應(yīng)用牽引Chiplet賦能新型信息基礎(chǔ)設(shè)施思考與展望

應(yīng)用牽引，Chiplet賦能新型信息基礎(chǔ)設(shè)施思考與展望牛亞文中國移動研究院2023.11目010203中國移動新型信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)錄Chiplet賦能新型信息基礎(chǔ)設(shè)施的思考與探索中國移動攜手業(yè)界共推Chiplet發(fā)展2PA

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1中國移動新型信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)3打造新型信息基礎(chǔ)設(shè)施

激活數(shù)據(jù)要素價值潛能數(shù)字經(jīng)濟已成為繼農(nóng)業(yè)經(jīng)濟、工業(yè)經(jīng)濟之后的主要經(jīng)濟形態(tài)和引領(lǐng)增長的重要引擎。夯實信息基礎(chǔ)設(shè)施，是賦能數(shù)據(jù)要素市場發(fā)展的重要支撐。Y產(chǎn)出=F組織(L勞動，K資本，D數(shù)據(jù)，A技術(shù))①事關(guān)核心生產(chǎn)要素升級②事關(guān)數(shù)字經(jīng)濟增速③事關(guān)雙碳目標(biāo)實現(xiàn)2.71%中國數(shù)據(jù)中心耗電量及占全社會電量比800007000060000500004000030000200001000003.00%2.50%2.00%1.50%1.00%0.50%0.00%計算機等設(shè)備制造其他制造業(yè)2.42%2.16%直接帶動產(chǎn)出批發(fā)零售業(yè)1.96%1.86%1.76%互聯(lián)網(wǎng)、軟件和信息服務(wù)間接帶動產(chǎn)出1.47%金融業(yè)能源供應(yīng)水電網(wǎng)算科研和技術(shù)服務(wù)住宿餐飲業(yè)資料來源：國家統(tǒng)計局中國信息通信研究院文教衛(wèi)生與社會服務(wù)環(huán)境和公共設(shè)施管理201420152016201720182019202000.511.52數(shù)據(jù)中心耗電量全社會用電量數(shù)據(jù)中心耗電量占比我國算力規(guī)模平均每增長一個百分點，帶動數(shù)字經(jīng)濟和GDP將分別增長1.6‰和0.8‰過去十年，數(shù)據(jù)中心用電量以每年超10%速度遞增，2020年約占全社會用電量的2.71%4發(fā)揮信息的關(guān)鍵驅(qū)動作用，中國移動構(gòu)建新型信息基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)打造以“5G、算力網(wǎng)絡(luò)、智慧中臺”為重點的新型信息基礎(chǔ)設(shè)施，著力構(gòu)建“連接+算力+能力”新型信息服務(wù)體系，促進(jìn)資源和要素的高效匯聚、流動、共享，支撐數(shù)字經(jīng)濟不斷做強、做優(yōu)、做大5G連接高速、移動、安全、泛在能力智慧中臺算力算力網(wǎng)絡(luò)像水

電一樣“一點接入、即取即用”統(tǒng)一封裝、靈活調(diào)用55構(gòu)建品質(zhì)一流的5G網(wǎng)絡(luò)中國移動已建成覆蓋全國、技術(shù)先進(jìn)、品質(zhì)優(yōu)良、全球最大的5G商用網(wǎng)絡(luò)，5G網(wǎng)絡(luò)大帶寬、高速率、強性能推動數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展，為社會數(shù)智化轉(zhuǎn)型提供重要動力靈活定制、融入生產(chǎn)的5G專網(wǎng)規(guī)模最大、用戶最多的移動網(wǎng)絡(luò)2B2C雙域融合700M+2.6G+4.9G雙發(fā)選收、多路備份隨心互訪多頻協(xié)同安全可靠190萬+355萬12億+優(yōu)享專享尊享7.5億五連冠25000+累計開通5G基站超過190+萬個，實現(xiàn)全國市縣城區(qū)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)5G連續(xù)覆蓋，重點區(qū)域、發(fā)達(dá)農(nóng)村有效覆蓋6構(gòu)建泛在融合的算力網(wǎng)絡(luò)中國移動深入推進(jìn)算力網(wǎng)絡(luò)建設(shè)布局，以算為中心、網(wǎng)為根基

，網(wǎng)、云、數(shù)、智、安、邊、端、鏈等深度融合、提供一體化服務(wù)的新型信息基礎(chǔ)設(shè)施

，最終達(dá)成“網(wǎng)絡(luò)無所不達(dá)，算力無所不在，智能無所不及”的愿景。面向“東數(shù)西算”要求，中國移動緊深入推進(jìn)算網(wǎng)建設(shè)布局，提升算網(wǎng)服務(wù)能力算

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融入東數(shù)西算戰(zhàn)略布局網(wǎng)

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構(gòu)筑無所不達(dá)新型網(wǎng)絡(luò)打通東數(shù)西算主動脈做強邊緣算力微循環(huán)向算而生構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)新架構(gòu)技術(shù)創(chuàng)新打造網(wǎng)絡(luò)新能力完善“4+N+31+X”數(shù)據(jù)中心布局構(gòu)建E級超大規(guī)模單體智算中心打造中心節(jié)點間全光高速直連鏈路省級節(jié)點超300個，CDN節(jié)點超過1500個，邊緣計算節(jié)點1100余個DCI云專網(wǎng)覆蓋300余個地市打造骨干20ms、省域/區(qū)域5ms、城市1ms三級時延圈網(wǎng)絡(luò)SRv6/G-SRv6打造統(tǒng)一算網(wǎng)底座網(wǎng)絡(luò)切片提供滿足確定性連接服務(wù)新一代SD-WAN高效分發(fā)算力服務(wù)樞紐節(jié)點間帶寬向400G演進(jìn)7構(gòu)建業(yè)界標(biāo)桿級智慧中臺中國移動發(fā)揮資源稟賦優(yōu)勢，構(gòu)建智慧中臺AaaS共創(chuàng)共贏生態(tài)，輸出高質(zhì)量的數(shù)值化能力與信息服務(wù)，將數(shù)據(jù)、技術(shù)要素融入百業(yè)，服務(wù)大眾，推進(jìn)全社會數(shù)智化轉(zhuǎn)型融入國家科創(chuàng)大局，聚焦戰(zhàn)略重點領(lǐng)域，匯聚首批硬核科技專項能力九天·眾擎基座大模型（面向通信、能源、鋼鐵、建筑、交通等8大行業(yè)）云原生技術(shù)平臺能力端算力能力和盾全網(wǎng)抗DDoS防護(hù)能力5G國密安全專網(wǎng)能力物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)能力OneOS5G+北斗高精度定位能力AVS3國產(chǎn)音視頻編解碼能力8PA

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2Chiplet賦能新型信息基礎(chǔ)設(shè)施的思考與探索9應(yīng)用思考：Chiplet在新型信息基礎(chǔ)設(shè)施中的應(yīng)用場景思考Chiplet技術(shù)在移動通信的新型信息基礎(chǔ)設(shè)施中具有廣泛的應(yīng)用前景，可以為無線、承載、物聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)中心等領(lǐng)域中不同類型的設(shè)備提供靈活、高效、低成本的解決方案。無線領(lǐng)域應(yīng)用承載領(lǐng)域應(yīng)用隨著5G-A及未來6G的不斷發(fā)展，更高的速率和業(yè)務(wù)需求對通信芯片提出了更高的性能挑戰(zhàn)。同時，基站對于能耗降低的需求也越來越迫切。通過chiplet可以將大型通信芯片系統(tǒng)拆分的同時，有效降低高速接口功耗，達(dá)到性能與能耗的雙贏。新業(yè)務(wù)驅(qū)動承載網(wǎng)流量持續(xù)增長，對路由器性能要求越來越高，作為路由器關(guān)鍵器件的網(wǎng)絡(luò)處理器受自主可控的工藝限制，單芯片性能提升越來越困難?？梢隒hiplet技術(shù)，將網(wǎng)絡(luò)處理器芯片劃分為多個相同或者不同的小芯片，采用不同的工藝節(jié)點制造，降低成本的同時獲得更高集成度的高性能芯片物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域應(yīng)用數(shù)據(jù)中心應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域需求豐富卻極度碎片化，終端芯片設(shè)計周期長、制造成本高。Chiplet可根據(jù)應(yīng)用場景快速定制最具性價比的解決方案，以滿足多樣化小批量的市場需求，并通過硅片級別的IP復(fù)用進(jìn)一步攤薄芯粒設(shè)計、驗證和流片成本，實現(xiàn)產(chǎn)品系列化。高性能計算通過聚合算力提供強大的計算性能。Chiplet采用模塊化設(shè)計，提供了異構(gòu)混合、相互協(xié)同的解決方案，能夠?qū)⒏嗨懔卧呙芏?、高效率、低功耗地連接在一起，并獲得計算、存儲和IO的最佳組合，帶來算力指數(shù)級提升。10技術(shù)探索：中國移動聯(lián)合產(chǎn)業(yè)開展自主可控芯片攻關(guān)發(fā)布國內(nèi)首款可重構(gòu)5G射頻收發(fā)芯片“破風(fēng)8676”，可廣泛應(yīng)用于云基站、皮基站、家庭基站等5G網(wǎng)絡(luò)核心設(shè)備，提升了我國5G網(wǎng)絡(luò)核心設(shè)備的自主可控度。繼續(xù)通過“1+N+1”創(chuàng)新模式，運營商根據(jù)現(xiàn)網(wǎng)需求定制規(guī)格指標(biāo)，引導(dǎo)產(chǎn)業(yè)開展新型Chiplet芯片攻關(guān)，促進(jìn)自主可控生態(tài)良性發(fā)展。首創(chuàng)并成功打通“1+N+1”創(chuàng)新攻關(guān)模式，提升攻關(guān)成效、加速成果落地，將傳統(tǒng)芯片和整機的串行研發(fā)，優(yōu)化為近并行攻關(guān)，整體研發(fā)周期降低50%，將向更多行業(yè)推廣應(yīng)用基于自研業(yè)界領(lǐng)先的系統(tǒng)射頻雙級聯(lián)動仿真平臺，“量體裁衣”制定芯片規(guī)格指標(biāo)，創(chuàng)新性提出可重構(gòu)技術(shù)架構(gòu)，通過架構(gòu)、功能創(chuàng)新，實現(xiàn)低成本高競爭力芯片射頻級仿真平臺系統(tǒng)級仿真平臺“1+N+1”“1+N+1”模式模式?

多層協(xié)同的攻關(guān)模式：通過網(wǎng)絡(luò)-設(shè)備-芯片聯(lián)合攻關(guān)，實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)運營商、整機集成商與芯片廠商的多層協(xié)同。?

核心參數(shù)靈活配置：創(chuàng)新提出可重構(gòu)技術(shù)架構(gòu)，可適配多頻段、多模式、多站型的應(yīng)用需求，實現(xiàn)一“芯”多用。?

形成共性攻關(guān)需求：通過中國移動的優(yōu)勢引導(dǎo)地位，以技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化手段拉通中間的整機集成商層，形成共性攻關(guān)需求。?

低功耗創(chuàng)新設(shè)計：創(chuàng)新采用SARADC架構(gòu)、電源分區(qū)管理等全環(huán)節(jié)低功耗創(chuàng)新設(shè)計，打造差異化競爭優(yōu)勢。?

完成卡點攻關(guān)：攻關(guān)成果預(yù)期可以解決產(chǎn)業(yè)層面的卡點，并形成應(yīng)用閉環(huán)，以規(guī)模商用來實現(xiàn)卡點真正意義上的突破。?

痛點問題解決：實現(xiàn)多頻校準(zhǔn)和數(shù)字補償，解決鏡像和帶內(nèi)平坦度難題。面向超大帶寬，創(chuàng)新高線性和低噪聲設(shè)計。11技術(shù)探索：中國移動聯(lián)合產(chǎn)業(yè)開展自主可控芯片攻關(guān)聯(lián)合清華大學(xué)完成業(yè)界首次憶阻器存算一體芯片的端到端技術(shù)驗證，實現(xiàn)存算一體芯片與5G工業(yè)網(wǎng)關(guān)的硬件系統(tǒng)集成，成功打通芯片、軟件、算法、應(yīng)用全流程。正在規(guī)劃“存算一體+Chiplet”方案的大模型推理芯片。算法應(yīng)用未來規(guī)劃芯片軟件兼容多種AI框架屏蔽芯片硬件差異降低開發(fā)門檻發(fā)揮芯片性能存算一體SoC芯片A111通過Chiplet設(shè)計實現(xiàn)算力和存儲規(guī)模提升PCB待檢測圖像主要參數(shù)A1113.75M110nm異構(gòu)SOCSRAM有憶阻器規(guī)模工藝節(jié)點芯片架構(gòu)片上緩存CPU多憶阻器陣列集成大模型推理芯片存算芯片+5G工業(yè)網(wǎng)關(guān)工藝規(guī)模算力28nm200M擴展性芯片互聯(lián)支持流水線2000TOPs陣列密度高檢測結(jié)果12產(chǎn)業(yè)探索：中國移動勇?lián)滈L職責(zé)，推動Chiplet產(chǎn)業(yè)協(xié)同中國移動勇?lián)滈L重任，投資相關(guān)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)，加入高性能芯片互聯(lián)技術(shù)聯(lián)盟參與標(biāo)準(zhǔn)制定，通過移動科技周論壇形式拉齊產(chǎn)學(xué)研用共識，發(fā)布《Chiplet（芯粒）行業(yè)發(fā)展技術(shù)白皮書》，推動Chiplet技術(shù)的研究與應(yīng)用。投入資金標(biāo)準(zhǔn)制定由清華大學(xué)和海思半導(dǎo)體牽頭成立的“高性能芯片互聯(lián)技術(shù)聯(lián)盟”于11月24日發(fā)布團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)《芯?；ヂ?lián)接口規(guī)范1.0》，移動研究院作為起草單位之一參與標(biāo)準(zhǔn)制定。中國移動密切關(guān)注chiplet技術(shù)發(fā)展動態(tài)，提出多項基金投資相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。攜手產(chǎn)業(yè)相關(guān)單位進(jìn)行Chiplet關(guān)鍵技術(shù)研究。組織論壇發(fā)表白皮書中國移動攜手創(chuàng)新中心核心成員，發(fā)布了《Chiplet（芯粒）行業(yè)發(fā)

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討Chiplet關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)，分析Chiplet未來的方向與前景，推動Chiplet技術(shù)的研究與應(yīng)用。2023年中國移動科技周期間舉辦“Chiplet芯片技術(shù)”分論壇，攜手合作伙伴共同研討Chiplet技術(shù)發(fā)展前景、關(guān)鍵問題和技術(shù)挑戰(zhàn)，推進(jìn)Chiplet產(chǎn)業(yè)發(fā)展。13PA

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3中國移動攜手業(yè)界共推Chiplet發(fā)展中國移動Chiplet提案獲選2023中國科協(xié)十大產(chǎn)業(yè)問題《如何發(fā)揮我國信息通信產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢，快速實現(xiàn)芯粒（Chiplet）技術(shù)和產(chǎn)業(yè)突破》入選中國科協(xié)“10個對產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有引領(lǐng)作用的產(chǎn)業(yè)技術(shù)問題”，Chiplet可以降低成本、提升集成規(guī)模和設(shè)計效率的技術(shù)特點引發(fā)業(yè)界關(guān)注?

中科協(xié)提案：

《如何發(fā)揮我國信息通信產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢，快速實現(xiàn)芯粒（Chiplet）技術(shù)和產(chǎn)業(yè)突破》入選中國科協(xié)“10個對產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有引領(lǐng)作用的產(chǎn)業(yè)技術(shù)問題”。?

中央廣播電視總臺、新華網(wǎng)、中國新聞等報道中國科協(xié)發(fā)布2023重大科學(xué)問題、工程技術(shù)難題和產(chǎn)業(yè)技術(shù)問題。?

C114通信網(wǎng)報道“中國移動Chiplet提案獲選中國科協(xié)2023重大產(chǎn)業(yè)技術(shù)問題”。15展望：攜手共促Chiplet產(chǎn)業(yè)發(fā)展聯(lián)合產(chǎn)業(yè)力量，在產(chǎn)品需求、標(biāo)準(zhǔn)制定、技術(shù)攻關(guān)和生態(tài)構(gòu)建等環(huán)節(jié)，與廠商協(xié)同、共同推廣，加速Chiplet產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，保障新時代高性能芯片供應(yīng)鏈安全，助力國家新型信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)制定產(chǎn)品需求l圍繞移動通信的重點應(yīng)用場景，梳理適合采用Chiplet技llll圍繞無線應(yīng)用場景，量化干擾消除、智能信號處理算力需求術(shù)的芯片類別，分設(shè)備逐步攻關(guān)并制定相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)發(fā)揮移動通信產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定和人才儲備優(yōu)勢，加強Chiplet標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)與高價值專利布局圍繞承載應(yīng)用場景，量化流量轉(zhuǎn)發(fā)、光電處理需求圍繞物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場景，量化成