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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“位于同一芯片上或一個封裝內的多個芯片上的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這么一說，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芯片，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？
下圖是一塊幾年前的Intel Xeon服務器處理器的單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芯片外，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？無論什么樣的SoC，主板和物理信號接口總還會是存在的，服務器級別的大容量內存目前也很難完全集成到芯片或封裝內部，所以我們看到的已經是一個高度集成、基于SoC處理器的服務器系統。
很顯然，“SoC就是新的主板”的說法并不準確，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，那么Amit提到的谷歌SoC創新到底指什么？
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芯片項目（ Tensor Processing Unit ，面向AI加速，目前已經發展到第三代），2018年谷歌的VCU項目（Video Coding Unit，面向視頻流加速處理），以及2019年的OpenTitan項目（開源安全芯片，基于Titan芯片），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”，也就是獨立的功能芯片。
谷歌已經從TPU等芯片的大規模應用中嘗到了甜頭，結合谷歌的軟件和AI算法之后，目前谷歌翻譯、谷歌Colab、谷歌圖像、部署在谷歌云上的各類客戶應用等都在大規模使用TPU芯片。
當這樣的功能組件芯片取得大規模應用的成功之后，谷歌下一步要干什么？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并提高集成度。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，并不是指簡單地用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，超越現有的通用服務器SoC去定制符合特定應用需求的多樣化SoC處理器，我們可以稱之為“定制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、阿里巴巴等云廠商也都已經或布局了自己的SoC芯片產品和研發團隊。
為什么這些系統產品巨頭們都把眼光投向了小小的芯片？因為未來的產品創新和競爭都會緊密圍繞定制SoC芯片展開，在一顆芯片或封裝內的完整系統才有最優化的性能和功耗，再加上跟軟件系統的緊密配合，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芯片、硬件系統、操作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制SoC一樣，桌面電腦、云計算和服務器領域同樣會誕生更多的定制化處理器。
定制SoC處理器代表了整個芯片行業的未來：從應用系統需求誕生出創新的功能芯片，然后功能芯片被定制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，也讓業界對定制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，定制SoC會要求芯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于軟硬件協同的系統級優化，這種創新帶來的成本降低比深度優化芯片設計潛能更大，所以芯片快速、低成本地實現并部署到產品內更加重要。
上面提到的這些需求，對芯片設計和制造產業鏈提出了更高的要求，對芯片產業鏈上游的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，加速芯片設計流程，降低芯片設計成本，這正是中國EDA公司的機會。雷鋒網
本文作者芯華章科技產品營銷總監楊曄，雷鋒網授權轉載雷鋒網
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