国産のハイエンドチップはどれくらい強いのか？業界関係者6人がこう考えている

[[440057]]

この記事はLeiphone.comから転載したものです。転載する場合は、Leiphone.com公式サイトにアクセスして許可を申請してください。

国産チップが春を迎えたことは間違いない。

2020年8月、国務院は「新時代の集積回路産業とソフトウェア産業の高品質な発展を促進するためのいくつかの政策」を発表し、中国のチップ自給率を2025年までに70％に到達させるべきであると提案した。

これは間違いなく集積回路業界にとって大きなチャンスですが、業界に新たな課題ももたらします。

特にこのような政策背景の下で、国内のチップ産業チェーンが技術の最前線と産業応用の実現におけるハイエンドの突破に向けて継続的に前進することをどのように促進するかは、業界全体が注目しなければならない中核的な問題となっている。これには、EDAソフトウェア開発、国産CPU、脳のようなコンピューティング、専用チップ、資本支援など、多分野、多レベル、多次元の問題が含まれる。

これらの問題に対応するため、Leifeng.com GAIRカンファレンスの「集積回路サミットフォーラム」では、学界、産業界、投資界から多くのゲストを招き、集積回路の現地化とハイエンド開発のプロセスにおける重要な問題をさまざまな観点から共有し、議論しました。

中国科学院ソフトウェア研究所研究員蔡少偉氏：SATソルバーEDA基本エンジン

EDAは中国のチップ産業の発展にとってボトルネック技術であり、ソルバーはEDAの基本的なエンジンです。基本的な技術課題を解決することによってのみ、業界全体の急速な発展を支えることができます。これを踏まえて、中国科学院ソフトウェア研究所の研究員である蔡少偉氏は、主に自身の研究の観点からEDAの発展について語りました。

Cai Shaowei 氏の講演は主に 3 つの側面を取り上げました。1 つ目は、EDA と SAT ソルバーの関係、2 つ目は、EDA における SAT ソルバーの応用例、3 つ目は、彼のチームの SAT ソルバーの進捗状況の共有です。

Cai Shaowei 氏は、EDA 集積回路設計自動化ソフトウェアは単なる単一のソフトウェアではなく、非常に長いチェーンであると述べました。 EDA ソフトウェアでは、最下層にいくつかの計算エンジンが必要であり、主な計算エンジンは SAT ソルバーです。

SAT ソルバーは、論理合成、物理実装、中間検証、シミュレーション テストなど、EDA のあらゆる段階で使用されます。

SAT の正式名称はブール満足度問題です。ブール式または命題論理式 (つまり、AND、OR、NOT などのブール論理演算を使用してブール変数を接続する式) が与えられた場合、式が true と評価される割り当てのセットが存在するかどうかを判断します。

一般的に、SAT の解決方法は、完全なアルゴリズムと不完全なアルゴリズムの 2 つのカテゴリに分けられます。完全なアルゴリズムとは、アルゴリズムの最後に正しい判断を保証することを意味します。不完全なアルゴリズムとは、可能な限り短い時間で解決策を見つけようと努力することを意味します。

これまでのハイブリッド アルゴリズムは、産業例での改善を達成できませんでした。その後、蔡少偉のチームは、システム検索ソリューション + ローカル検索サンプリングを採用し、情報相互作用の深い協力に基づくハイブリッド アルゴリズムを設計しました。このアルゴリズムは、産業例で大幅な改善を示し、1997 年にバート セルマンが提案した SAT 10 の課題の 7 番目の課題、つまり 2 つの方法を組み合わせてより効率的なアルゴリズムを設計するという課題に初めて答えました。そのソルバーは国際 SAT コンテストで優勝し、関連論文はこの分野の権威ある会議で最優秀論文賞を受賞しました。

Cai Shaowei 氏のチームが開発した SAT ソルバーは、集積回路の検証の実際のシナリオで使用されており、約 2 億個の節規模の例を 1 時間以内に解決できます。

新華張科技COOのFu Qiang氏：ポストムーア時代、EDA 2.0がデジタルの未来を強力にサポート

デジタル時代において、科学研究のパラダイムは革命を遂げつつあり、人工知能やクラウドネイティブ技術などの最先端科学がチップ業界の過去の経験やモデルを覆しつつあります。

EDAの歴史を振り返ると、過去30年間でチップの集積規模は数万倍に増加し、設計の難易度とコストも劇的に増加していることがわかります。しかし、集積回路設計ツールとしてのEDAは、方法論的革新と破壊的な技術革新において画期的な進歩を遂げておらず、急速に増加し、急速に差別化されたアプリケーションのニーズをサポートできません。技術的なハードルを下げ、チップ技術開発のスピードとイノベーションの効率をさらに向上させるためには、EDA ツールと方法論を総合的に進歩させる必要があります。

[[440058]]

傅強氏は、ポストムーア時代には、チップ設計リンクは革命的な変化と発展を遂げなければならず、将来のデジタルシステムは「システム＋アルゴリズム＋ソフトウェア＋チップ」によって深く統合されるだろうと述べた。システムアプリケーションの革新により、チップに対するカスタマイズの需要が高まっています。現在、EDA の開発速度は、チップ設計の規模と需要の急速な成長に追いつけなくなっています。次世代の EDA 2.0 テクノロジを研究開発し、将来に向けた新しいエコシステムを構築する必要があります。

将来志向の EDA 2.0 には、3 つの主要なテクノロジ パスがあります。

• オープン性と標準化

• 自動化とインテリジェンス

• プラットフォームとサービス

EDA 2.0 の目標は、システム エンジニアとソフトウェア エンジニアの両方がチップ設計に参加できるようにし、設計の難しさ、人材不足、設計サイクルの長さ、設計コストの高さなどの問題を解決し、インテリジェント ツールとサービス指向のプラットフォームを使用して、チップの需要からアプリケーションの革新までのサイクルを短縮することです。

Fu Qiang 氏は、EDA 2.0 はもはやツールの組み合わせではなく、さまざまなアプリケーションのニーズに直接対応し、チップ製品の迅速な設計と展開をサポートし、より効率的でシンプルなアプリケーション革新サイクルを実現し、チップ設計をよりシンプルで手頃な価格にすることができる、サービス指向でカスタマイズ可能な完全なプラットフォームであると述べました。

龍森科技社長補佐彭飛氏：龍森指導システムの自律性と互換性

CPUは複雑なシステムです。我が国の自律性の追求には、独立したIPコアに基づくチップ設計、独立した命令システムに基づくソフトウェアエコロジー、独立した材料と設備に基づく生産プロセスなど、3つの側面の自律性が関わっています。

チップには多数の IP コアが統合されており、IP コアが独立して設計されているかどうかが最も基本的な次元です。命令セットシステムはソフトウェアエコシステムを担い、ソフトウェアエコシステムは産業システムをコントロールします。産業システムは最大のボトルネックです。外国の命令セットに基づいて独立した情報産業システムを開発することは不可能です。したがって、自律性は非常に重要です。

[[440059]]

彭飛氏は、中国はウィンテルシステムやAAシステムから独立した、独立した情報技術システムと産業エコシステムを構築する決意を固めなければならないと指摘した。最初の 2 つのエコシステム、つまり X86 エコシステムと ARM エコシステムは、米国が主導する情報エコシステムです。将来的には、これら 2 つのエコシステムと並行して、我が国の命令体系と国内のオペレーティング システムに基づくエコシステムが必ず存在します。

「これがこの産業の基礎です。他人の基礎の上に家を建てるのは常に不安定です」と彭飛氏は演説で述べた。

自律性に加えて、命令セットの互換性も重要です。 Loongson Technologyが20年にわたるCPU研究とエコシステム構築の蓄積に基づいて発表したLoongArch命令システムは、互換性のあるエコシステムのニーズを十分に考慮し、X86やARMなどの国際的に主流の命令システムの主な機能特性を統合し、Loongson R＆Dチームの10年以上にわたるバイナリ変換の技術蓄積と革新に依存しています。クロス命令プラットフォームアプリケーションの互換性を実現し、エコシステムを統合するという目的を達成できます。

凌溪科技副総経理の華宝紅氏：ポストムーア時代の脳型コンピューティング

昨年、「第14次5カ年計画の骨子と2035年までの長期目標」では、脳型インテリジェンスなどの主要な最先端技術と産業変革分野における将来の産業育成・加速計画を組織し、実施することが提案された。

現在、コンピュータ チップの分野には、CPU アーキテクチャ、GPU アーキテクチャ、ニューロモルフィック (脳のような) アーキテクチャの 3 つのアーキテクチャがあります。最初の 2 つはフォン ノイマン アーキテクチャであり、最後の 1 つだけが非フォン ノイマン アーキテクチャです。

理論的に言えば、今後 10 年間のコンピューティング分野におけるイノベーションはアーキテクチャのイノベーションとなり、それが正しい方向です。 Hua Baohong 氏の見解では、革新的なニューロモルフィック (脳のような) アーキテクチャは、特にコンピューティングのエネルギー効率などの独自の利点がある分野で、GPU アーキテクチャを上回る絶好の機会を提供します。

脳のようなコンピューティングは、ノイズ耐性、時空間相関、スパースおよび近似コンピューティングなどの特性を備えており、空間の複雑さに依存する従来のコンピューティングを覆すことができます。実際、脳型コンピューティングとディープラーニングは、知覚レベルでのみ重複しています。脳型コンピューティングの範囲はディープラーニングの範囲をはるかに超えており、脳型コンピューティングは脳科学と認知に重点を置いています。

[[440060]]

Hua Baohong 氏は、脳のようなコンピューティングが、次の方法で既存のコンピューティングにインスピレーションをもたらすと考えています。第 1 に、非フォン シュミット ホルスタイン コンピューティング システムからのインスピレーション、第 2 に、低電力情報ストレージとパルス伝送からのインスピレーション、第 3 に、大規模並列コンピューティング/オンチップ学習からのインスピレーションです。

華宝紅氏はスピーチの中で、脳型コンピューティングの分野における凌曦科技の最新の成果であるKA200チップと製品についても紹介した。一連のレビューと共有の中で、華宝紅氏は「カーボンベースのシステムで実現できるインテリジェンスは、シリコンベースのシステムでも実現できる」と結論付けた。

大有智信CTO王新普氏：DPUの観点からDSAの発展を分析

中国で最初にDPU製品とサービスの提供に注力した企業として、Dayu Zhixinはクラウドコンピューティングとソフトウェアの分野で深い経験を持っています。そこで、Wang Xinpuはソフトウェアの観点からチップに関する考えを語りました。

[[440061]]

彼は、大手インターネット企業と大手チップメーカーの初期の成功したコラボレーションについて語りました。このコラボレーションにおいて、ソフトウェアとハ​​ードウェアのレベルで両者が行った努力は、実際には、需要から定義、発売まで、専用フィールドチップの完全なプロセスでした。

王新埔氏は、コンピューターの発展を牽引できるのは間違いなく革新的なハードウェアであり、ハードウェア開発のプロセスはソフトウェアにも大きな課題をもたらす、ハードウェアの性能をいかに最大化するかがソフトウェア担当者の課題であると述べた。

王新普氏は、大宇志新氏のDPU研究開発経験と製品商品化デリバリー経験を組み合わせて、国産の優れた専用チップを作るための3つの重要なサポートを共有しました。1つ目は実際のニーズから始めること、2つ目はソフトウェアに注目してエコシステムを開発すること、3つ目は専用チップをより適用しやすく、より普遍的なものにすることです。

王新普氏はまた、DPU 分野における大宇志新氏の考えや目標についてもいくつか共有しました。彼は、DPU は画期的で革新的なハードウェアであり、将来さらに重要な役割を果たすと考えています。DPU は CPU や GPU と連携してクラウド コンピューティングの第 3 のエンジンになります。さらに、DPU はクラウド コンピューティングやデータ センターに集中しているだけでなく、将来の 5G やエッジ コンピューティングのシナリオでもチャンスが見つかる可能性があります。

最後に彼は、この時代に特殊用途のチップが非常に大きなチャンスを持っていることについて話しました。さまざまな法則やサイクルを組み合わせることで、新たな波が形成され、ソフトウェアやアプリケーション分野の専門家が参加して、国産チップに独自の貢献をすることができるようになります。

雲秀資本パートナー趙占祥氏：国内ハイエンドチップ投資の分析と展望

テクノロジーと産業の観点から解説した最初の5人の講演者とは異なり、雲秀資本の趙占祥氏は主に資本の観点から解説しました。

[[440062]]

今年の半導体株式投資の全体的な統計結果から判断すると、国内のハイエンドチップへの現在の投資は、主にデータセンターチップ、自動車用チップ、チップ製造の3つの主要方向に集中しています。

雲秀資本の統計によると、今年1～11月の投資件数は昨年比34.6％増加し、投資額は1300億元近くに達し、通年では1400億元に達すると予想されている。

科学技術イノベーションボードにおける半導体の実績を見ると、11月29日現在、科学技術イノベーションボードには362社が参加しており、そのうち56社はチップ企業である。時価総額で見ると、チップ企業は科学技術イノベーション委員会の上位 10 社の半数を占め、総時価総額の 26% を占めています。

しかし、今年上半期にはチップ企業の時価総額は若干下落し、下半期になってようやく急成長し始めた。そのうち、チップ装備企業はほぼ1倍に増加しました。これは主に、チップ不足により生産が促進され、工場に装備の購入注文が入り、装備企業の時価総額が上昇したためです。

現在、わが国の半導体投資市場では7％の企業が60％の資金を獲得するなど、明らかな主導的影響力が見られます。これらの企業は将来、中国のハイエンド半導体チップを代表することになるかもしれません。

趙占祥氏は、中国の半導体産業の将来的な構造は、少数の大手企業と多数の専門的かつ革新的な企業からなるピラミッド構造になるだろうと述べた。最終的に主要企業の数は 100 社未満ですが、専門的かつ革新的な企業は数千社あります。