有關存算一體、存內計算的概念，此前我們撰文探討過。尤其在AI發(fā)展的時代背景下，存儲墻問題越來越成為算力持續(xù)提升的瓶頸，所以業(yè)界就提出了非馮（non-von Neumann）架構，將傳統、以計算為中心的馮諾依曼架構，變換計算范式，將部分算力下推到存儲，也就有了存內計算的說法。

　　這個概念有不同的實施方案，通常這種存算一體結構，可理解為在存儲器中嵌入算法，存儲單元本身就有計算能力，從理論上消除數據存取的延遲和功耗。這種芯片格外適用于神經網絡。

　　昨天的第二屆中國（上海）自貿區(qū)臨港新片區(qū)半導體產業(yè)發(fā)展高峰論壇的“芯”品路演活動中，北京知存科技有限公司CEO王紹迪談到了自家的WTM2101：存算一體芯片；以及未來今年內知存的戰(zhàn)略規(guī)劃。

　　解決存儲墻問題

　　王紹迪給出的下面這張圖中，提及了存儲墻問題存在的一些典型數據；主要反映的是，隨著工藝技術的進步，處理器計算能力越來越強、運算速度越來越快，存儲容量越來越大，但存儲器帶寬卻難以獲得同比增長。

　　隨算力增加，處理器核心數增多，每核心可用帶寬越來越少，也就限制了整體速度?！鞍徇\數據，成為相當大的瓶頸?！薄芭c此同時能耗也成問題?！睆耐獠看鎯ζ鳎推瑑却鎯Π徇\數據的能耗差別巨大；而且“數據搬運時間是運算時間的幾百倍、上千倍?！?/p>

　　“這也是為什么要做存算一體方案。解決存儲墻最根本的方案，就是把存儲和計算融合到一起，用存儲單元去做計算。”王紹迪說。

　　“存內計算這個名字可能更好，就是用存儲器去做計算，整體還是計算類型的芯片。其計算介質是存儲器，不是邏輯運算單元?！鄙厦孢@張圖對比了兩者的結構區(qū)別，其中的圓圈代表存儲單元。

　　和傳統計算架構存儲子系統每次激活一行，并依次完成數據讀取不同；存算一體架構同時激活多行多列?！皺M軸不再是選擇信號，實際上是被處理數據?！边^程中需轉換為模擬電路——此前我們也提過利用單一器件的歐姆定律完成一次乘法，然后利用基爾霍夫定律完成列累加。以此使用存儲器件單元完成乘加計算。

　　“一個存儲器運算周期可以完成100萬次參數乘法和加法運算，效率提升50-100倍。”顯然這對AI而言就相當有價值了。

　　在更具體的使用場景方面，面向從端側到云的AI計算，做算力彈性擴展在存算一體的芯片產品上似乎也具備了天然的優(yōu)勢?！?MB、4MB、8MB存儲器算力相對更低，可以給端側設備去用；存算一體陣列到128MB，就可以給邊緣側了；存儲容量達到1GB、2GB、4GB，可提供超過1000TOPS的算力，使用云端場景。”

　　“存算一體會花5-8年的時間去覆蓋AI運算場景，就從端側和邊緣側開始?！蓖踅B迪說。上面這張圖也明確給出了不同場景的AI芯片，未來的市場規(guī)模及其發(fā)展?jié)摿Α@些應當也是眾所周知的了。

　　從知存1.0到知存3.0

　　從知存這家公司的發(fā)展軌跡來看，兩名創(chuàng)始人比較早就有參與美國存算一體項目研發(fā)的經驗；2017年成立知存科技，并于次年拿到天使輪融資。這還是相當年輕的一家企業(yè)。2019年，知存“與國際知名公司開展存算一體IP研發(fā)合作，并完成IP和SoC測試芯片的流片，發(fā)布國際上首個存算一體芯片”。

　　2020年，知存完成“國際首個存算一體芯片量產投片”，以及“國際首個存算一體SoC芯片驗證”。這次王紹迪介紹的WTM2101存算一體芯片預計于今年第四季度量產。看起來“存算一體”這個概念的發(fā)展速度遠比我們預想中的快。

　　上面這張圖左側為WTM2101芯片架構圖，有存算一體的存儲器主體部分“大部分運算都通過存算一體完成”；另外也配了RISC-V CPU，提供非矩陣類運算。

　　“對比現有市場方案的算力、功耗，WTM2101都有10倍以上的優(yōu)勢?！彪m然并不清楚這張圖中“市場現有方案”究竟是什么方案，但WTM2101這一欄所標的算法復雜度與功耗，的確都相當令人驚嘆。

　　除了介紹產品以外，王紹迪還談到了知存的戰(zhàn)略規(guī)劃。從公司成立到2020年是“知存1.0時代”，這一階段“研發(fā)存算一體技術，并應用于語音場景”，王紹迪也再次強調了“我們是國際上首個技術落地的公司”。

　　從今年到2024年屬于知存2.0規(guī)劃期，“進一步推進，推進到128MB，實現64-100TOPS算力級別，覆蓋端側、邊緣側場景。我們會選擇優(yōu)勢場景去落地應用?！?/p>

　　而在2024年以后，芯片“推向云端”，以1GB容量做到500-2000TOPS算力區(qū)間，且產品實現車規(guī)級的可靠性。“2025年之后，計劃推出標準化產品。之后產品不再以應用場景落地為導向，而是像存儲器那樣提供不同的容量，和現有計算系統做整合，以先進封裝技術完成這樣的整合。”“同時我們也推出對應的工具鏈，完全適配存算一體技術，去適配主流的人工智能算法?！?/p>

　　注意這張圖橫軸的營收與縱軸市值預期，都表明這家公司在未來短期內的發(fā)展信心就相當充足?；蛟S這張圖本身也能代表存算一體技術未來幾年內的發(fā)展趨勢。