5月29日，中國移動聯(lián)合清華大學完成業(yè)界首次憶阻器存算一體芯片的端到端技術驗證，成功打通芯片、軟件、算法、應用全流程，標志著基于新型存儲器的存算一體技術向產(chǎn)業(yè)化邁出了關鍵一步，為拓展存算一體芯片在端邊側(cè)應用、構(gòu)建存算一體產(chǎn)業(yè)生態(tài)奠定了重要基礎。
存算一體作為先進計算技術，從架構(gòu)上突破馮·諾依曼架構(gòu)存儲和計算分離導致的存儲墻和功耗墻問題，可大幅提升算力和能效水平，在AI時代的重要性日益凸顯。
中國移動自2021年起開展存算一體技術研究，并與高校和產(chǎn)業(yè)伙伴聯(lián)合推動存算一體多技術路線探索和研發(fā)。2022年提出“如何實現(xiàn)存算一體芯片工程化和產(chǎn)業(yè)化”提案，并獲評為中國科協(xié)“10個對產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有引領作用的產(chǎn)業(yè)技術問題”之一；同年，聯(lián)合清華大學研發(fā)業(yè)界首款基于憶阻器的110nm制程存算一體SoC芯片，單芯片憶阻器集成規(guī)模突破300萬，算力能效較相同工藝下的主流GPU提升2個數(shù)量級，達業(yè)內(nèi)領先水平。但從產(chǎn)業(yè)維度來看存算一體目前仍處于初級發(fā)展階段，主要廠商多聚焦在芯片研發(fā)層面，而在產(chǎn)業(yè)鏈其他環(huán)節(jié)難以集中力量開展布局，導致缺乏成熟的軟件工具鏈和模型適配算法，缺少典型性的應用引領及相關的測試驗證標準平臺，產(chǎn)業(yè)生態(tài)構(gòu)建存在諸多困難。
面對存算一體產(chǎn)業(yè)發(fā)展的挑戰(zhàn)，中國移動聯(lián)合清華大學等高校和智存科技等頭部企業(yè)，圍繞軟件、算法、應用環(huán)節(jié)的短板精準發(fā)力：在軟件方面，研發(fā)了適配存算一體芯片的半自動化軟件計算引擎，支持面向存算一體計算架構(gòu)的AI模型編譯、算子編排、模型部署和推理以及芯片性能模擬等功能，有效降低用戶開發(fā)和部署門檻，開發(fā)調(diào)試效率提升3倍以上。在算法方面，針對存算一體器件規(guī)模受限和模擬計算誤差的問題，提出面向存算一體的模型壓縮、誤差補償和加噪訓練等適配算法，在保證計算準確性的同時將模型規(guī)�？s減至1/16，實現(xiàn)AI模型在存算一體芯片的高效、準確和魯棒運行。在應用驗證方面，實現(xiàn)存算一體芯片與自研的5G工業(yè)網(wǎng)關的硬件系統(tǒng)集成，并通過自研的軟件計算引擎輔助實現(xiàn)了多種人工智能模型的自動部署和推理，在衛(wèi)星圖像分類、PCB板質(zhì)檢等場景完成應用驗證：其中衛(wèi)星圖像識別準確率達96%以上，PCB板質(zhì)檢實現(xiàn)5種常見元件的精準識別和定位，并支持3種以上微小瑕疵的自動檢測。
本次端對端技術驗證是存算一體由技術研究邁向產(chǎn)業(yè)應用的關鍵環(huán)節(jié)，中國移動作為移動信息產(chǎn)業(yè)鏈鏈長，將持續(xù)發(fā)揮產(chǎn)業(yè)引領作用，推進產(chǎn)學研用合作，積極構(gòu)建自主可控的存算一體新型算力生態(tài)。
圖1 憶阻器存算一體芯片A111及存算一體計算板卡
圖2 基于存算一體芯片的5G工業(yè)網(wǎng)關
圖3 基于存算一體芯片的邊緣智能示范演示平臺
