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全定制方法學將從虛擬貨幣、AI芯片普及至其他計算領域_神馬楊作興工作過往

全定制方法學

摘要:隨著半導體工藝進步帶來的好處越來越少,層次化設計解決了芯片的設計復雜性問題。采用全定制方法學,在3-6個月左右的時間里,設計出的芯片的性能比傳統APR(自動布局布線)方法學設計出來的性能好大概一個數量級。

集微網報道(文/樂川)由于2017年比特幣價格暴漲,礦工挖礦利潤所得曾一度高達1400%,即使比特幣價格下跌到6000美元之后,礦工的熱情仿佛絲毫沒有任何動搖,也反映出這個行業“水很深”。但眼下比特幣礦機需求依舊旺盛,在目前比特幣礦機行業市場集中度高,市場份額排名前兩家(比特大陸、嘉楠耘智)占超過80%的市場份額,行業競爭屬于寡頭壟斷的市場格局下,依然有新玩家不斷入局。

比特幣礦機芯片的發展經歷了從CPU、GPU、FPGA到ASIC的四個過程。在這個過程中,提供算力的芯片從通用型逐漸轉向了挖礦專用型,即ASIC芯片。

在日前召開的2018第二屆集微半導體峰會上,針對這一應用,深圳比特微電子董事長、總經理兼CTO楊作興提出了全定制方法學。

他指出,全定制方法學是設計集成電路的方法之一,類似方法還有定制法、半定制法以及可編程邏輯器件和邏輯單元陣列設計方法。隨著半導體工藝提升一代,帶來的好處越來越少,已經接近采用全定制設計本身的好處。

全定制設計

楊作興解釋,全定制設計主要是在RTL設計的晶圓廠單元庫、邏輯綜合和布局三個設計環節采用定制化、人工化設計。比特微通過在180nm 900MHZ RFID TAG芯片、28nm和16nm BTC芯片等項目上的實踐證明,全定制設計的優勢在于,方法學通過CELL的優化,PLACEMENT的優化,時鐘優化和門級網表優化等四個方面,使功耗優化、面積優化和成本優化都得到大幅提升。采用全定制方法學,在3-6個月左右的時間里,設計出的芯片的性能比傳統APR(自動布局布線)方法學設計出來的性能好大概一個數量級。

他以RFID芯片的設計為例介紹說,采用手動邏輯綜合,面積縮小了一倍,功耗優化了5倍。而BTC領域,功耗優化更為重要,比特微的神馬M3和M10礦機的功耗成本優化相比競爭對手分別提升了11.88倍、5.54倍。

具體到設計流程中的四項優化,比特微自己的單元庫、面積和功耗是臺積電的三分之一;手動布局可以提升利用率從60%-97%;時鐘的優化可以推動計算量錯峰運行,優化一倍的功耗;手動門級網表可以大幅優化功耗和門數等參數。

楊作興強調,隨著半導體工藝進步帶來的好處越來越少,層次化設計解決了芯片的設計復雜性問題。他認為,全定制方法學會先在虛擬貨幣和AI領域成為主要方法學,然后逐步擴展到手機、PC、服務器和IoT領域。

比特微成立于2016年7月,主營業務為區塊鏈、人工智能等領域專用集成電路芯片及產品/方案的研發、生產及銷售,并提供相應的系統解決方案及技術服務,創始團隊是國內最早將專用集成電路引入區塊鏈計算設備領域的團隊之一。

楊作興主導設計的28nm低功耗高性能區塊鏈BT1000芯片,其應用的產品銷售額超過20億元人民幣。第二代16nm芯片BT1800芯片,性能、工藝、性價比業界領先,預計可創造約100億元的銷售額。

比特微除了目前所專注區塊鏈領域外,響應國家芯片戰略,根據公司發展戰略和規劃,正計劃通過自主研發、戰略合作等形式,將其芯片及產品核心研發能力向人工智能等其他重復并行計算領域探索延伸。

楊作興

我們深知這樣一個常理,越是成功的人士越可能是離經叛道者,從中外許多成功企業家包括喬布斯這樣的技術狂人,我們都可以看到離經叛道、桀騖不馴的影子,而他們也書寫了諸多傳奇。而在IC業中,也有一人離經叛道而聲名鵲起。要知道,在經過數年的IC業中,產業鏈不僅從IDM走向設計、制造、封裝的高度細分化,而IC設計也普遍采用APR(自動布局布線)方法,幾乎已是通行的法則。然而,偏偏有人反其道而行之,回歸全定制方法學來趟路IC設計,因緣機會在礦機芯片業大獲成功。他就是深圳比特微電子董事長、總經理兼CTO楊作興。

沒錯,這就是比特大陸與比特微因專利侵權對簿公堂背后的主角,而訴訟的天平也傾到了比特微一邊。拋開雙方的恩怨不講,或許楊作興自己也想不到在兜轉經年之后,最終能在礦機的風云際會時代,找到全定制方法學的種子生根發芽,進而一路絕塵。

想穿皮鞋還是草鞋?

回望起來,楊作興與芯片結緣在他博士畢業之前卻沒有一絲端倪。在與楊作興博士的交談中,語速極快、思維敏捷的他,對自己的成長以及眾多的歷程進行了全面復盤。

雖然小時的表現在楊作興看來并不出奇,但當時其表哥描述的外面的世界很精彩,讓楊作興心生向往,而唯一的機會只能是把書讀好,楊作興開始發奮。進了初中,班主任的“今后想穿皮鞋還是草鞋”的質樸的話激發了楊作興的斗志,最終以第二名的名次進入了省級重點高中。

到了高中,楊作興仍是一路開掛,高考時本可以保送成電,但楊作興的夢想是清華大學,最終如愿所償,直接碩博連讀到清華大學工程核物理系博士。讀博士時的博導是知名的趙鴻賓導師,對學術要求非常嚴謹,楊作興畢業設計時做的電磁懸浮研究,在這一過程中對電力電子、機電一體化等有了深入的認知。

這為楊作興今后的就業選擇打下了一定的基石。

開倒車?

而在博士畢業之后,第一份工作就是進入北京方舟科技做硬件設計,當時楊作興設計出了國內首批稅控收款機,在系統板級設計方面積累了較深入的經驗。

初戰告捷,但楊作興卻并不滿足,他對芯片產生了強烈的“好奇心”。要知道,這個世界有兩個非常寶貴的“預設”,推動了世界的飛速發展:一個預設是“世界的不確定性”,另一個預設是人類的“好奇心”。楊作興的好奇心,開始引領他進入一條新的探索之路。他覺得在系統級設計太不“過癮”,開始找機會切入上游。

2004年楊作興如愿進入當時如日中天的中星微,先后負責開發手機音視頻協處理器芯片,以及手機AP芯片項目管理,當時管理了約200人的大團隊。

但在管理項目上遇到了諸多意想不到的挑戰,一個資深工程師做DDR PHY,做了6個月還沒有成功,楊作興著急上火,建議他這么做那么做,但這位同仁卻不干了,對楊作興的所謂“指教”不以為然,說當初還是我帶你入門的呢。

楊作興股子里不服輸的精神被激發出來了,他氣不過,親自上馬,從開始手動寫門級網表開始,初試牛刀,一個月就搞定了PHY,成為全定制方法的第一次“練兵”。

但全定制方法畢竟與以往的APR不同,很多工程師也不適應這一方法,上層領導看不下去了,當時的一個VP直斥楊作興是開歷史的倒車。

遭遇滑鐵盧

正所謂道不同不相為謀,這也成就了楊作興開啟第一次自主創業的契機。

2011年楊作興前往江蘇從事物聯網領域的創業,任稻源公司工程副總,從事RFID芯片設計和應用推廣。值得一提的是,當時RFID的功耗偏高,很難突破,于是楊作興又開始第二次研究全定制方法,并成功開發了RFID芯片,峰值功耗降為1.4uA,將功耗優化了5倍,是當年的最高水平。

但在當時市場需求還是沒有起量,第一次創業遭遇了滑鐵盧。恰逢一個機會,楊作興又于2013年來到深圳,任職北京君正深圳分公司總經理,推廣基于低功耗MIPS芯片的智能手表設計方案。

沒曾想,這次經歷成為他職業生涯的一個低點,他經歷了嚴重的挫折。以前楊作興自認為管理能力還不錯,但在這里發現自己的管理能力其實非常稚嫩,老板和員工都不滿意。在被動出局后,楊作興也深刻反思了自己的管理風格和水平,認為管理就是與人的交往藝術,而與人的交往就是了解人性,不能僅在物質層面滿足,更要在心靈層面加強溝通,這為以后楊作興的成功創業打下了烙印。

2014年楊作興重新出發,再次尋找自己新的方向。

礦機時代載沉載浮

如果說楊作興的這段歷程還基本是一個常規的路數,那接下來三年的變化可以說是翻天覆地,因為一個新的時代——區塊鏈開啟了。不同的時代有不同領域的浪潮,伴隨著區塊鏈時代的礦機芯片浪潮,全定制方法再露鋒芒,但因為市場的潮起潮落,楊作興也經歷了幾番載沉載浮。

從2014年伊始,楊作興與烤貓的代理“瘋狂小強”以及他的幾個同學一起組建了團隊,創建了ROCKMINER,做起了“小強礦機”。到7月就將“小強礦機”做了出來,當時幣值大約有4000塊錢左右,礦機銷量大好。但楊作興自己當老大當慣了,而那時的創業團隊成員全是股東,雖然楊作興是CTO,但感覺還是沒有太多話語權。因而不久之后楊作興離開了小強礦機團隊,再次選擇了自己創業。

當時楊作興自己投入50萬元,兩個朋友各出了15萬元,組建了一家新公司高德麥納科技公司。但在開發出高速風冷之后恰逢市場跳水,楊作興血本無歸,經過痛苦的抉擇之后,只能壯士斷腕,關閉了公司加入到了烤貓團隊比特泉。當時采用全定制方法來首次開發礦機芯片,沒想到效果奇佳,功耗和成本降低了50%,結果剛要流片,不幸幣價跌盤至900塊錢,這下公司撐不住只好解散了。

出師不利,2015年3月楊作興因而來到了比特大陸的前身——由詹克團創建的迪未數視。而且只待了大約兩周時間,楊作興又被相邀在做RFID芯片時結識的朋友在上海成立的智坤公司幫忙組建團隊,而迪未數視創始人詹克團當時認識到全定制方法學的利好,讓楊作興繼續將全定制方法學開發礦機芯片。

在上海工作時,楊作興將S7的芯片開發出來了,并在迪未數視內部方案競爭時勝出。到了2015年7月份,上海智坤的團隊組建完之后,楊作興的創業思想又開始萌動,因為他十分看好無源無線監控攝像頭的芯片即AI芯片市場,當時市場上的攝像頭都價格高企并且安裝昂貴,楊作興覺得用全定制方法來做特別合適,能夠把成本做到500元以內,功耗做到100毫瓦以內。

于是楊作興從智坤辭職,到處去找投資,在這段時間又利用兼職的時間做出S9芯片。此時時間到了2015年年底,比特幣的價格一直看漲,而迪未數視借由楊作興開發的S7、S9為公司創造了巨額利潤。此時楊作興想正式加入,但談了6個月,股份一直沒談妥。于是楊作興再度出走,并于2016年中創辦了比特微。

推薦閱讀:《楊作興和比特大陸恩怨

這幾年間楊作興經歷了創業三次、五份工作的起伏,雖然外人看來應該挫敗感十足,但對于楊作興來說,卻意味著熔爐中的重生。

正所謂禍兮福所伏,楊作興進入這一行業是因為機緣巧合;曾經想要離開行業是因為幣價跌得太厲害,對行業喪失信心;離開比特大陸是因為股份沒有談好,但卻又開啟了創業的閘門,而這次創業之后終于錨定,走上了自由之路。

新征途

畢竟這一代創業者,太清楚“時代”那條若隱若現的繩索,抓住機會就能逆襲成功。而楊作興在多次“失手”之后,這次牢牢抓住了契機,成為用全定制方法學設計礦機芯片并量產的首推者。

正如楊作興所言:“我本來是在RFID接觸到全定制方法學的,如果后來沒有轉戰礦機芯片,可能就不會這樣深入地去探究這個東西了。而且比較少見的,就是我這么多年來一直呆在一線搞芯片研發。我在這個領域呆了20年了,如果按常規作法去負責管理崗位,也就沒有了悟出全定制方法和試手的機會?!?/p>

過往的一切都成為激發“原力”覺醒之旅行,在創建比特微后,在天使輪拿到了500萬元,在香港上市公司國微技術董事長黃學良投資之后,又陸續引入了投資,到現在已融資1億多元。之后,市場給予了超正面的反饋,比特微捷報頻傳:主導設計28nm的礦機BT1000芯片,其應用的產品銷售額超過20億元;第二代16nm芯片BT1800芯片,功耗和成本業界遙遙領先,預計可創造約100億元。今年上半年銷售額即突破13億元,凈利潤高達3.3億元。

當然業界的質疑仍不絕于耳。在近30年里,由于采用全定制設計芯片周期長,不利于快速推出新產品,很少有人采用全定制的方法學設計芯片。但楊作興篤定認為,在礦機芯片和AI芯片上,全定制設計非常適合。通過在單元庫、邏輯綜合和布局三個設計環節采用定制化,實現單元庫、PLACEMENT、時鐘優化和門級網表優化,使功耗、面積和成本優化得到大幅提升,如果熟練采用全定制方法學,在3-6個月左右就可設計芯片。

當然,全定制方法學并不是沒有門檻。楊作興提到,全定制方法學需要悟性非常高的工程師精雕細刻,且要經過項目磨煉后,才可慢慢把握。楊作興笑言比特微又被稱為變態微,這代表了一種理念即把產品做到變態的極致。

選擇了全定制方法并不等于“固守”。楊作興強調,比特微還是會兩條腿走路,即全定制方法和APR 并行。同時,在產品層面,比特微也在考慮2019年進軍AI芯片領域。楊作興的判斷是,AI芯片最重要的還是要有應用場景,外加算法的巨大突破,才有真正的機會。目前,比特微也在和一些算法公司進行接觸,尋求合作。

而此時礦機行業已進入白熱化廝殺的狀態,比拼的不只是技術、資本、供應鏈等全實力,而且區塊鏈大勢并不明朗,政策風險如影隨形。楊作興認為,這一市場有很強的周期波動性,如在2012年比特幣減半,2013年價格就開漲,隨后下滑;2016年又減半,2017年就開始猛漲,2018年處在下滑階段。但問題是2019年能如所愿上漲嗎?

無論如何,一路拼殺過來的楊作興也定下了殺伐決斷的目標:2019年成為比特幣礦機芯片行業第一,2022年在其他幣種礦機芯片中成為領先者,2025年成為最好的Fabless公司。

榮光與荊棘

時勢造英雄,無論是礦機芯片還是AI芯片,都是在移動互聯網甚至下一波產業互聯網技術洪流中難得的浪潮,無數英雄逐鹿其中,無數光環閃爍加持,但誰能笑到最后?

在命運的伏筆下,楊作興將波瀾起伏的過往一帶而過,但表露的不墨守成規和不甘于平庸的特質,不撞南墻決不回頭的初心,卻在不可知的召喚下將楊作興引向了榮光之路,但同時也是荊棘之路。

在IC業的發展過程中,向來不缺新生代追趕巨頭的場面,也在不斷上演英雄遲暮的篇章。在中美貿易戰之下,國內對中國芯的渴望從沒有像現在這么強烈和急迫,而不革故無以鼎新。當依靠先進工藝設計芯片的競爭優勢難以極大拉開競爭差距時,楊作興的全定制方法學經過不斷演進,能否挑戰現有的格局繼而續寫新的傳奇?

而楊作興有更宏大的愿景。他坦言,在比特幣領域,中國力量正從2013年的參與,到2015年時的領先,再到2018年稱雄;而在AI領域,中國亦在彰顯全實力,希望全定制方法可助力中國芯在全球IC史上發揮中堅力量。

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