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即将到来的芯片新格局

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发表于 2019-1-31 01:13 | 显示全部楼层 |阅读模式
中国最新的芯片消息

       光子人工智能芯片助“中国芯”换道超车

       算力是传统芯片1000倍,功耗仅为其百分之一;未来可应用于自动驾驶、智能机器人、无人机等领域

        光子人工智能芯片。光子芯片的计算速度为电子芯片的1000倍,但功耗仅为其百分之一。

        算力是传统电子人工智能芯片的1000倍,但功耗只有其百分之一,低延迟还抗电磁干扰,由清华、北大、北交大等高校博士生创业研发的光子人工智能芯片,在技术上实现不少突破,未来可广泛应用于手机、自动驾驶、智能机器人、无人机等领域。近日,该光子人工智能芯片项目落户顺义,将这项新技术推向了台前

     “芯片的设计、加工、封装、测试全部在国内完成,摆脱了对国外高制程光刻机的依赖,是我国在芯片领域换道超车的核心技术。”研究团队负责人白冰说。

       具高速率、低功耗优势

       落地顺义的光子人工智能芯片出自一个由清华、北大、北交大等多所高校的在校博士生组成的创业团队,该团队是全国第一个,也是全球第二个光子人工智能芯片研究团队。

       团队负责人、光子芯片的研发者之一——白冰,目前正在北京交通大学通信与信息系统专业攻读博士学位。作为国内第一个研究光子计算的团队,白冰介绍,光子芯片具有低延迟、抗电磁干扰等优势,计算能力是传统芯片的三个数量级,功耗却只有传统芯片的百分之一。

       全流程可在国内完成

       对于光子人工智能芯片发展的意义,白冰说,国内电子芯片设计领域能力很强,但在核心加工环节有一个很强的技术壁垒,需依赖国外的高制程光刻机,在成本等多个方面都会受限。光子人工智能芯片的生产过程自主可控,全流程可在国内完成,采用国内130nm微电子工艺加工完成,摆脱了对于国外高制程光刻机的依赖,无需在工艺制程上进行追赶。

      “芯片的设计、加工、封装、测试全部在国内完成,摆脱了对国外高制程光刻机的依赖,所以说是我国在芯片领域换道超车的核心技术。”白冰说。

        白冰表示,未来芯片主要还是针对人工智能领域的应用与发展。目前光子人工智能芯片的产品部署主要集中于设备端,预计于2022年将光子芯片运用到云端。

        记者了解到,第三代半导体是北京市高精尖产业的重要内容,也是顺义确定发展的三大创新型产业集群之一。当前,顺义正布局全产业链,7.1万平方米的第三代半导体材料及应用联合创新基地已于去年12月竣工。目前,中关村科技园区顺义园管理委员会已与其团队签约,项目正式落户顺义。

      据介绍,上海也已开始光子芯片的布局,计划到2021年建成全国硅光子芯片研发和中试基地,到2025年量产平台实现芯片批量供货,成为国际知名硅光子的研发、制造基地。

        释疑1 什么是光子人工智能芯片?

      白冰介绍,光子人工智能芯片是指采用硅基光子集成技术,让光提供算力,为人工智能应用提供高性能的硬件支持。第一个层面是“人工智能芯片”。如果一个芯片要跑得非常快、非常省电,一定是芯片的物理结构跟软件高度匹配,这样才能达到一个比较高的效率。包括现在的人脸识别、自动驾驶、安防监控、AI金融、AI医疗等,实际上都是一种人工智能算法,要设计一款芯片结构跟其特征匹配,这就是人工智能芯片

       第二个层面是“光子”。已有的人工智能芯片都是电子芯片,电子芯片在计算速度和功耗方面会有瓶颈。光子人工智能芯片是依托硅基光子集成技术,在内部用光完成矩阵运算与数据交换。它的计算过程与人工智能算法高度匹配,计算速度比普通电子芯片高,功耗比电子芯片低。

       中科院上海微系统所所长助理、上海新微科技集团总裁秦曦曾介绍,集成电路的发展沿着摩尔定律已趋于极限,硅光子技术是超越摩尔研究领域的发展方向之一。通过硅光集成,用光代替原来的电进行传输,成本有可能降低到原来的十分之一,甚至更低。

       释疑2 与传统芯片比有哪些优势?

        白冰解释,主要有两方面优势。一个优势是计算速度,光子人工智能芯片的计算速度大概是电子芯片的三个数量级,约1000倍,单个电子芯片的计算速度大约7.8TFlops,而光子人工智能芯片的计算速度大概是3200TFlops。第二个优势是功耗,光子人工智能芯片的功耗仅为电子芯片的百分之一,单位电子芯片和耗电量大概300W,对应的光子人工智能芯片的耗电量只有4W。

       对比不同芯片在同一情境下是否具有优势,要考虑性能功耗比、单位美元提供算力两方面。性能功耗比是指消耗单位瓦特提供的性能,重在强调涉及多少电费,单位美元提供算力则重在强调芯片的生产成本。在这两方面,光子人工智能芯片比电子芯片更有优势。

        释疑3 未来主要应用在哪些方面?

        白冰表示,光子人工智能芯片可广泛用于手机、安防监控、自动驾驶、服务机器人、无人机、工业物联网、企业服务器和数据中心等关键人工智能领域。比如在分拣机器人机械臂上装上摄像头,让它识别有什么东西,控制它去抓取等。

       据其介绍,光子人工智能芯片的发展得益于人工智能的发展。光学计算芯片其实在实验室一直存在,但它一直没有比较好的应用场景,没有办法落地应用。近年来伴随着人工智能的兴起,人工智能的算法特征恰好跟光学芯片物理性能匹配,这使得光学计算有了走出实验室、走向产业应用的机会,就是这样一个过程
    中科院“百人计划”专家、上海微系统所研究员余明斌回国后也一直致力于硅光工艺平台的建设。他认为,这是一个可能引发巨大产业新空间的前瞻性技术。

       http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2019/1/421763.shtm

        陕西光电子集成电路先导技术研究院

     “相信工作站的建立会使我们的科技研发能力得到进一步提升,工艺研发速度会进一步加快,企业核心竞争力会进一步增强,为我们实现‘追赶超越’,抢占国际领先水平奠定坚实的基础。”陕西光电子集成电路先导技术研究院总经理张思申表示。

         光电子芯片将是未来信息产业的基石

         光电子集成电路在我们生活中有哪些应用呢?张思申解释:“科技发展史印证了一个事实,谁能抓住一个时代的革命性技术,就能够成为当代科技的领航者。”近50年来,随着世界集成电路产业的发展,当前已进入后摩尔时代,物联网所使用的温度、湿度、流量等参数都能体现在传感器上。集成电路芯片尺寸已趋于物理极限,光子取代电子成为趋势,光电子芯片将是未来整个信息产业的基石。

        他举例说,智能手机中的面部识别功能就采用了光电子集成技术,激光器先将光照到脸上获取面部图像,再将图像反应回手机内部。光电子集成器件为大数据、5G、通信、超高速网络等的发展提供了支持和保障。无人驾驶的核心是如何感知障碍物,用来感知的部件叫作激光雷达,也是光电器件。他说:“人工智能无非就是让机器拟人化,能听能看能学习,而很多涉及听和看的方面,都是依靠光电器件完成的。”

        正是在这样的背景下,中科院西安光机所联合政府、高校、企业等共同发起成立了陕西光电子集成电路先导技术研究院有限责任公司(简称陕西光电子先导院),打造“平台+基金”的创新运营模式,旨在通过整合光电子集成领域优势资源,引进一批国际领军人才,孵化一批参与国际竞争的光电子企业,形成具有核心竞争力和国际影响力的光电子集成产业高地。2016年4月,通过收购原西安华新联合厂区用于陕西光电子先导院的建设,形成了占地83亩、建筑面积2.1万平方米的光电子集成公共孵化平台。在原有基础上,先导院对无尘室和普通工作空间进行改造,同时,对恒温恒湿系统、纯水系统、制成真空系统、空压系统、特气供给系统进行恢复改造,保障了园区内企业的日常办公和研发环境。2017年11月,陕西光电子先导院二期建设工程正式启动,现已完成半导体新材料标准化厂房及配套设施的建设工作,厂房占地面积3214平方米,建筑面积5556.83平方米。

       据介绍,先导院已累计引进30多个海外领军人才及项目,累计孵化投资了60多个光电子相关企业,先后研发出包含高功率激光器芯片、光通信激光器芯片、超低相位噪声晶振、全球首创SDI高清视频传输芯片等在内的多项国际领先产品。其中以光电集成芯片、耶鲁大学4英寸半极性氮化镓材料为代表的项目均拥有世界顶尖技术水平,填补国内空白,打破国外垄断市场,并已初步形成产业集群优势,为填补国内空白、打造我省国际一流的光电子集成产业基地抢占先机。

        院士团队持续助力技术创新

       据张思申介绍,陕西光电子先导院现已与欧洲科学院院士、欧洲科学与艺术学院院士、国际欧亚科学院院士李学龙建立合作关系,通过与李学龙院士团队开展科技合作和联合攻关,为带动光电子产业内科技人才的成长,增强企业科研力量、提升企业核心竞争力奠定了坚实的基础。

        张思申表示,与院士的合作增强了公司对于技术的获取,链接全行业更多的专家,解决公司发展中所面临的种种技术难题,助力企业快速发展。此外,院士工作站的成立还能有效地帮助平台吸引资源,吸引优秀的创业团队加入,以企业需求为导向建立长效双赢合作机制。以建设一流工作站为办站方针,研究指导开发光电集成芯片与系统、光学信息成像系统、光学传感器以及光电检测实验室建设等光电子产业新产品、新技术,促进企业产学研相结合的创新体系建立,切实解决企业创新中的难题和瓶颈,为企业的快速、健康、可持续发展提供强大的智力支持和技术保障。

        瞄准市场主流需求打造一流技术平台

      “核心技术靠化缘是要不来的,必须靠自力更生”,是2015年习近平总书记在视察西光所时强调的内容,为充分落实习总书记的讲话精神,在省委省政府的大力支持下,西光所发起创立了陕西光电子集成电路先导技术研究院,旨在整合光电子集成领域优势资源,引进一批国际领军人才,孵化一批国际领先的光电子企业,形成具有核心竞争力和国际影响力的光电子集成产业高地。

       张思申介绍,目前,先导院与30余家国内外专业机构签订合作协议,其中包括美国IMT、比利时IMEC、芬兰Slush等5家海外机构,发起成立了首个“光电子集成专利池”,加强核心技术知识产权战略储备,形成战略前瞻布局,共发起主办大型百人以上高端国际产业技术论坛6场,并持续邀请国内外知名人士举办专家专题论坛讲座十余场,让国内外光电子行业专家及业内人士瞩目西安。

       未来,公司将瞄准市场主流需求,建设稀缺的InP、GaAs、GaN等三五族化合物半导体工艺平台、硅基光电子工艺平台,支撑VCSEL激光器,数据中心、5G通信用光电集成芯片、激光器及射频模块,物联网用传感器的研发和产业化需求。平台整体建设完成后,将形成拥有10万平方米厂房,Ⅲ-Ⅴ族、硅基、红外晶体材料工艺平台、测试封装和光电模块工艺平台,包括芯片设计、材料生长、器件封装及器件测试及应用评估,基础条件在国内光电子领域处于领先地位,预计建成后三年内引进50个高水平海外团队,入驻100家高端光电子企业,每年为200家企业提供研发中试孵化等服务,打造出具有百亿产值的“光电芯片”产业集群。

http://m.zjbyte.com/sbfp/finance/article?groupId=6634274300499067396&itemId=6634274300499067396&timestamp=1545107854&article_category=stock&group_id=6634274300499067396

         AI“自学”设计出微波IC芯片  

        1月23日,在论文预发表平台arXiv网站上发布的一篇文章称,由创天科技、清华大学、西安电子科技大学和杭州电子科技大学联合提出了一种新的神经网络架构,可以让人工智能(AI)在不声不响间设计微波集成电路。

       论文介绍称,这个全新的神经网络架构名叫“关系归纳神经网络”,它能够总结和归纳微波集成电路内在的电磁规律,并自己学会设计和调试。文章给出的结果显示,AI设计的集成电路性能可以媲美人类设计师。

        AI能学会设计集成电路,靠的是一个“基于聚类和异步的优势行动者评论家算法模型”。文章介绍道,该模型包含两部分——聚类算法和强化学习神经网络模型。其中,聚类算法用来对网格化的集成电路的设计动作进行划分,即将集成电路的多个设计动作聚成几个典型的动作类,类似于经验丰富的集成电路模型设计师对模、型的参数化设置;强化学习模型则基于聚类算法划分的典型动作簇作为策略网络输出的动作类别,预测当前集成电路模型的设计动作,然后再由价值网络评估该设计动作的好坏,以找出最优策略,从而达到自动设计微波集成电路的技术功效。

     “我们设计了一个称为关系归纳神经网络的架构,它可以快速有效地学习集成电路内部数据之间的规律,从而达到设计任意复杂集成电路的目的。”研究人员表示,在其方案中,集成电路形状被定义为一组参数化网格,当每个网格发生变化时,由标准的CAE软件包计算出结果,然后使用聚类算法对这些结果的变化进行分类,最后交由强化学习神经网络进行决策。

       微波集成电路是人类工程师的智力劳动,对于工程师来说,设计过程需要利用计算机辅助设计工具发现问题、解决问题进而寻找最优解决方案,这个过程繁琐而枯燥,需要通过综合各种方案分析、设计、优化去逼近最优解决方案。因此,如何使人类工程师彻底摆脱这项繁琐的优化设计工作,是一项非常有意义的挑战。

        文章的第一作者Liu Jie是创天科技AI实验室的研究员,他同时还是该项目人工智能算法设计与开发技术负责人。

        http://news.sciencenet.cn/sbhtmlnews/2019/1/343000.shtm?id=343000

       点评长期以来我国在芯片领域处于相对落后的状态,随着光电子集成电路的兴起和运用我国的在芯片领域的被动局面有望扭转,特别是第三条消息  AI“自学”设计出微波IC芯片 ,更是令人兴奋,因为它为今后设计出领先世界先进水平的集成电路芯片提供了换道超车的全新思路,如果说阿尔法狗在为其战胜人类,阿尔法星在游戏中打败人类,那么全新的Ai的芯片智能设计将会在集成电路设计领域打败人类,中国将会在集成电路设计领域领跑世界。

       此外根据最新的上海市的消息中芯国际将生产14纳米的集成电路,另外紫光生产的内存即将投产


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发表于 2019-2-1 21:24 来自手机 | 显示全部楼层
本帖最后由 战胜的中方 于 2019-2-5 08:00 编辑

光子人工智能芯片的计算速度大概是3200TFlops,算是新型人工智能芯片的商业制成品。

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