原標題：“一芯多用”，支持大量數據並行處理，讓智慧終端變成“多面手” 自主可控“青大芯一號”走向市場化
在前不久舉行的2022年山東省院士專家科技合作專題對接會上，“青大芯一號”技術成果對外發佈。這款由青島若貝電子有限公司與青島大學晶片設計與應用研究所合作完成的自主可控的自適應晶片採用高速可變邏輯實現自優化調度，以低功耗支持大量數據並行處理，在國內處於領先水準，已獲得中國、美國、加拿大發明專利，並於5月通過測試，此次經由專題對接會正式推向市場。
數據處理從“小作坊式”變為“規模工廠式”
當前，市場需求更新迭代迅速，晶片應用呈現“碎片化”趨勢，多樣化卻小量需求成為晶片市場高速增長點。在這種形勢下，傳統架構的晶片要同時滿足“所有需求”難度極大，且研發成本過高；異構集成的自適應晶片則可以適應用戶多樣化需求，其研發成為大勢所趨。“青大芯一號”就屬於後者。它顛覆了傳統晶片架構，以“CPU（中央處理器）+高速動態可重構”架構，形成自適應動態可重構晶片。
青島大學晶片設計與應用研究所所長、青島若貝電子有限公司董事長吳國盛用形象的比喻為記者做了一次“科普”：傳統CPU晶片對數據進行單核串列處理，邏輯固化不可修改，多核處理之間需要相互等待且功耗高，每個CPU就像“小作坊”，同一數據需要執行完一個指令再去執行下一個，循環式作業；而自適應晶片採用高速可變邏輯實現優化調度，可以以低功耗支持大量數據並行處理，就像“規模化工廠”，每個模組擁有不同的數據處理功能，可以同時運行，流水式作業。因此，“青大芯一號”可以在串並行計算之間自由切換，實現一體化運作，這就為“一芯多用”奠定了基礎。
據了解，一種架構的晶片設計難度已經是很多企業難以達到的高點，同時擁有兩種架構並達到有效融合，更是難上加難。作為“80後”的吳國盛曾在美國留學並先後任職于行業巨頭沃爾夫勒姆研究公司（産品為Mathematica數學工具）和賽靈思公司（現在併入了AMD超威半導體公司），2014年，他帶著自主研發的EDA工具（一種可視化晶片設計軟體）回國並創辦若貝電子有限公司，投入自適應晶片的研發，經過8年攻關，研製出沉芯異構晶片和“青大芯一號”。據介紹，在工藝和功耗相當的情況下，該款晶片的計算能力比傳統晶片高幾十倍到百倍。目前國內對晶片的需求主要依賴進口，每年的市場總量達到幾千億元，預計5到10年內還要翻一倍。而“青大芯一號”誕生於自主開發的源代碼，相應的軟硬體開發平臺亦自主可控，性能優越的同時還具有價格優勢，將成為相關領域市場格局的“改寫者”。
讓機器人從“單一功能智慧體”變成“多面手”
這種自適應晶片適用於哪些領域呢？吳國盛告訴記者，“青大芯一號”是一種通用高性能晶片，可用於高可靠領域、物聯網、家電、機器人等諸多領域。例如在高可靠領域，該款晶片具有異常自修復功能，晶片部分損壞仍可使用；在機器人領域，該款晶片可以在不同環境切換不同功能，滿足用戶“一芯多用”的需求。
目前，“青大芯一號”正在進入家電領域，已經與一些行業巨頭開展合作。像洗衣機、冰箱、空調、燃氣灶等，都可以實現智慧化，但現階段所謂的“智慧家電”大多只能進行數據採集，然後把數據上傳到雲端處理。這導致的後果是，數據量很大，且大量數據本質上是無意義的，而雲端卻要耗費大量算力來處理這些無用的信息。如果採用自適應晶片，就可以對大量數據進行本地處理，繼而傳輸結果。這樣一來，家電就具有了“末端智慧”，不但可以降低雲端伺服器的計算壓力，而且可以更好地實現本地化、實時化人機交互，“智慧”拓展設備原有的服務功能。
更具“未來科幻感”的是自適應晶片在機器人領域的應用。在吳國盛看來，目前市場上的智慧機器人多是“單一功能智慧體”，比如掃地機器人只會掃地，炒菜機器人只會炒菜；消防機器人只負責滅火，遇到障礙物不具有清障功能。實際上，未來的機器人應該是具有複雜問題處理能力、多功能、軟硬體皆可重構的“多面手”，而想要實現這一點，就離不開自適應晶片。未來的機器人將擁有標準化的介面，配備多種不同功能的機械臂，在不同的應用場景下，可以自動進行軟硬體切換，滿足用戶的多樣化需求。
記者還了解到，為了培養更多自適應軟體領域人才，吳國盛主編的《數字積體電路設計》已于2020年由高等教育出版社出版並應用於青島大學教學，該教材融合數字電路、EDA、信號處理、圖像處理課程，採用自主可控的EDA工具實現，解決了積體電路教育領域的卡脖子問題。他還與多所高校合作開發課程體系，未來該課程體系將進入省內省外多所高校。
（青島日報/觀海新聞記者 王沐源）
