說到馮諾依曼架構(gòu)，可以這么矛盾地認為，它既是一切現(xiàn)代計算機的基礎(chǔ)，又是現(xiàn)代計算機難以繞開的桎梏。雖然馮諾依曼架構(gòu)開啟了計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的先河，為我們的計算機科技發(fā)展發(fā)揮了不可磨滅的作用，不過隨著時代發(fā)展，這個架構(gòu)的局限也越來越難以滿足我們不斷增長的需要，因此改良或突破固有架構(gòu)就成了一個關(guān)鍵的問題。而這次，阿里巴巴達摩院出手了。近日，阿里巴巴達摩院（以下簡稱阿里達摩院）宣布成功研發(fā)一款新型存算一體架構(gòu)芯片。
據(jù)介紹，該芯片是全球首款基于DRAM的3D鍵合堆疊存算一體AI芯片，可突破馮諾依曼架構(gòu)的性能瓶頸，滿足人工智能等場景對高帶寬、高容量內(nèi)存和極致算力的需求。在特定AI場景中，該芯片性能提升10倍以上，能效比提升高達300倍。
數(shù)據(jù)是冷的，不過概念卻是很有突破性的。要知道，這可是馮諾依曼架構(gòu)啊，是目前計算機系統(tǒng)的基礎(chǔ)，而AI的發(fā)展有點太快，傳統(tǒng)計算機系統(tǒng)架構(gòu)越來越難以滿足了。所以只有突破了這個基礎(chǔ)，現(xiàn)代人工智能的算力才會跟著提升上去，否則我們會一直受困于功耗墻內(nèi)存墻這些打破不了的局限。
于是阿里達摩院的存算一體芯片應(yīng)運而生。據(jù)了解，這款芯片有些類似于我們的大腦，它將數(shù)據(jù)存儲單元和計算單元融合為一體，猶如都在記憶和分析判斷都在腦海中執(zhí)行，這樣就大幅減少數(shù)據(jù)搬運，從而極大提高計算并行度和能效。
當(dāng)然了，業(yè)內(nèi)普遍存在的問題，一定是業(yè)內(nèi)共同的難題，雖然阿里達摩院此次的新芯片解決了一直以來重大的問題，但并不能說她一騎絕塵，從概念到研究都是全新的。因為，實現(xiàn)存算一體是上個世紀90年代就由業(yè)內(nèi)人士提出了，只是技術(shù)的復(fù)雜度、高昂的設(shè)計成本，以及缺少應(yīng)用場景等因素沒有進展。
此次阿里達摩院自研創(chuàng)新取得的進展，是采用近存儲計算這一技術(shù)方案展開的。首次采用混合鍵合（Hypid Bonding）的 3D 堆疊技術(shù)將計算芯片和存儲芯片 face-to-face 地用特定金屬材質(zhì)和工藝進行互聯(lián)。在設(shè)計方面，該芯片內(nèi)存單元采用異質(zhì)集成嵌入式 DRAM，擁有超大內(nèi)存容量和帶寬優(yōu)勢，相比傳統(tǒng) SRAM 獲得了數(shù)量級上的提升，片上內(nèi)存帶寬可高達 37.5GB/s/mm2。計算芯片方面，達摩院研發(fā)設(shè)計了流式的定制化加速器架構(gòu)，對推薦系統(tǒng)進行「端到端」加速，包括匹配、粗排序、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計算、細排序等任務(wù)。
上面一段話可能更硬核技術(shù)一些，不過看看阿里達摩院這些研究取得的認可，也許我們就能直觀一點感覺到這一項突破的重要性和意義所在了吧。機智客摘自相關(guān)資訊，此次研究成果已被即將在明年2月舉行的IEEE國際固態(tài)電路頂級會議ISSCC 2022收錄。在存算一體架構(gòu)方向上已擁有大量成果，在ISCA、MICRO、HPCA等頂級計算機體系結(jié)構(gòu)會議上發(fā)表多篇論文。
