后摩尔时代，现有冯诺依曼计算系统采用存储和运算分离的架构，存在“存储墙”与“功耗墙”瓶颈，严重制约了系统算力和能效的提升。为了打破这种制约，提高芯片运行的效率，神经拟态、模拟/模数混合计算和感存算一体相互交叉的技术应运而生。
而九天睿芯是世界领先的将这几个领域的技术融合的很好并且开始商用化的公司，正为国内后摩尔方向技术突破作出特色贡献。
最近，芯八哥“走进产业链”栏目记者采访了九天睿芯联合创始人兼首席技术官杨晓风博士，探讨在后摩尔时代下的背景下，九天睿芯当前的发展情况及对感存算一体创新架构演变的看法。
模拟和AI双战略驱动，语音处理芯片ADA100已经大规模量产
据了解，九天睿芯成立于2018年，致力于高性能模数混合感存算芯片的设计、销售，是全球新型感存算一体架构技术领域的领导者。
“我们现在产品主要分了两个大的方向，一个是高性能模拟，即我们的高速ADC的产品；另一个是AI方向，就是我们的感存算一体相关的产品。按照定义的不同，感存算其实又可以分为两部分，一部分是感知，目前我们有自己的一些信号处理的技术。另一部分是存算，就是基于技术创新把存储和运算放在一起的一个存算一体的架构。” 杨晓风对芯八哥记者介绍道。
经过持续多年的研发，九天睿芯AI方向已经形成多个系列产品，其中又以ADA100语音处理芯片和ADA200视频处理芯片为代表。据公司透露，ADA 100等效算力为1Gops，最低功耗为20uW，仅同性能数字芯片十分之一的功耗，三分之一的成本，目前该产品已经实现大规模量产出货，广泛应用于可穿戴、AR/VR、AIoT设备等场景。
作为九天睿芯当前阶段的主打产品，ADA100除了功耗和成本的优势外，其芯片面积也比竞品更小，可以直接合封在麦克风里面。 杨晓风指出：“公司在麦克风合封这一块，已经和歌尔股份、共达电声等行业TOP客户进行了深度合作，预计今年会有百万级别的一个销量，在供应链问题解决后，明年的销量应该可以达到千万级别。”
共达电声携手九天睿芯联合发布智能麦克风
资料来源：共达电声
此外，九天睿芯首款视觉应用的感存算一体新型架构计算芯片ADA20X于2021年5月已经流片成功，可同时支持基于帧的相机和事件相机的处理。据公司介绍，ADA200是一个4T的神经网络的处理芯片，相比传统数字芯片，ADA200具备更低功耗以及超高的能效比（20Tops/W），验证完之后，在明年中旬就会进行出货，主要应用在IOT或者AR/VR等对功耗要求比较高的场景。
值得一提的是，除了AI芯片外，九天睿芯应用于高精密仪器、车载激光雷达的高性能模拟芯片也即将量产。“我们高性能模数转换器ADC已经完成了mbw验证，现已研发的两颗芯片的精度和采样速率达到了500MSps/3GSps，14bit，均在国内处于研发领先期，即使和国外大厂的竞品相比，也基本上不落下风。现在已经准备向客户送样，预计明年年初就会开始批量出货。” 杨晓风说道。
以“ASP+ADC+ADA”的形式实现架构创新，立志做智能时代的感存算架构芯片引领者
九天睿芯的神经拟态感存算一体架构作为集成电路后摩尔时代新型架构之一，是基于类脑计算，通过模数混和的形式，以实现感存算一体的功能。
不过，九天睿芯设计的芯片从思路上与传统方式有所不同，其采用的ASP（Analog Signal Processing）+ ADC + ADA（Analog Digital Acceleration）的架构芯片将感、存、算集合为一体,通过直接在原始模拟信号中实时处理传感器数据以及使用在内存中做混合信号计算，来突破传统信号采样频率的限制以及冯诺依曼架构的 “内存墙”瓶颈，从而根据应用需求提高计算的面积效率、能量效率或者时间效率。
九天睿芯感存算一体架构
资料来源：九天睿芯
“这个技术创新其实可以追溯到我们创始人团队在博士期间做的一些科研性项目。当时是做模拟预处理，就是说传统的信号链是把原始传感器信号经过ADC转成一些数据，然后进行一些DSP的信号处理，最后再做一些NPU的那种算法推理。” 杨晓风分析称，“我们是把DSP和ADC都集成在我们的ASP上，通过我们的模拟预处理的技术，可以在节省功耗的同时让面积也进一步缩小。和传统的数字芯片相比，其功耗和面积就会降至原来的1/3或者1/5的水平。”
这样的架构创新虽然看起来很有吸引力，但实际操作起来技术壁垒却相当高。
杨晓风表示，要实现ASP+ ADC + ADA架构其实工艺处理起来非常复杂，难度要比传统架构更高。因为它是一个数模混合的芯片，数模混合会比传统的数字芯片更难。因为你要控制良率、工艺、温度、电压变化的情况下，还能达到比较高的性能，需要具有模数混合电路、存内计算、卷积计算等多领域的综合性思维以及极具创新的研发团队才能有所突破。
值得强调的是，经过九天睿芯研发团队不懈的努力，基于该创新架构的产品不但已经落地，而且产品还打入了众多顶级客户的供应链体系。公司还透露，通过架构创新后，能够让设计出来的芯片产品不再严重依赖于传统数字芯片对晶圆制程工艺节点的需求——即在相同的制造工艺下，公司的感存算一体芯片能够在功耗、性能、体积等指标上优于同行竞品。
“孔雀人才”创始团队，已获亿元产业和政府引导基金投资
众所周知，集成电路设计行业属于技术密集型行业，产品升级换代及技术迭代速度较快，持续的研发投入、技术升级及新产品开发是保持竞争优势的重要手段。而要实现产品和技术的不断更新迭代，一个优秀的研发团队不可或缺。
谈及研发团队，九天睿芯的阵容可谓是非常豪华。据了解，目前公司在深圳、上海、成都、瑞士合计团队人员近百人，成员均毕业于世界名校，如瑞士联邦理工、新加坡南洋理工大学、清华大学、北京大学、澳门大学等。除了由7位青年科学家组成的深圳市孔雀人才团队外，其他核心成员也曾就职于TI、ADI、海思、IMEC、Qualcomm、意法、瑞昱等半导体知名企业，在芯片设计开发、计算架构及深度学习等领域拥有10年以上的工作经验。
九天睿芯研发团队学习及工作背景
资料来源：九天睿芯
技术研发方面，目前公司的研发主要包括模拟、数字、验证、算法等几个领域。“除了硬件之外，软件也有10个人左右的团队在做。”杨晓风表示，“我们把一些参考算法给到客户，这样他们在使用我们芯片的时候，就会更容易上手。”
在谈及研发重点时，杨晓风指出，未来公司的研发重点还是会在ADC和AI上。因为ADC不一样的精度、采样速率、带宽等指标有很多，它其实可以延伸很多产品出来。现在我们只是做了1-2款高速ADC产品，后面我们也会做一些中等采样率、中等精度的ADC去覆盖不同的产品，让客户有更多的选择；然后AI这一块，因为算力和复杂度呈正相关，算力越高的产品，意味着它的复杂度将呈指数增长，所以我们的主要的规划是从小中算力再往大的算力上去做。
值得注意的是，半导体行业除了是技术密集型行业和人才密集型行业外，也是典型的资本密集型行业，烧起钱来也是毫不含糊。如果要研发更大算力的产品，对资金的需求也会相应的水涨船高。
“现在其实整个行业竞争也是比较激烈，你要吸引人才，就得在待遇各方面都要有所提高，因此公司在人力成本的费用一直以来都比较高。除了人力成本外，随着半导体上游成本不断向下游转移，公司在采购端的成本也越来越高。因为现在上游供应商都在涨价，包括流片、代工、封装等成本都在上涨，整个行业其实都是处于一个成本上升的一个状态。在这样的背景下，如果我们想要把过程走的快一点，那么就需要大量的资金作为支撑。” 杨晓风说道。
记者了解到，虽然九天睿芯成立较短，但是凭借着优秀的创始团队和经过市场检验的产品，已经获得了众多行业内有影响力的资金认可。据公司介绍，此前公司就获得了由韦豪创芯和浦东科创联合领投，华义创投、磐缠投资以及上海物枢跟投的亿元级A轮融资，主要用于新产品研发和人员扩充方面。
杨晓风指出：“我们现在的股东除了创始人刘洪杰博士外，主要是一些产业资本和政府引导基金。比如产业资本有摩尔半导体产业投资基金、韦尔股份等；政府引导基金主要有深圳政府引导基金、义乌金控、浦东科创等，此外还有陆奇博士奇绩创坛创业营数百万Pre-A轮投资。在上一轮融资后，目前我们也紧接着在做下一轮的融资，为公司明年大规模上量做准备。”
在谈及未来的展望时，杨晓风表示，公司未来主要还是针对高性能模拟产品ADC和AI两大业务去拓展，ADC主要是覆盖更多的应用场景，而AI方面会支持更多传感器，然后围绕着算力和能效比继续去优化，通过技术和工艺的更新往应用场景还有客户需求去不断迭代我们的产品。
“公司未来的愿景是成为智能时代的ADI，因为ADI所擅长的就是模数混合信号芯片，而九天睿芯的混合信号感存算一体芯片是这些传统混合信号芯片的延伸。” 杨晓风补充最后说道。
