中国新型芯片如何绕开光刻机“卡脖子”？

新型芯片问世

芯片研制成功

今年10月，北京大学孙仲教授团队成功研制出基于阻变存储器的高精度、可扩展模拟矩阵计算芯片。该芯片计算精度从1%跃升至千万分之一，是完全不同于目前所有商用量产芯片的新型芯片。

适用多个前沿场景

这款芯片可支撑6G、具身智能及AI大模型训练等多个前沿场景。AI大模型、具身智能、6G等应用背后都是矩阵计算，此芯片能在这些领域发挥重要作用。

绕开光刻机限制

采用成熟工艺量产

该芯片可在28纳米及以上成熟工艺量产，绕开了光刻机“卡脖子”环节。这意味着在芯片制造过程中，无需依赖高端光刻机，降低了对国外先进技术的依赖。

突破传统计算范式

传统的数字芯片遵循“编码-计算-解码”复杂流程,而北大孙仲团队研发的新型模拟计算芯片，让物理定律本身成为算术单元，直接通过电路求解矩阵方程，是对计算底层逻辑的彻底重构。

芯片的主要创新

器件层面创新

上世纪模拟计算基于传统硅基电路，多用于求解微分方程。此次团队首次采用已可量产的、足够成熟的阻变存储器作为核心器件，面向矩阵方程求解，形成“现代模拟计算”范式。

电路层面创新

2019年团队提出全新反馈电路，这是核心所在。该电路能在不显著增加能耗与延时的前提下，将计算误差由1%降低至千万分之一量级，使模拟计算首次具备与FP32等同的数值可靠性。

算法层面创新

引入经典的迭代优化及“位切片”算法，将24位定点数拆分为8组3位并行或串行处理，再通过移位相加得到全精度结果，从而高效实现高精度矩阵乘法。

目前芯片尚处实验室阶段，更适用于中等规模场景。团队计划两年内提升芯片阵列规模，以在更多场景产生实际效用，未来有望在算力领域发挥更大作用，推动相关产业发展。

相关问答

新型芯片有什么特点？

计算精度从1%跃升至千万分之一，可支撑6G、具身智能及AI大模型训练等场景，能在28纳米及以上成熟工艺量产，绕开光刻机限制。

芯片在器件层面有哪些创新？

首次采用已可量产的、足够成熟的阻变存储器作为核心器件，面向矩阵方程求解，形成“现代模拟计算”范式。

电路层面的创新是什么？

2019年提出的全新反馈电路，可在不显著增加能耗与延时的前提下，将计算误差由1%降低至千万分之一量级。

算法层面有什么创新？

引入经典的迭代优化及“位切片”算法，将24位定点数拆分处理，通过移位相加得到全精度结果，高效实现高精度矩阵乘法。

芯片目前处于什么阶段？目前芯片尚处实验室阶段，更适用于中等规模场景，团队计划两年内提升芯片阵列规模。