（原标题：这类芯片，被东谈主民日报点名！）
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小序
“强化东谈主工智能芯片、算法等关节范围的国产替代，探索可重构、存算一体、超规格高算力智能芯片等新式架构芯片”——东谈主民日报《抢握东谈主工智能发展的历史性机遇》
近日，东谈主民日报刊文《抢握东谈主工智能发展的历史性机遇》，其中非常提到一项关节技艺——“可重构芯片”，这种被交付厚望的芯片，有望成为AI时间的“加快引擎”。今天，让咱们沿着技艺发展线索，全主见了解其技艺旨趣，研究它奈何校正筹划形状。
全系列著述共分为五个篇章，今天为该系列著述的第一篇。
可重构芯片：数据驱动 动态重构
可重构芯片（Reconfigurable Processing Unit， RPU）是一种好像动态设立筹划资源的新式芯片。该类芯片的中枢在于内含可编程的处理单位及互连网罗，好像基于具体应用的筹划需乞降数据流脾气，在运行经由中欺诈动态重构技艺已毕筹划单位、互连合构和数据通路的动态按需设立，从而以接近“专用电路”（ASIC）的神气进行数据驱动下的筹划。硬件层面的动态重构不仅具有完备的可编程智商，维持种种算法和应用；况兼提供了更精准活泼的硬件退换智商，大幅提高了芯片的面积效率和能量效率。因此，高能效比、高彭胀性和高度的活泼性是该类芯片的最大特色。
技艺旨趣：高性能筹划芯片中的“变形金刚”
恰是因为这种高度的活泼性，曾有媒体将可重构芯片称为芯片界的“变形金刚”，其立异性体目下两大中枢技艺特征：
（1）数据流驱动架构
通过数据流平直驱动芯片筹划和数据传递。与传统CPU的教唆驱动形状不同，其硬件资源（处理单位和互连网罗）由数据流脾气及时动态映射，摒除了教唆解码、分支瞻望等传统支出，能效比进步可达十倍量级。
（2）多条理重构智商
维持从微架构到电路层的多粒度重构：
筹划单位重构：通过设立参数界说运算器功能（如算子和精度切换）
互连网罗重构：动态治愈筹划单位间的连合拓扑
存储系统重构：凭证数据探听形状优化缓存分派策略
可重构芯片的里面结构主要有以下几部分组成：
筹划阵列：由处理单位（PE）阵列组成，每个PE具有多种算术逻辑运算智商，通过可编程互连网罗酿成复杂的数据旅途。
可重构限定器：放射“设立信息”，动态治愈筹划阵列的连合神气和运算形状。这种分辨想象（数据流与限定流独处）使得芯片好像像CPU相似活泼可编程，同期保持接近ASIC的能效。
存储器：分为设立存储器和数据存储器。设立存储器存储筹划阵列“设立信息”；数据存储器存储筹划阵列所需的原始数据、中间数据和收余数据。
图1.可重构芯片基本架构1
动态重构是可重构芯片（RPU）的“中枢杀器”。它以无教唆驱动的数据流筹划神气和动态重构智商，显贵区别于传统CPU和GPU。与CPU的冯·诺依曼教唆驱动架构不同，其硬件资源（处理单位和互连网罗）可平直由数据流映射任务需求，摒除了教唆解码和分支瞻望等教唆支出，能效比更高；比拟GPU的固定并行化架构（依赖SIMD/Warp退换），可重构芯片通过动态重构维持多粒度、多类型的并行形状，尤其稳当动态负载场景（如AI推理）。可重构芯片的动态重构智商使其在能效、活泼性和开导老本间取得最优效率，尤其稳当在算法快速迭代或需求多变的范围应用。因此，可重构芯片也被学术界和产业界视为CPU、FPGA和GPU以外的第四类通用筹划芯片。
可重构筹划进化史：从表面到实施的特出
可重构芯片的发展历程呈现出大家技艺演进与国度计谋驱动的双重特征。
自1991年“新机器范式”提议可重构筹划架构以来，该范围冉冉从表面连系走向产业实施：
1997年加州大学伯克利分校启动GARP神气，对可重构筹划架构进行成见考证；
2003年麻省理工学院启动MORPHEUS神气，探索可重构筹划在专用范围的应用。
2006年清华大学成立可重构筹划本质室，连系可重构筹划表面和架构已毕。
2015年清华大学在可重构芯片方面的连系效率荣获国度技艺发明二等奖。
同庚，外洋半导体技艺阶梯图（ITRS）将可重构芯片列为“改日最具远景芯片架构技艺”。
2016年，好意思国电子修起筹划（ERI）明确将可重构筹划（软件界说硬件）列为改日筹划芯片的中枢架构技艺。
2017年，国务院在《新一代东谈主工智能发展野心》中将可重构筹划列入“新一代东谈主工智能关节共性技艺体系”，重心维持其发展。
2017年清华大学团队打破动态重构、多粒度交融等关节技艺，研制出“Thinker”系列可重构 AI 芯片，实测标明，外汇开户该芯片运行典型东谈主工智能任务时，能效比显贵高于同类 GPU。Thinker芯片被《麻省理工科技指摘》专题报谈。
2019年头，清微智能公司的首款可重构芯片，亦然大家第一颗可重构商用芯片大范围量产。
同庚，赛灵想推出包含粗粒度可重构阵列（CGRA）架构的Versal系列家具，面向数据中心和高端智能驾驶，算力达到128TOPS。
2020年好意思国SambaNova公司发布基于可重构芯片的DataScale平台，并在多个好意思国多个算力中心、国度本质室和连系机构范围部署。
2021年Mobileye公司在L4自动驾驶芯片中镶嵌粗粒度可重构阵列。
2022年谷歌TPU v4借助可重构互连技艺已毕算力跃升（同等芯片数目时，处理速率达A100的1.67倍）
2023年日本遴荐可重构芯片建造了“富岳（Fugaku）”超等筹划机，名列大家超算名次榜（TOP500）第二名，处理AI任务的性能达到A100集群的6倍。
从这一发展线索不难知悉，可重构芯片的价值正冉冉取得平凡通晓，并开动在实施中得以深度应用。
可重构芯片改日发展演进
可重构芯片算作下一代筹划范式的中枢载体，将沿着智能化交融与弹性化演进两大主轴深度发展，通过架构创新与跨层技艺协同，构建适合多元场景的算力基座。其演进旅途主要体目下以下三个维度：
架构校正：动态异构与资源复用
多条理重构智商：通过动态条理化重构技艺（数据级/张量级/任务级）与搀杂粒度架构想象（如粗粒度可编程单位与细粒度加快器协同），已毕筹划资源在时空维度的弹性退换与高效复用，打破作歹例筹划负载的资源适配瓶颈。
并行化彭胀：维持从SIMD到数据流驱动的种种化并行形状，归拢非冯架构的存算一体化想象，显贵进步算法映射效率，尤其适用于零散筹划、图筹划等复杂场景。
软硬协同：敏捷开导与智能编译
SDH（软件界说硬件）范式久了：基于设立轻量化不休、运行时自适合优化及AI驱动的智能编译框架，构建从算法到硬件的敏捷开导链路，裁减开导门槛并进步硬件资源欺诈率。
多模态筹划交融：集成存内筹划、访佛筹划、模拟筹划等新式筹划单位，归拢3D集成与光互连技艺，已毕能效数目级进步，称心AI大模子检会推理、边际端及时有经营等场景的互异化需求。
场景驱动：垂直优化与生态构建
范围专用化演进：针对自动驾驶、工业物联网、生物筹划等垂直范围，酿成可设立模板库与敏捷开导套件，加快算法-芯片协同优化。
洞开生态蔓延：通过多条理编程模子拓展（如RISC-V彭胀、Triton框架）建立软硬件解耦生态，鼓吹跨平台器具链与开源社区诞生，开释长尾应用创新后劲。
结语
《东谈主民日报》说起的可重构芯片，是已毕高算力、高能效智能筹划的有用门道之一。从技艺旨趣而言，它通过“软硬件双编程”达成了活泼性与高能效的长入；从发展历程来看，其打破既依托外洋学术届弥远蕴蓄的效率，更离不建国内产学研多年的无间探索。当下，随同后摩尔时间的驾临，可重构芯片将成为惩办“性能墙”“存储墙”“功耗墙”难题的关节方位。正如筹划机图灵奖取得者Patterson教导所说：“咱们正参预筹划架构的另一个黄金时间”，而中国实施的一系列效率正在阐发，可重构芯片必将在改日的科技发展海浪中上演愈发清贫的扮装。
可重构芯片究竟藏有什么“微妙魔法”？为何它是最有远景的AI筹划架构？下一篇著述，咱们将从多维度深度剖释其中精巧。
参考贵寓
1DE SUTTER B， RAGHAVAN P， LAMBRECHTS A. Coarse-Grained Reconfigurable Array ArchitecturesM/OL//BHATTACHARYYA S S， DEPRETTERE E F， LEUPERS R， 等. Handbook of Signal Processing Systems. Boston， MA: Springer US， 2010: 449-4842020-12-22.
2PODOBAS A， SANO K， MATSUOKA S. A Survey on Coarse-Grained Reconfigurable Architectures From a Performance PerspectiveJ/OL. IEEE Access， 2020， 8: 146719-146743.
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