一、重磅成果登《科學》，中外頂尖院所聯手攻克算力難題
近日，國際頂尖學術期刊《科學》刊發一項中國聯合攻關的重磅半導體與類腦計算研究成果。來自北京大學積體電路學院楊玉超教授課題組，攜手中國科學院上海微系統與資訊技術研究所宋志棠研究員團隊，歷經聯合研發攻堅，成功打造出全球第一款依託相變憶阻器搭建而成的神經動力學系統晶片。該項研究落地，直接打破了纏繞神經動力學領域近五十年的即時運算桎梏，為類腦模擬、腦科學重建相關研究開闢全新硬體路徑，相關完整學術論文已於當月 3 日凌晨正式上線發表。
二、核心性能實現跨越式革新，運算速度遠超主流 GPU
這款全新自研晶片最亮眼的突破集中在運算時延與處理效率兩大關鍵指標上。科研團隊通過底層器件架構、電路邏輯雙重最佳化，把神經動力學複雜運算的單步處理時延壓縮至僅 2.12 毫秒，這一資料創下同類硬體裝置全新紀錄。在腦皮層重建這類高複雜度模擬任務實測中，該晶片的運算效率對比當下市面主流高端圖形處理器（GPU）拉開巨大差距，提速區間達到 50 倍至 478 倍。長久以來，傳統通用算力硬體運算延遲高、平行模擬效率不足，始終是限制神經動力學即時模擬落地應用的核心阻礙，本次晶片研發從硬體根源上化解了這一行業痛點。
三、技術價值深遠，為類腦計算、腦科學研究奠定硬體底座
神經動力學是解析人腦神經元聯動、復刻大腦資訊處理邏輯的核心學科，不管是基礎腦科學探索，還是未來類腦智能裝置開發，都離不開高精度、低延遲的即時模擬運算支撐。過去半個世紀，依靠傳統晶片、GPU 搭建的模擬平台，難以同步兼顧運算即時性與大規模神經元平行模擬，大量前沿腦科學研究只能簡化模型開展實驗，研究成果存在明顯侷限。本次相變憶阻器神經動力學系統晶片的問世，依託憶阻器存算一體的先天優勢，大幅降低資料傳輸損耗、縮短運算響應時間。不僅能夠支撐高精度、無簡化的完整腦皮層重建模擬，也為後續輕量化類腦硬體、腦機介面配套算力裝置的研發，提供了經過實測驗證的成熟硬體方案。
四、產學研協同發力，中國國產存算一體技術再登國際頂尖期刊
本次成果是中國高校積體電路學科與國家級微電子科研平台深度協同的典型範例。北大積體電路學院深耕憶阻器、類腦晶片基礎理論與電路設計，中科院上海微系統所在相變儲存器件製備、工藝落地方面擁有長期技術積累，兩支團隊發揮各自所長完成跨單位聯合攻關。此次能夠登頂《科學》，也標誌著中國在存算一體器件、神經形態晶片賽道的研發實力躋身全球第一梯隊，為後續中國下一代人工智慧底層硬體、先進儲存晶片的自主化創新，積累了關鍵理論與工程實踐經驗。 (初芯半導體)