曾擔(dān)任 ARM 中國(guó)首席運(yùn)營(yíng)官的汪達(dá)鈞（Bill Wang），已于今年 5 月正式履新芯易薈，出任 CEO 一職。在加入 ARM 中國(guó)之前，汪達(dá)鈞在芯原股份任職 14 年之久，作為北美地區(qū)總經(jīng)理他參與并且見證了國(guó)內(nèi)最大的芯片設(shè)計(jì)服務(wù)和 IP 公司從 20 人的創(chuàng)始規(guī)模壯大到 800 人。芯原股份于 2020 年成功上市。

作為一家立足于中國(guó)，專注提供新一代 IC 設(shè)計(jì)工具的電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化（Electronic Design Automation，EDA）公司，芯易薈由芯片行業(yè)的老兵、在 EDA 領(lǐng)域深耕三十年并有多次創(chuàng)業(yè)經(jīng)歷的汪人瑞，在 2021 年 12 月創(chuàng)立。

在汪達(dá)鈞看來(lái)，他選擇加入芯易薈，正是因?yàn)榭吹狡浣o整個(gè)芯片行業(yè)帶來(lái)的創(chuàng)新。

“現(xiàn)在芯片行業(yè)存在一個(gè)問(wèn)題，那就是同質(zhì)化的設(shè)計(jì)特別多。大家都使用過(guò)去二三十年未曾改變過(guò)的設(shè)計(jì)方法，用同樣的業(yè)界標(biāo)準(zhǔn) IP 就很難設(shè)計(jì)出一個(gè)具有差異化的芯片。在大數(shù)據(jù)時(shí)代，如果能夠通過(guò)工具來(lái)快速定制運(yùn)算密集型的處理器，就能將差異化發(fā)揮到極致，幫助企業(yè)建立自主可控的核心技術(shù)壁壘，這會(huì)對(duì)中國(guó)芯片行業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生一個(gè)很大的影響?！蓖暨_(dá)鈞表示。

圖丨汪達(dá)鈞（來(lái)源：資料圖）

據(jù)介紹，該公司致力于推動(dòng)全新的芯片設(shè)計(jì)方法學(xué)，希望基于自主研發(fā)的一站式軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)平臺(tái)和生成工具，通過(guò)工具提供差異化 IP 定制服務(wù)，來(lái)為客戶創(chuàng)造競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，同時(shí)以數(shù)量級(jí)優(yōu)勢(shì)幫助客戶縮短芯片設(shè)計(jì)的開發(fā)周期。

不久前，芯易薈已經(jīng)推出了其自研的首款產(chǎn)品 FARMStudio，即以 C 語(yǔ)言描述，基于 RISC-V 基礎(chǔ)指令集的專用處理器生成工具。

汪人瑞表示：“FARMStudio 將軟件、硬件和算法工程師融合到同一個(gè)開發(fā)環(huán)境里，使芯片設(shè)計(jì)不再單單是硬件工程師能夠參與的過(guò)程?！?/span>

圖丨汪人瑞（來(lái)源：資料圖）

讓跨界融合成為公司的核心競(jìng)爭(zhēng)力

將硬件、軟件和算法這三個(gè)傳統(tǒng)上分立的先進(jìn)技術(shù)，融合為一種連貫和高效的設(shè)計(jì)方法和工具，是芯易薈的核心技術(shù)創(chuàng)新，也是 FARMStudio 這個(gè)產(chǎn)品的主要突破。

“在工具層面能幫助用戶采用簡(jiǎn)單的描述，在硬件層面能高效實(shí)現(xiàn)，在軟件工具層面能夠把應(yīng)用直接映射到硬件來(lái)優(yōu)化，這三者缺一不可。我覺(jué)得這就是我們推出 FARMStudio 這個(gè)工具的實(shí)質(zhì)含義?！蓖羧巳鸨硎?。

但要想實(shí)現(xiàn)這種技術(shù)創(chuàng)新，必須落實(shí)好跨界融合，也就是將硬件、軟件和架構(gòu)領(lǐng)域的高尖端人才匯聚到一起，共同解決目前芯片行業(yè)面臨的問(wèn)題和挑戰(zhàn)。

汪人瑞說(shuō)：“我們想要解決的是這樣一個(gè)問(wèn)題，即未來(lái)芯片的組成部分會(huì)發(fā)生什么變化，以及我們應(yīng)該如何參與到其中。”

“跨界融合說(shuō)起來(lái)容易，做起來(lái)非常難。因?yàn)檫@需要把來(lái)自不同領(lǐng)域的工程師結(jié)合在一起，讓他們各自發(fā)揮自己的聰明才智，實(shí)現(xiàn)'1+1>2’的效果，進(jìn)而為產(chǎn)品做出貢獻(xiàn)。與此同時(shí)，這對(duì)工程師們來(lái)說(shuō)也是一個(gè)新的體驗(yàn)和挑戰(zhàn)。從這方面看，我覺(jué)得芯易薈做得很成功，能夠在不到一年半時(shí)間就把這么復(fù)雜的一款產(chǎn)品落地?！蓖暨_(dá)鈞表示。

在此基礎(chǔ)上，談及未來(lái)個(gè)人對(duì)公司的管理計(jì)劃，汪達(dá)鈞也表示將從以下幾個(gè)方面發(fā)力。

首先，確保公司按時(shí)推出下一階段的產(chǎn)品，更好地服務(wù)客戶。

其次，繼續(xù)降低產(chǎn)品的使用門檻，進(jìn)一步擴(kuò)大客戶群。

同時(shí)，不斷提高公司的核心競(jìng)爭(zhēng)力，帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)更好地進(jìn)行跨界融合，持續(xù)實(shí)現(xiàn)軟硬件融合的技術(shù)創(chuàng)新。

以 C 語(yǔ)言在指令集層面描述處理器

如今，芯片被譽(yù)為科技領(lǐng)域“皇冠上的明珠”，幾乎所有智能設(shè)備，都離不開它的存在。而它在誕生之前，則需要經(jīng)過(guò)芯片設(shè)計(jì)和芯片制造兩個(gè)階段。

就芯片設(shè)計(jì)而言，過(guò)去幾十年來(lái)，芯片系統(tǒng)的復(fù)雜度呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)，但是現(xiàn)有的芯片設(shè)計(jì)方法學(xué)和工具卻未曾實(shí)現(xiàn)突破性進(jìn)展，導(dǎo)致芯片設(shè)計(jì)面臨著成本高、周期長(zhǎng)、風(fēng)險(xiǎn)大等問(wèn)題。這是摩爾定律帶給行業(yè)的挑戰(zhàn)。

在此發(fā)展背景下，亟需對(duì)芯片的設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)工具進(jìn)行革新升級(jí)。

目前，除了 CPU 這類通用處理器，市場(chǎng)上被廣泛使用的各式各樣專用處理器，如 GPU、DPU、NPU 等，都是通過(guò)定制化來(lái)為它們面向的應(yīng)用領(lǐng)域提供具有 PPA 優(yōu)勢(shì)的運(yùn)算平臺(tái)。

不過(guò)，目前要想設(shè)計(jì)出符合 PPA（Performance、Power、Area，性能、功耗、面積）要求標(biāo)準(zhǔn)的專用處理器，必須采用手工定制化的設(shè)計(jì)方法，經(jīng)歷復(fù)雜繁多的工作步驟。

如果能夠順應(yīng)市場(chǎng)趨勢(shì)，將芯片最小的設(shè)計(jì)單元，從邏輯層提高到可編程的定制處理器上，就能幫助使用者多快好省地設(shè)計(jì)出有差異化的芯片，還有利于克服摩爾定律給芯片行業(yè)帶來(lái)的挑戰(zhàn)。

這正是芯易薈產(chǎn)品 FARMStudio 的主要技術(shù)創(chuàng)新。

作為一個(gè)基于 C/C++ 的軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)平臺(tái)，F(xiàn)ARMStudio 可以描述一個(gè)完整的定制處理器。這與現(xiàn)在市場(chǎng)上的定制化處理器解決方案不同，后者需要將供應(yīng)商專有的指令集架構(gòu)描述語(yǔ)言作為輸入手段，而使用者也必須具備處理器微架構(gòu)的專業(yè)知識(shí)、設(shè)計(jì)和驗(yàn)證能力。

具體來(lái)說(shuō)，F(xiàn)ARMStudio 采用高級(jí)編程語(yǔ)言 C 語(yǔ)言，來(lái)描述一個(gè)處理器所需要的指令集。通過(guò)這個(gè)指令集，其內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生一個(gè)圖靈機(jī)（處理器）的模型，再根據(jù)該模型自動(dòng)生成處理器的硬件和軟件工具鏈。

值得一提的是，整個(gè)生成過(guò)程十分簡(jiǎn)短，與使用傳統(tǒng)方法定制處理器需要花費(fèi)幾個(gè)月時(shí)間相比，該工具只需 10 分鐘級(jí)別就能完成生成。

（來(lái)源：資料圖）

那么，使用 C 語(yǔ)言在指令集層面描述處理器的優(yōu)勢(shì)都有哪些呢？

首先，C 是所有高級(jí)編程語(yǔ)言中最普遍的一種，也是最接近指令集的一種，通過(guò)它能夠很容易地掌握硬件的特性。

其次，芯片設(shè)計(jì)通常都是嵌入式設(shè)計(jì)，而 C 是嵌入式設(shè)計(jì)中最常用的一種語(yǔ)言。

最重要的是，用 C 語(yǔ)言作為輸入的方法，意味著傳統(tǒng)的軟件和算法工程師，也可以參與到芯片設(shè)計(jì)中，極大地降低該工具的使用門檻。同時(shí)，也拓寬了芯片設(shè)計(jì)的賽道，有助于各行各業(yè)傳統(tǒng)的系統(tǒng)和算法廠商，低成本、高效率地設(shè)計(jì)出具有差異化的產(chǎn)品。

據(jù)了解，C 語(yǔ)言只是芯易薈開發(fā) FARMStudio 的起步選擇，以后還可能采用更為高級(jí)的語(yǔ)言進(jìn)行設(shè)計(jì)。

基于 RISC-V 基礎(chǔ)指令集架構(gòu)

作為一種開源基礎(chǔ)指令集架構(gòu)，RISC-V 迄今擁有四十多年的發(fā)展歷史，已經(jīng)非常成熟，并已形成自己的生態(tài)環(huán)境。并且，由于 RISC-V 成本低、靈活度高，也有利于創(chuàng)新的實(shí)現(xiàn)。

目前，基于 RISC-V 的公司和產(chǎn)品正在飛速增長(zhǎng)，使用范圍橫跨整個(gè)數(shù)字芯片運(yùn)用行業(yè)，包括通信、計(jì)算機(jī)視覺(jué)、互聯(lián)網(wǎng)、人工智能、音視頻等。在 RISC-V 上面配置專用指令，已經(jīng)成為芯片行業(yè)的首選方案。

基于此，F(xiàn)ARMStudio 采用 RISC-V 開源指令集架構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)處理器定制空間的最大化。這不僅能夠幫助更多的使用者，以最低成本完成定制化和差異化設(shè)計(jì)，給其所開發(fā)的產(chǎn)品帶來(lái)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。與此同時(shí)，也能很好地保護(hù)客戶產(chǎn)品的核心知識(shí)產(chǎn)權(quán)。

不過(guò)，需要說(shuō)明的是，該工具并沒(méi)有排他性，除 RISC-V 架構(gòu)之外，未來(lái)也可以支持 ARM、X86 等架構(gòu)。

廣泛用于智能駕駛、視頻處理等運(yùn)算密集型應(yīng)用

從上述特性可以看出，F(xiàn)ARMStudio 并非是專為某一行業(yè)開發(fā)的工具。其具備很強(qiáng)的通用性，適合用于密集計(jì)算和復(fù)雜數(shù)據(jù)處理的應(yīng)用場(chǎng)景，比如，視頻處理、智能駕駛、人工智能、傳統(tǒng)數(shù)字信號(hào)處理等領(lǐng)域的處理器解決方案。

該工具為工程師提供能夠自由探索計(jì)算架構(gòu)的設(shè)計(jì)空間，幫助其在短時(shí)間內(nèi)完成算法探索、加速、實(shí)現(xiàn)和驗(yàn)證的全流程，并能夠優(yōu)化 PPA 標(biāo)準(zhǔn)，快速收斂至最佳設(shè)計(jì)。

此外，F(xiàn)ARMStudio 內(nèi)嵌特定領(lǐng)域架構(gòu)（domain specific architecture，DSA）設(shè)計(jì)范式，應(yīng)用場(chǎng)景豐富，在突破傳統(tǒng)處理器能效上限的同時(shí)，還能以更低的成本適應(yīng)算法與產(chǎn)品的持續(xù)迭代。

在汪人瑞看來(lái)，F(xiàn)ARMStudio 代表的芯片設(shè)計(jì)方法學(xué)，是下一代芯片設(shè)計(jì)師、系統(tǒng)設(shè)計(jì)師和算法工程師必須具備的技能，因此其希望能夠充分降低產(chǎn)品的使用門檻，推動(dòng)更多使用者參與應(yīng)用。