一种新型计算架构——存算一体，正驱动新一波芯片创新创业浪潮。
梳理存算一体技术的发展时间线：
2010-2017年是这一新技术潮流的探索期；
2011年，存算一体芯片开始受到学界关注；
2016-2017年成为学界热议话题；
随后，业内开始对其进行商业化探索：
2017年，知存科技在北京成立。
2018年，九天睿芯在深圳拉起团队。
2020年，苹芯科技团队和后摩智能团队先后组建完成。
为何这种新技术能吸引诸多业内大佬纷纷入场呢？ 存算一体芯片发展现状如何？国内有哪些比较受关注的存算一体创业公司？
随着人工智能技术的发展，各个领域的智能化程度都在不断提高，智能化升级给芯片在大算力和低功耗方面均提出了更高的要求。
据统计，自2012年开始，AI训练需要的算力每3.5个月就会翻倍，这个速度已远超过摩尔定律的18个月。
目前，主流芯片主要依靠不断迭代先进工艺制程，来提升芯片性能，应对AI算力需求。
但当制程越来越小，尤其是走到7nm之下后，出现的问题越来越多，如成本持续走高、由物理限制引发的芯片性能问题越发突显等。
但芯片运行所依托的冯·诺依曼架构下，数据的存储和计算是分开的，处理器CPU存储器之间通过数据总线进行数据交换。由于处理器和存储器的内部结构、工艺和封装不同，二者的性能也存在很大的差别。
从1980年开始，处理器和存储器的性能差距不断拉大，存储器的访问速度远远跟不上CPU的数据处理速度，这就在存储器和处理器之间行程了一道“存储墙”，严重制约了芯片的整体性能提升。
其次是功耗。
如前所述，由于处理器和存储器的分离，在处理数据的过程中，首先需要将数据从存储器通过总线搬运到处理器，处理完成后，再将数据搬运回存储器进行存储。数据在搬运过程中的能耗是浮点运算的4~1000倍。随着半导体工艺的进步，虽然总体功耗下降，但是数据搬运所占的功耗比越来越大。据研究显示，在7nm时代，访存功耗和通信功耗之和占据芯片总功耗的63%以上。
由于以上存储墙和功耗墙两种瓶颈的存在，传统的冯诺依曼架构已经不再适应以大数据计算为主的AIoT场景，对于新型计算架构的需求因此应运而生。
存算一体的概念由此再度被提及，并很快成为产学研各界破解AI算力困境的“希望之星”。
存算一体的概念诞生于1969年，最早由斯坦福研究所的Kautz等人提出。
存算一体的核心思想，是通过在存储单元本身进行算法嵌入，具体来说，主要就是将AI模型的权重数据存储在内存单元中，然后对内存的核心电路进行设计，使得数据流动的过程就是输入数据和权重在模拟域做点乘的过程，相当于实现输入的带权重累加，也就是卷积运算。由于卷积运算是深度学习算法的核心组成单元，因此存算一体非常适合深度学习。该架构彻底消除了访存延迟，并极大降低了功耗，是一种真正意义上的存储和计算的融合。同时，由于计算完全耦合于存储，因此可以开发更细粒度的并行性，获得更高的性能和能效。
这一设计可以从根本上解决冯·诺伊曼瓶颈，在做到低成本、大算力的同时，保持低功耗。
存算一体芯片的关键在于存算一体架构，其核心是电路设计革新。
主要有两种计算方式：数字计算和模拟计算。
这两种计算方式采取的存储器不同，前者以SRAM等易失性存储器为主，后者采用Flash和RRAM等优势更大的非易失性存储器。
而依照计算单元与存储单元的关系（距离）划分，目前存算一体的技术路线大致可分：
近存计算是通过将计算资源和存储资源拉近，来实现能效和性能的提升，在广义概念上也被归入存算一体架构。
现阶段，近存计算是行业中最容易实现的路线，主要考验的就是先进封装技术。
存内计算则包含两种形式，其计算效率提升已经得到业内的充分认可：
△图源：量子位智库
近几年，国内外涌现了多家存算一体初创企业。
国内的企业更是百花齐放，包括苹芯科技（基于 SRAM 做存内计算加速器）、知存科技(基于Flash)、闪亿半导体(基于忆阻器PLRAM)、新忆科技(基于RRAM)、恒烁半导体(基于NOR Flash)、后摩智能(研究方向包括SRAM/MRAM/RRAM)、九天睿芯(基于SRAM)、千芯科技（基于 SRAM/RRAM/MARM 存储单元）、亿铸科技（基于 ReRAM）等。另外，还有阿里平头哥(基于DRAM的3D键合堆叠)。
从融资轮次来看，国内的头部初创公司（10 家左右），知存目前到了 B1 轮，其余均在 A 轮前后。
由此可见，国内存算一体处于行业较为早期的阶段，投资机会较多。
做存算一体的公司之间尚未出现相互竞争的状况，各家之间对如何运用存算一体技术有各自的判断，并且在选定的技术路线和应用场景中都有自己的独特优势。
国外方面比较有名的存算一体初创企业包括Mythic、Syntiant。另外，老牌巨头三星也基于HBM2 DRAM开发了其存算一体技术。
大多公司的融资已进入C/D轮，几家头部企业如STT、Syntiant和Mythic走在全球商业化前列，芯片出货量最高达2000万级别（国内最高百万级），并有约15家公司实现了超100亿美元的营收（我国仅1-2家）。
需要承认的是，目前，国内存算一体的商业化进展与国外存在一定差距。
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