开源芯片与敏捷设计 | CNCC论坛分享

本次论坛由CCF开源发展委员会副主任、中国开放指令生态（RISC-V）联盟秘书长、中科院计算所副所长包云岗担任论坛主席，CCF集成电路设计专委执行委员、中国科学院微电子研究所研究员曾传滨担任共同主席，邀请了CCF计算机工程与工艺专委会常务委员及教育工作组组长、复旦大学集成芯片与系统全国重点实验室IP与芯片架构创新中心主任韩军教授，腾讯公司蓬莱实验室高剑林总监，北京大学长聘副教授/研究员、北大-商汤智能计算联合实验室梁云主任，中科院计算所赵地副研究员等担任讲者。论坛围绕敏捷设计方法对开源芯片验证流程与方法兼容性、应用领域差异化和碎片化需求如何开展领域专用架构（DSA）的敏捷开发、芯片架构和建模的敏捷设计及验证过程中的敏捷设计、基于多层中间表示的敏捷硬件综合以及开源芯片未来的机遇与挑战等主题，进行了精彩纷呈的演讲报告与讨论。

包云岗研究员主持论坛

虽然芯片敏捷设计方法受到越来越多的关注，但依然面临新兴敏捷设计方法与工具尚未得到大规模复杂芯片检验以及敏捷设计方法对芯片验证流程与方法存在兼容性等问题。针对这些问题，来自中国科学院计算技术研究所的包云岗研究员/副所长做了“香山“处理器敏捷设计实践报告。报告首先介绍了国内外处理器生态建设情况，之后系统介绍了使用敏捷设计方法开发高性能开源RISC-V处理器核“香山”的实践情况，包括提出了面向对象体系结构、基于规则的敏捷验证框架、轻量级仿真快照、敏捷性能评估等敏捷设计技术以及其自研的17个工具形成的一套敏捷设计平台（MinJie）。包云岗副所长最后指出，开源芯片是构建全球芯片共同体，解决全球科技供应链安全和实现科技普惠世界的有效途径。

包云岗研究员作报告

复旦大学集成芯片与系统全国重点实验室IP与芯片架构创新中心主任韩军教授报告了基于OpenXuantieRISC-V处理器的DSA敏捷开发方法与实践。韩军教授首先基于OpenXuantie RISC-V处理器，详细介绍了紧耦合和松耦合的定制处理单元、自定义指令集扩展以及相应的软件编译流程等敏捷开发DSA的方法，并报告了基于OpenXuantie处理器，运用DSA开发框架和Chisel语言敏捷开发量子密码和隐私计算专用处理器的研究情况。最后，韩军教授对敏捷开发DSA的方法做了总结。

 韩军教授作报告

针对芯片设计和交付过程如何应用敏捷设计还处于探索阶段问题。来自腾讯公司蓬莱实验室的高剑林总监系统介绍了腾讯芯片设计团队在整个芯片设计交付的过程中敏捷设计应用情况，重点介绍了敏捷设计理论、芯片架构和建模的敏捷探索、验证过程中敏捷验证(混合验证)的探索、芯片交付后敏捷适配业务和落地等内容。报告中，高剑林总监强调我国应该加强原型微架构的基础研究工作，以更好支持产业界的高水平发展。

高剑林总监作报告

北京大学长聘副教授/研究员、北大-商汤智能计算联合实验室梁云主任做了基于多层中间表示的敏捷硬件综合的报告。梁云主任在报告中提出了通用的基于多层中间表示的敏捷硬件综合框架Hector，采用该框架可以显著降低硬件开发成本，缩短设计周期。基于多级的中间表示（Multi-Level Intermediate Representation，MLIR）的Hector框架实现，灵活，易于扩展，可复用，并支持不同的硬件综合技术。在报告最后，梁云主任强调Hector的代码已经开源。

 梁云副教授作报告

来自中国科学院微电子研究所的曾传滨研究员对CPU发展历程及重点CPU型号进行了分析，认为性能或特定场景需求是CPU产品胜出的关键，形成操作系统~CPU架构生态则是CPU架构获得长期优势发展的核心。面向未来需求，他认为全自动驾驶的复合XPU+芯片、IOT的便捷低功耗芯片、AI训练的巨型芯片以及元宇宙的3D运算芯片都是未来开源芯片很好的应用场景，特别是元宇宙的3D运算需求，已经打开了百~千核级高性能核CPU的市场牵引。同时介绍了器件级3D+硅片级3D+封装级3D+高速局部互联技术，并认为3D集成技术可以继续延续摩尔定律。报告中，曾传滨研究员也提出了面向资金、技术、人才提升的一些实践方法和未来将要面临的进一步挑战。

曾传滨研究员作报告

在以RISC-V为代表的开源芯片、以Chisel语言开发为代表的敏捷设计等芯片新技术兴起背景下，开源如何实现商业价值？采用RISC V技术在DSA技术领域的优势，为什么看好DSA技术未来的应用前途？敏捷硬件综合成为行业主流硬件综合还有哪些机遇与挑战？未来如何提高芯片成度，摩尔定律能延续吗？如何发展开源芯片生态体系？嘉宾们针对这些问题展开了一场激烈的思想观点大碰撞。期间，高剑林总监认为开源的商业价值应该全面的看，首先传统的开源软件也有很多公司本身就具备了百亿的价值，同时通过凝聚包括科研人员和工业界的力量，通过更快、更好的方式，带来了更大的社会价值，这也是开源一个非常重要的价值。同时高总希望开源芯片能够成为以后的基石，能把大家CPU领域的想法集成进来，开放社区、工业界参与到一起，把这件事情做成。韩军教授认为，未来的领域应用本身就具有非常大的市场空间，很多领域将可以单独支撑DSA芯片的开发工作，而RISC V指令集的可扩展性、组合灵活性，在DSA芯片领域具有天然的优势。梁云主任认为，现有的商用工具对于经验性要求很高，而敏捷硬件综合在降低开发门槛、缩短开发时间、通用性设计等方面具有显著优势，同时梁主任也指出，跨学科学习能力建设、应用实践检验与互动，是敏捷硬件综合成为行业主流硬件综合需要直面的比较大的挑战。曾传滨研究员认为3维视觉应用的市场牵引和3D集成的技术驱动，足以促进以集成度和性能为指标的摩尔定律持续发展。包云岗副所长对于开源芯片生态建设引用了孙凝晖院士的三个词：相信、团结、奋斗，凝聚产业界与科研人员更多的共识，将技术研究与产业需求更紧密结合，满足未来更广阔的应用场景需求。包老师同时也指出，生态建设是漫长的过程，要做好打持久战的准备。

最后，本次论坛主席包云岗为各位嘉宾颁发了奖状，感谢大家对CNCC2022年会和开源芯片与敏捷设计论坛的支持，也感谢CNCC2022和CCF工作人员以及各位观众、同仁对本次论坛及开源芯片和敏捷设计事业的关注和支持。

 论坛Panel环节