歡迎關注“創事記”微信訂閱号：sinachuangshiji文/乾明(míng)來(lái)源：量子位（ID:QbitAI）“掃地僧”如何看待2020科技趨勢？剛剛，阿裏達摩院2020十大(dà)科技趨勢發布，涵蓋人(rén)工智能、芯片制造、量子計算(suàn)、工業互聯網、機器協作、區(qū)塊鏈、隐私保護、雲計算(suàn)等多(duō)個(gè)領域，勾勒新一年科技走向。快(kuài)速概覽如下(xià)：1、人(rén)工智能從感知智能向認知智能演進2、計算(suàn)存儲一體化(huà)突破AI算(suàn)力瓶頸3、工業互聯網的(de)超融合4、機器間大(dà)規模協作成爲可(kě)能5、模塊化(huà)降低芯片設計門檻6、規模化(huà)生産級區(qū)塊鏈應用(yòng)将走入大(dà)衆7、量子計算(suàn)進入攻堅期8、新材料推動半導體器件革新9、保護數據隐私的(de)AI技術将加速落地10、雲成爲IT技術創新的(de)中心；工業互聯網平台搭建

阿裏達摩院說，他(tā)們結合自身實踐與外腦(nǎo)助力，80多(duō)位專家參與，曆經5個(gè)階段，才最終對(duì)2020年的(de)十大(dà)科技趨勢作出了(le)預判。希望通(tōng)過評估它們對(duì)産業和(hé)社會可(kě)能産生的(de)影(yǐng)響，從而爲政策制定、産業規劃、行業發展、企業轉型升級提供決策參考，也(yě)希望幫助更多(duō)人(rén)理(lǐ)解那些發生在當下(xià)的(de)重要變化(huà)。達摩院第二次預測科技走向：繼續聚焦芯片這(zhè)是達摩院成立以來(lái)第二次發布科技趨勢。與去年相比，今年趨勢更加專注于落地，更加趨向于産業，也(yě)擴展了(le)科技突破的(de)視野範圍——從信息技術領域拓展到了(le)新材料領域，以及怎麽用(yòng)前沿技術構建新的(de)數字經濟基礎設施，也(yě)成爲了(le)新的(de)核心。當然，也(yě)有對(duì)上一年趨勢的(de)延續，比如芯片，這(zhè)也(yě)是達摩預測今年科技走向的(de)焦點。

達摩院去年預測，過去以CPU爲核心的(de)通(tōng)用(yòng)計算(suàn)，将走向由應用(yòng)驅動和(hé)技術驅動，并帶來(lái)Domain-specific體系結構的(de)颠覆性改變。過去一年，在應用(yòng)驅動和(hé)技術驅動下(xià)，AI專用(yòng)芯片獲得(de)了(le)長(cháng)足的(de)發展。在具體的(de)場(chǎng)景中，使用(yòng)專用(yòng)的(de)芯片将會帶來(lái)更好的(de)算(suàn)力和(hé)能效，已經成爲行業共識。國内的(de)平頭哥(gē)、華爲、百度、依圖、寒武紀等企業都發布了(le)各自的(de)AI專用(yòng)芯片，國際芯片巨頭如英特爾等，也(yě)正積極布局AI芯片領域。在新的(de)一年，達摩院也(yě)給出了(le)新的(de)行業發展動向：模塊化(huà)降低芯片設計門檻。他(tā)們認爲，高(gāo)科技産業中護城(chéng)河(hé)最深、壁壘最厚的(de)領域——造芯，要簡單起來(lái)了(le)。這(zhè)一斷言放出，瞬間便引起關注與熱(rè)議(yì)。讓人(rén)興奮之餘，也(yě)有不少人(rén)保持冷(lěng)靜思考，這(zhè)怕不是放衛星上天？阿裏平頭哥(gē)副總裁孟建熠博士表示，這(zhè)背後的(de)種種邏輯，在阿裏平頭哥(gē)的(de)實踐探索中，逐步清晰明(míng)了(le)。

模塊化(huà)降低芯片設計門檻？芯片設計是個(gè)辛苦活，研發成本高(gāo)，周期長(cháng)已經成爲整個(gè)行業的(de)最大(dà)痛點。開發一款中檔芯片，往往需要數百人(rén)年、數千萬甚至上億美(měi)元的(de)研發投入。孟建熠說，這(zhè)不僅嚴重阻礙了(le)芯片創新速度，在每一次芯片制程躍遷中，比如從10nm縮減到7nm時(shí)，所需的(de)NRE成本和(hé)開發時(shí)間都在大(dà)幅提升。一方面是成本桎梏，另一方面是快(kuài)速變化(huà)的(de)市場(chǎng)壓力。半導體産業在積極尋找新的(de)芯片開發模式，來(lái)滿足低成本、快(kuài)速的(de)需求。最有前景且最能實現的(de)方向，就是新的(de)模塊化(huà)。阿裏達摩院解讀稱，依照(zhào)傳統方法， 設計一個(gè)系統芯片（System on Chip），需要從不同的(de)IP供應商購(gòu)買IP，包括軟核IP或硬核IP，再結合自家研發的(de)模塊，通(tōng)過大(dà)量時(shí)間的(de)驗證和(hé)軟件開發，集合成一個(gè)SoC，然後在某個(gè)制造工藝節點上完成芯片設計和(hé)生産的(de)完整流程。

“在新的(de)模塊化(huà)方法下(xià)，各個(gè)模塊已經提前完成流片，具體到場(chǎng)景中，可(kě)以根據需求将不同功能‘芯片模塊’通(tōng)過先進封裝，可(kě)以跳過流片，通(tōng)過封裝快(kuài)速定制出一個(gè)符合應用(yòng)需求的(de)芯片，”孟建熠說。這(zhè)種新的(de)模塊，也(yě)有一個(gè)代名詞：芯粒（Chiplet）。具體來(lái)說，是通(tōng)過對(duì)複雜(zá)功能進行分(fēn)解，開發出多(duō)種具有單一特定功能的(de)“芯粒”，如實現數據存儲、計算(suàn)、信号處理(lǐ)、數據流管理(lǐ)等功能。然後利用(yòng)這(zhè)些不同功能的(de)芯粒進行模塊化(huà)組裝，将不同的(de)計算(suàn)機元件集成在一塊矽片上，來(lái)實現更小更緊湊的(de)計算(suàn)機系統結構。未來(lái)計算(suàn)機的(de)系統結構，可(kě)能不是由單獨封裝的(de)芯片制造的(de)，而是在一塊較大(dà)的(de)矽片上互連成芯片網絡的(de)芯粒制造的(de)。孟建熠說，模塊化(huà)的(de)芯片技術，最終可(kě)以實現像搭積木(mù)一樣”組裝“芯片，芯片設計的(de)難度至少降低50%。

基于IP的(de)可(kě)重用(yòng)的(de)設計方法學，能解決芯片功能模塊重複設計的(de)問題，使得(de)芯片可(kě)以以模塊化(huà)的(de)方式進行設計，不同功能的(de)IP模塊可(kě)以在不同的(de)芯片中被重用(yòng)。從而降低芯片設計門檻，讓設計者以更低成本、更高(gāo)效率定制領域專用(yòng)芯片。他(tā)也(yě)進一步提到了(le)具體的(de)使用(yòng)場(chǎng)景：不僅能幫助軟件開發商更深度集成“芯-硬-軟”的(de)解決方案，芯片本身的(de)可(kě)拓展性方面也(yě)有很大(dà)提升，同一個(gè)設計能夠根據不同的(de)場(chǎng)景進行适配。阿裏達摩院認爲，這(zhè)将帶來(lái)芯片行業颠覆式的(de)創新革命，從上遊EDA 工具、IC設計到制造工藝、先進封測等産業鏈環節重塑芯片的(de)産業格局。爲何是2020？需求，是變革的(de)核心驅動力之一，芯片産業也(yě)不例外。與此前市場(chǎng)環境最大(dà)的(de)不同是，AIoT成爲了(le)新變量。不僅會帶來(lái)芯片需求的(de)爆發式增長(cháng)，其碎片化(huà)和(hé)定制化(huà)的(de)特點，也(yě)對(duì)芯片設計模式提出了(le)新的(de)要求。

“尤其是AIoT領域對(duì)成本較爲敏感，需要新的(de)芯片設計方法，”孟建熠說。與此同時(shí)，市場(chǎng)競争格局也(yě)開始發生變化(huà)。在應用(yòng)驅動的(de)趨勢下(xià)，誰能快(kuài)速推出專用(yòng)芯片，就能搶占市場(chǎng)先機。阿裏達摩院認爲，芯片行業傳統的(de)比投資、比品牌、比工藝的(de)“大(dà)魚吃(chī)小魚”格局，正逐漸被比市場(chǎng)靈敏度、比需求适配、比速度和(hé)價格的(de)“快(kuài)魚吃(chī)慢(màn)魚”格局所取代。需求客觀存在，解決方案已經明(míng)了(le)，進一步實現落地，技術是橋梁。近年來(lái)，以RISC-V爲代表的(de)開放指令集及其相應的(de)開源SoC芯片設計、以集成電路塊（Chisel）爲代表的(de)高(gāo)級抽象硬件描述語言，以及基于IP的(de)模塊化(huà)的(de)芯片設計方法等等，共同推動了(le)芯片敏捷設計方法與開源芯片生态的(de)快(kuài)速發展，越來(lái)越多(duō)芯片企業開始嘗試開源硬件架構進行設計。

現在，已經有越來(lái)越多(duō)的(de)系統和(hé)應用(yòng)服務公司在推出專用(yòng)芯片，例如蘋果、谷歌(gē)、阿裏巴巴、亞馬遜、特斯拉等應用(yòng)企業開始進入芯片設計領域，自研或聯合開發芯片産品。“雖然模塊與模塊之間的(de)高(gāo)效通(tōng)信還(hái)存在挑戰，容易造成性能瓶頸，以及先進封裝成本較高(gāo)、散熱(rè)困難等等問題”孟建熠說。“但AMD、英特爾等國際主流芯片廠商都正朝這(zhè)個(gè)方向努力，并對(duì)CPU、GPU、FPGA等模塊進行了(le)分(fēn)别流片。”

清華大(dà)學長(cháng)聘教授尹首一也(yě)進一步評論稱：“尤其是未來(lái)随著(zhe)異質集成、三維集成等技術的(de)成熟，摩爾定律将在全新維度上得(de)以延續。”面向2020年，基于芯粒的(de)模塊化(huà)設計方法正在成爲新的(de)行業趨勢。孟建熠說，這(zhè)也(yě)是平頭哥(gē)正在實踐探索的(de)方向。阿裏平頭哥(gē)，已經在提升芯片設計效率的(de)路上2019年8月(yuè)30日，阿裏平頭哥(gē)發布AIoT芯片平台，命名“無劍”。這(zhè)是一個(gè)芯片設計平台，提供集芯片架構、基礎軟件、算(suàn)法與開發工具于一體的(de)整體解決方案，是在提升芯片設計效率上的(de)重要一步。取獨孤求敗“無劍勝有劍”之意。與此對(duì)應，其并無芯片，但可(kě)幫助各路芯片設計企業“鑄劍”，即在基礎框架/模闆基礎上，定制符合應用(yòng)需求的(de)芯片産品，以最快(kuài)速度推向精準市場(chǎng)。

根據平頭哥(gē)官方介紹，這(zhè)一平台能夠承擔AIoT芯片約80%的(de)通(tōng)用(yòng)功能設計工作量，讓芯片研發企業專注于剩餘20%的(de)專用(yòng)設計工作，能幫芯片設計企業将設計成本降低50%，設計周期壓縮50%。在采訪過程中，孟建熠也(yě)分(fēn)享了(le)無劍平台的(de)最新進展：“已經推出了(le)MCU、語音(yīn)、視覺方面的(de)SoC平台，而且已經應用(yòng)到了(le)多(duō)家IoT廠商的(de)産品中，産品包括多(duō)媒體AI芯片、AI視覺芯片、邊緣AI服務器芯片等。”而平頭哥(gē)整體，也(yě)繼續踐行“讓天下(xià)沒有難造的(de)芯片”願景，面向未來(lái)進一步展開芯粒及其封裝方面的(de)應用(yòng)研究。具體到業務上，孟建熠說，平頭哥(gē)也(yě)會繼續打通(tōng)雲和(hé)端的(de)邊界，在雲和(hé)端持續投入，并在芯片應用(yòng)生态上做(zuò)更多(duō)布局。附：阿裏達摩院2020年十大(dà)科技趨勢趨勢一、人(rén)工智能從感知智能向認知智能演進

人(rén)工智能已經在“聽(tīng)、說、看”等感知智能領域已經達到或超越了(le)人(rén)類水(shuǐ)準，但在需要外部知識、邏輯推理(lǐ)或者領域遷移的(de)認知智能領域還(hái)處于初級階段。認知智能将從認知心理(lǐ)學、腦(nǎo)科學及人(rén)類社會曆史中汲取靈感，并結合跨領域知識圖譜、因果推理(lǐ)、持續學習(xí)等技術，建立穩定獲取和(hé)表達知識的(de)有效機制，讓知識能夠被機器理(lǐ)解和(hé)運用(yòng)，實現從感知智能到認知智能的(de)關鍵突破。趨勢二、計算(suàn)存儲一體化(huà)突破AI算(suàn)力瓶頸馮諾伊曼架構的(de)存儲和(hé)計算(suàn)分(fēn)離，已經不适合數據驅動的(de)人(rén)工智能應用(yòng)需求。頻(pín)繁的(de)數據搬運導緻的(de)算(suàn)力瓶頸以及功耗瓶頸已經成爲對(duì)更先進算(suàn)法探索的(de)限制因素。類似于腦(nǎo)神經結構的(de)存内計算(suàn)架構将數據存儲單元和(hé)計算(suàn)單元融合爲一體，能顯著減少數據搬運，極大(dà)提高(gāo)計算(suàn)并行度和(hé)能效。計算(suàn)存儲一體化(huà)在硬件架構方面的(de)革新，将突破AI算(suàn)力瓶頸。

趨勢三、工業互聯網的(de)超融合5G、IoT設備、雲計算(suàn)、邊緣計算(suàn)的(de)迅速發展将推動工業互聯網的(de)超融合，實現工控系統、通(tōng)信系統和(hé)信息化(huà)系統的(de)智能化(huà)融合。制造企業将實現設備自動化(huà)、搬送自動化(huà)和(hé)排産自動化(huà)，進而實現柔性制造，同時(shí)工廠上下(xià)遊制造産線能實時(shí)調整和(hé)協同。這(zhè)将大(dà)幅提升工廠的(de)生産效率及企業的(de)盈利能力。對(duì)産值數十萬億乃至數百萬億的(de)工業産業而言，提高(gāo)5%-10%的(de)效率，就會産生數萬億人(rén)民币的(de)價值。趨勢四、機器間大(dà)規模協作成爲可(kě)能傳統單體智能無法滿足大(dà)規模智能設備的(de)實時(shí)感知、決策。物(wù)聯網協同感知技術、5G通(tōng)信技術的(de)發展将實現多(duō)個(gè)智能體之間的(de)協同——機器彼此合作、相互競争共同完成目标任務。多(duō)智能體協同帶來(lái)的(de)群體智能将進一步放大(dà)智能系統的(de)價值：大(dà)規模智能交通(tōng)燈調度将實現動态實時(shí)調整，倉儲機器人(rén)協作完成貨物(wù)分(fēn)揀的(de)高(gāo)效協作，無人(rén)駕駛車可(kě)以感知全局路況，群體無人(rén)機協同将高(gāo)效打通(tōng)最後一公裏配送。

趨勢五、模塊化(huà)降低芯片設計門檻傳統芯片設計模式無法高(gāo)效應對(duì)快(kuài)速叠代、定制化(huà)與碎片化(huà)的(de)芯片需求。以RISC-V爲代表的(de)開放指令集及其相應的(de)開源SoC芯片設計、高(gāo)級抽象硬件描述語言和(hé)基于IP的(de)模闆化(huà)芯片設計方法，推動了(le)芯片敏捷設計方法與開源芯片生态的(de)快(kuài)速發展。此外，基于芯粒（chiplet）的(de)模塊化(huà)設計方法用(yòng)先進封裝的(de)方式将不同功能“芯片模塊”封裝在一起，可(kě)以跳過流片快(kuài)速定制出一個(gè)符合應用(yòng)需求的(de)芯片，進一步加快(kuài)了(le)芯片的(de)交付。趨勢六、規模化(huà)生産級區(qū)塊鏈應用(yòng)将走入大(dà)衆區(qū)塊鏈BaaS(Blockchain as a Service)服務将進一步降低企業應用(yòng)區(qū)塊鏈技術的(de)門檻，專爲區(qū)塊鏈設計的(de)端、雲、鏈各類固化(huà)核心算(suàn)法的(de)硬件芯片等也(yě)将應運而生，實現物(wù)理(lǐ)世界資産與鏈上資産的(de)錨定，進一步拓展價值互聯網的(de)邊界、實現萬鏈互聯。未來(lái)将湧現大(dà)批創新區(qū)塊鏈應用(yòng)場(chǎng)景以及跨行業、跨生态的(de)多(duō)維協作，日活千萬以上的(de)規模化(huà)生産級區(qū)塊鏈應用(yòng)将會走入大(dà)衆。

趨勢七、量子計算(suàn)進入攻堅期2019年，“量子霸權”之争讓量子計算(suàn)在再次成爲世界科技焦點。超導量子計算(suàn)芯片的(de)成果，增強了(le)行業對(duì)超導路線及對(duì)大(dà)規模量子計算(suàn)實現步伐的(de)樂(yuè)觀預期。2020年量子計算(suàn)領域将會經曆投入進一步增大(dà)、競争激化(huà)、産業化(huà)加速和(hé)生态更加豐富的(de)階段。作爲兩個(gè)最關鍵的(de)技術裏程碑，容錯量子計算(suàn)和(hé)演示實用(yòng)量子優勢将是量子計算(suàn)實用(yòng)化(huà)的(de)轉折點。未來(lái)幾年内，真正達到其中任何一個(gè)都将是十分(fēn)艱巨的(de)任務，量子計算(suàn)将進入技術攻堅期。趨勢八、新材料推動半導體器件革新在摩爾定律放緩以及算(suàn)力和(hé)存儲需求爆發的(de)雙重壓力下(xià)，以矽爲主體的(de)經典晶體管很難維持半導體産業的(de)持續發展，各大(dà)半導體廠商對(duì)于3納米以下(xià)的(de)芯片走向都沒有明(míng)确的(de)答(dá)案。新材料将通(tōng)過全新物(wù)理(lǐ)機制實現全新的(de)邏輯、存儲及互聯概念和(hé)器件，推動半導體産業的(de)革新。例如，拓撲絕緣體、二維超導材料等能夠實現無損耗的(de)電子和(hé)自旋輸運，可(kě)以成爲全新的(de)高(gāo)性能邏輯和(hé)互聯器件的(de)基礎；新型磁性材料和(hé)新型阻變材料能夠帶來(lái)高(gāo)性能磁性存儲器如SOT-MRAM和(hé)阻變存儲器。

趨勢九、保護數據隐私的(de)AI技術将加速落地數據流通(tōng)所産生的(de)合規成本越來(lái)越高(gāo)。使用(yòng)AI技術保護數據隐私正在成爲新的(de)技術熱(rè)點，其能夠在保證各方數據安全和(hé)隐私的(de)同時(shí)，聯合使用(yòng)方實現特定計算(suàn)，解決數據孤島以及數據共享可(kě)信程度低的(de)問題，實現數據的(de)價值。趨勢十、雲成爲IT技術創新的(de)中心随著(zhe)雲技術的(de)深入發展，雲已經遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過IT基礎設施的(de)範疇，漸漸演變成所有IT技術創新的(de)中心。雲已經貫穿新型芯片、新型數據庫、自驅動自适應的(de)網絡、大(dà)數據、AI、物(wù)聯網、區(qū)塊鏈、量子計算(suàn)整個(gè)IT技術鏈路，同時(shí)又衍生了(le)無服務器計算(suàn)、雲原生軟件架構、軟硬一體化(huà)設計、智能自動化(huà)運維等全新的(de)技術模式，雲正在重新定義IT的(de)一切。廣義的(de)雲，正在源源不斷地将新的(de)IT技術變成觸手可(kě)及的(de)服務，成爲整個(gè)數字經濟的(de)基礎設施。

最後，小小互動一下(xià)。你怎麽看達摩院關于芯片的(de)預測？達摩院今年發布的(de)十大(dà)預測，你更看好哪一個(gè)？對(duì)于今年科技走向，你有什(shén)麽預測？

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