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Marvell公司正著手進(jìn)行大規(guī)模定制芯片

我快閉嘴 ? 來(lái)源: 半導(dǎo)體行業(yè)觀察 ? 作者: 半導(dǎo)體行業(yè)觀察 ? 2020-09-30 15:21 ? 次閱讀
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如果您想擺脫Intel Xeon SP處理器在數(shù)據(jù)中心的控制,可以采用多種方法。您可以領(lǐng)先英特爾進(jìn)入其核心市場(chǎng),就像AMD在Epyc系列處理器上所做的那樣,充分利用其設(shè)計(jì)和代工伙伴。另一種方法是完全改變游戲的性質(zhì)。這就是Marvell想要做的事情。

Marvell是一家成立于二十五年半前的芯片企業(yè),目前該公司擁有5,000多名員工,在截至2月的2020財(cái)年中,公司收入達(dá)到27億美元。Marvell采取的是略有不同的方法,他們不是為每個(gè)客戶打造可能需要的SKU,并嘗試從中獲得收益。而是憑借數(shù)十年的制造存儲(chǔ)控制器,網(wǎng)絡(luò)處理器和其他網(wǎng)絡(luò)芯片的經(jīng)驗(yàn),加上公司于2017年11月收購(gòu)了Cavium,并涉足Arm服務(wù)器處理器(ThunderX),交換ASIC(XPliant和Prestera)和其他設(shè)備。

近年來(lái)購(gòu)買了一大堆資產(chǎn)的Marvell,現(xiàn)在正著手進(jìn)行大規(guī)模定制芯片。

從本質(zhì)上講,它的所有知識(shí)產(chǎn)權(quán)(在過(guò)去的二十年中已積累了10,000多項(xiàng)專利)及其在設(shè)計(jì)芯片,封裝并通過(guò)非英特爾代工廠(臺(tái)積電,GlobalFoundries和三星)獲得的所有技能,能幫助他們打造出很好的成品。

在多個(gè)代工廠之間進(jìn)行合作非常重要,因?yàn)樵谕七M(jìn)先進(jìn)工藝方面,不僅僅是英特爾遇到了麻煩。GlobalFoundries在7納米也失敗了——這大約相當(dāng)于使英特爾非常痛苦的10納米工藝,而前者在兩年多以前就放棄了7nm。三星憑借其在內(nèi)存和閃存業(yè)務(wù)以及用于消費(fèi)類設(shè)備的Arm芯片上的耕耘,是的公司在先進(jìn)的工藝技術(shù)方面毫不遜色。

三星是先進(jìn)工藝市場(chǎng)位數(shù)不多的競(jìng)爭(zhēng)者,同時(shí)還是IBM Power10和z16服務(wù)器芯片的代工合作伙伴。藍(lán)色巨頭希望憑借其技能從邊緣遷移回核心數(shù)據(jù)中心。

Marvell不能憑自己的能力成為一家晶圓代工廠,因?yàn)榭紤]到如今建造晶圓廠的成本(遠(yuǎn)超過(guò)100億美元),還有他們也不具備如此龐大的產(chǎn)能。但它可以將自己定位為三個(gè)獨(dú)立晶圓廠的專家。而且,在Marvell以6.5億美元的價(jià)格收購(gòu)Avera Semiconductor,一家源自于IBM Microelectronics和GlobalFoundries的芯片設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)。

現(xiàn)在的Marvell擁有的芯片產(chǎn)品組合可以授權(quán)給客戶,并且他們還有能力幫助其他將自己的芯片從白板轉(zhuǎn)移到系統(tǒng)中的。

成立于1995年Marvell位于Intel圣塔克拉拉(Santa Clara)的沿途,在相對(duì)較短的時(shí)間內(nèi)取得了長(zhǎng)足的發(fā)展,成為數(shù)據(jù)中心和邊緣市場(chǎng)的參與者。在網(wǎng)絡(luò)泡沫最嚴(yán)重的時(shí)期,Marvell上市并籌集了9000萬(wàn)美元,其股票在2000年秋季過(guò)高,以至于可以交易其中的27億美元收購(gòu)Galileo Technology,并進(jìn)入以太網(wǎng)交換機(jī)嵌入式控制器市場(chǎng)。

從那時(shí)起,Marvell在其某些芯片設(shè)計(jì)中就包含了CPU,并在2003年收購(gòu)了Asica,后者基于Arm架構(gòu)創(chuàng)建自己的芯片,并獲得Arm Holdings的架構(gòu)許可,這意味著它可以調(diào)整核心設(shè)計(jì),只要不破壞與Arm指令集的兼容性。Marvell設(shè)計(jì)了整個(gè)2000年代的幾代Arm芯片,用于各種嵌入式和消費(fèi)類設(shè)備,甚至在2006年7月以6億美元的價(jià)格收購(gòu)了Intel的XScale Arm芯片業(yè)務(wù)。

1990年代后期。這兩條生產(chǎn)線是Armada Arm芯片生產(chǎn)線的基礎(chǔ),Armada生產(chǎn)線偶爾會(huì)用于各種設(shè)備,包括服務(wù)器。在2018年7月,它在2011年9月以37億美元收購(gòu)的NetLogic多核MIPS芯片。有趣的是,ThunderX2與NetLogic基礎(chǔ)的共同點(diǎn)比與Octeon基礎(chǔ)的共同點(diǎn)更多,但它們的根源也相似。

所有的這些都證明Marvell在創(chuàng)建適用于數(shù)據(jù)中心和邊緣的芯片方面擁有廣泛而深刻的經(jīng)驗(yàn)。Marvell ASIC業(yè)務(wù)部門的首席技術(shù)官Igor Arsovski也告訴The Next Platform,該公司的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)(其中包括來(lái)自原始Marvell的人員以及來(lái)自Cavium,GlobalFoundries和IBM的人員)僅在企業(yè)和網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域就流片超過(guò)2,000款芯片。(自1994年以來(lái)一直銷售定制ASIC的IBM Microelectronics是這種經(jīng)驗(yàn)的重要組成部分。)這是一個(gè)非常深厚的基礎(chǔ),這也是AI芯片初創(chuàng)公司Groq在其新推出的Tensor流處理器( TSP100)上與Marvell合作的原因。

Arsovski為我們提供了一個(gè)水平,可以確切地說(shuō)明世界上AI芯片制造商所面臨的挑戰(zhàn)??匆豢矗?/p>

簡(jiǎn)而言之,這些圖表說(shuō)明了為什么對(duì)于像計(jì)算機(jī)學(xué)習(xí)訓(xùn)練這樣的計(jì)算和內(nèi)存帶寬密集型的應(yīng)用程序都必須使用加速器。

“客制化芯片的這種趨勢(shì)正在增長(zhǎng),推動(dòng)其發(fā)展的是模型的復(fù)雜性,” Arsovski解釋說(shuō)。“在過(guò)去的18個(gè)月中,AI模型的復(fù)雜度實(shí)際上增加了50倍,如果您查看實(shí)現(xiàn)50倍晶體管縮放所需的時(shí)間,那么您所花的時(shí)間約為120個(gè)月或10年。這接近7倍的差距。如果您看一下Dennard標(biāo)度和摩爾定律的輝煌年代,我們每18個(gè)月就會(huì)翻一番,但現(xiàn)在我們放慢了更多?!?/p>

事實(shí)證明,當(dāng)談到SRAM片上存儲(chǔ)器時(shí),這種減慢尤其嚴(yán)重,它被用作高速緩存,有時(shí)還用作設(shè)備中的主存儲(chǔ)器(例如在許多AI加速器中)。設(shè)計(jì)來(lái)自IBM的SRAM。如果您停留在高級(jí)制程節(jié)點(diǎn)上,則大約需要五年時(shí)間才能使每平方毫米的SRAM數(shù)量增加一倍。幾乎所有不基于GPU設(shè)計(jì)的AI加速器旁邊都有巨大的SRAM塊以及矩陣和矢量數(shù)學(xué)單元,或者它們現(xiàn)在或?qū)?lái)都可能具有某種高帶寬內(nèi)存?;谔摂M計(jì)算引擎本質(zhì)上的疊加層的FPGA AI加速器設(shè)計(jì)使用與計(jì)算緊鄰的邏輯實(shí)現(xiàn)的Block RAM(BRAM),其方式幾乎相同。鑒于上述Arsovski所說(shuō)的以及摩爾定律的總體放緩,每個(gè)人都將尋找某種GDDR或HBM或HMC存儲(chǔ)器來(lái)封裝其未來(lái)的AI計(jì)算設(shè)備,因?yàn)闆](méi)有辦法實(shí)現(xiàn)SRAM規(guī)模不論節(jié)點(diǎn)如何,其運(yùn)行速度與任何設(shè)備上的計(jì)算速度相同。

實(shí)際上,我們認(rèn)為計(jì)算有很大機(jī)會(huì)保留在多芯片模塊的更高良率部分上,并且將使用最先進(jìn)的節(jié)點(diǎn)來(lái)蝕刻SRAM存儲(chǔ)器,但前提是兩者之間的連接可以實(shí)現(xiàn)非常低的延遲和非常高的帶寬。正如Arsovski所提醒我們的那樣,從任何die到memory,帶寬會(huì)下降大約兩個(gè)數(shù)量級(jí)。話雖如此,Marvell已與美光科技合作,將其Hybrid Memory Cube存儲(chǔ)器與TSV集成在一起,以3D堆疊式封裝進(jìn)行計(jì)算。當(dāng)SRAM密度開(kāi)始耗盡時(shí),這是AI加速器設(shè)計(jì)的一條可能途徑。

根據(jù)Arsovski的說(shuō)法,Groq選擇Marvell作為其TSP加速器的設(shè)計(jì)合作伙伴是有原因的,而SRAM是這一原因的重要組成部分。Groq希望使用成熟的14納米或16納米工藝來(lái)提高產(chǎn)量并降低其首個(gè)芯片的風(fēng)險(xiǎn),并且IBM擁有在GlobalFoundries設(shè)計(jì)14納米工藝的Power9服務(wù)器CPU的經(jīng)驗(yàn),因此非常適合,因?yàn)樗谡麄€(gè)芯片上具有220 MB的SRAM:

TSP 100芯片的面積超過(guò)700平方毫米,如您所見(jiàn),它以中心的巨大SRAM塊為主導(dǎo)。有一個(gè)“東岸”和“西岸”,每個(gè)都有44個(gè)獨(dú)立的存儲(chǔ)區(qū),該SRAM上的組合帶寬驚人,高達(dá)27.5 TB /秒。Nvidia“ Ampere” A100 GPU加速器上的HBM2帶寬為1.55 TB /秒,并且該內(nèi)存與GPU內(nèi)核之間存在延遲,正如Arsovski指出的那樣,比片上SRAM延遲大幾個(gè)數(shù)量級(jí)。

Arsovski表示,得益于Avera的收購(gòu),Marvell可以為Groq帶來(lái)的SRAM比其他使用14納米或同等16納米技術(shù)的設(shè)計(jì)師所能提供的SRAM密度高10%到15%(每平方毫米11兆位)。而且,Groq TSP 100中的SRAM是兩個(gè)以1.2 GHz運(yùn)行的端口,因此它的帶寬是單端口SRAM實(shí)現(xiàn)的兩倍,因此帶寬比其他設(shè)計(jì)要大得多。

Marvell和Groq之間的伙伴關(guān)系不僅與SRAM有關(guān)。Marvell還擁有高速SerDes以及Groq可以利用的交鑰匙式的PCI-Express和芯片到芯片互連(chip-to-chip:C2)子系統(tǒng),最重要的是,Marvell擁有專業(yè)知識(shí),可以提供良率高、效率高的芯片。這是Groq本身并沒(méi)有的經(jīng)驗(yàn)。

當(dāng)然,硬件將更像軟件,這一直是夢(mèng)想。但這不一定意味著是因?yàn)榭?a href="http://www.brongaenegriffin.com/v/tag/1315/" target="_blank">編程邏輯。我們相信,隨著時(shí)間的推移,計(jì)算引擎將在socket level 變得更加昂貴,因?yàn)樗鼈儗⒉坏貌话⌒酒軜?gòu),并且由于摩爾定律的放慢,它們有時(shí)會(huì)部署reticle-busting方法。而且由于計(jì)算引擎將針對(duì)工作負(fù)載進(jìn)行非常專門的調(diào)整,因此有必要在較小的運(yùn)行中對(duì)其進(jìn)行蝕刻,并在它們從鑄造廠出來(lái)時(shí)進(jìn)行封裝,這也增加了成本。

但我們也相信,暗硅將很少,并且它們將以高利用率運(yùn)行,因此,器件的實(shí)際價(jià)格/性能仍將遵循大致近似于摩爾定律的曲線。使用所有可用的工具和技術(shù)對(duì)計(jì)算引擎進(jìn)行快速迭代將使進(jìn)度不斷發(fā)展。那些無(wú)法快速迭代并找到并保持客戶移動(dòng)的人將被甩在后面。

這就是Marvell的賭注,實(shí)際上也是Intel和TSMC,GlobalFoundries和Samsung的賭注。

混合搭配代工廠

人們有時(shí)會(huì)忘記并非世界上的每個(gè)設(shè)備都必須使用最先進(jìn)的節(jié)點(diǎn)。公平地講,許多最酷的設(shè)備都用最小的晶體管,但這并不是當(dāng)今世界中價(jià)格/性能最重要且共同設(shè)計(jì)的硬件和軟件允許每個(gè)晶體管做有用的事情的先決條件。

為了更好地處理Marvell為芯片設(shè)計(jì)人員準(zhǔn)備的大規(guī)模定制業(yè)務(wù),該業(yè)務(wù)將其全部知識(shí)產(chǎn)權(quán)以及硬件工程師的全部資產(chǎn)供他們使用,我們與Marvell ASIC業(yè)務(wù)的總經(jīng)理Kevin O‘Buckley進(jìn)行了交談。和Arsovski一樣,他是一位IBM老員工,在藍(lán)色巨人將其芯片業(yè)務(wù)出售給前AMD芯片代工廠之后,他在GlobalFoundries任職。O’Buckley在IBM Microelectronics中名列前茅,在網(wǎng)絡(luò)泡沫時(shí)代和蕭條時(shí)期致力于銅纜和SOI流程,然后在90年代領(lǐng)導(dǎo)開(kāi)發(fā)用于游戲機(jī)和超級(jí)計(jì)算機(jī)的Cell混合CPU-GPU處理器。隨后,O‘Buckley也負(fù)責(zé)了22nm和14nm工藝,甚至7nm工藝的開(kāi)發(fā)。

如果有一個(gè)人能理解芯片設(shè)計(jì)師對(duì)代工廠的依賴,而又想打破這種依賴以降低將芯片推向市場(chǎng)的風(fēng)險(xiǎn),那這個(gè)人就是O’Buckley。這就是為什么Marvell組成了一個(gè)團(tuán)隊(duì),他們了解GlobalFoundries的22納米,14納米和12納米工藝,TSMC 7納米和5納米工藝??吹饺?納米和5納米工藝方面的一些專業(yè)知識(shí)也涌現(xiàn),我們并不感到驚訝。

除非英特爾將其代工廠商放在一起,否則我們不會(huì)在這里進(jìn)行太多合作,如果有的話,看到英特爾嘗試收購(gòu)Marvell將會(huì)很有趣。(但這又是一個(gè)瘋狂的想法……)

正如我們?cè)谏厦嬷赋龅哪菢?,Marvell積累了大量的產(chǎn)品線和技術(shù)。

Marvell所不擁有的產(chǎn)品線是FPGA。這可以通過(guò)收購(gòu)Achronix或Lattice Semiconductor來(lái)實(shí)現(xiàn),以充實(shí)自己的產(chǎn)品組合。但他們更有可能的做法似乎是與這兩家公司和Xilinx合作,將FPGA功能納入其堆棧。

O‘Buckley表示,Marvell實(shí)際上正在與客戶討論包含F(xiàn)PGA元件的定制芯片,像我們一樣,他相信未來(lái)將更加重視FPGA,因?yàn)楸仨毻ㄟ^(guò)多種方式對(duì)軟件和硬件進(jìn)行嚴(yán)格調(diào)整ASIC并不總是答案。

現(xiàn)在,Marvell不僅收購(gòu)了Avera,而且還收購(gòu)了Aquantia,以充實(shí)其汽車網(wǎng)絡(luò)實(shí)力,這是它可以為客戶提供的定制范圍,從Marvell完全設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品(例如Octeon或ThunderX芯片,到使用Marvell IP的半定制芯片。

這種定制不適用于當(dāng)今的所有人,Marvell知道這一點(diǎn)。“從收入的角度來(lái)看,可能有20%或更多的市場(chǎng)需要某種定制的芯片” O’Buckley告訴我們,當(dāng)提出一個(gè)預(yù)想的數(shù)字時(shí)?!?a target="_blank">半導(dǎo)體行業(yè)購(gòu)買的大多數(shù)產(chǎn)品將繼續(xù)購(gòu)買標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品。這實(shí)際上是規(guī)模和金錢的問(wèn)題。即使是最低限度的定制,您也要在這些產(chǎn)品上投資數(shù)百萬(wàn)美元。”

舉個(gè)例子,IBM有100多名工程師致力于為游戲機(jī)定制Cell處理器。這并不便宜,但是微軟,索尼和任天堂從IBM那里獲得了他們需要的東西,就像今天從AMD獲得一樣。也許將來(lái)他們將依賴于Marvell。

有趣的是,Marvell正在服用一些自己的“半定制藥”。在其“ Triton” ThunderX3處理器上,Marvell不會(huì)進(jìn)行完整的SKU堆棧和大規(guī)模發(fā)布。而是,鑒于尚未有更廣泛的Arm處理器企業(yè)用戶市場(chǎng)出現(xiàn),而且相對(duì)而言(數(shù)量,而不是支出)超級(jí)擴(kuò)展程序,云生成器和HPC客戶相對(duì)較少,他們希望進(jìn)行獨(dú)特的自定義,因此Marvell會(huì)處理ThunderX3作為半定制芯片,可以直接通過(guò)合作銷售。

但是不要誤解,Marvell絕對(duì)相信,未來(lái)將有更廣闊的Arm服務(wù)器芯片市場(chǎng),只是今天還沒(méi)有。

也許,服務(wù)器計(jì)算的未來(lái)將比今天的英特爾至強(qiáng)SP服務(wù)器芯片業(yè)務(wù)更像游戲主機(jī)芯片定制業(yè)務(wù)。那是我們的賭注。在那個(gè)世界上,英偉達(dá)購(gòu)買Arm Holdings毫無(wú)疑問(wèn)是很有意義的。
責(zé)任編輯:tzh

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    穩(wěn)定的供應(yīng)和與樹(shù)莓派的“黃金”關(guān)系,幫助這家醫(yī)療設(shè)備公司擴(kuò)大規(guī)模。埃及醫(yī)療設(shè)備制造商BioBusiness需要將物聯(lián)網(wǎng)功能成功集成到其患者監(jiān)測(cè)設(shè)備系列中。RaspberryPi技術(shù)使他們得以實(shí)現(xiàn)
    的頭像 發(fā)表于 03-25 09:48 ?339次閱讀
    與樹(shù)莓派的“黃金”關(guān)系,是如何幫助這家醫(yī)療設(shè)備<b class='flag-5'>公司</b>擴(kuò)<b class='flag-5'>大規(guī)模</b>?

    村田電子考慮大規(guī)模并購(gòu)!

    過(guò)去的并購(gòu)主要集中在技術(shù)層面,但未來(lái)三年將尋求透過(guò)收購(gòu)業(yè)務(wù)來(lái)擴(kuò)大規(guī)模。 中島規(guī)巨指出,村田將考慮與在信息系統(tǒng)和服務(wù)等領(lǐng)域有穩(wěn)固業(yè)務(wù)的公司合作或并購(gòu),以提高在新市場(chǎng)的影響力和市占率。潛在目標(biāo)包括電感器、高頻組件和傳感器等領(lǐng)域,也可能考慮海外
    的頭像 發(fā)表于 02-28 15:21 ?437次閱讀

    AGV在大規(guī)模定制化生產(chǎn)中的應(yīng)用

    AGV在智能工廠大規(guī)模定制生產(chǎn)中發(fā)揮重要作用,通過(guò)不同形式滿足多樣化物料搬運(yùn)需求,提高生產(chǎn)效率與靈活度,降低勞動(dòng)力與成本,助力企業(yè)實(shí)現(xiàn)智能車間和工廠的升級(jí)改造。
    的頭像 發(fā)表于 02-13 18:09 ?359次閱讀
    AGV在<b class='flag-5'>大規(guī)模</b><b class='flag-5'>定制</b>化生產(chǎn)中的應(yīng)用

    Marvell發(fā)布突破性CPO架構(gòu),淺析互連產(chǎn)品的利弊得失

    )應(yīng)用于定制 XPU(人工智能加速器),引發(fā)芯片領(lǐng)域廣泛關(guān)注。 Marvell將CPO技術(shù)無(wú)縫集成到定制 XPU中,使用高速SerDes、die-to-die接口與先進(jìn)封裝技術(shù),把XP
    的頭像 發(fā)表于 01-17 15:00 ?635次閱讀
    <b class='flag-5'>Marvell</b>發(fā)布突破性CPO架構(gòu),淺析互連產(chǎn)品的利弊得失

    小米澄清年底大規(guī)模裁員傳聞

    近日,網(wǎng)絡(luò)上流傳著一條關(guān)于小米公司將在年底進(jìn)行大規(guī)模裁員的傳聞,引起了廣泛關(guān)注。針對(duì)這一傳聞,小米集團(tuán)公關(guān)部總經(jīng)理王化在個(gè)人社交平臺(tái)上進(jìn)行了正式回應(yīng),以澄清事實(shí)。 王化指出,有關(guān)小米年
    的頭像 發(fā)表于 12-26 10:46 ?543次閱讀

    使用EMBark進(jìn)行大規(guī)模推薦系統(tǒng)訓(xùn)練Embedding加速

    推薦系統(tǒng)是互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的核心系統(tǒng),如何高效訓(xùn)練推薦系統(tǒng)是各公司關(guān)注的核心問(wèn)題。目前,推薦系統(tǒng)基本上都是基于深度學(xué)習(xí)的大規(guī)模 ID 類模型,模型包含數(shù)十億甚至數(shù)百億級(jí)別的 ID 特征,典型結(jié)構(gòu)如圖 1 所示。
    的頭像 發(fā)表于 10-31 14:46 ?758次閱讀
    使用EMBark<b class='flag-5'>進(jìn)行</b><b class='flag-5'>大規(guī)模</b>推薦系統(tǒng)訓(xùn)練Embedding加速

    OpenAI調(diào)整硬件戰(zhàn)略:2026年起將自研AI芯片

    10月30日,路透社發(fā)布消息稱,OpenAI正著手調(diào)整其硬件戰(zhàn)略,旨在優(yōu)化計(jì)算資源配置并削減成本。此次調(diào)整中,OpenAI將引入AMD的MI300系列芯片,并繼續(xù)保留對(duì)英偉達(dá)(納斯達(dá)克代碼:NVDA
    的頭像 發(fā)表于 10-30 16:23 ?934次閱讀

    Marvell CTO揭示AI芯片市場(chǎng)挑戰(zhàn):UQD零部件與定制芯片成關(guān)鍵

     Marvell(美滿電子)公司的首席技術(shù)官(CTO)Noam Mizrahi近日表示,由于保持競(jìng)爭(zhēng)力所需資金龐大,僅有少數(shù)頂級(jí)芯片開(kāi)發(fā)商能夠持續(xù)投資人工智能(AI)計(jì)算的半導(dǎo)體領(lǐng)域。他強(qiáng)調(diào),
    的頭像 發(fā)表于 10-22 14:33 ?903次閱讀

    Marvell宣布2025年全線產(chǎn)品提價(jià)

    近日,美國(guó)網(wǎng)通及光通信芯片大廠Marvell宣布,由于人工智能需求的激增,公司決定自2025年1月1日起,對(duì)全產(chǎn)品線進(jìn)行價(jià)格調(diào)整。這一決定標(biāo)志著Ma
    的頭像 發(fā)表于 10-21 15:41 ?1138次閱讀