富士通首款AI處理器「DLU」 明年將加入戰局

OFweek電子工程網訊 日本富士通(Fujitsu)也正投入全球人工智慧(AI)技術開發競賽，目前正在開發一款名為「Deep Learning Unit」(DLU)的AI專用微處理器，宣稱這款微處理器與競爭對手產品相較，可提供每瓦單位10倍更佳的效能表現，首款DLU微處理器預計將在富士通2018會計年度內推出，是否能對市場領先者NVIDIA形成挑戰壓力，值得觀察。

根據Top 500網站報導，富士通自2015年以來便投入DLU晶元開發工作，不過此前富士通很少對外透露這款微處理器的設計細節，直到2017年6月舉辦的「ISC 2017」大會上，富士通AI基盤事業本部(AI Platform Division)資深主任丸山拓巳(Takumi Maruyama)才對外透露該公司投入AI及高效能運算(HPC)領域的發展成果，首度較深入介紹DLU微處理器運作細節。目前丸山便正從事於DLU晶元開發專案。

丸山指出，DLU微處理器與其他多款專為深度學習(DL)所打造的處理器相同的是，均高度仰賴於低精密度運算在神經網路處理上優化效能及能源效率，值得注意的是，DLU微處理器支援FP32、FP16、INT16以及INT8數據類型。在最高等級上，DLU微處理器是由若干「深度學習處理單元」(Deep Learning Processing Units；DPU)所組成，透過一個高效能構造進行互相連結，或可將這些DPUs視為是深度學習的核心。

個別的主核心管理在DPU上的執行，並負責在DPU與晶元內建存儲器控制器之間協調存儲器近用任務。值得注意的是，每個DPU均是由16個深度學習處理元素(DPE)所組成，這也是實際數值運算進行之處；每個DPE則是由8個SIMD執行單位連同一個非常大型的註冊檔(Register File; RF)所組成，此RF完全受到軟體的控制。

另外，DLU封裝將包含一定數量的第二代高頻寬存儲器(HBM2)，這款存儲器能夠高速提供處理器所需數據，該DLU封裝也將包含一個用於透過Tofu互聯技術與其他DLU微處理器相連結的介面，富士通預計2018年度將推出DLU微處理器，且將先以協同處理器形式問世，由一組中央處理器(CPU)來驅動DLU微處理器。

自下一代DLU微處理器技術開始，富士通計劃將DLU微處理器以某種形式嵌入一組CPU中，不過富士通仍未透露此下一代技術何時將推出。藉由上述晶元外(off-chip)網路設計，富士通設想未來能夠以DLU微處理器打造非常龐大的系統，目標創建可擴充的平台供處理最大且最複雜的深度學習問題。

富士通的最終計劃目標，是要除了擁有面向一般市場的SPARC處理器產品線外，也要打造一個DLU微處理器產品線。

富士通了解到AI與機器學習(ML)在不久的將來可望主導全球科技應用領域，如果不跟進恐面臨在未來遭邊緣化的危機，目前則是由NVIDIA居於這市場的領先地位，但英特爾(Intel)、AMD(AMD)及英國AI晶元硬體設計新創企業Graphcore等廠商，均在發展自有AI晶元技術上積極投入，預計未來6~12個月可能將相繼推出新產品線，屆時也將成為富士通DLU微處理器的新競爭對手。

NVIDIA在這塊領域具備的優勢，在於該公司為自有繪圖晶元(GPU)開發的深度學習軟體支援，能夠讓NVIDIA在AI晶元市場上取得較大領先優勢，用於處理神經網路的軟體架構數量不僅多且仍在增長，但NVIDIA能夠完全提供支持，反觀微軟(Microsoft)、CNTK、Theano、MXNet、Torch、TensorFlow以及Caffe等廠商最多只能支持主要的軟體架構部分。

即使如此，對於擁有較龐大資金規模的廠商如富士通及其他廠商來說，這塊領域雖然已有大量深度學習軟體已經被寫入，但相對於未來幾年可能發展的數量來說仍是九牛一毛，這意謂在這塊領域未來幾年仍有容納其他新進競爭廠商的許多空間，這讓富士通等新進廠商仍有搶食這塊市場商機的機會。