谷歌要用SoC代替主板了嗎?

最近,谷歌的系統基礎設施副總裁阿米特·瓦達特(Amit Vahdat)在一篇博客文章中表示, 谷歌將會用「位於同一晶片上或一個封裝內的多個晶片上的SoC」,去逐漸替代「組件集成在一塊用幾英寸長的電線隔開的主板」,「SoC就是新的主板」,這個方向將是「谷歌的下一步」。

Amit這麼一說,聽起來好像谷歌還在用著20年多前的計算機,主板上有各種各樣的分立功能晶片,谷歌急需提高系統集成度來降低主板上互聯電路的成本,提高性能。但實際情況真的是這樣嗎?

一塊幾年前的Intel Xeon伺服器處理器的單socket主板,可以很清楚的看到,除了中間占了最大面積的處理器槽位以及網絡晶片外,整個主板上只剩下各種物理接口、電源管理、電阻電容等輔助器件。

而中央的Xeon內部集成了多核處理器、顯示控制器(GPU)、PCIE控制器、DDR Memory控制器,處理器核也集成了對多媒體、壓縮、加密的專用指令模塊,幾乎所有的純數字電路邏輯,都已經集成到Intel處理器內部。

這難道不是一個SoC — System on Chip嗎?無論什麼樣的SoC,主板和物理信號接口總還會是存在的,伺服器級別的大容量記憶體目前也很難完全集成到晶片或封裝內部,所以我們看到的已經是一個高度集成、基於SoC處理器的伺服器系統。

很顯然,「SoC就是新的主板」的說法並不准確,而「用SoC代替主板上分立的功能組件」是一個早就發生了的事實,那麼Amit提到的谷歌SoC創新到底指什麼?

讓我們再看看Amit的博客文章,他提到了2015年開始的谷歌自研TPU晶片項目( Tensor Processing Unit ,面向AI加速,目前已經發展到第三代),2018年穀歌的VCU項目(Video Coding Unit,面向視頻流加速處理),以及2019年的OpenTitan項目(開源安全晶片,基於Titan晶片),從這些項目中誕生的,恰恰是Amit所提到的「主板上分立的功能組件」,也就是獨立的功能晶片。

谷歌已經從TPU等晶片的大規模應用中嘗到了甜頭,結合谷歌的軟體和AI算法之後,目前谷歌翻譯、谷歌Colab、谷歌圖像、部署在谷歌雲上的各類客戶應用等都在大規模使用TPU晶片。

當這樣的功能組件晶片取得大規模應用的成功之後,谷歌下一步要干什麼?

當然是像過去20年業界一再發生的一樣,將這些新功能組件集成到處理器SoC內部,進一步降低成本和功耗並提高集成度。在通用處理器市場還牢牢掌握在Intel等廠商手中的情況下,谷歌必須考慮設計自己的SoC處理器來完成它的目標。

這就很清楚了:Amit所指的SoC創新,並不是指簡單地用SoC電路去替代主板上多個分立功能單元,而是從谷歌的應用需求出發,超越現有的通用伺服器SoC去定製符合特定應用需求的多樣化SoC處理器,我們可以稱之為「定製SoC處理器」。

類似的,Nvidia公司在2019年收購的Mellanox,其長遠目標同樣是將Mellanox公司所創新的SmartNIC功能模塊集成進自己的新一代SoC處理器。同樣,亞馬遜、微軟、華為、阿里巴巴等雲廠商也都已經或布局了自己的SoC晶片產品和研發團隊。

為什麼這些系統產品巨頭們都把眼光投向了小小的晶片?因為未來的產品創新和競爭都會緊密圍繞定製SoC晶片展開,在一顆晶片或封裝內的完整系統才有最優化的性能和功耗,再加上跟軟體系統的緊密配合,會給系統產品廠商帶來最大的競爭優勢,這里最典型的例子就是晶片、硬體系統、作業系統直到應用系統全面開花的蘋果公司。

跟我們過去已經習慣看到嵌入式系統領域有大量的定製SoC一樣,桌面電腦、雲計算和伺服器領域同樣會誕生更多的定製化處理器。

定製SoC處理器代表了整個晶片行業的未來:從應用系統需求誕生出創新的功能晶片,然後功能晶片被定製SoC處理器吸收進去,甚至新的創新功能被直接集成進SoC處理器,這個過程將會一再重復而且周期越來越快。

同時,近年來逐漸放慢的通用處理器性能進步,也讓業界對定製SoC處理器的性能優勢要求逐漸放低,類似更貴的石油會推動新能源的發展是同樣的道理。

但是,定製SoC會要求晶片設計周期和設計成本要求不斷優化,因為終端產品公司的創新是基於軟硬體協同的系統級優化,這種創新帶來的成本降低比深度優化晶片設計潛能更大,所以晶片快速、低成本地實現並部署到產品內更加重要。

上面提到的這些需求,對晶片設計和製造產業鏈提出了更高的要求,對晶片產業鏈上游的EDA廠商也提出了更高的要求。如何大幅改進目前的EDA流程,減少對人工投入的依賴,加速晶片設計流程,降低晶片設計成本,這正是中國EDA公司的機會。

谷歌要用SoC代替主板了嗎?

來源:快科技