该芯片采用硅电路的标准CMOS技术制造。

意大利研究人员近日开发出一款新型智能芯片，有望在高性能计算系统和数据中心中显著降低能耗，同时提升计算速度。这一创新设备由米兰理工大学电子、信息与生物工程系教授丹尼尔·耶尔米尼博士领导的团队研发，展示了计算机架构的全新思路。

研究突显了模拟存内计算如何通过减少数据在内存与处理器之间的持续传输，突破现代计算机最关键的瓶颈之一。耶尔米尼（亦是该研究的通讯作者）指出：“这款集成芯片证明了在工业规模上实现模拟存内计算这一革命性概念的可行性。”

新型芯片为全集成模拟加速器

科学家的这项研究属于由欧洲研究理事会（ERC）资助的ANIMATE项目（基于先进器件技术的模拟存内计算）。该项目于2022年获得ERC高级资助，五年内资助金额最高达290万美元（约合250万欧元）。

研究团队指出，传统数字计算机的高能耗主要源于计算过程以及数据需要在内存与处理单元间反复传输。而存内计算通过在内存阵列内部直接执行计算，显著减少了内部数据流动，从而解决了这一效率问题。

ANIMATE项目旨在设计器件技术、电路与系统架构，并通过应用验证闭环存内计算技术。该项目通过国际合作推进，参与者包括北京大学的科研人员。研究基于耶尔米尼前期在闭环存内计算方面的成果，证明该技术在实现更快计算的同时，能耗可比数字系统降低高达5000倍。

这款新型芯片是一款全集成模拟加速器，能求解线性和非线性方程组。它采用标准CMOS技术制造，与现有硅基制造工艺兼容。

计算的未来

该器件采用两个64×64的可编程电阻式存储单元阵列，结构如有序网格，每个交叉点代表一个存储单元。单元基于速度快、稳定性高的静态随机存取存储器，并结合集成电阻器实现多级电阻编程。同时，芯片架构通过片上模拟元件（如运算放大器和模数转换器）增强功能。由于计算直接在内存内部完成，芯片无需依赖外部处理器即可处理复杂运算。

测试显示，芯片在精度上与传统数字系统相当，但功耗更低、计算延迟更短，且在硅片上占用的面积更小。耶尔米尼在新闻稿中总结道：“我们正致力于将这项创新应用于实际场景，特别是在人工智能领域，以降低计算能耗。”

该技术非常适合人工智能、大数据处理和先进无线系统等高性能、高能效任务，潜在应用包括机器人、导航系统、数据中心以及未来的5G和6G网络。

相关研究成果已发表于《自然·电子学》期刊。

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