作者:温才妃 甘晓 法伊莎 来源:中国科学报 发布时间:2022/5/20 17:34:56
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科研人员成功流片极大规模全异步电路芯片

部分LZU_GERM芯片 兰州大学供图

近日,由兰州大学信息科学与工程学院副教授何安平团队领衔的异步电路与系统团队设计的首颗极大规模全异步电路芯片成功流片。该芯片为120颗名为LZU_GERM的芯片,采用40纳米工艺制程,在每颗仅有96平方毫米的芯片上共集成了3.5亿晶体管和1512个CPU,且每颗芯片的功耗仅有98毫瓦。这些芯片在2021年4月底完成设计,于2022年5月成功回片。

异步电路的优点主要在于低功耗,而难点在于没有时钟电路作为芯片的全局驱动电路,并且主流的商用EDA软件均是针对同步电路设计的软件。国内优秀的同步电路设计团队很多,但是异步电路设计团队却寥寥无几,有能力生产芯片的团队就更是少之又少。国外从很早就注意到了异步电路的优势并开始了研究,但是对中国却有严格的技术封锁。

何安平带领团队历经9年时间,从异步电路设计方法学开始,一直探索到芯片设计。在主流商用EDA软件的基础上,逐渐突破了异步驱动逻辑设计、异步时序约束、大规模异步电路设计和设计稳定性验证等一系列芯片设计问题。团队采用国际上最先进的异步电路设计方法,在这一枚枚小小的芯片上,每一个异步的CPU核都将由异步的mesh网络连接,数据在CPU中运算后会被mesh网络广播到各个路由节点,并被目标路由节点抓取。这样的工作机制非常适合用于如今人们熟知的类脑计算和其他高并发计算领域。在国外,Intel、IBM等公司已经用Loihi、TrueNorth等芯片证明了用异步电路做类脑计算,无论在功耗还是在性能上均比同时期的同步电路优越。而国内的大规模异步电路设计尚处于初级阶段。同时,何安平团队基于异步电路设计的EDA软件“拼图”3.0版历经两次迭代,日臻成熟,成为中国自主研发的第一个异步电路EDA(电子设计自动化)软件,并在OpenI网站开源。

 
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