有關(guān)存算一體、存內(nèi)計(jì)算的概念，此前我們撰文探討過(guò)。尤其在AI發(fā)展的時(shí)代背景下，存儲(chǔ)墻問(wèn)題越來(lái)越成為算力持續(xù)提升的瓶頸，所以業(yè)界就提出了非馮（non-von Neumann）架構(gòu)，將傳統(tǒng)、以計(jì)算為中心的馮諾依曼架構(gòu)，變換計(jì)算范式，將部分算力下推到存儲(chǔ)，也就有了存內(nèi)計(jì)算的說(shuō)法。

　　這個(gè)概念有不同的實(shí)施方案，通常這種存算一體結(jié)構(gòu)，可理解為在存儲(chǔ)器中嵌入算法，存儲(chǔ)單元本身就有計(jì)算能力，從理論上消除數(shù)據(jù)存取的延遲和功耗。這種芯片格外適用于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。

　　昨天的第二屆中國(guó)（上海）自貿(mào)區(qū)臨港新片區(qū)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展高峰論壇的“芯”品路演活動(dòng)中，北京知存科技有限公司CEO王紹迪談到了自家的WTM2101：存算一體芯片；以及未來(lái)今年內(nèi)知存的戰(zhàn)略規(guī)劃。

　　解決存儲(chǔ)墻問(wèn)題

　　王紹迪給出的下面這張圖中，提及了存儲(chǔ)墻問(wèn)題存在的一些典型數(shù)據(jù)；主要反映的是，隨著工藝技術(shù)的進(jìn)步，處理器計(jì)算能力越來(lái)越強(qiáng)、運(yùn)算速度越來(lái)越快，存儲(chǔ)容量越來(lái)越大，但存儲(chǔ)器帶寬卻難以獲得同比增長(zhǎng)。

　　隨算力增加，處理器核心數(shù)增多，每核心可用帶寬越來(lái)越少，也就限制了整體速度?！鞍徇\(yùn)數(shù)據(jù)，成為相當(dāng)大的瓶頸?！薄芭c此同時(shí)能耗也成問(wèn)題?！睆耐獠看鎯?chǔ)器，和片內(nèi)存儲(chǔ)搬運(yùn)數(shù)據(jù)的能耗差別巨大；而且“數(shù)據(jù)搬運(yùn)時(shí)間是運(yùn)算時(shí)間的幾百倍、上千倍?！?/p>

　　“這也是為什么要做存算一體方案。解決存儲(chǔ)墻最根本的方案，就是把存儲(chǔ)和計(jì)算融合到一起，用存儲(chǔ)單元去做計(jì)算?！蓖踅B迪說(shuō)。

　　“存內(nèi)計(jì)算這個(gè)名字可能更好，就是用存儲(chǔ)器去做計(jì)算，整體還是計(jì)算類(lèi)型的芯片。其計(jì)算介質(zhì)是存儲(chǔ)器，不是邏輯運(yùn)算單元?！鄙厦孢@張圖對(duì)比了兩者的結(jié)構(gòu)區(qū)別，其中的圓圈代表存儲(chǔ)單元。

　　和傳統(tǒng)計(jì)算架構(gòu)存儲(chǔ)子系統(tǒng)每次激活一行，并依次完成數(shù)據(jù)讀取不同；存算一體架構(gòu)同時(shí)激活多行多列?！皺M軸不再是選擇信號(hào)，實(shí)際上是被處理數(shù)據(jù)?！边^(guò)程中需轉(zhuǎn)換為模擬電路——此前我們也提過(guò)利用單一器件的歐姆定律完成一次乘法，然后利用基爾霍夫定律完成列累加。以此使用存儲(chǔ)器件單元完成乘加計(jì)算。

　　“一個(gè)存儲(chǔ)器運(yùn)算周期可以完成100萬(wàn)次參數(shù)乘法和加法運(yùn)算，效率提升50-100倍?！憋@然這對(duì)AI而言就相當(dāng)有價(jià)值了。

　　在更具體的使用場(chǎng)景方面，面向從端側(cè)到云的AI計(jì)算，做算力彈性擴(kuò)展在存算一體的芯片產(chǎn)品上似乎也具備了天然的優(yōu)勢(shì)?！?MB、4MB、8MB存儲(chǔ)器算力相對(duì)更低，可以給端側(cè)設(shè)備去用；存算一體陣列到128MB，就可以給邊緣側(cè)了；存儲(chǔ)容量達(dá)到1GB、2GB、4GB，可提供超過(guò)1000TOPS的算力，使用云端場(chǎng)景?！?/p>

　　“存算一體會(huì)花5-8年的時(shí)間去覆蓋AI運(yùn)算場(chǎng)景，就從端側(cè)和邊緣側(cè)開(kāi)始?！蓖踅B迪說(shuō)。上面這張圖也明確給出了不同場(chǎng)景的AI芯片，未來(lái)的市場(chǎng)規(guī)模及其發(fā)展?jié)摿Α@些應(yīng)當(dāng)也是眾所周知的了。

　　從知存1.0到知存3.0

　　從知存這家公司的發(fā)展軌跡來(lái)看，兩名創(chuàng)始人比較早就有參與美國(guó)存算一體項(xiàng)目研發(fā)的經(jīng)驗(yàn)；2017年成立知存科技，并于次年拿到天使輪融資。這還是相當(dāng)年輕的一家企業(yè)。2019年，知存“與國(guó)際知名公司開(kāi)展存算一體IP研發(fā)合作，并完成IP和SoC測(cè)試芯片的流片，發(fā)布國(guó)際上首個(gè)存算一體芯片”。

　　2020年，知存完成“國(guó)際首個(gè)存算一體芯片量產(chǎn)投片”，以及“國(guó)際首個(gè)存算一體SoC芯片驗(yàn)證”。這次王紹迪介紹的WTM2101存算一體芯片預(yù)計(jì)于今年第四季度量產(chǎn)?？雌饋?lái)“存算一體”這個(gè)概念的發(fā)展速度遠(yuǎn)比我們預(yù)想中的快。

　　上面這張圖左側(cè)為WTM2101芯片架構(gòu)圖，有存算一體的存儲(chǔ)器主體部分“大部分運(yùn)算都通過(guò)存算一體完成”；另外也配了RISC-V CPU，提供非矩陣類(lèi)運(yùn)算。

　　“對(duì)比現(xiàn)有市場(chǎng)方案的算力、功耗，WTM2101都有10倍以上的優(yōu)勢(shì)?！彪m然并不清楚這張圖中“市場(chǎng)現(xiàn)有方案”究竟是什么方案，但WTM2101這一欄所標(biāo)的算法復(fù)雜度與功耗，的確都相當(dāng)令人驚嘆。

　　除了介紹產(chǎn)品以外，王紹迪還談到了知存的戰(zhàn)略規(guī)劃。從公司成立到2020年是“知存1.0時(shí)代”，這一階段“研發(fā)存算一體技術(shù)，并應(yīng)用于語(yǔ)音場(chǎng)景”，王紹迪也再次強(qiáng)調(diào)了“我們是國(guó)際上首個(gè)技術(shù)落地的公司”。

　　從今年到2024年屬于知存2.0規(guī)劃期，“進(jìn)一步推進(jìn)，推進(jìn)到128MB，實(shí)現(xiàn)64-100TOPS算力級(jí)別，覆蓋端側(cè)、邊緣側(cè)場(chǎng)景。我們會(huì)選擇優(yōu)勢(shì)場(chǎng)景去落地應(yīng)用?！?/p>

　　而在2024年以后，芯片“推向云端”，以1GB容量做到500-2000TOPS算力區(qū)間，且產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)車(chē)規(guī)級(jí)的可靠性?！?025年之后，計(jì)劃推出標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品。之后產(chǎn)品不再以應(yīng)用場(chǎng)景落地為導(dǎo)向，而是像存儲(chǔ)器那樣提供不同的容量，和現(xiàn)有計(jì)算系統(tǒng)做整合，以先進(jìn)封裝技術(shù)完成這樣的整合?！薄巴瑫r(shí)我們也推出對(duì)應(yīng)的工具鏈，完全適配存算一體技術(shù)，去適配主流的人工智能算法?！?/p>

　　注意這張圖橫軸的營(yíng)收與縱軸市值預(yù)期，都表明這家公司在未來(lái)短期內(nèi)的發(fā)展信心就相當(dāng)充足。或許這張圖本身也能代表存算一體技術(shù)未來(lái)幾年內(nèi)的發(fā)展趨勢(shì)。