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全球首款存算一體處理器誕生能效比提升高達300倍

2021-12-03 14:54:52 來源：快科技

過去70年，計算機一直遵循馮·諾依曼架構設計，運行時數(shù)據(jù)需要在處理器和內(nèi)存之間來回傳輸。

隨著時代發(fā)展，這一工作模式面臨較大挑戰(zhàn)：在人工智能等高并發(fā)計算場景中，數(shù)據(jù)來回傳輸會產(chǎn)生巨大的功耗；目前內(nèi)存系統(tǒng)的性能提升速度大幅落后于處理器的性能提升速度，有限的內(nèi)存帶寬無法保證數(shù)據(jù)高速傳輸。

12月3日，快科技獲悉，達摩院成功研發(fā)新型架構芯片。該芯片是全球首款基于DRAM的3D鍵合堆疊存算一體AI芯片，可突破馮·諾依曼架構的性能瓶頸，滿足人工智能等場景對高帶寬、高容量內(nèi)存和極致算力的需求。

在特定AI場景中，該芯片性能提升10倍以上，能效比提升高達300倍。

在摩爾定律逐漸放緩的背景下，存算一體成為解決計算機性能瓶頸的關鍵技術。

存算一體芯片類似人腦，將數(shù)據(jù)存儲單元和計算單元融合，可大幅減少數(shù)據(jù)搬運，從而極大地提高計算并行度和能效。

這一技術早在上世紀90年代就被提出，但受限于技術的復雜度、高昂的設計成本以及應用場景的匱乏，過去幾十年，業(yè)界對存算一體芯片的研究進展緩慢。

達摩院研發(fā)的存算一體芯片集成了多個創(chuàng)新型技術，是全球首款使用混合鍵合3D堆疊技術實現(xiàn)存算一體的芯片。該芯片內(nèi)存單元采用異質(zhì)集成嵌入式DRAM（SeDRAM），擁有超大帶寬、超大容量等特點；計算單元方面，達摩院研發(fā)設計了流式的定制化加速器架構，對推薦系統(tǒng)進行“端到端”的加速，包括匹配、粗排序、神經(jīng)網(wǎng)絡計算、細排序等任務。

得益于整體架構的創(chuàng)新，該芯片同時實現(xiàn)了高性能和低系統(tǒng)功耗。在實際推薦系統(tǒng)應用中，相比傳統(tǒng)CPU計算系統(tǒng)，存算一體芯片的性能提升10倍以上，能效提升超過300倍。該技術的研究成果已被芯片領域頂級會議ISSCC 2022收錄，未來可應用于VR/AR、無人駕駛、天文數(shù)據(jù)計算、遙感影像數(shù)據(jù)分析等場景。