2020年04月11日 | 英特尔中国研究院长宋继强：驱动智能时代技术创新

如今，随着越来越多的物和设备变得像一台台“计算机”，整个产业已经从万物数字化、万物互联、万物移动化、万物云化进入到万物智能化阶段。在英特尔公“智存高远，IN擎未来”为主题分享会上，英特尔中国研究院院长宋继强从当前计算创新何未来计算探索两大方面为我们讲述在智能时代下的技术应该如何变革。

过去二十年到未来的五年，数据的量和质都在发生变化，从规模、形态到处理需求都在发生巨大的变革。第一，数据量呈指数级爆发。第二，数据形态日趋多样化。第三，数据实时处理的需求也在不断增长。

五十多年以来，英特尔一直致力于构建技术基石，引领计算的创新发展。面向数据时代，我们正在加速这一旅程。一方面，英特尔立足当前，基于六大支柱持续推动计算创新演进。另一方面，英特尔着眼未来，长远布局神经拟态计算、量子计算等新型计算研究。英特尔正以指数级创新，驱动智能时代的创新变革。

立足当前：构建技术基石，驱动智能创新

自2018年底，英特尔基于制程和封装、XPU架构、内存、更快捷的互连、安全，以及集成一切的软件为六大支柱，持续推动计算创新演进，不断扩展产品领先性。并将AI功能贯穿于设计的各个环节。凭借世界一流的执行力，英特尔全面引领六大技术领域的创新。基于六大支柱构建的强大基石，我们有能力创造最佳的技术与产品，支持客户进一步创造更加出色的产品与体验，并最终帮助用户在数据时代实现更大的成功。

下面来看看，英特尔在那些方面推动者技术的进步：

制程工艺回归两年的更新周期；

1.新一轮10纳米产品正陆续问世，7纳米产品进展良好，预计2021年首发新品；

推出全新Xe架构，实现统一架构、多个微处理器架构；这是一个非常灵活且扩展性很强的统一架构，还可以分成多种微架构。它的应用领域非常广泛，包括百亿亿次高性能计算、人工智能深度学习与训练、云服务、多媒体编辑、工作站、游戏、轻薄笔记本、便携设备等。

2.发布EMIB、Foveros、Co-EMIB先进封装技术，赋予芯片设计更充分的灵活性；

宋继强介绍，EMIB，可以想象是在一个水平层有很多种不同功能的芯片，但并不是互相之间拉很多线进行连接。只有一个米粒大的芯片嵌入其中，提供高带宽、低功耗的连接。这是一个2.5D的封装技术。Foveros，好比是在盖高楼，在垂直方向上用好几种新的技术让它提供高带宽、低功耗的芯片连接。英特尔Foveros 3D堆叠封装技术，可以通过在水平布置的芯片之上垂直安置更多面积更小、功能更简单的小芯片来让方案整体具备更完整的功能。除了功能性的提升之外，Foveros技术对于产业来说最迷人的地方在于他可以将过去漫长的重新设计、测试、流片过程统统省去，直接将不同IP、不同工艺的各种成熟方案封装在一起，从而大幅降低成本并提升产品上市速度。

3.借助oneAPI、XPU、互连、封装，软硬结合实现性能指数级提升，推动超异构计算落地；

4.英特尔在计算方式、连接方式以及存储方式三个领域全面布局未来：

计算方面，英特尔推动神经拟态计算、量子计算的研究；

连接方面，英特尔推动硅光等研发和应用；

存储方面，内存和计算资源更近地结合在一起，让大规模数据处理的效率攀升。

布局未来：探索前沿计算，应对未知挑战

除了这些创新的技术以外，英特尔正在对量子计算、神经拟态计算等前沿计算领域进行布局。对于神经拟态计算、量子计算这样的前沿领域，要具备长远的眼光和大量的投资。这是英特尔始终坚持在做的事情。

Loihi的诞生

传统的CPU、GPU特别擅长处理人难以处理的大规模、大数据量的并发计算。但是，随着技术的发展和应用领域逐渐扩展，我们会逐渐要求计算机的处理模式趋向于像人类一样不需要大量数据，也不需要预先标注好的数据训练它。应对这种挑战，我们就要需要全新的架构，同时还需要把能效比大幅度提高。

2017年9月，英特尔为此推出代号为Loihi的第一款自主学习神经拟态芯片加速人工智能发展。

2018年3月，宣布成立英特尔神经拟态研究社区（INRC），这是一个涵盖学术、政府和行业研究团体的合作伙伴网络，推进“LOIHI”测试芯片。

2018年12月，英特尔公布神经拟态研究进展，推动架构、软件和系统的改进。

2019年7月，英特尔宣布代号为“Pohoiki Beach”的800万神经元神经拟态系统已经可以供广大研究人员使用，它包含64块Loihi研究芯片。

2019年11月，INRC迎来首批企业成员，《财富》世界500强企业埃森哲、空中客车、通用电气、日立加入。

2020年3月，《自然-机器智能》（Nature Machine Intelligence）杂志论文展示了英特尔神经拟态研究芯片Loihi能嗅出10种危险化学品的气味。为达到同样准确率，传统解决方案学习每类气味需要3,000倍以上的训练样本。

2020年3月，英特尔推出迄今为止开发的最大规模的神经拟态计算系统Pohoiki Springs，包含768块Loihi神经拟态研究芯片，将提供1亿个神经元的计算能力。

宋继强介绍，基于Loihi芯片可以设计出更大规模的系统，让它具备更强的学习能力和处理更复杂的学习应用。在最早期英特尔把4块Loihi主板联结在一起，然后进展到可以用32块、64块，如今英特尔能够把768块Loihi芯片集成在一起，做成一个大规模的神经拟态计算系统，这个系统可以在5个机箱大小的尺寸里去集成768块芯片，以500W的功耗执行大规模的深度学习、神经拟态学习的应用。

量子计算——赋能智能化变革的全新计算模式

量子计算是用量子比特相互纠缠实现性能的指数级提升。 与其它厂商不同，英特尔正在研究多种量子位类型，其中包括超导量子位，以及英特尔独一无二的路径——硅自旋量子位。开发商业上可行的量子系统也一直是英特尔关注的焦点。

2015年9月，英特尔投资5000万美元推进量子计算相关研究。

2017年10月，英特尔携手QuTech成功测试新型17量子位超导计算芯片。

2019年1月，英特尔宣布已经向QuTech交付了首个49量子位超导量子测试芯片，研发代号为“Tangle Lake”。

2019年2月，英特尔、Bluefors和Afore合作推出量子低温探测仪，推进量子计算进展。

2019年12月，英特尔发布代号为“Horse Ridge”的首款低温控制芯片，以加快全栈量子计算系统的开发步伐，推动实现商业上可行的量子计算机。

2020年2月，英特尔发布研究报告，概述了低温量子控制芯片Horse Ridge的关键技术特点：可扩展性、灵活性和保真度，体现了量子实用性。

宋继强将将量子计算商业化比作为“极限攀岩”，那么这个过程才刚刚启程。现在关注的焦点是如何构建能够用于解决棘手挑战的系统，即“量子实用性”。只有在成千上万个量子位可靠运行的情况下，量子计算机才能比超级计算机更快地解决实际问题。换句话说，业界要开发出这种规模的功能性量子处理器可能还需要数年时间，以及很多工作要做。

英特尔围绕着创造更好更稳定的量子位，以及提升多个量子位同时的连接和测试这几大方向努力钻研。这一块对于英特尔而言属于前沿探索，不会让其与目前的架构创新产生冲突，它是一个互补的探索。

内存和存储模式的革新

当我们的计算需要很多的数据时，就必须要通过内存总线去访问数据，这就会造成我们可能在较近的位置找到数据，要去远端的内存去找，会造成大量的计算等待。如果能将数据和计算非常紧密地放在一起，就可以大大减少对内存通道的冲突。所以说，将计算靠近内存的核心是非常关键的。

硅光通信

现在在内存之间传输数据要求带宽又大、功耗又低。光通信是现在用得比较多的技术，但是光通信和电子器件结合的时候，通常还需要一些分立器件去将它连接起来进行转换，这个器件会比较耗体积，也会损失一些传输的效率。如何将它集成在一起，形成一个一体封装的硅光系统，也就是说把它的电和光的转换封在一个芯片封装当中，是一个非常重要的事情。

英特尔的技术之道

追求探索实效与探索的平衡，与合作伙伴一起进行开放式创新是英特尔技术发展的宗旨，作为一家拥有长期战略的公司，不仅要着眼于未来革命性、前瞻性的研究，还注重将科研成果及时地转化到创新产品中去。因此，英特尔在前瞻性研究和科技成果转化之间进行钟摆式发展，去达到一个探索和实践的平衡。

总之，英特尔始终推动指数级创新来驱动“智能X效应”，应对未来数据各种变化挑战。六大技术支柱不仅是英特尔推动自身创新的技术引擎，还是驱动行业智能变革的原动力。英特尔将继续围绕计算、存储和通信等各个领域进行前瞻性布局，并不断取得突破，应对人类和社会未知挑战。