520TFLOPS算力、 6.4TB/s的訪存帶寬、東方算芯首顆大算力芯片DF1000發(fā)布

智東西
作者 ZeR0
編輯 漠影

智東西7月13日?qǐng)?bào)道，今日，上海AI芯片創(chuàng)企東方算芯發(fā)布軟件定義近存計(jì)算3D AI芯片DF1000。

DF1000芯片是國(guó)內(nèi)首顆采用DRAM-LOGIC Wafer-level混合鍵合3D垂直封裝的AI芯片，采用軟件定義芯片技術(shù)、14nm制程工藝，基于全國(guó)產(chǎn)供應(yīng)鏈，實(shí)現(xiàn)了520TFLOPS@Bf16的算力、 6.4TB/s的訪存帶寬、 900GB/s的Scale-up帶寬。

該芯片通過計(jì)算與存儲(chǔ)層的垂直堆疊集成，將互連間距從數(shù)十微米壓縮至亞微米級(jí)別，帶來數(shù)量級(jí)提升的互連密度與帶寬密度。從根本上破解了算力系統(tǒng)長(zhǎng)期面臨的“存儲(chǔ)墻”、“帶寬墻”、“功耗墻”等瓶頸。

同時(shí)，該芯片在國(guó)內(nèi)成熟芯片制程工藝條件下可實(shí)現(xiàn)從芯片設(shè)計(jì)、晶圓制造、3D 先進(jìn)封裝到封測(cè)的全鏈條閉環(huán)，不依賴尖端制程，不懼外部條件制約，供應(yīng)鏈穩(wěn)定可控、可持續(xù)迭代，為國(guó)產(chǎn)高端芯片突破制程依賴提供了切實(shí)可行的技術(shù)路徑。

DF1000芯片已完成完整流片驗(yàn)證，并實(shí)現(xiàn)128 卡大規(guī)模集群全功能穩(wěn)定運(yùn)行，真實(shí)場(chǎng)景落地能力達(dá)到行業(yè)先進(jìn)水平。

在此基礎(chǔ)上，東方算芯持續(xù)迭代產(chǎn)品，預(yù)計(jì)在今年四季度推出DF2000，各方面性能參數(shù)相比DF1000翻倍提升，具有算力利用率高、訪問帶寬大的優(yōu)勢(shì)；預(yù)計(jì)在明年四季度推出DF3000，各方面指標(biāo)會(huì)在DF2000的基礎(chǔ)上翻倍提升。

今日，東方算芯同步推出基于DF1000打造的全棧產(chǎn)品矩陣，包含巔峯DF1000加速卡、拓域TY64超節(jié)點(diǎn)、擎元QY100服務(wù)器、慧算HS512智算集群。整套產(chǎn)品體系可適配人工智能、互聯(lián)網(wǎng)、金融、超算等各類復(fù)雜算力場(chǎng)景。

“DF1000的發(fā)布，是建立在國(guó)家全產(chǎn)業(yè)鏈深厚基礎(chǔ)上的成功。”東方算芯創(chuàng)始人、董事長(zhǎng)兼CEO魏少軍代表東方算芯感謝全體合作伙伴的協(xié)作支持，并提出“共建、共筑、共贏”的產(chǎn)業(yè)發(fā)展主張：東方算芯將堅(jiān)持自主創(chuàng)新，開放合作，攜手全產(chǎn)業(yè)鏈伙伴，共建自主可控、安全高效的算力產(chǎn)業(yè)生態(tài)；堅(jiān)持長(zhǎng)期主義，耐心投入，深耕底層架構(gòu)、軟件工具、系統(tǒng)方案，一步一個(gè)腳印走穩(wěn)走遠(yuǎn)；立足上海、服務(wù)全國(guó)、面向全球，東方算芯將繼續(xù)依托上海的產(chǎn)業(yè)高地優(yōu)勢(shì)，服務(wù)國(guó)家戰(zhàn)略，擁抱全球市場(chǎng)，以中國(guó)芯支撐中國(guó)算力，服務(wù)世界人工智能產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

秉持這一發(fā)展主張，東方算芯已構(gòu)建全國(guó)產(chǎn)化供應(yīng)鏈支撐體系，實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵環(huán)節(jié)自主可控；引領(lǐng)國(guó)內(nèi)供應(yīng)鏈廠商突破工藝極限、提升良率，攜手產(chǎn)業(yè)鏈重點(diǎn)企業(yè)共同打造3D芯片產(chǎn)業(yè)集群高地。

在軟件生態(tài)層面，該公司已搭建全棧自主底層軟件棧，覆蓋編譯器、運(yùn)行時(shí)、算子庫、集合通信庫、分布式訓(xùn)練框架及一站式工具鏈，全面兼容主流深度學(xué)習(xí)框架，為用戶提供簡(jiǎn)潔高效的遷移部署方案，真正讓芯片“可用、好用、易用”。

東方算芯副總裁郭煒分享說，軟件定義芯片計(jì)算架構(gòu)帶來了六大優(yōu)勢(shì)：計(jì)算效率高、通用性好、訪存帶寬大、能效優(yōu)越、不依賴于最先進(jìn)制造工藝，不使用HBM存儲(chǔ)器。

這源于三大技術(shù)突破：

1、軟件定義芯片計(jì)算Tile架構(gòu)

該架構(gòu)采用粗粒度塊狀計(jì)算結(jié)構(gòu)，通過數(shù)據(jù)流驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模處理單元的并行加速，大幅提升并行計(jì)算的性能和效率；設(shè)計(jì)專用集合通信處理器和分布式的通信機(jī)制，實(shí)現(xiàn)處理單元間和計(jì)算陣列間的高效數(shù)據(jù)通信，使得通信代價(jià)大幅降低，有效提升算法執(zhí)行的效率；張量和向量計(jì)算單元數(shù)據(jù)通路復(fù)用，既保持了通用計(jì)算的靈活性，又能充分的利用有限的芯片面積資源，提升芯片的整體算力。

簡(jiǎn)單來說，軟件定義芯片技術(shù)通過任務(wù)的空間并行和資源的時(shí)分復(fù)用，能顯著的提升資源利用率，有效降低對(duì)芯片制造工藝的要求。

2、3D近存計(jì)算技術(shù)

該技術(shù)將存儲(chǔ)晶圓和邏輯晶圓通過3D混合鍵合的方式進(jìn)行堆疊，使得存和算的距離縮短，大幅提升數(shù)據(jù)傳輸性能，降低數(shù)據(jù)搬運(yùn)能耗。

相比于傳統(tǒng)HBM， 3D DRAM提供了數(shù)十倍的TSV 數(shù)量，成倍的提升了訪存帶寬，同等容量下是HBM帶寬的5倍以上，從而打破了計(jì)算芯片長(zhǎng)期以來面臨的“存儲(chǔ)墻”問題。

同時(shí)，該技術(shù)方案可通過增加晶圓堆疊的層數(shù)來提升內(nèi)部的顯存容量，通過高密度TSV來提升訪存的帶寬，因此可以完全取代HBM。

3、Infinity Chiplet 3.5D + 擴(kuò)展結(jié)構(gòu)

東方算芯用3D DRAM 替代傳統(tǒng)AI芯片的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，節(jié)省了片上面積，同等面積下可以提供更大的帶寬；無需HBM，節(jié)省了HBM封裝面積，在同等封裝尺寸下可包含更多的計(jì)算單元，從而實(shí)現(xiàn)更大規(guī)模的互聯(lián)算力；節(jié)省了HBM 的接口占用的芯粒面寬，在同等光罩面積下，能放更多的互聯(lián)接口，從而可以提供更大的互聯(lián)帶寬。

相比于傳統(tǒng)AI芯片的2.5D封裝技術(shù)，新技術(shù)在相同封裝尺寸下，可提供更強(qiáng)的算力、更高的網(wǎng)絡(luò)帶寬和更大的互聯(lián)性。此外，因?yàn)闆]有HBM限制，未來東方算芯能夠?qū)崿F(xiàn)更大規(guī)模的芯片算力擴(kuò)展。

發(fā)布會(huì)上，香港工程科學(xué)院院士、東京大學(xué)工學(xué)院院士、香港科技大學(xué)副校長(zhǎng)鄭光廷，歐洲科學(xué)院院士、北京超弦存儲(chǔ)器研究院執(zhí)行院長(zhǎng)趙超，上海兆芯集成電路股份有限公司總經(jīng)理兼總工程師王惟林，芯原股份董事長(zhǎng)兼首席執(zhí)行官戴偉民等產(chǎn)學(xué)研領(lǐng)域?qū)＜乙来伍_展主題分享，圍繞半導(dǎo)體與 AI 芯片協(xié)同發(fā)展、存儲(chǔ)技術(shù)創(chuàng)新、國(guó)產(chǎn)算力產(chǎn)業(yè)鏈共建等方向介紹多方協(xié)同攻關(guān)的實(shí)踐成果。

在圓桌論壇環(huán)節(jié)，行業(yè)專家分別聚焦 “后摩爾定律時(shí)代，AI 芯片的東方范式”“新一代算力芯片產(chǎn)業(yè)投資趨勢(shì)” 兩大議題展開深入探討，并結(jié)合政務(wù)、金融、科研等重點(diǎn)領(lǐng)域，解讀 DF1000 多樣化落地模式與長(zhǎng)期發(fā)展前景。

此次DF1000的發(fā)布，不只是一款產(chǎn)品的問世，更標(biāo)志著中國(guó)自主原創(chuàng)的算力芯片新發(fā)展路線的啟航。東方算芯以架構(gòu)創(chuàng)新為核心突破口，在成熟工藝下實(shí)現(xiàn)算力、利用率與能效比的系統(tǒng)性躍升，為我國(guó)高端算力芯片提供了可落地、可規(guī)模化、可長(zhǎng)期自主的技術(shù)方案。