全球首款！中國量產非二進制AI晶片!

中國在人工智慧晶片領域取得了重大突破，全球首款非二進制晶片已進入量產階段，並開始應用於航空、製造等關鍵行業。這一創新成果由北京航空航天大學的李洪革教授及其團隊主導研發，通過將二進制邏輯與隨機或機率邏輯相結合，解決了傳統晶片系統中的關鍵問題，實現了前所未有的容錯能力和能效提升，同時巧妙規避了美國的晶片限制。

傳統晶片面臨的挑戰

李教授指出，當前晶片技術面臨兩大難以踰越的挑戰：功耗牆和架構牆。傳統晶片功耗過高，且新晶片難以與舊系統相容。自2022年以來，李教授的團隊一直在尋找解決方案，最終提出了混合隨機數（Hybrid Stochastic Number, HSN）系統，將常規二進制數字與基於機率的數字相結合，從而提升性能。

二進制邏輯是全球所有電腦的基礎，它通過0和1的變數執行算術運算，但大規模二進制計算需要先進的硬體資源。相比之下，機率計算使用高電壓訊號，通過訊號在特定時間內的出現頻率來表示不同值，這種方法硬體需求更少，已在圖像處理、神經網路和深度學習等領域得到應用，但其缺點是處理資訊的時間更長。

非二進制晶片的解決方案

基於機率計算，李教授的團隊於2023年開發了一款用於觸控和顯示的智能晶片，採用中國領先的晶片製造商中芯國際（SMIC）成熟的110奈米工藝技術。該研究成果兩年前發表在《IEEE固態電路雜誌》上。隨後，團隊又開發了一款用於機器學習的晶片，採用標準的28奈米CMOS工藝製造。

除了HSN系統外，這款晶片還整合了存內計算演算法，減少了資料在記憶體和處理器之間頻繁移動的需求，從而節省能源並提高晶片效率。晶片採用系統級晶片（SoC）設計，將不同的計算單元整合在一起，能夠同時處理多項任務，而傳統晶片通常一次只能處理一項任務。

目前，這款晶片已應用於智能控制系統，如觸控式螢幕，能夠過濾背景噪聲以檢測較弱的訊號，從而改善使用者與裝置的互動體驗。

未來計畫

李教授在接受《光明日報》採訪時表示，他的團隊正在開發一套專門用於混合機率計算的指令集和晶片設計，計畫將這種晶片應用於語音和圖像處理、加速大型AI模型以及處理其他複雜任務。

“目前的晶片已經在微秒等級實現了片上計算延遲，平衡了高性能硬體加速和靈活軟體可程式設計性之間的關係。”李教授表示。 (晶片行業)