“含光”含着什么样的光？

导语：2019年9月25日，在阿里巴巴的云栖大会上，阿里旗下半导体公司平头哥正式发布了第一颗自研芯片——含光800，这是继玄铁和无剑之后阿里在芯片领域的又一重大布局。

2019年9月25日，在阿里巴巴的云栖大会上，阿里旗下半导体公司平头哥正式发布了第一颗自研芯片——含光800，这是继玄铁和无剑之后阿里在芯片领域的又一重大布局。

一组数据表明，含光800的发布标志着AI芯片性能史再度被改写。在业界标准的ResNet-50测试中，含光800推理性能达到78563 IPS，比目前业界最好的AI芯片性能高4倍；能效比500 IPS/W，是第二名的3.3倍。

同时，对比公开数据（针对ResNet50模型一秒能够处理图片的数量）得知，含光800展现的性能是是NVIDIA Tesla V100的10倍，NVIDIA Tesla T4的15倍，是应用最广的NVIDIA Tesla P4的46倍。

不过，阿里巴巴方面表示，“含光800并不会售卖，旨在通过阿里AI云服务提供算力，可以看作‘云端售卖’。平头哥致力于做普惠芯片，无剑SoC平台和玄铁处理器IP来帮助企业降低芯片设计门槛；含光800通过阿里云AI云服务的形式让企业随时随地可以享受高性能计算服务。”

含光800的发布标志着平头哥端云一体全栈产品系列初步成型，其涵盖处理器IP、一站式芯片设计平台、以及AI芯片，实现了芯片设计链路的全覆盖。

“在全球芯片领域，阿里巴巴是一个新人，玄铁和含光800是平头哥的万里长征第一步，我们还有很长的路要走”，达摩院院长张建锋这样评价。

“无形却强劲”的算力

“平头哥很硬，含光很强”，这句话从命名方式便显露无疑。

平头哥，本名蜜罐，原本是生活在非洲等地区的一种动物，被吉尼斯世界纪录誉为“世界上最无所畏惧的动物”，其“不要怂就是干”的性格被马云一眼相中，从此平头哥便成为了阿里芯片公司的代名词。

而含光则是上古三大神剑之一，该剑含而不露，光而不耀，代表着含光800带来的无形却强劲的算力。

含光800采用12nm工艺，拥有170万晶体管数量，推理性能达78563 IPS，比目前业界最好的AI芯片性能高4倍；能效比500 IPS/W，是第二名的3.3倍，主要应用于云端视觉处理场景，能够在1秒内处理7.8万张图片。

在杭州城市大脑的业务测试中，1颗含光800的算力相当于10颗GPU，这对于未来智慧城市交通等AI应用落地场景来说，无疑是巨大的源动力。

据悉，平头哥在非常短的时间内便完成了芯片的设计和流片整个过程，7个月完成前端设计，随后仅用3个月便成功流片。

要知道芯片设计是一个复杂的系统工程，单纯完成设计并不意味着就可以流片成功，这是行业的深水区。而流片失败就意味着硬件设计需要推倒重来，这比软件出BUG问题更加严重。一般芯片公司需要做两次（engineering sample、production sample）或多次才能流片成功。

然而，流片成功也并不代表就可以直接商用了，它还需要经过复杂的测试验证，当各项指标都符合实际场景需求后才能真正商用。

PingWest品玩了解到，平头哥之所以能够如此快速研发出如此高性能的AI芯片，可以总结为以下两方面。

第一，相比基于冯诺依曼结构的传统通用处理器（比如x86 CPU和GPU），针对某种特定的需求而专门定制的ASIC架构NPU专用加速器对于应用场景更具有针对性。

针对特定场景和算法的定制意味着执行特定算法时能获得更高的效率和性能，然而这种较为单一的算法也同时意味着打造AI芯片理论上要比打造传统CPU和GPU门槛低得多，但这并不意味着每个芯片厂商都能像平头哥一样做到最强。

目前，市面上很多ASIC架构NPU通常只在非常明确的场景下才能够表现优异，而在场景的迁移性和算法通用性方面大打折扣。

相比之下，含光800不仅实现了同时兼容海量的图像搜索、城市大脑领域的视频识别、以及智慧医疗领域的医疗影像识别等不同计算需求环境，还针对这些丰富的场景挖掘出了极大的计算优化潜能。

值得一提的是，传统半导体巨头打造AI芯片，会有开发者生态的包袱，但平头哥团队目标专一，即实现最强算力，把硬件能力完全释放。

第二，尽管这是阿里平头哥的第一款自主研发的芯片，但是事实上平头哥研发芯片并非从0开始。

“在阿里达摩院的算法以及阿里巴巴集团硬件基础设施多年技术沉淀之上，含光800重构了芯片的软硬件技术栈”，阿里巴巴方面介绍。

“AI芯片的差异化设计主要体现在硬件架构和软件算法上，二者需要高度适配才能发挥芯片的最大价值”，有业内分析人士指出。

“目前，传统CPU、GPU在深度学习推理任务上并没有完全发挥硬件能力，例如GPU架构主要针对图像处理设计，其硬件结构和软件生态几乎固化，因此对AI任务很难有深度优化。”

PingWest品玩发现，含光800的性能突破便是得益于软硬件的协同创新，突破了硬件架构和软件算法之间的鸿沟。

具体来看，含光800硬件层面采用自研芯片架构，通过推理加速等技术有效解决芯片性能瓶颈问题；软件层面则集成了达摩院先进算法，针对CNN及视觉类算法深度优化计算、存储密度，可实现大网络模型在一颗NPU上完成计算。

以芯片能耗为例，能耗是AI芯片的行业通病，而平头哥自研架构可大幅减少对内存的访问，在保证极致性能的情况下，把芯片功耗降到最低水平。

平头哥首席科学家、阿里巴巴高级研究员元尊则将平头哥研发AI芯片的具体优势归结为“ABCDE”五方面，即Algorithm 算法、Big Data 大数据、Computing 安全稳定的计算力、Domain knowledge 专业领域知识、以及Ecosystem 生态。

“拥有ABCDE的阿里，比只有C的其他芯片公司，自然更容易更快速站上AI芯片C位”，元尊坦言。

已应用于阿里核心业务

对于阿里AI生态而言，含光800绝不是单纯的做芯片，而是为全球排名前三、亚太排名第一的阿里云提供强大的算力支持，以满足阿里巴巴集团内部场景的需求，同时含光800也将利用阿里云对外（企业）输出其强大的AI算力。

（编辑：广西网）

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