基于神经网络算法的车规级计算芯片算力测试及影响分析

智能化的快速发展驱动整车功能越来越复杂。越来越多的摄像头、毫米波雷达、激光雷达、超声波传感器以及其他各种数据采集设备被搭载到车辆上,以支持自动驾驶的功能演进。与计算芯片研发浪潮相比,计算芯片测试认证能力的发展已经严重滞后。本文基于开发板搭载计算芯片验证平台,在计算芯片AI计算单元被最大限度挤压的前提下,建立一套算力测试方法,为车规级计算芯片算力测试提供新方法,并分析了影响因子对模型计算量的影响,形成自主可控的车规计算芯片测试评价能力,支持整车厂的芯片选型。

后摩尔时代新兴计算芯片进展

信息处理系统由于基础半导体技术遭遇"摩尔定律接近终结"和现行计算架构(冯·诺依曼架构)缺陷所导致的瓶颈,其发展受到严重挑战。为克服这些制约因素,一方面,集成电路开始沿着由技术内生动力和应用拉动的趋势,即"超越摩尔定律"和"超越CMOS"的方向,逐步发展,包括对单片3D系统和碳纳米管场效应晶体管芯片等新兴计算芯片技术的研究;另一方面,计算范式变革推动了以"神经形态计算"类脑芯片等构建的非冯·诺依曼架构的芯片迅速发展。本文从以上两个方面研究了后摩尔时代新计算芯片技术发展的脉络,分析了数字计算芯片、模拟计算芯片、神经形态计算芯片等新兴计算芯片技术的新进展。

总线制8量子比特超导量子计算芯片设计与仿真

为了完成Shor算法这类量子计算,需要更多的量子比特参与,同时需要延长量子比特的退相干时间,实现对量子比特更精准的调控。基于对以上要求的综合考虑,Xmon量子比特是一种目前最优的选择。设计了一个以Xmon为计算单元的总线制的8量子比特超导计算芯片,可以实现任意两个量子比特之间的耦合操作。首先根据实验基础设计量子比特与共面波导谐振腔的工作频率、量子比特的非谐性和谐振腔的品质因子。用Matlab软件仿真量子比特的能级,得到约瑟夫森能与电容充电能。其中约瑟夫森能的大小由约瑟夫森结的氧化时间长短控制,电容充电能则主要由Xmon的十字电容决定。由以上参数能够计算出量子比特与谐振腔的耦合强度与耦合电容,谐振腔的物理长度可以根据耦合电容的物理尺寸进行调节。然后根据不同的衬底工艺使用不同线宽以满足输入阻抗匹配的要求。使用Ledit绘图软件将以上物理尺寸表现在版图上。取出谐振腔的部分用HFSS软件仿真并调节其频率及品质因子,达到设计要求。量子比特的工作频率在测试时通过输入电流来调控。通过绘图与仿真,完成了一个可用于实验室加工制造并测试的总线制超导量子计算芯片版图。在此基础上,还设计了一种可以降低管脚数量的控制复用方案,为最终实现量子计算打下了一定基础。

神经元计算芯片的VHDL算法级与RTL级模型的建立及模拟

本文针对神经元计算芯片的指令系统和体系结构，详细讨论了复杂电路的ＶＨＤＬ建模及模拟验证方法，分别给出了该芯片的算法级描述和ＲＴＬ级描述，并用相同的测试台对两级描述进行了模拟，验证了描述的正确性和功能的等价性．不难看出。

实时模拟计算芯片AD538

ＡＤ５３８ 是美国ＡＤＩ公司出品的单片实时模拟计算芯片，它能实时完成对数、指数、乘方和开方等运算，结构简单、精度高、运算速度快，可在高速工业测控系统、航空航天以及国防领域得到应用。本文详细地介绍了ＡＤ５３８ 的原理及应用。

让计算机芯片更像真正的脑细胞

人脑被称为“三磅宇宙”(人脑重约1.5千克,约3磅)。人脑媲美宇宙,不仅因脑神经元数量与宇宙星系数量相近,还因其功能的超级复杂性。人类大脑是如此神奇和不可思议,因此,人们对模仿人类神经连接或突触工作方式的神经形态计算机电路愈发感兴趣。研究人员正在尝试使用柔软、灵活的有机材料来复制大脑的这种神奇之处,这些材料可以像生物神经元一样运作,有一天甚至可能能够与它们互连。

计算芯片(MCU)测试台架方案设计与试验验证

目的:为了解决计算芯片(MCU)应用前期,需针对每一款分别设计对应的开发板、进行外设的功能驱动测试、不具备通用性、制作PCB板周期长等问题。方法:设计一种标准模块化测试台架,并对通讯和外设进行实验验证。结论:该台架整体功满足设计要求,适应于所有相同封装的MCU,可为其测试提供一种可行方案。

国产芯片在材料计算模拟中的性能探究

第一性原理材料计算模拟是化学、物理、材料等科学研究的重要手段,发展国产计算芯片及建设软件生态是提升我国材料计算模拟效率的重要环节之一。文中以极端条件下金刚石的结构优化和电子结构计算为典型算例,探究维也纳从头算模拟软件包(VASP)在国产中央处理器(CPU)和国产图形计算加速卡(GPU)上的计算可靠性及运行效率。计算结果表明,国产CPU和GPU在VASP计算模拟的各种算法中关联的数学库呈现极好的稳定性和优异的计算效率。不同芯片计算平台下相同计算任务消耗的时间对比结果表明,国产CPU芯片在体系价电子数小于500的计算模拟体系中能够取得更好的计算性能,而国产GPU计算加速卡在体系价电子数大于500的计算模拟体系中能够取得显著的加速效果,最高加速是常用Intel CPU计算平台的42倍。国产材料计算模拟平台已趋成熟,能够在我国催化反应机理、半导体器件设计、材料极端物性等领域发挥重要作用。

类脑计算芯片与类脑智能机器人发展现状与思考

类脑智能是以计算建模为手段,受脑神经和人类认知行为机制启发,并通过软硬件协同实现的机器智能。类脑器件以及类脑机器人分别作为类脑智能研究的重要内容,其在类脑研究领域受到国内外学者的广泛关注。文章首先分析了类脑器件与计算系统中的类脑芯片和类脑机器人的发展现状和应用前景,重点探讨了类脑芯片在模拟人脑神经元模型和认知计算方面,以及类脑机器人在感知控制和智能生长方面的研究内容。然后,文章介绍了在中科院先导专项支持下,我国在这一方面的初步研究进展以及未来发展方向。最后,针对现有研究中遇到的问题,文章对类脑计算芯片与类脑智能机器人的进一步研究提出了建议,并指出未来研究在仿人运动模型、类人神经运动控制、人机协同的智能机器人控制等方面有望取得重大突破。

两种可信计算芯片的研究与分析

可信计算芯片是可信计算的核心部件,承担着对可信计算平台软硬件系统的完整性度量、完整性报告和可信存储等任务。目前,国外可信计算芯片大多采用国际可信计算组织的可信平台模块TPM规范,而国内可信计算芯片依据的是可信平台控制模块规范。文中从芯片的主要功能、组成结构、接入方式和工作模式等方面,研究和分析了两类常见可信计算芯片,最后讨论了可信计算芯片面临的各种挑战。

迄今最快AI芯片拥有4万亿个晶体管

据美国趣味科学网站2024年3月14日报道,美国芯片初创企业Cerebras Systems推出了全新的5 nm级“晶圆级引擎3”(WSE-3)芯片。该公司官网称,这是目前世界上运行速度最快的人工智能(AI:Artificial Intelligence)芯片,将此前纪录提高了1倍。WSE-3拥有4万亿个晶体管,也使其成为迄今最大的计算机芯片,专门用于训练大型AI模型,未来也有望用于目前正在建设中的“秃鹰银河3号”AI超级计算机。

集成式计算机芯片水冷系统的研究

为了实现计算机芯片散热静音、高效的目的,研制了一种新型的、以双腔并联压电泵为动力源的计算机芯片水冷散热系统,解释了双腔并联压电泵的结构及工作原理,应用流体动力学、传热学等理论阐明了水冷散热器的设计方法.采用有限元分析软件对散热器进行了热量分布仿真,通过实验的方式,测试了水冷系统内部流量及风扇对计算机芯片散热效果的影响规律.通过与现有芯片CPU Cooler系列风冷散热器的对比实验,发现该水冷系统的散热效率较高,在相同工况、加热功率60 W时,研制的集成式水冷系统所冷却的模拟芯片加热器的热平衡温度比CPU Cooler冷却时的温度低6℃,而到达热平衡的时间却缩短了35 min.

压电泵为动力源的计算机芯片水冷系统研究

介绍了压电泵为动力源的计算机芯片水冷系统及系统中所用的四腔串并联压电泵的工作原理及构成。搭建了实验测试系统,评价了该水冷系统的冷却效果,并用实验验证了组成水冷系统的各部件及冷却液性能对芯片冷却效果的影响,提出了各部件的设计原则。该文为计算机芯片散热提出了一条新的有效途径。

计算机芯片冷却技术的现状与发展

计算机芯片集成度的提高受到因电子元器件发热而引起的热障所限制,芯片冷却问题成为影响计算机进一步发展的关键因素之一。综合国内外的研究情况,介绍了现有各类计算机芯片冷却技术的原理、特点及应用情况,并讨论了其优缺点及有待解决的关键问题。

基于微喷射结构的计算机芯片冷却试验研究

在计算机芯片冷却方式中,喷液冷却比风冷和微槽道液冷效率高,冷却效果好。普通机械泵及压电薄膜泵无法满足微孔尺度的微小化带来的高驱动压力问题。利用叠堆式压电陶瓷作为致动器,设计了一种基于叠堆式压电陶瓷驱动流体进行喷射冷却的冷却器,进行了同一驱动参数下微孔数量与尺度配比冷却实验研究,试验结果表明:相同面积的微喷板上采用多数量小孔径结构的微喷冷却器具有较佳的冷却效果。

基于8086单芯片计算机的嵌入式Linux操作系统移植

针对"微型计算机原理及应用"和"微型计算机原理与接口技术"等课程实验平台与实验手段不足等问题,提出基于8086单芯片计算机的嵌入式Linux操作系统移植.通过分析8086单芯片计算机平台及嵌入式Linux操作系统移植方法,利用交叉编译环境通过对Linux内核及文件系统的移植为8086微处理器平台提供操作系统的支持.移植结果表明,嵌入式Linux操作系统的移植减少了复杂嵌入式产品的开发难度和开发周期,减少了系统设计中的重复劳动,提高了系统设计效率.

类脑计算芯片技术发展及军事应用浅析

随着智能时代对大规模数据处理的要求越来越高,摩尔定律下的处理器集成器件数量越发接近极限,当下急需通过架构的变化以应对大数据的需求。类脑计算芯片结合微电子技术和新型神经形态器件,模仿人脑神经系统计算原理进行设计,旨在突破“冯·诺依曼瓶颈”,实现类似人脑的超低功耗和并行信息处理能力。

基于IIC协议的计算机对芯片的控制

IIC协议广泛应用于计算机与芯片、芯片与芯片的通信中,通过芯片的IIC接口,计算机可以监测、控制芯片工作状况,本文分析了IIC总线及其协议规范,并设计了计算机与芯片IIC通信的接口电路,对实现计算机与芯片通信很有意义。

基于X86单芯片计算机的BIOS软件设计

文章设计了一款基于X86单芯片计算机的BIOS软件,通过分析SD卡的底层寻址方法,并参考SD卡的SPI协议设计BIOS软件;通过设置中断、调用中断,完成BIOS对SD卡的初始化操作和读写操作;将编译后的BIOS的机器码烧写进FPGA开发板片上存储器,调用开发板资源实现计算机的硬件电路部分;执行BIOS机器码指令读取SD卡的引导扇区,实现从SD卡启动FreeDOS操作系统。

计算机芯片散热技术的最新研究进展及其评价

近年来,随着计算机芯片功耗和工作温度的飙升,计算机芯片散热技术成为研究的热点,各种各样的计算机芯片冷却方法和设备也像雨后春笋般蓬勃地发展起来。在分析当前计算机芯片发展趋势、芯片散热需求和芯片散热技术研究趋势的基础上,从传统和新兴两方面对典型的芯片冷却技术进行详尽的评述,并对这些技术和方法未来的研究方向和发展前景进行展望。