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新型芯片計算吞吐量與能效可超頂級GPU百倍至千倍
發布于：2025-10-21
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，成功研制出基于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。
據介紹，研究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，構建了一個基于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。
研究團隊基于迭代算法，結合了模擬低精度矩陣求逆和模擬高精度矩陣—向量乘法運算，開發了一種基于全模擬矩陣運算的高精度矩陣方程求解方案，先快速算出矩陣方程的“近似解”，再用“位切片”方法，實現迭代細化。
在計算精度方面，研究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次迭代后，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干一天的活，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。
研究團隊將它應用到了“大規模MIMO（多輸入多輸出）信號檢測”中，僅用3次迭代，恢復的圖像就和原始圖像高度一致，誤碼率和32位數字計算效果相當，凸顯其在實時信號處理中的潛力。
【來源：中國電子報】
