6 6位数字移相器芯片和采用SMT封装,3 GHz至6 GHz

HMC648A HMC648A/HMC648ALP6E 6位数字移相器芯片,采用SMT封装,2.9 GHz至3.9 GHz

和特点 低RMS相位误差: 1.2度 低插入损耗: 5 dB 高线性度: 45 dBm 正控制逻辑 360度覆盖,LSB = 5.625度 裸片尺寸: 3.27 mm x 1.90 mm x 0.1 mm 28引脚QFN无铅SMT封装: 36 mm²产品详情 HMC648A是一款6位数字移相器芯片,额定频率范围为2.9 GHz至3.9 GHz,提供360度相位覆盖,LSB为5.625度。 HMC648A在所有相态具有1.2度至1.5度的极低RMS相位误差及±0.5 dB的极低插入损耗变化。 此款高精度移相器通过0/5 V的正控制逻辑控制。HMC648A采用紧凑型6 mm x 6 mm塑料无铅SMT封装,内部匹配50 Ω,无需任何外部元件。 应用 EW接收器 气象和军用雷达 卫星通信 波束成形模块 相位抵消方框图...
发表于 02-15 18:43 17次 阅读
HMC648A HMC648A/HMC648ALP6E 6位数字移相器芯片,采用SMT封装,2.9 GHz至3.9 GHz

HMC642A HMC642A/HMC642LC5 6位数字移相器芯片和采用SMT封装,9 GHz至12.5 GHz

和特点 低RMS相位误差: 2.5度至3.5度 低插入损耗: 6.5 dB至7 dB 高线性度: 41 dBm 正控制电压和正控制逻辑 360度覆盖,LSB = 5.625度 裸片尺寸: 3.25 mm x 1.9 mm x 0.1 mm 32引脚SMT陶瓷封装: 25 mm² 产品详情 HMC642A是一款6位数字移相器芯片,额定频率范围为9 GHz至12.5 GHz,提供360度相位覆盖,LSB为5.625度。 HMC642A在所有相态具有2.5度至3.5度的极低RMS相位误差及±0.25 dB至±0.4 dB的极低插入损耗变化。 此款高精度移相器通过0/5 V的正控制逻辑控制。HMC642A采用紧凑型5 mm x 5 mm无引脚SMT陶瓷封装,内部匹配50 Ω,无需任何外部元件。应用 EW接收器 气象和军用雷达 卫星通信 波束成形模块 相位抵消 方框图...
发表于 02-15 18:43 20次 阅读
HMC642A HMC642A/HMC642LC5 6位数字移相器芯片和采用SMT封装,9 GHz至12.5 GHz

HMC913-DIE 连续检波对数视频放大器(SDLVA)芯片,0.6 - 20 GHz

和特点 高对数范围: 59 dB(-54至+5 dBm,18 GHz) 输出频率平坦度: ±1.5 dB 对数线性度: ±1 dB 快速上升/下降时间: 5/10 ns 单正电源: +3.3V ESD灵敏度(HBM): 1A级 产品详情 HMC913是一款连续检波对数视频放大器(SDLVA),工作频率范围为0.6至20 GHz。 HMC913提供59 dB的对数范围。 该器件提供5/10 ns的典型快速上升/下降时间,延迟时间仅14 ns。 HMC913对数视频输出斜率为14 mV/dB(典型值)。 最大恢复时间不到30 ns。 HMC913非常适合高速通道接收机应用,采用+3.3 V单电源供电,功耗仅为80 mA。 此处显示的所有数据均是芯片在50 Ohm环境下使用RF探头接触测得。 Applications EW、ELINT和IFM接收机 DF雷达系统 ECM系统 宽带测试和测量 功率测量和控制电路 军事和太空应用 方框图...
发表于 02-15 18:41 12次 阅读
HMC913-DIE 连续检波对数视频放大器(SDLVA)芯片,0.6 - 20 GHz

HMC694-DIE 模拟可变增益放大器芯片,6 - 17 GHz

和特点 宽增益控制范围: 23 dB 单控制电压 输出IP3(最大增益): +30 dBm 输出P1dB: +22 dBm 无需外部匹配 裸片尺寸: 2.26 x 0.97 x 0.1 mm 产品详情 HMC694是一款GaAs MMIC PHEMT模拟可变增益放大器裸片,工作频率范围为6至17 GHz。 该放大器非常适合微波无线电应用,提供高达24 dB增益、22 dBm输出P1dB、30 dBm输出IP3(最大增益时),同时在+5V电源下功耗仅为170 mA。 提供栅极偏置(Vctrl)使可变增益控制高达23 dB。 HMC694在6至17 GHz范围内的增益平坦度非常出色,因而非常适合EW、ECM和雷达应用。 由于尺寸较小且无需外部匹配,HMC694可轻松集成到多芯片模块(MCM)中。 所有数据均通过50 Ω测试夹具中的芯片获取,通过直径为0.025 mm (1 mil)、最小长度为0.31 mm (12 mil)的线焊连接。 应用 点对点无线电 点对多点无线电 EW和 ECM X频段雷达 测试设备 方框图...
发表于 02-15 18:38 10次 阅读
HMC694-DIE 模拟可变增益放大器芯片,6 - 17 GHz

分享机器学习卷积神经网络的工作流程和相关操作

机器学习算法篇--卷积神经网络基础(Convolutional Neural Network)...
发表于 02-14 16:37 56次 阅读
分享机器学习卷积神经网络的工作流程和相关操作

请问有认识图中芯片的吗?

最近研究一个东西,遇到一款芯片,有没有大神知道这是哪个系列的芯片?芯片的大小尺寸是:1.1mm*2.1mm。...
发表于 02-13 10:53 35次 阅读
请问有认识图中芯片的吗?

自然语言处理工具python调用hanlp中文实体识别

Hanlp作为一款重要的中文分词工具,在GitHub的用户量已经非常之高,应该可以看得出来大家对于hanlp这款分词工具还是很认可的。...
发表于 02-13 10:26 389次 阅读
自然语言处理工具python调用hanlp中文实体识别

人工智能技术及算法设计指南

人工智能各种技术与算法
发表于 02-12 14:07 165次 阅读
人工智能技术及算法设计指南

卷积神经网络入门资料

卷积神经网络入门详解
发表于 02-12 13:58 106次 阅读
卷积神经网络入门资料

0-3.3V输入,4-20mA输出,3.3V或5V或12V供电的芯片选型

最近需要一款0-3.3V输入,4-20mA输出,3.3V或5V或12V供电的芯片,有什么好推荐的吗...
发表于 01-29 10:35 91次 阅读
0-3.3V输入,4-20mA输出,3.3V或5V或12V供电的芯片选型

功能安全与人工智能

作者:Tom-M 这可能是我最短的博客。人工智能有很多名称,包括机器学习。识别手写字的系统不被称为AI,而是光学字符识别...
发表于 01-28 07:44 72次 阅读
功能安全与人工智能