雷峰網(wǎng)(公眾號：雷峰網(wǎng))消息，7月30日，首屆中國計(jì)算機(jī)學(xué)會芯片大會（CCF Chip 2022）在南京開幕。英特爾研究院副總裁、英特爾中國研究院院長宋繼強(qiáng)進(jìn)行了以“堅(jiān)持半導(dǎo)體底層技術(shù)創(chuàng)新，激發(fā)算力千倍級提升”為主題的演講。

演講中，宋繼強(qiáng)向我們分享了英特爾對于如何突破算力瓶頸的思考，展示了英特爾基于異構(gòu)計(jì)算和異構(gòu)集成技術(shù)所取得的成就和英特爾“埃米級”先進(jìn)制程的相關(guān)情況。

千倍算力時(shí)代即將到來

隨著科技日新月異的發(fā)展，應(yīng)用場景變得越來越復(fù)雜，而這些應(yīng)用場景想要落地需要更高的算力。比如近年火爆的元宇宙概念，雖然目前很多廠商都已經(jīng)做出了嘗試，但離人們心目中真正的元宇宙還是相去甚遠(yuǎn)。

要想實(shí)現(xiàn)真正“身臨其境”的元宇宙，需要足以支撐起虛擬場景的龐大算力。2021年，英特爾加速計(jì)算系統(tǒng)和圖形組的負(fù)責(zé)人Raja Koduri曾表示“要為元宇宙提供動力我們需要比今天強(qiáng)大的多的技術(shù)，計(jì)算效率要比現(xiàn)在的先進(jìn)水平提高1000倍。”

隨著摩爾定律的放緩，要達(dá)到這一算力水平似乎變得愈來愈艱難，但隨著計(jì)算架構(gòu)和封裝技術(shù)的革新，這個(gè)未來正在一步步向我們走來。

宋繼強(qiáng)在演講中提出，面對目前的算力需求，傳統(tǒng)的單一計(jì)算架構(gòu)已經(jīng)達(dá)到性能和功耗的瓶頸。要想實(shí)現(xiàn)算力進(jìn)一步的飛躍，需要依靠異構(gòu)計(jì)算和異構(gòu)集成兩大“法寶”。

異構(gòu)計(jì)算就是用不同的架構(gòu)處理不同類型的數(shù)據(jù)，做到“物盡其用”，用合適的工具解決合適的問題。這能夠大大提高算力的利用率。

但這些不同架構(gòu)的芯片可能并不是同一制程，無法整合到同一SoC中，這就需要異構(gòu)集成技術(shù)。

異構(gòu)集成是指能夠把不同工藝下制造的芯片集成到同一芯片中的先進(jìn)封裝工藝，這使得異構(gòu)計(jì)算利用不同架構(gòu)芯片形成更高效的解決方案成為了可能。

宋繼強(qiáng)介紹道，目前2.5D的EMIB封裝技術(shù)已經(jīng)可以把平面上集成的芯片很好的連接，并將凸點(diǎn)間距有效降低到50微米以下，并且未來可能繼續(xù)降低至30-45微米的級別。

而3D封裝的Foveros技術(shù)則能夠把不同計(jì)算的芯粒在垂直層面上封裝，目前Foveros Omni技術(shù)已經(jīng)可以做到將凸點(diǎn)間距降至36微米，未來Foveros Direct技術(shù)則可以將凸點(diǎn)間距降到10微米以下。

英特爾的Ponte Vecchio就是這兩種技術(shù)的集大成者。這一SoC中集成了來自5個(gè)不同制程節(jié)點(diǎn)，分別由英特爾和臺積電制造的47種不同芯片。在水平層面上采用了EMIB技術(shù)，在垂直方向上則采用了Foveros技術(shù)封裝。

在異構(gòu)計(jì)算和異構(gòu)集成之外，對神經(jīng)擬態(tài)芯片的探索也是打破算力瓶頸的重要途徑。

宋繼強(qiáng)指出，目前的人工智能大多數(shù)依然是依靠GPU、CPU或者是加速器，他們的本質(zhì)依然是乘加器的跌價(jià)。而神經(jīng)擬態(tài)芯片則是用模擬人類神經(jīng)元的方式構(gòu)造其中底層的計(jì)算單元。

如果構(gòu)造出這種芯片，再通過脈沖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方式編程人工智能算法，將有機(jī)會達(dá)到能效比千倍提升。在同樣的能耗下，能夠達(dá)到目前乘加器芯片的千倍算力。

制程推進(jìn)加速，埃米時(shí)代或?qū)⑻崆暗絹?/span>

在探索打破瓶頸的同時(shí)，功耗也是一個(gè)必須要考慮的問題。

一千倍的算力不能以一千倍的功耗作為代價(jià)，否則算力的提升將會變得毫無意義。

要想降低芯片的功耗，就需要更先進(jìn)的制程工藝。

隨著摩爾定律在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)工藝中逐漸式微，如何延續(xù)摩爾定律成為了芯片未來發(fā)展的一個(gè)重要命題。

在今年2月的英特爾投資人日上，英特爾首席執(zhí)行官帕特曾經(jīng)充滿憧憬的宣布了英特爾在先進(jìn)制程上的探索計(jì)劃，并表示摩爾定律至少還會持續(xù)十年。

按照規(guī)劃，英特爾將在四年時(shí)間內(nèi)跨過五個(gè)制程節(jié)點(diǎn)：Intel4制程的芯片將在2022年下半年投產(chǎn)，Intel3芯片將在2023年下半年投產(chǎn)，而埃米級的Intel20A制程和Intel18A的芯片將在2024年推出。

在本次CCF Chip 2022的演講中，宋繼強(qiáng)給我們帶來了英特爾這番宏偉規(guī)劃的最新進(jìn)展。

宋繼強(qiáng)表示，已經(jīng)投產(chǎn)的Intel 7制程芯片產(chǎn)能已達(dá)3500萬片，首次采用了EUV光刻機(jī)的Intel 4制程也即將推出。

在演講中，宋繼強(qiáng)帶來了更多“埃米級”芯片的細(xì)節(jié)：在Intel 20A節(jié)點(diǎn)中，英特爾將會使用RibbonFET新結(jié)構(gòu)。

這一結(jié)構(gòu)能夠進(jìn)一步降低平面上晶體管所占面積，同時(shí)使晶體管獲得更快的驅(qū)動速度。

而在晶體管供電層面上，英特爾將在Intel20A中引入PowerVia技術(shù)實(shí)現(xiàn)供電層和邏輯層的完全分開，用底部給上層的功能邏輯部件供電，這將能更有效地使用金屬層，可以很大程度上簡化繞線和減少功耗。

宋繼強(qiáng)還透露，英特爾在Intel 20A和Intel 18A埃米級制程的研發(fā)上目前取得了非常不錯(cuò)的進(jìn)展，預(yù)計(jì)這兩個(gè)節(jié)點(diǎn)將會比預(yù)計(jì)的更早應(yīng)用到產(chǎn)品中。

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