电子产品世界

中国科学家一直在研发一款整个硅晶圆大小的计算机处理器，以规避美国的制裁 该团队研发的Big Chip利用硅晶圆尺寸的集成来规避光刻机的区域限制

• 一块由整个硅晶圆构建的大型集成电路可能是中国计算机科学家一直在寻找的解决方案，因为他们设法绕过美国的制裁，同时提高处理器的性能。 由于受到美国实施的限制，中国科学家在开发超级计算机和人工智能等方面不得不寻找新的解决方案，因为他们无法获得新型先进芯片。 最新的创新是一款处理器，早期版本名为“浙江”，由中国科学院计算技术研究所的一支团队开发，由副教授许浩博和教授孙宁辉领导。他们的研究成果于12月29日在同行评审的期刊《基础研究》上发表。

浙江处理器覆盖的面积达数千平方毫米，由16个芯片块组成，总共有256个核心。研究人员还透露，它有扩展到100个芯片块的潜力，相当于总共1600个核心。

研究人员表示，该芯片可用于高性能计算（HPC），并提升下一代人工智能的培训。 “随着摩尔定律的结束，通过晶体管缩放来实现高性能芯片的难度越来越大。为了提高性能，增加芯片面积以集成更多晶体管已成为一种必要的方法，”该论文的第一作者、ICT教授韩银和写道。

摩尔定律指出，集成电路中的晶体管数量大约每两年翻一番。

为了设计一个面积更大的芯片，突破成本、产量和光刻技术的限制，该团队提出了一种新的芯片形式，被命名为“Big Chip”。

Big Chip指的是一个大于最先进的光刻机的面积限制的芯片。

它具有两个主要特点。首先，Big Chip非常大。由于其尺寸，它可以拥有比使用现有技术制造的常规单一芯片更多的微小电子部件或晶体管。

其次，Big Chip具有多个功能块，使用几种新兴的半导体制造技术将预制块集成到Big Chip中。

由于Big Chips包含更多的核心，核心之间的通信将影响它们的协同性，因此芯片的架构设计对性能有重要影响。

“它采用可扩展的基于瓷砖的体系结构。处理器由16个芯片块组成。在每个芯片块中，有16个CPU处理器通过内置网络连接。每个瓷砖都与其他瓷砖对称相连，以实现多个芯片块之间的通信，”韩银和在论文中写道。

“此外，该处理器采用统一的内存系统，这意味着任何瓷砖上的任何核心都可以直接访问整个处理器的内存。”

芯片块使用一种特殊系统连接，使它们能够依次共享通信路径。这种方法减少了所需的电线和连接的数量，使整体设计更简单。

论文概述了浙江芯片的架构，但ICT网站没有提供照片或官方发布。

由于西方对购买先进工具的限制，中国预计将继续投资成熟工艺节点。照片：Shutterstock Images 美国人工智能公司Cerebras System也使用WSI构建面积高达46,225平方毫米的芯片。他们在2019年实施了Wafer-Scale Engine-1（WSE-1），并于2021年实施了Wafer-Scale Engine-2。

包含WSE-1的完整系统于2020年售给匹兹堡超级计算机中心和美国国家科学基金会，用于建造人工智能超级计算机Neocortex。价格约为数百万美元。

然而，Big Chips并非没有挑战。

尽管它们可以实现强大的计算能力，但仍然面临产量、冷却和性能问题。

“制造大芯片是复杂的，由于许多影响因素，很难始终做到完美。虽然有改进的方法，但它们可能很昂贵，”韩银和在论文中写道。

“Big Chips产生大量热量，因此拥有良好的冷却系统和使用更少电力的设计至关重要。在Big Chip设计中实施任务映射和设计空间探索也具有挑战性。”

关键词： 半导体 材料