日本要想確保芯片供應(yīng)并鞏固國防，就必須建設(shè)尖端的半導體工廠和AI技術(shù)。日本將領(lǐng)導國家AI/RISC-V/芯片項目的任務(wù)交給了加拿大初創(chuàng)公司Tenstorrent。

日本面臨的芯片制造挑戰(zhàn)是巨大的。要在2027年之前在其初創(chuàng)代工廠Rapidus推出2nm制程技術(shù)，需要付出巨大的努力和投資。

歷史上日本政府領(lǐng)導的許多國家科技項目都以失敗告終，因此最近像Rapidus這樣的頭條新聞，讓日本的一些行業(yè)觀察者不寒而栗。

然而，最近的半導體制造設(shè)備供應(yīng)商和EDA供應(yīng)商的一些動向表明，合同正在簽訂。硬件和軟件工具正在運往札幌，Rapidus正在那里建造一座工廠。

日本科學家和工程師正在紐約接受IBM研究人員的培訓，IBM研究人員在2021年率先開發(fā)出全球第一個2nm節(jié)點芯片，這在當時是一項突破。但IBM卻從未將其商業(yè)化。

總之，無論人們對日本的芯片雄心持何種看法，日本政府正在向世界其他國家的技術(shù)供應(yīng)商提供高達1000億美元的真金白銀。

日本的預(yù)算將覆蓋從日本的基礎(chǔ)材料化學開發(fā)到先進封裝，一直到代工本身的整個產(chǎn)業(yè)鏈。

由Jim Keller領(lǐng)導的RISC-V和AI計算初創(chuàng)公司Tenstorrent成立于2016年，本周宣布與日本LSTC（Leading-edge Semiconductor Technology Center）達成“多層次合作協(xié)議”。

與Rapidus一樣，LSTC也是由日本經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省（METI）構(gòu)想和資助的。

日本經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省認為“下一代半導體是一項核心技術(shù)，將帶來量子技術(shù)和AI等重大創(chuàng)新”，因此Rapidus和LSTC都是取得進展的支柱。

日本以往的國家項目往往強調(diào)“全日本”的團隊努力。但經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省已經(jīng)認識到，要恢復日本半導體產(chǎn)業(yè)的競爭力，離不開國外研究機構(gòu)和產(chǎn)業(yè)界的大力協(xié)助。

為什么是Tenstorrent？

日本政府認為，Tenstorrent擁有國內(nèi)產(chǎn)業(yè)所需的技術(shù)，這樣才有希望實現(xiàn)AI的未來。這兩個關(guān)鍵是Tenstorrent強大的RISC-V處理器內(nèi)核和目前正在構(gòu)建的新型多供應(yīng)商chiplet生態(tài)系統(tǒng)。

Tenstorrent的工程團隊由傳奇的芯片架構(gòu)師兼CEO Jim Keller組建，他曾在AMD、Intel、Apple和Tesla實現(xiàn)了商業(yè)上成功的芯片產(chǎn)品。Tenstorrent發(fā)言人援引Keller的聲譽和Tenstorrent在開發(fā)AI、RISC-V CPU IP和芯片方面的專長，說到：“我們往往會超越自己的身量”。

Tenstorrent RISC-V產(chǎn)品首席架構(gòu)師Wei-Han Lien說，日本政府為LSTC-Tenstorrent合作提供的資金雖然沒有公開，但“數(shù)額巨大”。

Lien是Keller的門徒。Keller在Apple工作時，Lien曾領(lǐng)導著一個30多人的設(shè)計團隊，從零開始定義了兩款革命性的蘋果iPhone/iPad應(yīng)用處理器，A6和A7 CPU項目。

如今，Lien領(lǐng)導著一個架構(gòu)團隊，為Tenstorrent用于AI和高性能計算的異構(gòu)高性能計算平臺定義高性能RISC-V CPU、結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)緩存和高性能內(nèi)存子系統(tǒng)。

Tenstorrent表示，日本項目的意義重大，足以讓投資者“非常興奮”。

與日本LSTC的合作包括Tenstorrent的RISC-V處理器內(nèi)核IP、其定義的LPDDR chiplet組、包含PCIe以太網(wǎng)和DMA引擎功能的I/O chiplet。Tenstorrent的設(shè)計專長是連接日本LSTC開發(fā)的AI加速器并將其轉(zhuǎn)化為可根據(jù)AI應(yīng)用擴展的功能芯片的關(guān)鍵。

簡而言之，這不僅僅是一份IP合同。Tenstorrent正在深入?yún)⑴c幫助LSTC定制Tenstorrent的技術(shù)，并為包括汽車、機器人和邊緣AI在內(nèi)的AI應(yīng)用開發(fā)“可組合”的chiplet。日本市場所需的AI芯片種類繁多、數(shù)量巨大，這將使Rapidus晶圓廠在未來忙得不可開交。

交易的三個影響

該聲明涉及三個問題：1）日本已經(jīng)開發(fā)出了自己的AI加速器；2）日本將在Tenstorrent的chiplet生態(tài)系統(tǒng)上下注；3）日本已承諾采用RISC-V。

日本顯然已經(jīng)有了AI加速器，這是LSTC與東京大學合作，歷時四年開發(fā)出來的。LSTC已開放其仿真引擎，許多研究人員和工程師已經(jīng)在使用它。現(xiàn)在，日本希望把它變成真正的芯片。

Tenstorrent RISC-V內(nèi)核處理器和“子系統(tǒng)”chiplet將協(xié)助日本團隊完成這一項目，并與日本加速器配合使用。

其次，日本對Tenstorrent的chiplet生態(tài)系統(tǒng)充滿信心。

Lien強調(diào)說：“這個項目最重要的部分是chiplet生態(tài)系統(tǒng)。Chiplet可以基于行業(yè)標準PHY，但這只是第一步。一個chiplet要想與其他chiplet兼容，就必須定義上面的鏈路層和協(xié)議。

以電源管理為例。“這需要非常全面的思考。集中式電源控制器如何與其他控制器通信，以便它們能夠發(fā)出指令并收集系統(tǒng)其它部分的反饋？”對于日本團隊開發(fā)的AI加速器來說，遵循Tenstorrent的chiplet規(guī)格變得至關(guān)重要。AI加速器和Tenstorrent的RISC-V處理器內(nèi)核需要在滿足熱量和功耗要求的同時進行連貫通信。

在公開市場上人們對實現(xiàn)樂高積木式的chiplet的終極夢想依然存在。但Tenstorrent認為，在行業(yè)達到這一目標之前，它需要一個多元的chiplet生態(tài)系統(tǒng)，即使這只涉及兩個組織。

Lien表示，他認為這“可能是實現(xiàn)大家一直在談?wù)摰腸hiplet愿景的第一個項目”。 他還說：“這個項目有明確的目標，而且有實際的成功機會。它是人們所談?wù)摰腸hiplet的真實示范。”

那么，時間表是什么呢？

“我們目前正在進行架構(gòu)定義，基本上決定系統(tǒng)如何兼容，總線是什么樣的，連接器是什么樣的……這將在今年完成。到2025年年中，開始執(zhí)行。我們將開始鋪設(shè)RTL并實施它們。到2027年年中，芯片將開始生產(chǎn)。”

Tenstorrent交易的第三個含義是，日本政府決定基于RISC-V而不是Arm打造日本的CPU專業(yè)技術(shù)。據(jù)報道，日本希望推動RISC-V的采用，同時培養(yǎng)日本工程師在RISC-V內(nèi)核方面的設(shè)計專長。

政治野心

在一些觀察者看來，日本雄心勃勃的AI/半導體發(fā)展計劃與其說是一個商業(yè)上可行的商業(yè)計劃，不如說是一個國家的虛榮心項目。畢竟，這些項目依賴于LSTC和Rapidus，而這兩家公司都得到了政府資金的大力支持。

盡管如此，我們還是有必要反思一下，為什么日本政府認為這項工作的成功至關(guān)重要。

華盛頓在其芯片法案中預(yù)留了390億美元，用于在美國建造、擴建或更新半導體生產(chǎn)設(shè)施。其目的是建立美國的半導體產(chǎn)業(yè)，同時減少對東亞制造技術(shù)的依賴。

該法案的導火索是新冠，因為它曾極大地破壞了芯片生產(chǎn)和供應(yīng)鏈。

此后，其他國家也制定了不同版本的芯片法案，不僅尋求穩(wěn)定半導體供應(yīng)鏈以促進經(jīng)濟增長，還將其視為國家安全問題。

一位臺灣芯片公司高管曾說：“歸根結(jié)底，芯片法案不僅關(guān)乎芯片生產(chǎn)，還關(guān)乎AI。如果沒有自己的AI技術(shù)和制造AI芯片的能力，各國政府就會發(fā)現(xiàn)，保護自己變得越來越困難。”

與已擁有很多AI巨頭的美國相比，日本還有很長的路要走。在Tenstorrent身上，日本看到了可以更快順應(yīng)全球AI趨勢的載體。

Lien說，要贏得AI市場，高性能CPU和AI方面的專業(yè)知識至關(guān)重要。Tenstorrent兩方面都具備。“這就是為什么每個人都想和我們談?wù)劇薄?/p>

Lien表示，印度也正在開展與日本RISC-V計劃類似的項目。

Plan B

日本并沒有把所有雞蛋放在一個籃子里，沒有只是讓Rapidus從事國產(chǎn)芯片生產(chǎn)，LSTC從事基于RISC-V的AI芯片生產(chǎn)。

上周，TSMC在日本開設(shè)了第一家工廠。日本首相Fumio Kishida通過視頻連線宣布向TSMC提供48.5億美元的補貼，用于在熊本建設(shè)第二座晶圓廠，從而使晶圓廠的總投資額達到80億美元。

據(jù)報道，TSMC正在日本進行第三座晶圓廠的選址，可能在大阪。人們紛紛猜測，日本政府是在對沖賭注，萬一Rapidus的2nm計劃失敗了，就會與TSMC合作。

據(jù)報道，SoftBank的孫正義正在尋求1000億美元的資金，以建立一家在AI芯片領(lǐng)域與Nvidia等公司競爭的企業(yè)。這家新公司的代號為“Izanagi”（取自日本的創(chuàng)世神之一），將與SoftBank去年分拆上市的Arm合作。SoftBank仍持有Arm約90%的股份。

日本能否在基于2nm chiplet的邊緣AI處理器項目上取得成功，取決于Rapidus和LSTC的成功與否。與Mitsubishi和Hitachi等傳統(tǒng)企業(yè)集團相比，這兩家新成立的公司都顯得微不足道。但是，日本領(lǐng)導人放棄了單打獨斗的民族主義傳統(tǒng)，似乎學到了重要的一課。在獲取和開發(fā)必要的技術(shù)時，向世界其他機構(gòu)尋求幫助和倚重是沒有問題的。




審核編輯：劉清