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补强国产GPU研发实力 “天狼星”架构发布

发布日期:2023-06-20 07:20:03 来源:中国经营网 分享

随着国内AI大模型的密集推出,为模型训练提供算力基础的GPU芯片作用愈加凸显。由于目前我国高端GPU仍多依靠进口,因此,国产GPU的研发进展也受到产学研界的多方关注。

6月15日,国内芯片企业中天恒星科技有限公司(以下简称“中天恒星”)推出自主研发的国产GPU架构“天狼星”。据中天恒星联合创始人兼总架构师邓仰东介绍,这是中天恒星在清华大学多年的研究基础上,所设计的完整的具有自主知识产权的GPU架构。


(相关资料图)

《中国经营报》记者获悉,目前很多国产GPU的IP授权来自第三方购买,优点是由于采用技术成熟能快速投入商用,但缺点则是难以形成成熟的图形显卡级GPU,核心电路专利无法自控和自主迭代。邓仰东则表示,区别于目前多数国产GPU厂商的路线,此次“天狼星”架构的设计为完整自主研发,从数学公式推导开始,架构设计、算法模型、原理验证、硬件实现和驱动开发等环节全部正向设计,核心IP完全自主可控,拥有图形GPU完整知识产权,并已申请专利和著作权数百项。

天眼查显示,中天恒星成立于2019年,主营业务为集成电路、半导体材料领域内的技术开发。据公司创始人黄永介绍,第一代“天狼星”架构芯片设计验证完成于2019年,2021年正式诞生,今年该架构实现量产,将面向亿级订单市场。

克服两大设计难点

除了3D图形引擎外,此次“天狼星”GPU架构也带来了诸多亮点。据中天恒星方面介绍,新架构在3D图形引擎基础上,搭载了2D图形加速与视频引擎。同时,采用了自主可控、灵活优化的指令集及SIMT计算框架。此外,能够支持物理真实渲染。

对此,邓仰东指出,要完成这些设计,背后主要包括两大技术挑战。“一个是架构级的设计,另一个则是架构仿真验证需要多年技术经验的积累。”他表示。

架构级设计在邓仰东看来是一门统筹艺术。“GPU本身的资源,所有的计算资源是一样的,大家都用32比特或者64比特的浮点运算单元,这是一个配合的问题。”同时,他指出,GPU有很多个核共享缓存,每个核内有自身的计算单元,还有通往片外的各种通道以及一些针对图形纹理的缓存。这些模块单独拎出来不难,但难的是如何配合实现GPU整体性能的最优。

“换言之,如何通过统筹协调,能够适应绝大多数图形应用。在大多数情况下,均衡的设计保持性能每秒至少30帧,这是一个极具挑战的地方。”他表示。

另一方面,邓仰东指出,架构仿真的时间非常长,需要经验也需要直觉,去找出架构问题到底出在哪里。“这方面也是一个很大的挑战,需要有多年的积累才能去做这件事。”

高难度设计完成的背后,也给“天狼星”带来了独特的市场优势。除了面向目前需求强劲的亿级订单市场外,“天狼星”以清华大学超过10年研究基础为依托的自研核心架构,确保产品迭代自主可控,极大弥补了目前国产GPU架构设计领域的空白。

据悉,目前国内芯片设计已经完成全面验证,能够确保流片成功,同时上下游产业链都已作好准备充分,具备完备的芯片交付能力。

价值空间巨大

对于此次“天狼星”架构的出现,业内也给予了高度评价。国际信息显示学会中国总裁、俄罗斯工程院外籍院士严群指出,现在很少有人再看电视,因为这一体验已经被手机端、PAD端等便携设备全部替代,但是一旦需要有交互体验的时候,我们就会重新回到大屏,而这个时候,就非常需要有渲染的、真实的、能够融入其中的体验。

“现在所有显示器都可以称为被动式显示技术,观看的人对它的信息传输只有接收,没有互动,一旦显示屏加上很多GPU功能,有了沉浸式三维影像呈现、交互体验,那就不是传统的电视了,重新回到这些有渲染的、真实的、你可以融入其中的体验,这种体验非常不得了。”严群表示,这将是“天狼星”的一大价值。

上海市集成电路行业协会秘书长郭奕武则认为,中天恒星自研架构具备的3D图形渲染、指令集自主可控、框架结构,决定了其未来的产品用途非常广泛。而现在正值非常好的产业关口,即产业革命和新技术革命的兴起,包括云计算、数字化、智能汽车、云端到边缘等产业化,都需要GPU这样的大算力,这也意味着,“天狼星”未来将有非常大的市场空间。

严群进一步指出,目前ChatGPT很火,虽然现阶段还处于幼儿园、小学阶段,但这已经很可怕了。如果未来有了交互能力,以后灵魂是体现在数据里,从生成式Chat变成交互式GPT,这时候大数据经过人工智能的学习训练以后,会远远超过人类的智力和能力,而这才是真正元宇宙的目标。

“我觉得现在真是一个很好的时机,要抓住它,潮流也在往这个方向走,机会非常多。我国如果能够把这个能力逐步提上去的话,不见得会比别人落后,因为你抓住的是更高层级的价值点。”严群表示。

(文章来源:中国经营网)

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