7月初北大联合中科院团队发布全新存算一体神经芯片成果,论文刊登国际顶刊《科学》,这款芯片在脑皮层重建专项运算速度远超英伟达A100,峰值提速四百七十八倍,国内专用芯片赛道实现颠覆性技术突破,半导体行业普通从业者、科研从业者都在持续讨论这项全新成果。

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绝大多数普通人第一次看到四百七十八倍的提速数据,会下意识认为这款芯片可以全面替代英伟达全系通用GPU,实际测试场景有着清晰的划分边界。这款芯片采用四十纳米成熟工艺打造,芯片整体尺寸仅有零点二八平方毫米,体积远小于常规算力芯片。传统英伟达A100沿用经典冯诺依曼架构,存储单元与计算单元相互独立,海量运算数据需要在两个模块之间反复传输搬运,数据迁移消耗大量时间与电力,行业内将这个行业通病称为存储墙瓶颈。国内研发团队跳出传统芯片设计思路,利用相变忆阻器本身的物理特性打造存算一体架构,存储载体内部直接完成全部运算步骤,彻底省去来回转运数据的流程,运算延迟直接压缩至二点一二毫秒。研发团队没有规避忆阻器自带的电导漂移缺陷,反而把这种物理变化转化成计算核心逻辑,这套独创设计是拉开算力差距的关键核心。

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官方放出两组完整实测数据,第一组数据对标行业主流专用ASIC加速器,神经动力学求解任务运算速度提升三倍至三十六倍区间,整体功耗直接缩减至原有设备的二十四分之一。第二组数据也是全网热议的四百七十八倍加速来源,同等模型规模、同等成像精度的脑皮层三维重建任务里,国产芯片运算效率区间为五十倍至四百七十八倍,四百七十八倍是极限峰值测试结果。日常接触通用大模型训练、游戏渲染、通用图像剪辑的设备依旧需要通用GPU支撑,这款芯片主攻脑机接口、脑部疾病影像诊断、脑神经仿真细分赛道,属于垂直领域专用算力硬件,不具备通用芯片全部适配能力。

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国内各大医院神经科、脑科学实验室长期被算力设备限制研发进度。脑部扫描会产生海量三维成像数据,老式GPU处理一组完整脑部影像数据需要数十分钟,手术过程无法做到实时成像辅助医生判断病灶。这款国产芯片半秒内就能完整重建完整大脑折叠皮层结构,手术室可以同步调取实时脑部建模画面,阿尔茨海默症、脑部肿瘤的早期筛查效率会大幅提升。脑机接口设备的商业化落地同样会受益于这次突破,轻量化低功耗芯片可以直接集成进头戴式脑信号采集设备,民用康复器械、智能假肢的响应速度会实现质的飞跃。

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海外高端算力芯片采购限制持续收紧,科研机构采购英伟达高端GPU不仅要承担十几万单片采购成本,交货周期动辄拉长数月,大量脑科学相关课题被迫缩减实验规模。这款国产芯片全程采用国内自研设计方案,核心器件、制造工艺、底层架构全部摆脱海外技术授权,相关实验室后续采购算力设备不用再受海外出口规则约束。普通网友不用盲目夸大芯片的通用算力能力,细分赛道实现全球领先本身具备极高产业价值,国内芯片产业长期多条路线同步研发,通用GPU、专用存算芯片、车规算力芯片分头突破,多条赛道叠加才能完成完整半导体产业链自主化。国内多地科研院所已经启动设备适配测试,小型原型芯片完成多轮稳定运行测试,规模化量产方案正在同步推进,未来一两年相关医疗、科研设备会逐步搭载这款自研芯片。

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细分算力赛道的技术突破补齐国内芯片产业短板。存算一体架构会成为后续国产芯片重点研发方向。
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