Китайские учёные создали чип, который обходит ограничения на производство без передовых литографов

Китайские учёные разработали новый тип чипа, производство которого не требует передовых литографов, что позволяет обойти существующие технологические ограничения.

В октябре этого года команда под руководством доцента Сунь Чжуна из Института искусственного интеллекта и профессоров Цай Имао и Ван Цзунвэя из Школы интегральных схем Пекинского университета успешно создала высокоточный и масштабируемый аналоговый матричный вычислительный чип на основе резистивной памяти (ReRAM). Впервые в мире им удалось повысить точность аналоговых вычислений до уровня 24-битной фиксированной запятой, что в перспективе позволит выполнять аналогичные задачи с использованием меньшего количества вычислительных карт.

Этот чип кардинально отличается от всех коммерчески доступных решений. Его вычислительная точность совершила скачок с 1% до одной десятимиллионной. Он способен поддерживать такие передовые сценарии, как 6G, воплощённый искусственный интеллект и обучение больших языковых моделей. Ключевое преимущество заключается в том, что чип можно производить по 28-нанометровой и более «зрелой» технологии, минуя этап, требующий сложного и дорогостоящего литографического оборудования.

Как заявляет научная группа, инновации чипа заключаются в трёх аспектах:

1. На уровне устройства: В отличие от аналоговых вычислений прошлого века, основанных на традиционных кремниевых схемах и использовавшихся в основном для решения дифференциальных уравнений, в новой разработке впервые в качестве ключевого элемента используется уже готовый к массовому производству резистивный накопитель. Это создаёт новую парадигму «современных аналоговых вычислений», ориентированную на решение матричных уравнений.

2. На уровне схемы: В 2019 году команда предложила принципиально новую схему с обратной связью, которая стала ядром разработки. Она позволяет снизить вычислительную погрешность с 1% до уровня одной десятимиллионной, не приводя к значительному росту энергопотребления или задержек. Это впервые обеспечило аналоговым вычислениям числовую надёжность, сопоставимую с 32-битной точностью с плавающей запятой (FP32).

3. На уровне алгоритма: Были внедрены классические итеративные методы оптимизации и алгоритм «битового среза» — 24-битное число с фиксированной запятой разбивается на 8 групп по 3 бита для параллельной или последовательной обработки, после чего результаты суммируются со сдвигом для получения полной точности. Это позволяет эффективно реализовать высокоточное матричное умножение.