后摩爾時代，現(xiàn)有馮諾依曼計算系統(tǒng)采用存儲和運算分離的架構，存在“存儲墻”與“功耗墻”瓶頸，嚴重制約了系統(tǒng)算力和能效的提升。為了打破這種制約，提高芯片運行的效率，神經(jīng)擬態(tài)、模擬/模數(shù)混合計算和感存算一體相互交叉的技術應運而生。

而九天睿芯是世界領先的將這幾個領域的技術融合的很好并且開始商用化的公司，正為國內(nèi)后摩爾方向技術突破作出特色貢獻。

最近，芯八哥“走進產(chǎn)業(yè)鏈”欄目記者采訪了九天睿芯聯(lián)合創(chuàng)始人兼首席技術官楊曉風博士，探討在后摩爾時代下的背景下，九天睿芯當前的發(fā)展情況及對感存算一體創(chuàng)新架構演變的看法。

模擬和AI雙戰(zhàn)略驅(qū)動，語音處理芯片ADA100已經(jīng)大規(guī)模量產(chǎn)

據(jù)了解，九天睿芯成立于2018年，致力于高性能模數(shù)混合感存算芯片的設計、銷售，是全球新型感存算一體架構技術領域的領導者。

“我們現(xiàn)在產(chǎn)品主要分了兩個大的方向，一個是高性能模擬，即我們的高速ADC的產(chǎn)品；另一個是AI方向，就是我們的感存算一體相關的產(chǎn)品。按照定義的不同，感存算其實又可以分為兩部分，一部分是感知，目前我們有自己的一些信號處理的技術。另一部分是存算，就是基于技術創(chuàng)新把存儲和運算放在一起的一個存算一體的架構?！?楊曉風對芯八哥記者介紹道。

經(jīng)過持續(xù)多年的研發(fā)，九天睿芯AI方向已經(jīng)形成多個系列產(chǎn)品，其中又以ADA100語音處理芯片和ADA200視頻處理芯片為代表。據(jù)公司透露，ADA 100等效算力為1Gops，最低功耗為20uW，僅同性能數(shù)字芯片十分之一的功耗，三分之一的成本，目前該產(chǎn)品已經(jīng)實現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)出貨，廣泛應用于可穿戴、AR/VR、AIoT設備等場景。

作為九天睿芯當前階段的主打產(chǎn)品，ADA100除了功耗和成本的優(yōu)勢外，其芯片面積也比競品更小，可以直接合封在麥克風里面。 楊曉風指出：“公司在麥克風合封這一塊，已經(jīng)和歌爾股份、共達電聲等行業(yè)TOP客戶進行了深度合作，預計今年會有百萬級別的一個銷量，在供應鏈問題解決后，明年的銷量應該可以達到千萬級別?！?/span>

共達電聲攜手九天睿芯聯(lián)合發(fā)布智能麥克風

資料來源：共達電聲

此外，九天睿芯首款視覺應用的感存算一體新型架構計算芯片ADA20X于2021年5月已經(jīng)流片成功，可同時支持基于幀的相機和事件相機的處理。據(jù)公司介紹，ADA200是一個4T的神經(jīng)網(wǎng)絡的處理芯片，相比傳統(tǒng)數(shù)字芯片，ADA200具備更低功耗以及超高的能效比（20Tops/W），驗證完之后，在明年中旬就會進行出貨，主要應用在IOT或者AR/VR等對功耗要求比較高的場景。

值得一提的是，除了AI芯片外，九天睿芯應用于高精密儀器、車載激光雷達的高性能模擬芯片也即將量產(chǎn)。“我們高性能模數(shù)轉換器ADC已經(jīng)完成了mbw驗證，現(xiàn)已研發(fā)的兩顆芯片的精度和采樣速率達到了500MSps/3GSps，14bit，均在國內(nèi)處于研發(fā)領先期，即使和國外大廠的競品相比，也基本上不落下風?，F(xiàn)在已經(jīng)準備向客戶送樣，預計明年年初就會開始批量出貨。” 楊曉風說道。

以“ASP+ADC+ADA”的形式實現(xiàn)架構創(chuàng)新，立志做智能時代的感存算架構芯片引領者

九天睿芯的神經(jīng)擬態(tài)感存算一體架構作為集成電路后摩爾時代新型架構之一，是基于類腦計算，通過模數(shù)混和的形式，以實現(xiàn)感存算一體的功能。

不過，九天睿芯設計的芯片從思路上與傳統(tǒng)方式有所不同，其采用的ASP（Analog Signal Processing）+ ADC + ADA（Analog Digital Acceleration）的架構芯片將感、存、算集合為一體,通過直接在原始模擬信號中實時處理傳感器數(shù)據(jù)以及使用在內(nèi)存中做混合信號計算，來突破傳統(tǒng)信號采樣頻率的限制以及馮諾依曼架構的 “內(nèi)存墻”瓶頸，從而根據(jù)應用需求提高計算的面積效率、能量效率或者時間效率。

九天睿芯感存算一體架構

資料來源：九天睿芯

“這個技術創(chuàng)新其實可以追溯到我們創(chuàng)始人團隊在博士期間做的一些科研性項目。當時是做模擬預處理，就是說傳統(tǒng)的信號鏈是把原始傳感器信號經(jīng)過ADC轉成一些數(shù)據(jù)，然后進行一些DSP的信號處理，最后再做一些NPU的那種算法推理?！?楊曉風分析稱，“我們是把DSP和ADC都集成在我們的ASP上，通過我們的模擬預處理的技術，可以在節(jié)省功耗的同時讓面積也進一步縮小。和傳統(tǒng)的數(shù)字芯片相比，其功耗和面積就會降至原來的1/3或者1/5的水平?！?/span>

這樣的架構創(chuàng)新雖然看起來很有吸引力，但實際操作起來技術壁壘卻相當高。

楊曉風表示，要實現(xiàn)ASP+ ADC + ADA架構其實工藝處理起來非常復雜，難度要比傳統(tǒng)架構更高。因為它是一個數(shù)模混合的芯片，數(shù)模混合會比傳統(tǒng)的數(shù)字芯片更難。因為你要控制良率、工藝、溫度、電壓變化的情況下，還能達到比較高的性能，需要具有模數(shù)混合電路、存內(nèi)計算、卷積計算等多領域的綜合性思維以及極具創(chuàng)新的研發(fā)團隊才能有所突破。

值得強調(diào)的是，經(jīng)過九天睿芯研發(fā)團隊不懈的努力，基于該創(chuàng)新架構的產(chǎn)品不但已經(jīng)落地，而且產(chǎn)品還打入了眾多頂級客戶的供應鏈體系。公司還透露，通過架構創(chuàng)新后，能夠讓設計出來的芯片產(chǎn)品不再嚴重依賴于傳統(tǒng)數(shù)字芯片對晶圓制程工藝節(jié)點的需求——即在相同的制造工藝下，公司的感存算一體芯片能夠在功耗、性能、體積等指標上優(yōu)于同行競品。

“孔雀人才”創(chuàng)始團隊，已獲億元產(chǎn)業(yè)和政府引導基金投資

眾所周知，集成電路設計行業(yè)屬于技術密集型行業(yè)，產(chǎn)品升級換代及技術迭代速度較快，持續(xù)的研發(fā)投入、技術升級及新產(chǎn)品開發(fā)是保持競爭優(yōu)勢的重要手段。而要實現(xiàn)產(chǎn)品和技術的不斷更新迭代，一個優(yōu)秀的研發(fā)團隊不可或缺。

談及研發(fā)團隊，九天睿芯的陣容可謂是非常豪華。據(jù)了解，目前公司在深圳、上海、成都、瑞士合計團隊人員近百人，成員均畢業(yè)于世界名校，如瑞士聯(lián)邦理工、新加坡南洋理工大學、清華大學、北京大學、澳門大學等。除了由7位青年科學家組成的深圳市孔雀人才團隊外，其他核心成員也曾就職于TI、ADI、海思、IMEC、Qualcomm、意法、瑞昱等半導體知名企業(yè)，在芯片設計開發(fā)、計算架構及深度學習等領域擁有10年以上的工作經(jīng)驗。

九天睿芯研發(fā)團隊學習及工作背景

資料來源：九天睿芯

技術研發(fā)方面，目前公司的研發(fā)主要包括模擬、數(shù)字、驗證、算法等幾個領域?！俺擞布?，軟件也有10個人左右的團隊在做?！睏顣燥L表示，“我們把一些參考算法給到客戶，這樣他們在使用我們芯片的時候，就會更容易上手?！?/span>

在談及研發(fā)重點時，楊曉風指出，未來公司的研發(fā)重點還是會在ADC和AI上。因為ADC不一樣的精度、采樣速率、帶寬等指標有很多，它其實可以延伸很多產(chǎn)品出來。現(xiàn)在我們只是做了1-2款高速ADC產(chǎn)品，后面我們也會做一些中等采樣率、中等精度的ADC去覆蓋不同的產(chǎn)品，讓客戶有更多的選擇；然后AI這一塊，因為算力和復雜度呈正相關，算力越高的產(chǎn)品，意味著它的復雜度將呈指數(shù)增長，所以我們的主要的規(guī)劃是從小中算力再往大的算力上去做。

值得注意的是，半導體行業(yè)除了是技術密集型行業(yè)和人才密集型行業(yè)外，也是典型的資本密集型行業(yè)，燒起錢來也是毫不含糊。如果要研發(fā)更大算力的產(chǎn)品，對資金的需求也會相應的水漲船高。

“現(xiàn)在其實整個行業(yè)競爭也是比較激烈，你要吸引人才，就得在待遇各方面都要有所提高，因此公司在人力成本的費用一直以來都比較高。除了人力成本外，隨著半導體上游成本不斷向下游轉移，公司在采購端的成本也越來越高。因為現(xiàn)在上游供應商都在漲價，包括流片、代工、封裝等成本都在上漲，整個行業(yè)其實都是處于一個成本上升的一個狀態(tài)。在這樣的背景下，如果我們想要把過程走的快一點，那么就需要大量的資金作為支撐。” 楊曉風說道。

記者了解到，雖然九天睿芯成立較短，但是憑借著優(yōu)秀的創(chuàng)始團隊和經(jīng)過市場檢驗的產(chǎn)品，已經(jīng)獲得了眾多行業(yè)內(nèi)有影響力的資金認可。據(jù)公司介紹，此前公司就獲得了由韋豪創(chuàng)芯和浦東科創(chuàng)聯(lián)合領投，華義創(chuàng)投、磐纏投資以及上海物樞跟投的億元級A輪融資，主要用于新產(chǎn)品研發(fā)和人員擴充方面。

楊曉風指出：“我們現(xiàn)在的股東除了創(chuàng)始人劉洪杰博士外，主要是一些產(chǎn)業(yè)資本和政府引導基金。比如產(chǎn)業(yè)資本有摩爾半導體產(chǎn)業(yè)投資基金、韋爾股份等；政府引導基金主要有深圳政府引導基金、義烏金控、浦東科創(chuàng)等，此外還有陸奇博士奇績創(chuàng)壇創(chuàng)業(yè)營數(shù)百萬Pre-A輪投資。在上一輪融資后，目前我們也緊接著在做下一輪的融資，為公司明年大規(guī)模上量做準備?！?/span>

在談及未來的展望時，楊曉風表示，公司未來主要還是針對高性能模擬產(chǎn)品ADC和AI兩大業(yè)務去拓展，ADC主要是覆蓋更多的應用場景，而AI方面會支持更多傳感器，然后圍繞著算力和能效比繼續(xù)去優(yōu)化，通過技術和工藝的更新往應用場景還有客戶需求去不斷迭代我們的產(chǎn)品。

“公司未來的愿景是成為智能時代的ADI，因為ADI所擅長的就是模數(shù)混合信號芯片，而九天睿芯的混合信號感存算一體芯片是這些傳統(tǒng)混合信號芯片的延伸。” 楊曉風補充最后說道。