又有新的“中国芯”？清华造出这颗全球第一芯片，究竟有多领先？

前段时间，华为Mate60火爆全球，大家都在高喊“遥遥领先”，因为它是带着“中国芯”而生的。

近日又一组新闻震惊世界，清华大学研究团队耗费11年，突破外国的“卡脖子”技术，研制出全球首颗忆阻器存算一体芯片，在这一领域可以说做到了世界领先，满满的中国自豪感！

很多网友表示非常自豪，但确实有些看不懂这些专业名词，今天让我们一起来了解一下，忆阻器存算一体芯片究竟是什么？到底牛在哪里呢？

我国为什么要巨资巨力研究存算一体芯片？

本次清华大学研究出的是“全球首款，全系统集成，支持高效片上学习的忆阻器存算一体芯片”。

据悉，清华大学关于这项研究已经进行了11年，由吴华强教授、高滨副教授牵头，带着一群年轻科研人员，攻克多个“卡脖子”核心技术，开启了新一轮“智算时代”，这不仅是中国的突破，更是世界的进步。

我们花了74年走出战争阴霾走向世界前列，为什么独独在芯片领域巨资投入巨力深耕呢？

首先就是因为我们的国家需要强盛，而非处处受限。当华为携带“麒麟芯片”走向国际前沿时，美国48家集团俱乐部主席斯蒂芬·佩里就说过：“美国封锁芯片，只会激励中国人更快地造出自己的芯片”

事实正如他所说，没有一个国家是甘落人后的，更没有一个国家是甘受人欺的，美国仗着自己的芯片技术成熟，五轮制裁华为，举全国之力打击华为，为什么？就是因为华为代表着中国高科技的发展，它让老美害怕了。

然而美国还是不了解中国人，就是因为美国无休止的强压手段，逼着“中国芯”全速前行，在美国还没清醒的时候，轰然面世，打了美国一个措手不及。

这说明什么？国家需要科技强盛，国家需要赶超技术，只有这样，才不会处处被人卡脖子，只有这样才能把发展的命脉握在自己手中。

如今的“忆阻器存算一体芯片”在中国横空出世，11年长征没有一步白走的路，这标志着中国芯片正在迅速崛起，即将摆脱某些国家的控制，走出属于中国自己的路。

其次是科学领域全速发展，全世界都在寻求突破瓶颈。随着科技现代化发展，AI人工智能已经逐步走进日常生活中，但是传统的冯诺依曼“算力”已经远远跟不上AI智能所需。

据专家透露，AI智能在算力上的需求是爆炸式增长，每4个月就会翻一倍，但是传统的算力却在趋于饱和，这就产生了发展的矛盾。

此前，美国英特尔为了运行AI智能人工算法GPT-3，斥资5亿美元打造超算中心花费几千万电费，使尽浑身解数而不得，核心原因就是：运用传统的存算分离的算力，无法跟上AI智能的发展需求。因此，从人类科技发展的需求阶段而言，也需要深入研究，突破算力瓶颈。

我国之所以在芯片领域不遗余力，十年如一日，横向原因是国与国之间的竞争迫使我们更强大，纵向原因则是人类科技进步的必然结果，我国必当争先。

忆阻器存算一体芯片是什么？有哪些作用？

原因大致了解后，我们就来说说这款芯片是什么，厉害在什么地方。

该芯片被称为“全球首款全系统集成支持高效片上学习的忆阻器存算一体芯片”这里我们着重看两个关键词：“高效片上学习”和“存算一体”

高效片上学习，就是说机器的学习过程将直接在硬件端完成。忆阻器就是记忆电阻器，机器学习是指计算机模拟或者直接实现人类行为的过程，比如自动驾驶，本来需要人类自己开车，现在机器可以通过模拟驾驶行为，代替人类驾驶，这就是机器学习的成果。

但很可惜，之所以很多模拟学习场景还不能普及，是因为数据算力跟不上，还需要大力投入研究。

传统计算机的学习过程比较复杂，以电脑为例，传统电脑学习的基础数据都在内存上，当它需要学习时，就需要将内存里的数据传到CPU进行计算，计算完毕后再回到内存里。

也就是说现在电脑的计算过程，数据是在内存和处理器之间来回跑的，这就必然会导致中间产生大量的能耗，据统计，现有的冯诺依曼架构下的计算，60%的能耗都花费在搬运数据而非提升算力。

所以当AI智能出现，需要更高效快速的算力来支撑其场景的运用，传统高能耗的算力就显得非常吃力了。

我国研究的这款忆阻器存算一体芯片的出现，为算力瓶颈提供了新的发展路径，实现片上学习的能耗仅需传统工艺集成电路的3%，绝对具有满足人工智能所需高算力的潜力。

该芯片实现了存算一体，即数据在计算过程中不需要两头跑了，而是在同一块芯片上实现了存储和计算两个步骤，省下来的能耗全部用来提升算力速度和精度，大大提升了计算效率，这就突破了传统的存算分离的计算瓶颈。

这样我们能理解这款芯片强在哪里，它成功地将数据计算从传统的“存储-计算-存储”多板块串联计算，变成了“存储+计算”的一体化计算。

一块芯片解决多个流程，大大降低能耗，提高准确率，同时具备强适应性和强通用性，就像人类大脑一样可实现光速计算和存储，目前是全球首例，值得国人骄傲。

未来，这款芯片将在很多领域发挥重要作用，包括在手机、电脑等智能终端设备上，也会应用到各个边缘计算场景，如汽车行业的自动驾驶场景、智能养机器人养老服务场景等等。

当然，这款芯片的研制历经11年，期间也遇到了很多困难。

譬如忆阻器的大规模集成器材选择、架构组建、集成制程等过程耗费了团队很多精力，从算法到架构到电路再到器件，针对各个环节的协同优化，付出了极大的努力，最终才实现了高效的硬件系统。

忆阻器存算一体芯片在世界各国眼中是怎样的？

当清华公布忆阻器存算一体芯片研发的最终成果后，国际上出现了各种声音，尤其是美国。

一位美国博主承认，这种芯片的出现很可能将替代英伟达公司的GPU系统来计算AI人工智能，但是，中国能不能让这种芯片走出实验室实现量产，是不是可以跟当下普及的冯诺依曼架构彻底融合，都是中国将面临的巨大难关。

也有美国网友说拜登应该直接跟中国合作分享该技术；当然他们更担心，这种技术未来将应用在军方。

欧洲各国网友则半嘲笑似的调侃，美国五角大楼是不是又要闭关开会了？但开会也不管用，阻止不了中国芯片的前进。

东南亚网友和印度网友则表示中国做得好，并建议自己的国家，如果我们阻止不了美国的封锁，那就破釜沉舟做出自己的东西直接打破他的封锁。

还有更多的网友目前还不能彻底理解这种芯片究竟牛在什么地方，陷入了无休止的奇葩讨论中不可自拔。

但无论如何，我们都以清晰，清华忆阻器存算一体芯片的研制成功，已经将中国芯片推向世界，芯片再也不会成为他国欺凌的手段，而我国的进步也让世界看到中国人才与科技逐步强大和中国人不屈不挠的精神。

正如钱学森所说，中国人手中必须有锋利的剑，因为没有宝剑跟有宝剑但不伤人是完全两码事。

参考资料：

1.《清华团队研制出新款忆阻器存算一体芯片》：

http://news.e23.cn/guonei/2023-10-11/2023A1100266.html

2.《清华大学研制出全球首颗支持片上学习忆阻器存算一体芯片

》：

https://t.cj.sina.com.cn/articles/view/1826017320/6cd6d028020019dcg