在华为推出新手机之后一个多月,中国在半导体创新上的努力又有了进展,获得了重大突破。可以说,在美国挑起的科技战中,中国并不只是要立于不败之地,打赢科技战只是最低目标。
近日,清华大学成功研制出全球第一颗全系统集成的忆阻器存算一体芯片。基于纳米级忆阻器的内存计算架构,可以支持高效的片上学习。同时,它还极具满足人工智能时代高算力需求的应用潜力。
如果以在家办公这种新模式做类比,它几乎彻底消除了数据在通勤上的能耗,大幅提升了运行速度。这种运算可以被广泛应用于在未来的边缘计算和云计算中。
此外,它在电源关闭后还能“记住”经过的电荷,可以被用作一种新型纳米电子突触器件。同时,除了更低的延迟和更小的能耗外,它还可以有效保护用户隐私和数据安全。
清华大学研制出全球首颗支持片上学习的忆阻器存算一体芯片,成果登上《科学》杂志
可以说,忆阻器存算一体芯片的成功,是近年来在美国打压下,中国坚定不移加强半导体研发的又一例证。
随着芯片战的持续,美国以所谓的“涉嫌安全风险”为由,对华为等大型中企进行打压。美国采取这些限制措施,目的就是要保持住美国在该领域的技术优势。
谁知,在美国自以为对中国实现严密封锁后,华为新款手机和清华大学的忆阻器存算一体芯片却横空出世,打脸白宫。其实,这是中国在高科技上不再依赖美国的一个强烈信号。
具体来说,只有少数企业或研发机构,能够在全球半导体行业的前沿竞争中实现突破。因为这种突破,需要花费数百亿元和历经数十年的研究,这就让该行业存在诸多瓶颈。人们最熟知的就是阿斯麦制造的极紫外光刻机,用于芯片的制造。
阿斯麦的下一代极紫外光刻机实现了以前无法达到的精度水平
光刻机只是半导体产业中的一部分。可是,仅仅是这部分,它就能实现难以想象的规模和精度,称得上是人类的一项巨大成就。并且,该工艺运行十多年后,至今仍无其他公司能够取而代之。
拜登政府正是抓住了这种行业的天然瓶颈,借此来挤压和阻止中国在尖端的芯片技术领域更进一步。此举不仅是想削弱中国高科技产业,更会威胁到中国的经济增长和科学地位。因为美国限制的这些领域,恰好就是未来经济增长和发展的动力所在。
要知道,未来科学的进步,通常是通过模拟和分析大量数据来实现的,而非传统的反复试验。
而在数码时代下,模拟所需的资料处理需求量暴增,半导体业者加大对忆阻器技术的研发与投资,并一直在寻求成本更低、速度更快、效能更好的解决方案。可以说,忆阻器在整个半导体产业中占据着极为重要的地位。
接下来的几十年,几乎所有类型的繁杂资料处理,可能都要依赖忆阻器进行高速处理和存储
接下来的几十年,几乎所有类型的繁杂资料处理,可能都要依赖忆阻器进行高速处理和存储
而清华大学忆阻器存算一体芯片的问世,除了能用作储存元件外,还能执行CPU的逻辑运算,将有可能借以突破冯·诺依曼传统计算架构下的能效瓶颈,未来甚至有可能无需通过特殊的中央处理,仅在记忆体芯片上就可完成运算作业。
忆阻器存算一体芯片技术的兴起,必然会带动全球半导体产业的变革。该运算架构产品虽然不代表马上可以商品化,但基本上也确立了未来产业的发展方向。
未来,中国要考虑的就是,将其转化为商用时,如何在降低成本的前提下,实现小尺寸、高计算能力,以及超低功耗等目标。这才是在中美科技竞争中能够胜出的关键。
无论如何,打赢科技战只是中国的基本目标,而不是终极目标。中国要做的,是要突破世界现有的瓶颈,实现技术的变革。
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