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全球首颗忆阻器存算一体芯片将为芯片行业带来重大影响

中投网2023-10-11 07:56 来源:互联网

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   最近,清华大学集成电路学院的吴华强教授和高滨副教授团队利用存算一体计算范式,开发了全球首个全系统集成的、支持高效片上学习的忆阻器存算一体芯片。这一突破有望推动人工智能、自动驾驶和可穿戴设备等领域的发展。相关研究成果已发表在《科学》杂志最新一期。

  在股市方面,10月10日下午,A股芯片板块逆势上涨,尤以存储芯片为主。其中,好上好连续涨停5个交易日,冠石科技连续涨停3个交易日,同有科技、聚辰股份和唯捷创芯等股票涨幅均超过10%。据Wind数据显示,截至收盘,A股半导体板块总市值达到约31000亿元。

  此外,韩国芯片巨头三星电子可能面临一次严重的业绩下滑。10月11日,三星电子将公布2023年第三季度初步业绩。根据LSEG SmartEstimate对19位分析师的调查显示,7月至9月该季度的营业利润可能同比下降80%。

  重大突破

  据科技日报报道,清华大学集成电路学院的吴华强教授和高滨副教授团队最近研制出了全球首个全系统集成的、支持高效片上学习的忆阻器存算一体芯片。这一突破有望促进人工智能、自动驾驶和可穿戴设备等领域的发展。相关研究成果已在线发表于最新一期的《科学》杂志。

  该芯片包含了支持完整片上学习所需的所有电路模块,并成功验证了图像分类、语音识别和控制任务等多项片上增量学习功能。它具有高适应性、高能效、高通用性和高准确率等特点,有效增强了智能设备在实际应用场景中的学习适应能力。

  与先进工艺下的专用集成电路(ASIC)系统相比,该芯片在相同任务下的能耗仅为1/35,并有望实现75倍的能效提升,展现出卓越的能效优势。它具有满足人工智能时代高算力需求的潜力,为突破冯·诺依曼传统计算架构下的能效瓶颈提供了一条创新发展路径。

  根据清华大学介绍,忆阻器是继电阻、电容和电感之后的第四种电路基本元件,能够在断电后仍然“记忆”通过的电荷,被认为是一种新型纳米电子突触器件。

  在2012年,清华大学集成电路学院的钱鹤教授和吴华强教授团队开始研究使用忆阻器作为存储元件。然而,由于忆阻器材料和器件工艺的不成熟,团队只能在实验室中不断摸索,通过一次又一次的实验失败来提高器件的一致性和良率。

  两年后,清华大学与中科院微电子所、北京大学等单位合作,优化了忆阻器的器件工艺,成功制备出高性能的忆阻器阵列,为我国率先实现忆阻器阵列的大规模集成奠定了重要基础。

  在2020年,钱鹤教授和吴华强教授团队基于多阵列忆阻器,搭建了一个全硬件构成的完整存算一体系统,并在该系统上高效运行了卷积神经网络算法,成功验证了图像识别功能。该系统的能效比图形处理器芯片高出两个数量级,大幅提升了计算设备的算力,实现了以更小的功耗和更低的硬件成本完成复杂计算的目标。

  清华大学集成电路学院的博士后姚鹏介绍说,该芯片采用类脑处理方式,能够实现快速的片上训练和片上识别,有效完成边缘计算场景下的增量学习任务。它能够以极低的耗电量适应新场景、学习新知识,满足用户的个性化需求。

  该研究得到了科技部科技创新2030“脑科学与类脑研究”重大项目、国家自然科学基金委后摩尔重大研究计划和北京集成电路高精尖创新中心的支持。

  逆势大涨

  在A股三大指数整体调整的情况下,10月10日下午,A股芯片板块逆势上涨,尤其是存储芯片领域。其中,好上好连续涨停5个交易日,冠石科技连续涨停3个交易日,同有科技、聚辰股份和唯捷创芯等股票涨幅均超过10%。根据Wind数据显示,截至收盘,A股半导体板块总市值达到约31000亿元。

  周二芯片板块逆势上涨,可能与以下两个利好消息有关:

  首先,10月9日,韩国总统办公室通报,美国同意三星电子和SK海力士向其在中国的工厂提供设备,无需额外许可。这意味着三星电子和SK海力士可以向其中国工厂供应含有美国技术的半导体设备,无需单独批准。作为全球最大和第二大存储芯片制造商,三星电子和SK海力士在中国市场已经深耕多年。

  其次,市场传闻称存储芯片价格已触底反弹,三星等国际大厂正在考虑提价,主要集中在DRAM(动态随机存取存储器)芯片领域。

  此外,分析人士指出,华为、苹果等多家终端厂商发布新产品,带动了消费电子市场的复苏,上游供应商的订单饱满,有望迎来需求复苏。此外,国产化替代进程有望加速,存储芯片价格持续复苏。在主要存储制造商持续减产和涨价的情况下,有望进入新一轮涨价周期。

  "巨雷"即将来袭

  在存储芯片周期反转拐点来临之际,韩国芯片巨头三星电子可能面临严重的业绩下滑。

  10月11日(周三),三星电子将公布2023年第三季度初步业绩。根据LSEG SmartEstimate对19位分析师的调查显示,7月至9月该季度的营业利润可能降至2.1万亿韩元(约合15.6亿美元),而去年同期的营业利润为10.85万亿韩元。这意味着其第三季度利润将同比暴跌80%。

  作为三星电子最大的收入来源,其芯片部门的季度亏损可能在3万亿至4万亿韩元之间。

  根据分析师的平均预测,三星移动业务的营业利润可能在3万亿韩元左右,因为该公司在本季度推出了高端折叠式智能手机,扩大了销售规模。

  导致利润大幅下滑的原因是,内存芯片价格未能如市场预期快速回升。此外,分析人士表示,三星采取的大幅削减芯片产量的措施也对产出规模造成冲击。

  自从今年4月首次宣布减产以来,分析师表示,三星将在第三季度进一步减产,以减少库存,应对芯片供应过剩导致的行业低迷,这是数十年来最严重的低迷情况之一。

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