首次！突破世紀難題！我國成功研製出新型芯片

科技日報記者 張蓋倫

近日，北京大學人工智能研究院孫仲研究員團隊聯合集成電路學院研究團隊，成功研製出基於阻變存儲器的高精度、可擴展模擬矩陣計算芯片，首次實現了在精度上可與數字計算媲美的模擬計算系統。該芯片在求解大規模MIMO信號檢測等關鍵科學問題時，計算吞吐量與能效較當前頂級數字處理器（GPU）提升百倍至千倍。相關論文於10月13日刊發於《自然·電子學》期刊。

如何讓模擬計算兼具高精度與可擴展性，從而在現代計算任務中發揮其先天優勢，一直是困擾全球科學界的世紀難題。

孫仲團隊選擇了一條融合創新的道路，通過新型信息器件、原創電路和經典算法的協同設計，構建了一個基於阻變存儲器陣列的高精度、可拓展的全模擬矩陣方程求解器，首次將模擬計算的精度提升至24位定點精度。

在計算精度方面，團隊在實驗上成功實現16×16矩陣的24比特定點數精度求逆，矩陣方程求解經過10次迭代後，相對誤差可低至10⁻⁷量級。在計算性能方面，在求解32×32矩陣求逆問題時，其算力已超越高端GPU的單核性能；當問題規模擴大至128×128時，計算吞吐量更達到頂級數字處理器的1000倍以上，傳統GPU幹一天的活，這款芯片一分鐘就能搞定。同時，該方案在相同精度下能效比傳統數字處理器提升超100倍，為高能效計算中心提供了關鍵技術支撐。