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后摩尔时代的算力突围:从架构创新到系统协同,IC设计业的破局之道

原创
06/01 09:17
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2026年5月27日,无锡国际会议中心,“架构之光——IC设计分论坛”在由未来半导体主办的半导体封装测试暨玻璃基板生态展期间举行。作为本届展会十大专题论坛之一,这场持续近五个小时的技术研讨,汇聚了来自天数智芯、光本位、光羽芯辰、硅芯科技、时擎科技、灵睿智芯、绍芯实验室及和弦产业研究中心等多位产业一线专家,围绕端侧智能、光电混合架构、大模型芯片RISC-V、存储体系、光互连以及EDA协同等热点方向展开深入探讨。

AI算力需求持续膨胀、先进制程边际收益递减的行业背景下,“架构”正成为芯片设计领域最受关注的关键词。

端侧智能:AI变现的真正锚点

论坛开场,上海天数智芯高级工程师夏广武以《端侧智能推动AI产业变现探讨》为题,提出了一个核心观点:AI投入很大,最终需要靠推理来变现,而端侧是推理落地最直接的场景。

他给出了一个分析框架——人工智能四要素,在传统的算法、数据、算力之外,增加了“场景”。“场景就意味着要落地,要从云端到边端、到端侧,到用户场景里面。”夏广武认为,场景与数据是螺旋式上升的关系,互相提升。

端侧AI的本质不是硬件也不是软件,而是软硬协同的系统概念。从具身智能到工业质检,从AR眼镜到汽车,端侧智能的物理载体正在快速多样化。但夏广武强调,端侧AI要真正推动变现,必须满足几个条件:工具化、易用性、普惠性。他以计算机的发展历程类比——从庞然大物到PC再到手机,只有当技术成为好用的工具,才能真正普及。

在具身智能领域,他具体拆解了“工具化”所需的要素:组件标准化、操作系统收敛、外设接口灵活、材料轻量化、量产能力建设,以及自主智能与协作智能的平衡。“目前机器人的材料还是偏沉,摔倒了怎么办?把地板砸个坑?这些工程问题需要一步步解决。”

韬定律引爆全场:系统视角成为共识

本次论坛上被提及频率最高的词汇,当属华为团队近期发布的“韬定律”。多位演讲嘉宾在主题分享中呼应这一方法论。

光本位高级副总裁姚金鑫在《光电混合架构的工程与产品探索》中,开篇即引用了韬定律的核心观点:物理极限已至,接下来必须从空间和时间上找答案,关键抓手是先进封装、互连和内存。

姚金鑫梳理了台积电英伟达博通、康宁等行业巨头在光电合封(CPO)及光互连领域的最新布局。他指出,台积电已在尝试在SoC内部用光波导替代传统电互连;英伟达则在其OFC论文中直接引入了光的interposer;博通以交换机为核心,推进3.5D封装;康宁则将玻璃基板从材料角色升级为功能平台,集成了光波导与通孔技术。

“不管是韬定律的论文,还是这些巨头的实践,大家的思路是一致的——站在系统视角考虑问题,把能用光做的事情用光去做,把电省下来。 ”姚金鑫表示。

端侧大模型芯片:从“为什么”到“什么时候”

上海光羽芯辰高级销售总监潘盛会带来的《端侧大模型AI芯片产业化及应用》,用一组对比数据说明了市场变化:2025年AI手机占整体手机出货量不足40%,而AI PC的渗透率已接近80%。 更关键的变化在于客户心态——去年拜访客户时,大家问的是“为什么要跑到端侧”;今年春节后,问题变成了“你们的芯片什么时候出来”。

这一转变的重要推手是OpenClaw(即“小龙虾”)等智能体技术的兴起。潘盛会认为,端侧AI的三大技术优势——低延迟、高隐私、低功耗——中,真正驱动商业闭环的是高隐私。除此之外,节省token费用也正在成为重要的商业驱动因素。

他介绍了光羽芯辰的技术路线:通过存算一体架构与3D异构集成,解决端侧空间受限、电池容量有限的挑战。公开数据显示,存算一体相比传统架构,能效比可提升5倍,数据带宽提升10倍。在产业生态中,光羽芯辰将自己定位为算力底座层,承载手机、PC、智能座舱等主机厂的芯片需求。

EDA与系统协同:堆叠芯片设计的新范式

珠海硅芯科技创始人兼CEO赵毅的演讲题目是《从架构设计到系统协同,2.5D/3D EDA+重构新范式》。他所在的赛道,正是韬定律落地的关键支撑环节。

赵毅指出,堆叠芯片设计的方法学正从单芯粒的DTCO(设计与工艺协同优化)向多芯粒的STCO(系统与技术协同优化)演进。在2.5D/3D IC设计中,必须实现从Chiplet到Interposer到Package Substrate的跨层级协同设计, 不能再像传统IC那样各环节割裂。

他以一个案例说明协同的价值:某基板设计有3万个net,传统流程布完线再仿真,迭代一次需要近两个月;而边布线边仿真,10天左右即可完成一轮。在3D堆叠场景下,上下Die可能采用不同工艺,设计、仿真、分析必须耦合在一起,否则设计难以收敛。

赵毅还提到了测试环节的特殊性。在多层堆叠系统中,不可能因为单个微小缺陷就丢弃整个集成芯片,因此必须建立全新的DFT(可测试性设计)范式。他本人曾参与IEEE 1838标准的制定,该标准正是针对多Die堆叠场景的测试而设。

LLM推理硬件:内存墙与延迟瓶颈

时擎科技芯片研发副总裁曹英杰以《LLM硬件架构创新探讨》为题,对推理硬件的核心挑战做了系统梳理。

两个核心瓶颈:内存墙与端到端延迟。 2012年至2022年,英伟达GPU算力增长了约80倍,而内存带宽仅增长约17倍,增速比达5:1。与此同时,DRAM密度翻倍周期已从3-6年延长至10年以上。这种剪刀差直接导致了大模型部署中的“内存墙”问题。

曹英杰用一个通俗的“考试答题”类比解释了LLM推理的两个阶段:Prefill阶段(通读资料、记笔记)是计算密集型的,Decode阶段(逐字答题)则是访存密集型的。Decode阶段的Attention和FFN/MOE两个子步骤,对硬件需求也截然不同——Attention与输入相关,内存需求动态变化;FFN的权重则是静态的。

基于这一洞察,业界正在推进Attention-FFN分离架构(AFD)。英伟达已在其Vera Rubin系统中落地这一思路:Rubin GPU负责Prefill和Attention,Groq的LPU机架专门负责FFN/MOE推理。官方数据显示,相比上一代系统,token/watt提升了35倍。

曹英杰透露,时擎科技基于RISC-V+AI的技术底座,正在研发专用于FFN加速的解决方案,计划今年Q3完成原型设计,明年投片。

RISC-V在智能体时代的机遇

上海灵睿智芯副总裁李华庆带来了《智能体时代高性能RISC-V CPU的发展机遇》。他给出了一个关键判断:生成式AI时代是以GPU为中心的计算密集型任务;而智能体时代,因为涉及大量工具调用、数据IO交互,正转变为以CPU为中心的控制密集型和IO密集型计算范式。

根据IDC预测,全球智能体数量将从2025年的2800多万增长到2030年的22亿。摩根士丹利预计,到2030年相关增量市场将达300至600亿美元。

李华庆认为,RISC-V的模块化、可扩展、可定制特性,使其在智能体时代具备独特优势。相比X86和ARM的私有指令集,RISC-V允许设计者根据具体场景有选择地实现指令,从而节省硅片面积、降低静态功耗。更重要的是,它支持在微架构级别与存内计算、光计算等新型计算范式深度融合。

灵睿智芯今年1月发布了高性能RISC-V CPU核P100,SPEC CPU2006性能超过20分/GHz。团队核心成员来自IBM Power服务器研发团队,具备从内核到芯片到系统的全栈能力。

存储与光互连:算力铁三角的两翼

绍芯实验室首席工程师史猛从存储视角切入,指出计算架构的铁三角是逻辑芯片、存储与互连。当前,SRAM、DRAM、Flash三者各有优劣:SRAM最快但容量极小且昂贵,DRAM中等,Flash容量大但速度慢。大模型推理将三者全部拉爆——HBM供不应求、价格飙升,Flash虽慢但量大环保。

史猛判断,DRAM和Flash至少20年内不会被取代,但新型存储(铁电、相变、电阻式等)正在成为“调味剂”,通过3D堆叠与逻辑芯片集成,在特定场景发挥价值。台积电已开始在后端工艺中将DRAM倒置生长在逻辑电路上,大幅提升带宽。

和弦产业研究中心资深分析师唐蕊则从光互连角度,梳理了AI算力驱动下的架构演进。她指出,互连网厂商的资本开支从2023年下半年开始一路暴涨,英伟达GTC上展示的算力芯片需求仍有翻倍空间,对应光互连需求也将同步提升。

目前光互连正从机柜间连接向柜内连接拓展,未来还将延伸至数据中心之间。在技术路线上,可插拔光模块、CPO(光电共封装)、LPO(线性可插拔)、NPO(近封装光学)、XPO等方案并存,各有优劣。唐蕊强调:“不见得新东西一定会颠覆原有方案,多种方案长期并存的可能性更大。任何一个新技术想要推广开,带动的是整个产业链,没那么容易。”

圆桌共识:尊重物理、尊重市场、抱团取暖

论坛最后的圆桌讨论环节,七位嘉宾围绕“从架构突破到系统协同与产业落地”展开对话。

几个共识性观点浮现: 一是摩尔定律与韬定律并非对立,而是互补——单点性能的极致优化是系统集成效能的前提;二是要尊重数学和物理的基本约束,尊重行业先例和工程实践;三是应用场景的碎片化决定了没有一款芯片能通吃所有市场,RISC-V的可定制特性、存算一体、光电混合等差异化路线都有生存空间。

多位嘉宾提到英伟达的纵向整合带来的压迫感——从GPU到HGX模组到DGX系统再到NVL72机架,英伟达正在一步步“卖数据中心”。面对这一趋势,国内产业链各环节的“抱团取暖”、系统级协同创新,正在从口号变为必须。

赵毅在总结时指出:“韬定律最有含金量的不是新的方法论,而是381颗芯片的时间积累。把这个放大到整个国产半导体产业链,产生的效应将是恐怖的。”

来源: 与非网,作者: 高扬,原文链接: https://www.eefocus.com/article/2023820.html

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