imec推出超導(dǎo)處理器，基于現(xiàn)有的CMOS制造工具

近日，IEEE Spectrum刊文指出，比利時imec微電子研究所在現(xiàn)有的CMOS制造工具基礎(chǔ)上，成功研發(fā)出超導(dǎo)處理器。該超導(dǎo)處理器主要借助“約瑟夫森節(jié)”的獨(dú)特構(gòu)造來構(gòu)建基本邏輯單元及SRAM緩存模塊。

該超導(dǎo)處理器能通過操控約瑟夫森節(jié)生成的電壓脈沖實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算及存儲功能，并且能夠顯著提升能源效益。相比于傳統(tǒng)處理器，大量的熱量往往源于邏輯單元及存儲器間的信息傳遞，但imec的新式處理器使用超導(dǎo)材料替代電線進(jìn)行互連，因此能大大降低通信過程中的能耗損耗。

盡管imac的超導(dǎo)處理器需在4K（開爾文）的高溫環(huán)境中運(yùn)行，但其強(qiáng)大的冷卻系統(tǒng)使得其能在AI算力需求達(dá)到10+Petaflops的情況下，仍能保持高效性能。

隨著算力規(guī)模的擴(kuò)大，超導(dǎo)處理器的高能效優(yōu)勢將愈發(fā)明顯。據(jù)報(bào)道預(yù)測，當(dāng)AI算力達(dá)到5Exaflops級別時，基于超導(dǎo)處理器的系統(tǒng)將僅消耗傳統(tǒng)系統(tǒng)不到1%的電力。

在片外內(nèi)存方面，雖然imec的超導(dǎo)處理器系統(tǒng)仍然采用傳統(tǒng)的硅基DRAM，但已將其冷卻至77K以提高能效。超導(dǎo)處理器芯片與DRAM間通過特制玻璃橋連接，DRAM則通過定制連接器接入外部室溫環(huán)境。

由于超導(dǎo)處理器易于堆疊，imec預(yù)計(jì)首代產(chǎn)品將包含100塊計(jì)算板。該超導(dǎo)計(jì)算集群的體積僅為20*20*12cm，與鞋盒大小相近，但卻具備20 Exaflops BF16算力，且功耗僅為500kW。

超導(dǎo)處理器集群有望推動小型化AI數(shù)據(jù)中心的發(fā)展，簡化AI算力的部署流程，并方便與基于超導(dǎo)技術(shù)的量子計(jì)算機(jī)進(jìn)行無縫集成。