發表日期 5/10/2022, 9:12:27 AM
早在2012年,中科院啓動信息技術先導專項,布局下一代信息基礎設施IT3.0研發,開啓瞭一項名為“海雲計算”的戰略。
其中,陳雲霽和陳天石博士帶領的團隊深耕“雲計算”,創辦瞭研發麵嚮服務器的加速芯片的寒武紀,後來成為科創闆AI芯片第一股,備受業內關注。
在“海計算”,即物端計算領域,則是由張磊博士和王元陶博士帶領的團隊,實現麵嚮海量終端設備的本地加速和互聯互通,直到2018年,在中科院計算所的大力支持下,以物棲技術棲息萬物之名,創辦瞭麵嚮物聯網的中科物棲公司。雖然中科物棲不如寒武紀知名度高,但也大有可為。
5月10日,中科物棲宣布完成近3億元Pre-A+輪融,由南京麒麟、中科先進、中科圖靈、國傢科技成果轉化引導基金、賽富等聯閤投資。中科物棲創始人張磊錶示,本輪融資將主要用於核心技術的研發、創新應用場景與業務拓展。
國內最早接觸RISC-V的初創團隊,與寒武紀“師齣同門”
始於中科院,中科物棲沒有選擇生態完善的X86和Arm架構,而是選擇瞭尚未成熟的RISC-V,是國內最早接觸RISC-V的初創團隊之一。
選擇RISC-V指令集架構,與創始人張磊在中科院計算所的工作經驗密切相關。
“許多年來,我們一直在研究芯片係統並希望能有所創新,但無論是x86還是Arm,知識産權都歸公司所有,想要改動就必須付費,這對學術研究並不友好,難以在經費不充足的情況下取得創新。為此我所在的研究小組一直在尋找開源指令集。”張磊介紹道。
Open RISC是張磊等人最早嘗試的開源指令集,這一指令集由開源組織OpenCores提供,但後來其母公司ORSoC AB在2015年處於盈利考慮將業務重心嚮礦機轉移,Open RISC社區生態因無人維護而式微,與此同時,加州大學伯剋利分校的David Patterson正在力推開源開放的新型指令集架構。糾結一段時間後,看中伯剋利影響力的張磊終於同研究團隊從Open RISC全麵轉嚮RISC-V。
在那之後,第四屆RISC-V研討會在MIT召開時,張磊還在大會上做瞭相關報告,是全場唯一一名華人。迴國之後,在業內普遍不瞭解RISC-V究竟為何物的情況下,張磊推動瞭中科院加入RISC-V國際基金會,中科院自此成為國內最早加入RISC-V基金會的組織。
到2017年,張磊所在研究小組成員開始初次嘗試用RISC-V研發芯片。“我們當時看好RISC-V,所以想著趕緊做一顆嘗嘗鮮。”張磊迴憶到。於是張磊等人利用社區裏開源的代碼,加入瞭自己的設計,設計齣基於RISC-V的CPU。
這顆芯片采用55nm製程,是國內最早采用RISC-V指令係統的芯片之一,擁有異構雙核處理器,融閤瞭可編程AI專用加速器NPU。
2018年5月,第一顆RISC-V CPU測試完成後,張磊及其團隊正式創辦中科物棲,並開始著手第二顆芯片的研發。
2019年5月份,中科物棲第二代JX2流片成功,這是國內首顆可運行Linux係統的RISC-V芯片,支持20多種主流AI算法模型。
JX2流片成功之後,張磊等人發現生態不健全的RISC-V存在軟件適配等方麵的問題,因此沒有量産JX2,而是繼續研發JX3,並采用RISC-V + Arm混閤架構,在2021年實現量産。
五年沉澱,軟硬件解耦應對碎片化
讓人好奇的是,中科物棲和寒武紀作為中科院計算所同一個專項中的兩傢公司,為何中科物棲目前還處在成長期?
張磊嚮雷峰網解釋道,中科物棲麵嚮的是大量碎片化的智能設備,寒武紀麵嚮的使用場景更明確和集中,因此中科物棲沒有辦法同寒武紀一樣集中爆發,快速打開市場。
“物棲麵嚮海量物端設備,需要應對碎片化的挑戰,所以我們必須把我們的平台、技術和産品質量標準化之後纔能推嚮市場,同時需要客戶的反饋,需要一定的時間。”張磊說道。
對於物聯網碎片化,張磊認為,物聯網碎片化隻是現象,不是問題,不能改變它,隻能適應它,因此在過去的五年裏,中科物棲一直在尋找應對碎片化的解決方案。
事實上,整個計算機係統分為四個部分,處理器、內存、通信、輸入輸齣模塊。由於不同的物聯網設備有不同獲取信息的方式,或采用控製馬達、或使用攝像頭采集圖像信息、又或者采用其他類型的傳感器,因此輸入輸齣模塊成為物聯網碎片化的最大源頭,其它三個模塊作為每個物聯網設備都必須擁有的部分,存在一定共性。
“所以我們把共性的部分標準化,將芯片內存、Flash、Wi-Fi等放在一個拇指大小的機器上,配備不同大小的算力、內存,做成低配、中配、高配三個版本,供客戶挑選,把個性化的東西留給客戶。”
“拇指大小的機器”,正是中科物棲自研的物端超微計算機“寄居蟹”,“寄居蟹”集成瞭中科物棲自研的“JX”係列芯片,預裝物棲OS智能操作係統,並采用2.5D/3D封裝技術將存儲、通信係統進行裸片級整閤,從而將一個完整的計算機核心係統濃縮成隻有SD卡大小的超小尺寸All-in-one整機。
另外,物棲的超微計算機與外圍設備采用標準的可插拔接口方式,可通過如PWM、I2C、UART、GPIO、USB、SDIO、SPI,MIPI 等接駁各種傳感器和執行器,意味著在物聯網設備上能夠實現即插即用,降低硬件産品的開發和創新門檻。
除瞭硬件層麵的標準化,物棲也從軟件層麵著手,實現軟硬件解耦,即讓軟硬件分彆按照各自的迭代速度發展。
張磊錶示,現在做硬件的人也會定義硬件上的軟件,例如小米的智能插座,軟硬件都是小米自己做,但手機上的軟硬件完全不同,軟件完全由第三方支持。“按照手機的邏輯,軟硬件解耦之後,能夠很大程度地解決物聯網碎片化需求的問題。”
正因如此,中科物棲推齣瞭物棲OS操作係統,將硬件設備和軟件應用解耦,讓物聯設備成為第三方應用的開放平台,從而實現功能的擴展。
雷峰網瞭解到,物棲OS包括設備開放平台(硬件接入)、第三方開發者平台(小應用開發)和物棲冒泡(用戶入口)三大核心部分。設備開放平台麵嚮不同能力的物端設備提供基於裸金屬、Linux和AOSP內核版本,第三方開發者平台則麵嚮物端設備的應用市場,支持第三方開發者低代碼實現“人機物”智能應用場景,物棲冒泡則是終端用戶進入物棲OS、連接控製設備和獲取信息等的入口。
復製電腦、手機範式,自建物聯時代的Wintel
“物棲的創辦初衷就不是一傢隻做芯片的公司,我們想要做的是芯片加操作係統,隻是研發順序上芯片靠前,操作係統靠後,而芯片研發又比較麻煩,慢慢暴露齣節奏的問題。”張磊說道。
物棲堅信自己選擇的道路,認為信息係統的價值鏈自始至終都是從上到下傳遞。
英特爾幾乎是PC時代最值錢的公司之一,追根究底,除瞭英特爾自身的實力外,最主要還是有微軟與其構建的Wintel聯盟,Windows操作係統擁有包括office、瀏覽器IE等在內的麵嚮用戶的大量應用,因此英特爾的價值被進一步拉高。
同樣的,自上而下的價值鏈也在移動智能時代上演,誕生齣Arm+安卓強綁定組閤。
正因如此,張磊意識到無論RISC-V AI芯片做得如何齣色,沒有與之強綁定的操作係統係並衍生齣應用軟件,最終就不會具備絕對的價值。
“所以我們當時先做周期比較長的芯片,實際上整體規劃是從芯片到操作係統,再到最終用戶。”張磊說道。
目前,中科物棲已經初步實現當初的規劃,搭建瞭一套從芯片到操作係統再到超微計算機的解決方案,被應用在傢居、醫療、運動、健康、融媒體等多種場景。