05.03 芯片設計大神Jim Keller的開掛人生

最近,EE界大神Jim Keller跳槽英特爾,引起了行業內的廣泛討論。因為在碩士滿地跑,博士一大堆的EE領域,只拿著賓夕法尼亞州立大學電子工程學士學位的Jim Keller卻創造了大多數人都難以達到的成就,尤其是在微處理器架構方面——如AMD過去二十年來兩次挑戰英特爾,還有蘋果A系列的一炮而紅,都與其有密切的關係。

芯片設計大神Jim Keller的開掛人生

英特爾這次將其納至麾下,按照英特爾工程長Murthy Renduchintala的說法, 隨著英特爾進入異質處理與架構的世界,正從根本上改變建構芯片的方式,可望藉由Keller的能力加速此一轉型。Keller也表示,他這輩子的熱情就在於開發世界上最好的硅產品,未來10年的運算演變將讓世界變得很不一樣,很開心能加入英特爾團隊以一同建造以數據為中心之運算時代的CPU、GPU與加速器產品。

基於Jim Keller以往的輝煌歷程,我們來回顧一下Jim Keller的過往,展望一下他將給英特爾帶來哪些方面的的幫助。

從Alpha處理器到引領AMD對Intel的大反擊

談Jim Keller的職業生涯,那就必須先談一下DEC和Alpha處理器。

熟悉計算機發展史的讀者應該知道,在上個世紀六七十年代,DEC推動的小型機曾在市場上掀起了巨大風潮。但到了八十年代後期,在SUN的工作站和IBM小型機的雙重攻擊下,DEC開始走向了九十年代的大潰敗。但在1998年被康柏收購之前,DEC為產業留下了寶貴的財富:Alpha處理器和人才。

芯片設計大神Jim Keller的開掛人生

使用RISC設計的Alpha處理器是DEC應對Mips和Sparc挑戰而推出的產品。當時他們優先引入了64位設計、對超前微架構設計的理解,對後來的英特爾的微架構和超線程有積極的影響。

而Jim Keller在上世紀九十年代就曾在DEC工作, 並涉足了Alpha處理器項目的設計。這段經歷讓他對Alpha處理器獲得了深入了了解,併為後面的經歷埋下了伏筆。

在DEC被收購之後,公司大批人才出走,當時求賢若渴的AMD CEO Jerry Sanders 立即招募了大量 Alpha 項目的資深工程師,當中就包括了 Jim Keller。進入了AMD之後,Keller參與了K7處理器的設計,併成為後來K8的主架構師,由於這開啟了AMD對Intel的大反擊,因此這對Jim Keller的職業生涯是一個重要加成。

K7是AMD第七代處理器的簡稱,其第一款產品——Athlon處理器是AMD最為成功的產品之一。據介紹,這個處理器突破了傳統的設計,融合了AMD以前的CPU和DEC Alpha 21264的技術,打造了出色的設計。並憑藉超級流水線浮點運算單元,結束了AMD長期以來處理器浮點運算能力差的尷尬,並對Intel的奔騰三發起了衝擊。

據當時的媒體報道,這款產品的綜合性能超越同頻的奔騰III(代號Katamai),讓所有的用戶為止震驚。後來AMD又搶先發布了1GHz CPU,改變了AMD在世人心中“Intel代工廠”的形象,重新獲得了與Intel同臺競技的機會和武器。Jim Keller作為此項目的推動者,在此期間也發揮了重要的作用。雖然K7 的研發主導者同樣是來自DEC的 AMD 老臣 Dirk Meyer,但Jim Keller的貢獻功不可沒。後來,Jim Keller還主導了K8架構核心的研發,但是在第二年,他在離開了AMD,加入SiByte。但不能否認的是,正是他推動的K8開啟了對Intel的最強反擊高潮。

較於前一代產品,K8架構中引入AMD64指令集(64位x86)以及處理器芯片內置存儲器控制器。由於存儲器控制器內置於處理器內,處理器和存儲器之間直接進行數據發送,不再需要繞道北橋芯片,因而有更低的發送延時和更快的響應速率,相較於以前的K7架構和對手英特爾當時的一眾處理器擁有更佳的存儲器訪問性能。

到了2003年8月,AMD終於發佈了K8的Athlon 64,x86-64技術在AMD在長達30多年的技術競爭史上首次領先對手,打破了以往技術跟隨與模仿者的形象,用64位處理器證明了自己的實力,打響了一場全面的反擊戰打響了。而奠定了基礎Jim Keller則早在1999年已經轉投

值得一提的是,在AMD期間,Keller還主導研發了 HyperTransport 總線。

轉戰PA Semi,助力蘋果A系列芯片一炮而紅

前面提到,Jim Keller在1999年入職了Sibyte,該公司是下一代互聯網系統中高速數據、音頻與視頻傳輸所使用的硅產品解決方案領域內的首要提供商,Keller在其中則負責MIPS處理器的研發。到了2000年,前者被博通收購之後,他也到了博通公司擔任首席架構師,直到2004年,轉戰PA Semi,擔任工程VP。

PA-Semi可能不被大多數人所知道,但如果我告訴你,蘋果的A系列處理器之所有能夠獲得今天的市場地位和表現,就是因為在2008年收購了PA-Semi,。當然,這是後話了,我們先來了解一下PA-Semi。這家公司是由Daniel W. Dobberpuhl在2003年創立(老爺子同樣是前面提到的Sibyte的創始人),和Jim Keller一樣,他也曾在DEC工作,同時他還是Alpha 21064 和StrongARM處理器的主設計者。

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作為芯片設計產業的絕對大師,Daniel W. Dobberpuhl曾在2003 年獲頒 IEEE Solid State Circuits Award,以表彰他為高性能低功耗芯片領域作出的貢獻。可以肯定的是,Daniel W. Dobberpuhl在半導體領域的地位是Jim Keller目前難以企及的。不過在加入PA-Semi工作的幾年裡,Jim Keller在Daniel W. Dobberpuhl的領導下,繼續積累了低功耗RISC處理器的設計經驗。直到2008年,蘋果將PA-Semi收歸囊中。

收購完成後,公司創始人Dobberpuhl 選擇離開了蘋果,並和那些離開的工程師又一起創立了Agnilux(後被谷歌收購)。Jim Keller則轉戰蘋果。被委以重任的他帶領團隊開拓了蘋果A系列處理器中的開山之作A4和下一代的A5,開啟蘋果的輝煌“造芯”路。

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從iPhone的發展史我們可以看到,在劃時代的iPhone 4發佈之前,蘋果每一代iPhone產品使用的都是第三方的處理器。例如在iPhone 3GS上使用的是ARM Cortex-A8架構的Samsung S5PC100處理器。但是到了2010年發佈的iPhone 4,蘋果推出了自主研發的處理器A4,這也是蘋果首次在iPhone上用上A系列處理器。

後面蘋果A系列在手機SoC產業內的影響力眾所周知,我就不在贅述,可以看到,PA-SEMI對蘋果的芯片業務幫助巨大,而類似Jim Keller這樣的人才,則是成功的另一部分。

重返AMD,助力前東家再造“ZEN”輝煌

最近兩年,AMD公佈了全新的ZEN架構處理器 Ryzen,憑藉全新的設計了優越的性能,該產品的推出,就引致了市場的熱捧。很多分析師紛紛撰文聲稱,曾經的那個AMD終於回來了,Intel在處理器方面的的多年壟斷終於重新有了挑戰,就連AMD公司本身的業績也有了很大的提升。

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據AMD介紹,“Zen”核心是一款全新設計的 x86 處理器,該產品的核心旨在高效利用可用的微架構資源來優化計算性能。與前代架構相比,三級高速緩存系統和全新的預讀取算法極大地增加了高速緩存和執行引擎的吞吐能力。結合了高吞吐能力和低功耗方法方面的新思想,打造了一種非常適合於臺式機、筆記本電腦、數據中心和超級計算機的多功能平衡架構。

Jim Keller正是這個架構的主導者。

2012年,Jim Keller宣佈重歸AMD,在他入職以後,就被委以重任,肩負公司下一代CPU架構的開發重擔,重返高端CPU市場。他的開發成果就是後來讓AMD再次叫板Intel的武器——ZEN。但到了2015年,在Zen處理器的完成了架構設計,只待後期驗證的關鍵時刻,Jim Keller突然又離開了AMD。

據坊間傳聞,Keller離開的主要原因在於公司內部對CPU和APU發展方向的不統一,但事實證明他的決定是正確的。在推出了ZEN相關處理器之後,AMD公司2018年一季度的業績上漲了40%。按照Moor Insights&Strategy的分析師Patrick Moorhead的說法,這主要是由AMD的Ryzen客戶端CPU和APU產品線在臺式機和筆記本電腦中的銷售帶動了這一增長。

AMD這次的復甦,Jim Keller居功至偉。在成功之前轉身離去的他則在之後加入了特斯拉,領導一個 50 人組成的小組為特斯拉開發專用的 AI 芯片。據媒體當時報道,這個 AI 芯片會在未來用於特斯拉電動車中,完成無人駕駛時的運算操作。投身AI芯片的研發。

但最近正處在輿論風口浪尖的特斯拉,卻失去了他們的AI芯片領頭人。

加盟英特爾,推動芯片巨頭走向下一個新世代?

正如一開頭所說,Jim Keller在日前正式加盟了英特爾 ,而據官方新聞稿透露,Jim Keller加入Intel之後的職位是高級VP。之後他將領導英特爾的相關團隊,聚焦SoC的開發與集成。

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綜合Jim Keeler過往經歷,可以預見他過往的從業經驗將為英特爾開發低功耗/高效率硬件提供廣泛的支持,甚至也有可能幫助Intel在晶圓廠方面獲取收益。

至於異構融合方面。眾所周知,Intel在過去一直在推動CPU+FPGA的結合,以將其高效地應用到數據中心中。到了去年,Intel更是發佈了Embedded Multi-Die Interconnect Bridge(簡稱EMIB)技術,可以將不同工藝的Die“放”到一個2.5D的封裝裡。

如果真的如文章開頭所說,Keller的加盟是為幫Intel整合這些不同的處理器,那麼英特爾而言,未來可以打的牌將更加好,更加豐富。

再加上Intel同時延攬了AMD RTG總裁和顯卡首席架構師Raja Koduri和AMD全球產品高級主管Chris Hook。可以看到,英特爾在獨立顯卡方面的雄心和在產品整合方面的壯志。也讓對英特爾的未來有了更多的期望。


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