阿里云张伟丰：基于小芯片的计算架构正在演进成为一个大趋势

作者：阿里云基础设施异构计算团队张伟丰博士
图片：版权归属 HiPChips Conference

近日，国际计算机架构顶会 International Symposium on Computer Architecture（ISCA）2022 在纽约举行。阿里云基础设施异构计算团队张伟丰博士、华盛顿大学 Michael Taylor 教授和开放计算基金会（Open Compute Project Foundation, OCP）Dharmesh Jani 等专家在此次峰会上共同发起了“高性能 Chiplet 与互联架构国际研讨会”（International workshop on High Performance Chiplet and Interconnect Architectures，以下简称 HiPChips），旨在探讨小芯片 Chiplet 和互联技术对未来计算架构的影响，从而推动工业和学术界加速合作、共建 Chiplet 生态。

会议链接：

https://www.iscaconf.org/isca2022/program/workshops.php

为什么推 Chiplet

随着高性能计算、图形计算、人工智能等领域的爆发性增长，当前的计算架构早已无法满足指数级攀升的算力需求。然而计算技术本身却面临着更加严峻的挑战，包括日益趋缓的摩尔定律、越来越高的芯片制造成本、以及晶片尺寸的物理限制等。通过把 wafer 晶圆切分成颗粒度更细的小芯片，不仅可提升制造工艺收益率（降低芯片报废概率）、实现不同工艺芯片的混合封装（简化设计流程和降低成本），而且可以针对不同的计算要求实现更灵活的架构定制化和算力的大规模扩展。

Chiplet 架构设计

显然，除了架构和互联技术，chiplet 这个方向也带动了芯片工艺设计和封装技术中多个子领域的发展。本次会议的分享内容也涵盖了：

• EDA 自动化工具支撑多个互联协议（BoW, OHBI, Ultra-Link, UCIe）；
• 改善互联接口布线密度、减少层间 cross- talk、增加可扩展并行性；
• 先进封装技术的小芯片成本模型；
• 异构集成的质量和可靠性分析等前沿研究。

佐治亚理工（Georgia Tech）研究者带来了5.5D Glass Interposer 集成技术，即 2.5D interposer+3D flipped/embedded chiplet stack。相比于传统的 3D 集成，5.5D 集成实现了更低价的解决方案和更好的 PPA。

来自加州大学·伯克利的初创公司（JITX）通过 Chisel 语言和软件定义方案，实现了小芯片、封装、和板卡的系统设计和集成优化工具。其系统设计中间表示（ESIR）和 chiplet 编译器，让小芯片系统的自动验证和优化更加高效和便捷。

为了追求数据中心的可持续发展，Meta（Facebook）研究者提出了基于 chiplet 的计算架构和碳足迹评估模型。我也和该项目负责人探讨了阿里巴巴和 Meta 未来在碳中和领域合作的可能性。

结语

HiPChips 小芯片研讨会在 ISCA-2022 上实现了一个非常重要的里程碑，也得到了广大生态伙伴的积极响应。此次会议的目的之一就是希望通过理解小芯片系统关键技术的挑战和机遇，从而推动芯片领域相关产业链生态伙伴共同构建统一的生态系统。

通过与会者的研究、实践和分享帮助建立一个较为清晰的技术大图，明确当前小芯片的发展状态和未来的技术重心，同时也为工业和学术界的顶尖研究人员和专家提供一个密切合作的平台。

基于小芯片的计算架构正在演进成为一个计算架构发展的大趋势，我们相信它将为阿里云数据中心的未来计算技术，在性能、功耗、可扩展性、可持续性等诸多层面带来巨大优势。本届研讨会也再次呈现了阿里云在 AI 软硬件生态领域的领导力和对社区的积极贡献，我们相信它也会对阿里云在相关生态领域的合作产生更加深远的品牌影响力。未来，阿里云将继续深化同计算技术社区的合作，共同探索未来 AI 软硬协同设计的技术方向。

作者介绍

张伟丰博士，阿里巴巴集团研究员，现任阿里云基础设施事业部异构计算负责人，负责阿里云 AI 异构硬件加速、软硬协同设计、AI 编译、和大规模异构资源池化加速等技术产品研发工作。张伟丰博士毕业于美国加州大学·圣地亚哥（UCSD）计算机专业，并在计算机架构和 AI 领域发表过多篇顶会和顶级期刊论文（ISCA、HPCA、PPoPP、AAAI、ICLR 、FPGA、PACT、CGO、IEEE TC 等）。曾作为加州大学·圣地亚哥的兼职教授，负责制作和讲授高年级本科生《编译器构建》课程。

伟丰代表阿里巴巴担任开放计算基金会（OCP）软硬协同设计工作组（AI Co-design workgroup）技术主席，负责开放计算系统（领域专用加速架构 ODSA、小芯片互联协议标准 BoW/OHBI、以及用户场景等）生态对接和标准化支持。同时，伟丰也代表阿里巴巴任权威 AI 基准测试组织 MLCommons 董事会成员，屡次带领团队获得 MLperf 推理性能榜单多个领域第一的好成绩。

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来源：云布道师