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“你们用过最好的CPU,都是我设计的” — 美国“硅仙人” 的传奇之路 | 半导体风云人物

来源:芯八哥 发布时间:2021-12-15

摘要: 在DEC被收购之后,大批人才出走,当中就包括了 Jim Keller。离开DEC之后,Jim keller 正式开始了他开挂的芯片设计人生。第一站,芯片届的千年老二AMD。在AMD短暂的两年,Keller参与了K7处理器的设计,并成为后来K8的主架构师,由于这开启了AMD对Intel的大反击。

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这位老哥,Jim Keller(吉姆·凯勒),芯片界的传说,太过传奇就成传说了。

 

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图片来源:芯八哥

 

看看,还有比这更牛的经历吗?这随便一条塞进我们的简历,我们都能横着走了,他究竟是怎样做到的呢?

 

世界上本没有那么多出道即巅峰的爽文剧本,Jim Keller拿到的剧本也是。在硕士满地跑,博士一大堆的EE领域,只拿着宾夕法尼亚州立大学电子工程学士学位的Jim Keller 毕业后还是要老老实实搬砖。

 

毕业后,Jim Keller 供职于当时如日中天的DEC公司,并且一干就是18年。

 

DEC?不熟是吧?在上个世纪六七十年代,DEC推动的小型机曾在市场上掀起了巨大风潮。但到了八十年代后期,在SUN的工作站和IBM小型机的双重攻击下,DEC开始走向了九十年代的大溃败,1998年被康柏收购。

 

话说回来,Jim Keller这老哥搬砖也不安分,很有自己想法。当他是一个芯片研发新人的时候,在DEC接受培训,有人进来问了Jim Keller一个关于层次设计问题,Jim Keller觉得这个人说的一半有道理,另一半则非常愚蠢,然后Jim keller就和这个人开始争论,一个小时后,谁也没有说服谁,直到这个人走了,旁边的人才告诉Jim Keller,那个人是戈登·贝尔,DEC的首席技术官。(戈登.贝尔被誉为小型机之父,还有一个以他命名的奖项,戈登贝尔奖(GORDONBELL PRIZE),主要颁发给高性能应用领域最杰出成就)

 

在DEC的18年里, Jim Keller成长迅速,期间参与和主导了Alpha 21164和21264两款处理器的设计。Alpha?不熟对吧。使用RISC设计的Alpha处理器是DEC应对Mips和Sparc挑战而推出的产品,超级计算机神威·太湖之光就是从DEC Alpha 64 衍生出来的。

 

在DEC被收购之后,大批人才出走,当中就包括了 Jim Keller。离开DEC之后,Jim keller 正式开始了他开挂的芯片设计人生。

 

第一站,芯片届的千年老二AMD。在AMD短暂的两年,Keller参与了K7处理器的设计,并成为后来K8的主架构师,由于这开启了AMD对Intel的大反击。

 

K7突破了传统的设计,融合了AMD以前的CPU和DEC Alpha 21264的技术,凭借超级流水线浮点运算单元,结束了AMD长期以来处理器浮点运算能力差的尴尬。K8架构中引入AMD64指令集(64位x86)以及处理器芯片内置存储器控制器,x86-64技术在AMD长达30多年的技术竞争史上首次领先对手。最终,K7和K8把竞争对手Intel 的奔腾III按在地上摩擦。值得一提的是,在AMD期间,Keller还主导研发了 HyperTransport 总线。

 

K8是2003年发布的,但早在1999年,他就离开AMD了。对,就是这么任性,事了拂衣去,深藏功与名,真男人从不回头看爆炸……

 

第二站,SiByte 。Sibyte是下一代互联网系统中高速数据、音频与视频传输所使用的硅产品解决方案领域内的首要提供商,Keller在其中则负责MIPS处理器的研发。到了2000年,Sibyte被博通收购之后,吉姆·凯勒到了博通公司担任首席架构师。

 

2004年,Jim Keller转战 PA Semi,担任工程VP。PA-Semi 创始人Daniel W. Dobberpuhl,是芯片设计产业的绝对大师,曾在2003 年获颁 IEEE Solid State Circuits Award,以表彰他为高性能低功耗芯片领域作出的贡献。Jim Keller在Daniel W. Dobberpuhl的领导下,继续积累了低功耗RISC处理器的设计经验。直到2008年,苹果将PA-Semi收归囊中。

 

收购完成后,被委以重任的Jim Keller带领团队开拓了苹果A系列处理器中的开山之作A4和下一代的A5,开启苹果的辉煌“造芯”路。在此之前,苹果每一代iPhone产品使用的都是第三方的处理器。例如在iPhone 3GS上使用的是ARM Cortex-A8架构的Samsung S5PC100处理器。但是到了2010年发布的iPhone 4,苹果推出了自主研发的处理器A4,这也是苹果首次在iPhone上用上A系列处理器。直到现在,苹果的A系列芯片依旧吊打各类安卓机,就是这么牛!

 

“我这个人没什么太大成就,你们用过最好的CPU,都是我设计的。”

 

这句看似狂妄的话正是出自Jim Keller之口,对,就是这么狂……

 

苹果的A系列站起来了,但Jim Keller回头一看,老东家AMD还趴在地上呢,算了,回去吧。

 

| 舌战群儒,Zen架构一战封神

 

2012年,Jim Keller 重回AMD,开了他的封神之路,开始着手主持设计新一代微架构,代号为:Zen(禅)。这是一个革命性的架构,这个架构号称将把AMD处理器性能提升40%,所有人都认为Jim Keller在吹牛。

 

在指定“Zen”的目标时,副总裁Suzanne打电话给Jim Keller说,“Zen”项目组不相信这个目标是合理的,因为太超出实际了,团队成员都很不相信这个目标可以达成。

 

而Jim Keller回复则是,我需要一个会议室和一块白板。他要舌战群儒。

 

当进入会议室时,Jim Keller说,他当时要向30个愤怒的人来解释为什么“Zen”可以做到。

 

做正确的事,而不是容易的事。

 

其实,Jim keller在苹果时,就在手机SOC项目中开始大核架构的设计。当需要处理器更强大时,有两种方法可以做到:一种方式是基本结构做得更大,简单说就是一个大核。第二种是调整功能,搞一堆小核。明显前者的难度更大,也更有效,因为不是所有程序都可以并行到多核上执行,就有某些设计厂商设计出“一核有难,七核围观”的场景。

 

不过这次在AMD的挑战更大,因为Jim keller发现,虽然落后于Intel,但是AMD的路线图并不激进。如果处于落后地位,还按部就班,结局可想而知。为了扭转局面,Jim Keller制定了雄心勃勃的计划,目标把Zen的性能提高40%,做成一个大核,让IPC每个时钟执行的指令数目更多。

 

推倒重来,Jim keller 非常擅长从0到1。

 

在推出了Zen相关处理器之后,AMD公司2018年一季度的业绩上涨了40%。很多分析师纷纷撰文声称,曾经的那个AMD终于回来了,Intel在处理器方面的的多年垄断终于重新有了挑战。凭借Zen架构处理器,AMD有了能跟Intel 叫板的资本。

 

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图片来源:AMD官网

 

Zen架构成为了AMD历史上最著名的架构,同时也是AMD的翻身之路。这是Jim Keller的封神之战,Jim Keller 也获得了Zen 之父的美誉。

 

2015年9月,Jim Keller再次离开AMD,这一次他加入了“钢铁侠”埃隆·马斯克的特斯拉。

 

他在没有Mobileye和NVIDIA芯片供应的情况下,将特斯拉自动驾驶软件以及硬件的底层设计全部推翻,重新来过,为特斯拉打造出一款全新的AI芯片。

 

马斯克曾这样评价:“吉姆团队开发的AI芯片将是世界上最好的芯片。”这就是著名的特斯拉FSD芯片,在离开特斯拉加盟英特尔之前,有分析师认为特斯拉的定制化自动驾驶芯片领先业界多达 7 年。

 

2018年,Jim Keller 入职Intel。据官方新闻稿透露,Jim Keller加入Intel之后的职位是高级VP。他领导英特尔的相关团队,聚焦SoC的开发与集成。在英特尔工作了两年,Jim Keller 提出了 3D 堆叠芯片等创新方法,是英特尔新架构的策划者之一。

 

| AI——“硅仙人”最新创业方向

 

Jim Keller,翻盘大师,去哪哪翻盘。现在最火的风口是什么?AI人工智能。

 

2020年,Jim Keller离开Intel去创业,担任Tenstorrent的联合创始人兼任CTO。Tenstorrent 成立于 2016 年,是一家 AI 芯片设计和软件公司,主要面向AI应用的异构处理器设计。

 

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图片来源:Tenstorrent官网,左一 CTO Jim Keller,右一 CEO Ljubisa Bajic

 

Tenstorrent 旗下的芯片有Grayskull和Wormhole。Grayskull 基于 GlobalFoundries 的 12nm 工艺,包含 120 个定制内核,拥有强大的 TENSIX 处理核心阵列,能够提供 368TOPS 算力。每个 TENSIX 核心具备完全 C++ 可编程、多线程、前端功能;高面积和功率效率矩阵计算引擎;强大灵活的 SIMD 引擎等。

 

Wormhole 则是 Tenstorrent 即将推出的下一代网络交换及机器学习处理器,预计在 2021 年发布,不过现在看来估计要跳票了。

 

Tenstorrent为其AI SoC设计选择RISC-V ISA,已获得 SiFive基于RISC-V架构开发的通用CPU设计的许可。

 

Tenstorrent由前AMD工程师Ljubisa Bajic 和Jim Keller共同领导。Ljubisa Bajic和Jim Keller在AMD从事了几十年基于x86的设计工作。Jim Keller在苹果公司时也曾从事过多种基于ARM的设计。Tenstorrent选择使用SiFive开发的RISC-V CPU设计这一事实本身就很值得注意,也是对新架构的一种证明。

 

从X86到ARM再到RISC-V,“硅仙人”似乎已经为我们指明了方向。


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