各位嘉宾，下午好！很荣幸能够在这里交换一下我的一些想法。我今天报告的题目是“晶上系统赋能新一代信息基础设施”。

大家知道，最近新基建是一个热词，而信息基础设施又是新基建的主要内容，我们现在就会想一个问题，新基建到底新在什么地方？新基建是不是需要有内涵？今天我想来谈一下新基建需要赋能新内涵。

晶上系统赋能新一代信息基础设施，大家听起来不是很熟悉，下面我会用20分钟的时间来回答这些问题。

首先我想谈一下新基建呼唤新未来。八个方面的内容面临四大挑战，为了不让新基建成为新瓶装旧酒，新瓶的新酒是什么？我们首先来看问题，四大挑战的第一挑战，数据增长的速度已经远远大于计算和存储摩尔定律的速度，全球数据圈的数据积攒情况，右边是数据在呈几何级的增长，算力的速度在放缓，大概呈线形，甚至还不到线形，剪刀差越来越大。

第二个挑战就是大规模的系统采用堆砌式的工程技术路线已经难以为继。对于工程技术路线它的功耗、时延在不断提升，性能、效能在不断的下降。我记得河南省省长说过，上海不搞E级机，因为上海没有那么多电来喂饱一个E级机。

第三个挑战就是工艺进步对单芯片计算性能的贡献率已经不再显著了。整个芯片的发展史不断的从粗的到细的，摩尔定律大家都知道已经持续了许多年，但是这个定律的效率在放缓。我们可以看到，整个计算机芯片的性能40年来的变化图就是右图的表现，一个最大的问题，工艺进步对计算性能的提升大概每年在3%左右，远远不是摩尔定律24个月或者18个月翻一番的概念了。从主要依赖工艺进步，要向主要依赖体系结构创新转变，已经成为一个时代必然的趋势。

挑战四，就是新基建面临更为严峻的网络安全威胁。我们知道5G也好，数据中心也好，边缘计算也好，工业互联网也好，这些信息基础设施将跟家开放，服务更加集约化，微循环为主，在形成产业链更加多元化，将会面临一家更加多元的内生安全问题和海量未知的安全威胁。云上出了僻陋以后损失不是个人的，小偷可能偷了一窝一批，甚至偷了全国。5G也是一个热门的词，5G未知威胁安全的问题根本就没有解决，或者说完全没有解决。我们搭上5G，将面临严重的未知安全威胁。所以新基建将呼唤新技术内涵，新瓶装旧酒是不行的。

未来要搞清楚这些问题，我们需要理清一下技术趋势和产业方向。首先看一下技术趋势。计算，特别是服务一半架构体系的计算，已经持续了几十年，我认为还可以持续很长一段时间。但是，领域专用软硬件协同计算将成为未来主要的发展方向。同样，软件定义硬件或芯片，我们以前知道软件定义这个软件定义那个，现在软件定义硬件和芯片也将成为一个主流，特别是晶圆级芯粒拼装集成，左边的图是不用切片的晶圆，直接用晶圆做系统，而不是用芯片做系统。

产业方向，云化的服务，无论是5G也好，还是数据中心也好，云化的服务和大数据的处理需求，以及人工智能的服务要求，这是我们看到的产业方向，这是技术趋势。新基建需要有新内涵，这个内涵绿色节能，5G如果达到现在4G的覆盖率，如果是中国移动，大概每年的电费要付1000多亿。

内生安全功能，如果我们附加的安全措施，护不住现在的新基建。

高效智能的计算。我们将要从传统的虚拟计算向便捷的智能计算来转变，我们的计算模式将发生变化。

这个是钱学森先生，他提高体系结构创新非常重要，认为结构决定功能，结构决定性能，结构决定效能，结构决定安全。在这样的情况下，我们可以看到基于纯算分离的结构，也就是单一形态的计算、存储、通性分离的网络，向多模态转变。

A等于P+I，P就是处理单元，但是互联关系我们重视的不够，或者说没有给予必要的重视，这两个是体系结构的核心，也解决注入了P而忽视了I。

在这样的基础上，我们团队经过了长期的研究，提出了软件定义体系的结构。左图是现有的体系结构，这是一个刚性体系结构，这个刚性的体系结构要适应各个领域，怎么办呢？人类又想出一个办法，叫虚拟化，使得这个计算比较的适应上面的不同应用，我们现在就是这个模式，包括我们的云、数据中心、5G。可是未来是要体系结构去适配应用，我们要做一个合脚的鞋子。

在这样的情况下我们推出了三大基础技术，一个是基于软件定义的宏算粒SDP，还有软件定义的存储技术SDM以及软件定义的多斜嵴网络SMN。软件定义，领域专用软硬协同处理构造拟态计算。

下面我谈一下SDSOW就是赋能新基建是一个什么想法。

这张图大家可以看到，从半导体技术的发展的整个轨迹来看，在每一个时代都有它标志性的事件。当晶体管发明的时候，在收音机盛行的时候晶体管是标志。到了70年代的时候，小型计算机又成为我们的一个标志性成果，包括移动通信，模拟的，GSM，到90年代的时候，PC、英特尔出来的时候我们用奔腾的CPU，又有3G，发明了FET，到了移动通信的时候有CPU的，有NPU的，XPU，于是我们在想，在AI和5G时代会有什么样的新物种出现呢？应该有一个标志性事件出现，这就我们的问题。

这是摩尔定律，摩尔定律的本质是单位体积和单位功耗处理密度的增长。现在我们面临的困局是什么？工艺节点持续进步逼近物理极限。工艺进步已经从7纳米，5纳米，3纳米，未来可能是1纳米，再可能进入量子时代。我们知道芯片越做越大，做大的芯片所带来的问题，它的合格率低了，所以我们可以看到左图是大芯片，合格率只有35.7%。

困局三，高级封装技术正在遭遇散热或规模瓶颈。那怎么办？我们看到在三维空间都装腔了，量子墙，在二纬碰到一个良率，合格率的墙，三维碰到一个封装散热密度墙。三个纬度上都开始撞墙。

如何立足国情扬长避短，谋求于美国同位乃至错维竞争？怎么样后发优势？新结构、新计算、新互联、新工艺，来构建协同创新，而不是分离的。

软件定义晶上系统，就是从SOC系统在片上，既得到软件定义片上系统，再到软件定义晶上系统。这个核心是什么？大家看到很多小贴片，这叫芯粒，没有封装以前的半导体的芯片，加上工艺创新，通过迭代设计，我们能达到一个新的高度。

SDSOW有两个核心内容，一个是软件定义体系结构，一个是晶圆级的预制件拼装。IP复用变成预制拼装，单一工艺变成多种工艺。

它的科学理论和关键技术，显然系统工程论是它的核心，领域专用软硬件协同计算架构，加上晶圆拼装工艺。

最后说一下技术物理形态的展望。

我们可以看一下效益，如果是软件定义结构，体系构造增益大概在三个数量级。这样的技术，它比传统的SOC在中国成品上下降70%以上。从效益上分析，发挥最大的效益，降低创业门槛，支持晶圆底座的个体化拼装开发，降低硬件创新门槛，发挥领域专用最大效益。

新的芯片将催生新经济，左边是什么？现在是靠卖固化的芯片获得利润，而未来靠卖云化的服务来获得利润，服务指数是作用衡量指标。所以开辟集成电路软件定义晶上系统新技术方向已经刻不容缓。

采用这样的新器件以后，刷新信息处理和网络通信基础设施技术物理形态，无论是大数据处理，还是超级光网络、工业互联、控制，工业创新和构造创新，联合，体积缩小1个数量级以上，效能提升1个数量级以上，性能增强3个数量级以上。

改变现有堆砌式的工程技术路线模式，整个可以改变。为智能计算提供崭新的技术物理形态芯底座。这是与科学院、计算所联合测算了一下，我们用SDSOW，在28纳米的情况下，我们可以构建跟它同等的草酸能力，功耗仅为80分之一，造价是其五分之一。从它的战略意义看，它近期可以破解卡脖子的难题，我们用基于二流三流的工艺工具能够实现一流的信息技术装备，支持美国人玩脱钩。如果技术缓和，我们可以基于国际最先进的工艺和工具，来研制超一流的技术装备，我们立于不败之地，这是一个地地道道的双循环。

无论是结构增益，还是密度增益，总之，将开辟新赛道，崛起芯时代。