可重構計算架構將引領未來芯片的市場發展

（文章來源：AI科技大本營）

AI芯片創業公司清微智能首款可重構計算架構AI芯片實現量產的消息在業內迅速傳開，可重構計算架構芯片再次引發一波討論的熱潮。經歷過十多年的技術積累，這枚小小的芯片在全球芯片市場中開啟了全新的篇章。時光倒流，20 世紀 60 年代，可重構的概念早在就被提出。追根溯源，可重構芯片最早的技術源于 20 世紀 80 年代末誕生的高層次綜合理論和方法。

直到 2006 年，意識到可重構計算架構對于提升芯片算力、降低功耗的巨大優勢，清華大學的魏少軍教授牽頭成立了清華大學可重構計算研究團隊。成立十多年，該團隊一直進行可重構計算理論和架構研發，在國際核心學術期刊和會議發表數百篇論文，并先后獲得教育部技術發明一等獎、中國發明專利金獎，國家技術發明二等獎。

2015年，可重構芯片因為第三次 AI 熱潮開始受到關注。2017年6月，清華大學可重構計算研究團隊的第一代人工智能芯片Thinker-Ⅰ推出，并獲2017 ACM/IEEE ISLPED會議設計競賽獎。研究團隊還在ISCA 2018發表了中國唯一第一作者論文。

2016年、2017 年，清華大學可重構計算研究團隊推出三款基于可重構計算架構的 Thinker 系列芯片。Thinker 系列芯片具有極高的靈活性，能支持各種 AI 算法，依托其動態配置的特點，Thinker 芯片具有很高能效比，初次展露鋒芒。2018 年 7 月，北京清微智能科技有限公司脫胎于清華可重構計算團隊，在在北京中關村注冊成立。

2018 年第三季度，清微智能悄然完成近億元級天使輪融資，投資方包括百度戰投、分眾傳媒、禧筠資本、國隆資本、西子聯合控股等，再次引起芯片界的關注。2019 年 6 月，清微智能成功量產了首款可重構芯片 TX210，從成立到量產，清微智能用了短短一年時間?？吹竭@里，大家大致會明白，這個剛踏入產業界門檻的“新人”并非“一夜成名”，而是基于十多年的技術積累，積攢了 200 多項技術專利后的厚積薄發。

回顧了讓可重構計算架構成為萬眾矚目焦點的背后大佬之后，我們回過頭來看看，這“可重構計算架構”究竟是什么。

據第一代可重構計算架構的締造者魏少軍解釋，CGRA（Coarse-grained Reconfigurable Architecture）是一款新型的可重構計算架構，而可重構芯片不屬于 CPU、GPU、FPGA 或 ASIC，它是一種全新類別的芯片。因為其特點是軟件硬件都可以編程、混合粒度、芯片的硬件功能隨軟件的變化而變化，應用改變軟件、軟件再改變硬件，所以無論是在國內還是國外，可重構芯片很多時候被誤解成 FPGA。

與 CPU、GPU、FPGA 和 ASIC 相比，CGRA 最大的優勢在于，一是沒有傳統指令驅動的計算架構取指和譯碼操作的延時和能耗開銷，二是在計算過程中以接近“專用電路”的方式執行，因此平均計算能效分別是前三者的 1000 倍以上、100~1000 倍、100 倍以上，相比 NPU 也有 10 倍以上的性能提升。另外，由于 CGRA 基于配置方式執行，執行效率與 ASIC 相當，但是靈活性遠遠好于 ASIC。更重要的是，CGRA 架構算力可以彈性擴展，適用于從云端到邊緣端對高能效和靈活性有綜合要求的場景。

集眾多優勢與一身，可重構計算芯片成為即將到來的 5G 時代下終端設備的最佳候選之一，可重構架構可以提升 AI 芯片的能效比，在保證 AI 計算效率和精度前提下降低功耗。而基于可重構計算架構的軟件定義芯片使得硬件架構功能隨軟件的變化而變化，實現更靈活的芯片設計，同時也具備處理器的通用性和 ASIC 的高性能和低能耗，被一些專家視為 AI 通用芯片的方向之一。
（責任編輯：fqj）