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与“芯片教父”Jim Keller一小时深度互动，与全球科技天团三天“脑力风暴” | EmTech 2019

百家作者：DeepTech深科技 2018-12-25 11:19:44

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说到计算机中的处理器，就不能不提 AMD 和英特尔这两家 CPU 处理器巨头。而今年 4 月底的一则消息引起了业界广泛关注，即曾经的 AMD 芯片架构师 Jim Keller 转投英特尔，并担任高级副总裁。

这个极富传奇色彩的天才架构师曾经两度进出 AMD，曾带领苹果走上使用自研芯片的道路，曾在特斯拉负责其 AI 芯片研发：他在 CPU 两巨头之间的辗转，以及在 PC 处理器、移动处理器、AI 芯片间的切换，并最终成就了他在全球芯片产业中“侠之大者”的尊崇地位，这一切还要从 DEC 开始说起。

Jim Keller 最早在 DEC（Digital Equipment Corporation）工作，DEC 过去是家非常著名的 RISC 指令集处理器设计公司，行业地位非常崇高，许多目前常用的指令集和总线设计概念可说多数出自 DEC。

图 | DEC Alpha 21164

Jim Keller 在 DEC 参与设计的 Alpha 21164 和 21264 处理器，更是被应用在许多大型主机中，比如中国超级计算机济南中芯的神威蓝光，就是采用此架构。但是 X86 藉由兼容性与开发简易的优势崛起，传统的 RISC 处理器逐渐式微， DEC 也在1998年落得出售的命运。

从 AMD K8 到苹果 A4

DEC 在 1998 年被康柏收购，Jim Keller 也在此年投奔 AMD，而在 AMD 的短短一年之间，便主导设计出 K7 以及 K8 架构。而 K8 架构中的多种指令集以及HyperTransport 总线设计，便是直接引入了他在 DEC 的设计经验。

图 | 基于 K8 架构的 Athlon 系列芯片

Jim Keller 虽设计出架构，但 AMD 藉此获得成功已经是好几年之后的事情。Jim Keller 并没有留下来见证 AMD 的成功，反而是早早离开去寻求人生当中的更大挑战。

在 1999 年，也就是加入 AMD 之后的来年，Jim 便离职前往 MIPS 芯片设计公司 SiByte。第二年 SiByte 便被博通收购。之后随着互联网泡沫的消失，博通的发展也日渐停滞。2004 年他离开博通，前往 PA Semi 从事低功耗芯片的设计工作。

图 | 苹果 A4 处理器

2008 年苹果收购 PA Semi，Jim Keller 因此转而为苹果效力，在他的领导之下，苹果成功自行研发了 A4 及 A5 两款处理器芯片，并从 iPhone 4 开始正式搭载，这也标志着苹果启动了使用自研芯片的战略。从之后的 A5X 到现在的 A12，苹果不仅降低了了元器件采购成本，更是在研发自主权、芯片性能等方面占尽先机。

重回 AMD：力挽狂澜发动“绝地大反击”

2012 年，渴望挑战的 Jim 再次回到境遇惨淡的 AMD。由于他离开之后 AMD 就没有什么值得一提的开创性产品，此时的 AMD 基本上只能靠着 Jim Keller 在 1998 年留下的“遗产”，一次次小幅度升级改版，只图能在市场上苟延残喘。

Jim Keller 回到 AMD 之后，便着手进行 AMD 真正意义的下一代芯片产品。2017 年面市的 Zen 架构在他的操刀之下，成为延展性极高的架构，而基于此架构的“咸鱼翻身”之作 Ryzen 系列 CPU，更是打得“牙膏厂”英特尔毫无招架之力；AMD 不仅市占节节攀升，股价也跟着水涨船高。

图 | AMD Ryzen 系列产品

当然，AMD 在经过多年的亏损之后，手上能利用的资源有限，Jim Keller 在 Zen 架构的设计重点就不是只有性能方面的改进，更重要的是，该架构还不能太浮夸，制造成本的控制是当务之急。由于当时 AMD 极度缺乏资源，因此产品的可量产性必须优先考量，若要更进一步在性能或功能上进行扩展，得等到成功重新建立 AMD 的获利能力之后。

Jim Keller 在架构设计方面，也已经考虑到往后 5 年甚至 10 年的架构变革以及性能提升和市场需求，所以 Zen 架构本身的延展性一开始也列为设计重点，当 AMD 成功获利，并获得更丰富的研发资本后，就能够重新配置芯片的架构设计，在 Zen 的框架下达到更好的性能表现。

图 | ZEN 架构

虽然 Zen 最初就是以成本和性能均衡的架构设计为出发点，使其在绝对性能方面还无法和英特尔架构相提并论，但是在相同的产品价格定位之下，AMD 能获得更好的表现。而凭借此一特性，AMD 成功在市场上反杀由英特尔垄断的处理器市场，确立了 AMD 处理器事业的获利能力，我们可以说，就是 Jim Keller 的出色工作与架构规划，AMD 终于脱离亏损的万丈深渊，不仅成功获利，甚至和英特尔站上了同一竞争基准线。

正如有人把 Jim Keller 描述成芯片领域的“秩序守护者”，在带领 AMD 走出困境后，他留下了架构，在最终产品出货之前，也就是 2015 年再度告别 AMD，踏上了全新的“冒险旅程”。

下一站特斯拉：AI芯片“大冒险”

离开了 AMD 的 Jim Keller 这次选择了特斯拉作为落脚之处。但当初他加入特斯拉的时候其实业界都很疑惑，毕竟在马斯克领导下的特斯拉是家非常奇怪的公司，他经营太空火箭运输事业，宣称未来人人都能上太空，甚至前往火星观光或殖民；经营能源事业，但违反企业经营常识的开放了大部分电池专利，希望大家共襄盛举；他制造全世界最好的电动车，而且因此涉足自动驾驶以及相关AI应用领域。但这些都和 Jim Keller 的专业都没有直接关系。

而在去年的 NIPS 大会上，特斯拉 CEO 伊隆·马斯克终于证实了这一猜测。马斯克在谈话环节中承认，Jim Keller 正在带领特斯拉开发自己的AI芯片。

图 | 马斯克承认特斯拉正在设计自己的 AI 芯片

自动驾驶的核心在于算力，而目前主流的自动驾驶计算达成方式，基本上都是以类神经网络的计算方式来达成，务求能实时对车辆所遭遇的现实行车环境进行学习、分析与处理，同时能耗也不能太夸张。

而回顾特斯拉的自动驾驶硬件架构选择，从最早的 Mobileye，到后来的 NVIDIA方案，其实都各自有不同的问题存在，比如说 Mobileye 的性能太弱，因此只能做到比较好的驾驶辅助，达不到所谓的自动驾驶标准。

图 | 黄仁勋和他的特斯拉

而新版 AutoPilot 采用 NVIDIA 的方案后，却又遭遇了两大困境，首先就是价格昂贵，导致汽车的制造成本因此增加不少，使得特斯拉汽车售价难以降低，对其市场普及目标造成阻碍。

另外，NVIDIA 的方案在能耗方面比较弱势，其最高端的 Driver PX Pegasus 功耗甚至达到 500W，而电动车对能部件能耗又是锱铢必较，如果能耗预算不能有效控制，那么续航里程就会大打折扣。后来特斯拉请 NVIDIA 为其定制特殊版本的 Driver PX 方案，虽然功能获得控制，但性能也同步大减，这对于特斯拉的完全自动驾驶计算需求又产生冲突。

短时间之内 NVIDIA 并无意针对功耗的弱点大幅改进，一方面 NVIDIA 方案的高贵可能也是无解的问题，因此马斯克就决定要开发自有的芯片，意图同步解决成本、能耗与性能这 3 个难题。

图 | 黄建勋在向马斯克展示AI超级计算机

马斯克原本就已经努力在推动 AI 的市场布局，虽然他认为AI最终可能会对人类社会产生冲击，但通过创立 OpenAI 实验室，把AI的应用导向对人类有益的方向发展。

自动驾驶自然也是整个 AI 大环境之下的重要应用方向，但自动驾驶所需要的 AI 计算更为严苛，除了能耗的限制，性能也要足够强大。

因此，马斯克邀请 Jim Keller 为其打造符合特斯拉需求的 AI 计算架构，该架构不能是单一面向的应用，也不能只在单一时间段发挥作用，而是要像 Zen 架构一样，在不同的时间点能够发挥不同的能力，而绝对性能表现更要能够随著时间演进，要是个能够随时间成长的计算架构，而更重要的，是必须能够符合在电动车环境之下的有限能耗预算。

对于 Jim Keller，马斯克坚信他可以打造出“世界上最好的 AI 定制硬件”，而随著 Jim Keller 离开特斯拉，业界也相信他在该公司的任务也已经告一段落，马斯克也在上一季的财务会议上透露，其自有 AI 计算架构将在 2019 年向世人揭露真面目，而据信，该自有 AI 计算架构将首先被用在新版 AutoPilot 中。

转战英特尔

一直找寻“有趣挑战”的 Jim 并没有停下他的脚步。今年 4 月，英特尔在其官方新闻中心发布了Jim Keller 将以高级副总裁的身份加入的消息，他将主要领导和负责英特尔的系统芯片的研发集成。外界猜测，Jim 的加入可能会为服役多年的 x86 架构带来新的基因。