LLM时代AI加速芯片面临的挑战

算法需求

1. 普遍使用MOE架构降低算力需求
2. 高度定制化的集成度高的大算子
   1. 定制化的核心Attention加速算子：FlashAttention
3. KVcache的压缩、加速等： Deepseek的Flash MLA
4. 混合精度及量化
5. 低精度支持及累加精度保证
6. 多卡互联技术，包括快速的分布式all to all的性能，通信异步化，不占用计算核，最大化带宽利用率
   1. 更低的latency，更高的throughput
   2. 异步通信，动态执行
7. 复杂的存储地址控制，复杂的MMU系统
8. Atomic的支持，用于复杂算法的reduction运算支持

同步和动态

问题&矛盾

1. 通过传递依赖/同步信息到存储器（memory barrier）
   1. 优点：避免调用fence和trigger一个任务的leading和tailing latency
   2. 缺点：为了异步调用和挂起，需要保存抽象的线程信息，占用大量的调度逻辑和流水线存储资源，动态调度的代价
2. 源头统一调度和控制（mailbox 、global sync）

可能方案

1. 通过预调度（prefetch）等预估流水线的latency进行提前trigger，减少latency
2. 专用的异步进行同步的信号，同步信号和存储请求分离，同步信号可以不随流水线传递
3. 把存储相关的程序指令存储到存储器端，控制器直接launch，类似一个可以执行指令的DMA
4. 所有的单元（1D、2D、DMA、NoC）都变成可以执行程序的单元、可同步单元，通过launch和同步来控制
   1. 需要解决可执行程序的prefetch/preload需求
   2. 可以把整个程序通过计算图来抽象，明确所有launch的时机

未来算法需求

1. 动态全局随机访问的需求
   1. MOE算法需求
   2. 稀疏算法

可能的方法

1. 定义复杂指令，单指令支持操作数的Dequent，GEMM计算
2. 设计很大的L1甚至是L0，用于存储Tensor计算的左右值

可能的方向

1. 超大的dot变成多个小dot的并行
2. 固定尺寸的dot，和输入无关的dot
3. 所有模型使用一种固定的层，同一种组件，不要很多种类，很多奇怪的linear