中國(guó)正在研發(fā)一款芯片，其尺寸相當(dāng)于整個(gè)硅晶圓，以規(guī)避美國(guó)對(duì)超級(jí)計(jì)算機(jī)和人工智能的制裁

中國(guó)科學(xué)家一直在研發(fā)一款整個(gè)硅晶圓大小的計(jì)算機(jī)處理器，以規(guī)避美國(guó)的制裁 該團(tuán)隊(duì)研發(fā)的Big Chip利用硅晶圓尺寸的集成來(lái)規(guī)避光刻機(jī)的區(qū)域限制

• 一塊由整個(gè)硅晶圓構(gòu)建的大型集成電路可能是中國(guó)計(jì)算機(jī)科學(xué)家一直在尋找的解決方案，因?yàn)樗麄冊(cè)O(shè)法繞過(guò)美國(guó)的制裁，同時(shí)提高處理器的性能。 由于受到美國(guó)實(shí)施的限制，中國(guó)科學(xué)家在開(kāi)發(fā)超級(jí)計(jì)算機(jī)和人工智能等方面不得不尋找新的解決方案，因?yàn)樗麄儫o(wú)法獲得新型先進(jìn)芯片。 最新的創(chuàng)新是一款處理器，早期版本名為“浙江”，由中國(guó)科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所的一支團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)，由副教授許浩博和教授孫寧輝領(lǐng)導(dǎo)。他們的研究成果于12月29日在同行評(píng)審的期刊《基礎(chǔ)研究》上發(fā)表。

浙江處理器覆蓋的面積達(dá)數(shù)千平方毫米，由16個(gè)芯片塊組成，總共有256個(gè)核心。研究人員還透露，它有擴(kuò)展到100個(gè)芯片塊的潛力，相當(dāng)于總共1600個(gè)核心。

研究人員表示，該芯片可用于高性能計(jì)算（HPC），并提升下一代人工智能的培訓(xùn)。 “隨著摩爾定律的結(jié)束，通過(guò)晶體管縮放來(lái)實(shí)現(xiàn)高性能芯片的難度越來(lái)越大。為了提高性能，增加芯片面積以集成更多晶體管已成為一種必要的方法，”該論文的第一作者、ICT教授韓銀和寫(xiě)道。

摩爾定律指出，集成電路中的晶體管數(shù)量大約每?jī)赡攴环?/p>

為了設(shè)計(jì)一個(gè)面積更大的芯片，突破成本、產(chǎn)量和光刻技術(shù)的限制，該團(tuán)隊(duì)提出了一種新的芯片形式，被命名為“Big Chip”。

Big Chip指的是一個(gè)大于最先進(jìn)的光刻機(jī)的面積限制的芯片。

它具有兩個(gè)主要特點(diǎn)。首先，Big Chip非常大。由于其尺寸，它可以擁有比使用現(xiàn)有技術(shù)制造的常規(guī)單一芯片更多的微小電子部件或晶體管。

其次，Big Chip具有多個(gè)功能塊，使用幾種新興的半導(dǎo)體制造技術(shù)將預(yù)制塊集成到Big Chip中。

由于Big Chips包含更多的核心，核心之間的通信將影響它們的協(xié)同性，因此芯片的架構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)性能有重要影響。

“它采用可擴(kuò)展的基于瓷磚的體系結(jié)構(gòu)。處理器由16個(gè)芯片塊組成。在每個(gè)芯片塊中，有16個(gè)CPU處理器通過(guò)內(nèi)置網(wǎng)絡(luò)連接。每個(gè)瓷磚都與其他瓷磚對(duì)稱相連，以實(shí)現(xiàn)多個(gè)芯片塊之間的通信，”韓銀和在論文中寫(xiě)道。

“此外，該處理器采用統(tǒng)一的內(nèi)存系統(tǒng)，這意味著任何瓷磚上的任何核心都可以直接訪問(wèn)整個(gè)處理器的內(nèi)存?！?/p>

芯片塊使用一種特殊系統(tǒng)連接，使它們能夠依次共享通信路徑。這種方法減少了所需的電線和連接的數(shù)量，使整體設(shè)計(jì)更簡(jiǎn)單。

論文概述了浙江芯片的架構(gòu)，但I(xiàn)CT網(wǎng)站沒(méi)有提供照片或官方發(fā)布。

由于西方對(duì)購(gòu)買先進(jìn)工具的限制，中國(guó)預(yù)計(jì)將繼續(xù)投資成熟工藝節(jié)點(diǎn)。照片：Shutterstock Images 美國(guó)人工智能公司Cerebras System也使用WSI構(gòu)建面積高達(dá)46,225平方毫米的芯片。他們?cè)?019年實(shí)施了Wafer-Scale Engine-1（WSE-1），并于2021年實(shí)施了Wafer-Scale Engine-2。

包含WSE-1的完整系統(tǒng)于2020年售給匹茲堡超級(jí)計(jì)算機(jī)中心和美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)，用于建造人工智能超級(jí)計(jì)算機(jī)Neocortex。價(jià)格約為數(shù)百萬(wàn)美元。

然而，Big Chips并非沒(méi)有挑戰(zhàn)。

盡管它們可以實(shí)現(xiàn)強(qiáng)大的計(jì)算能力，但仍然面臨產(chǎn)量、冷卻和性能問(wèn)題。

“制造大芯片是復(fù)雜的，由于許多影響因素，很難始終做到完美。雖然有改進(jìn)的方法，但它們可能很昂貴，”韓銀和在論文中寫(xiě)道。

“Big Chips產(chǎn)生大量熱量，因此擁有良好的冷卻系統(tǒng)和使用更少電力的設(shè)計(jì)至關(guān)重要。在Big Chip設(shè)計(jì)中實(shí)施任務(wù)映射和設(shè)計(jì)空間探索也具有挑戰(zhàn)性。”