壁仞科技首款通用GPU芯片创全球算力新纪录   采用Chiplet技术

“全球通用GPU算力纪录，第一次由一家中国企业创造。”在壁仞科技发布会上，壁仞科技创始人、董事长、CEO张文宣布，中国的通用GPU芯片正式迈入“每秒千万亿次计算”新时代。

壁仞科技创始人、董事长、CEO张文   图片来源：壁仞科技官网

8月9日，壁仞科技在上海发布首款通用GPU芯片BR100，创出全球算力纪录，16位浮点算力达到1000T以上、8位定点算力达到2000T以上，单芯片峰值算力达到PFLOPS级别。BR100的正式发布，标志着中国企业第一次打破了此前一直由国际巨头保持的通用GPU全球算力纪录。

除了广受关注的BR100通用GPU芯片之外，壁仞科技还正式发布了自主原创架构——壁立仞，创造全球性能纪录的OAM服务器——海玄，以及OAM模组——壁砺100，PCIe板卡产品——壁砺104，以及自主研发的BIRENSUPA软件平台。

创全球算力新纪录

算力将成为数字经济引擎和智能社会基石。随着GPU的可编程性不断增强，GPU的应用能力已经远远超出了图形渲染，部份GPU被用于图形渲染以外领域的计算成为通用GPU。

据悉，通用GPU芯片BR100是壁仞科技首款通用GPU芯片产品。该芯片针对AI训练、推理，以及更广泛的通用计算场景而设计，主要应用于数据中心部署场景，兼具高算力、高能效、高通用性等特点，创出全球算力纪录，峰值算力达到国际厂商在售旗舰产品3倍以上，创下国内互连带宽纪录。

综合来看，其旗舰产品BR100有8项核心特性：

1.先进制造及封装技术：采用7nm制程工艺，在1074mm²芯片面积上集成了770亿颗晶体管，并应用了前沿的Chiplet与2.5D CoWoS封装技术，能够兼顾高良率与高性能。

2.高性能及高能效比：核心性能媲美英伟达最新推出的旗舰计算产品H100 GPU，较英伟达A100算力提升3倍以上。

3.多数据精度支持：除了原生支持FP32、BF16、FP16、INT8等主流数据精度外，还支持壁仞原创定义的TF32+数据精度。与TF32相比，TF32+在满足相同动态表示范围的前提下，增加了5位尾数（mantissa），可实现比TF32更高的数据精度与吞吐性能，适用于大量的乘加计算。

4.先进内存系统：64GB HBM2e片外内存，数据速率高达3.2Gbps，带宽高达1.64TB/s，总计位宽4096bit。

5.先进互连系统：原创BLink高速GPU互连技术，采用最新高速serDes技术，支持8卡点对点全互连，聚合带宽达512GB/s，创国内互连带宽纪录；采用最新一代主机接口PCIe 5.0并率先支持CXL 2.0通信协议，双向带宽高达128GB/s。

6.安全虚拟实例（SVI）：最高支持8个独立实例，每个实例物理隔离并配备独立的硬件资源，可独立运行。

7.国密安全规范：专用硬件加解密IP，支持 AES等常用安全加密算法，符合国密一级安全规范。

8.OCP规范硬件系统：符合OCP规范的OAM模组，最高支持550W TDP风冷散热，并在通用UBB主板上实现8卡点对点全互连。

“壁立仞”芯片架构

BR100之所以能够实现国际领先的算力，最底层的支撑来源于自主原创的芯片架构。针对通用大算力GPU面临的内存墙、功耗墙、并行性、互连和指令集架构等挑战，壁仞科技原创设计了训推一体芯片架构“壁立仞”，并为其通用GPU打造了完备的BIRENSUPA软件开发平台。

在发布会上，壁仞科技联合创始人、CTO洪洲，详细介绍了原创架构——壁立仞，“壁立仞架构以数据流为中心，对数据流进行深度的优化，通过六大技术特性，比较完整地解决了数据搬移的瓶颈和并行度不足的问题，使得BR100芯片在给定的工艺下实现了性能和能效的跨越式进步。”

壁仞科技团队在微架构上，以通用计算核的设计为中心，搭配强大的张量计算引擎，来进行加速计算；同时采用自研指令集，以更高效地实现各功能运行。

具体来看，BR100有32个SPC流式处理器簇，每个SPC有16个EU执行单元，每4个EU可配置成1个CU计算单元，每个SPC共4096个线程。而每个EU有16个通用流式处理器，同时包含采用脉动3D GEMM架构的专用张量引擎。

BR100总计拥有8192个通用流式处理器、512组专用张量加速引擎，共128K个线程，配备256MB分布式共享L2级缓存，支持多SPC间数据共享，并可配置成大容量的scratchpad，还能支持不同层次的近存储计算。

其自研的GPGPU架构及指令集搭配多级缓存架构，可实现大模型训练下的数据重用；基于NoC的通讯架构，支持共享数据多播机制，可以与分布式缓存配合实现高效通信，大大减少对片外带宽的需求，并大幅降低功耗。

采用Chiplet技术

除了架构设计外，BR100还采用了许多业界领先的芯片技术，包括风头渐盛的chiplet。洪洲向芯东西解释说，对于可明确划分功能模块的芯片，或在公司产品线非常丰富、产品线之间可重复使用特定模块的情况下，采用自研chiplet方案进行SoC功能模块的复用可以缩短设计周期、降低设计成本并大幅提升良率。这要求芯片设计团队具备对高速接口、大芯片封装有丰富经验。

值得关注的是，BR100芯片采用了Chiplet与2.5D CoWoS封装技术，突破了大尺寸芯片制造与封装中的光罩尺寸限制问题，做到高良率与高性能的兼顾。据介绍，这是国内率先采用Chiplet技术、率先采用新一代主机接口PCIe 5.0、率先支持CXL互连协议的通用GPU芯片。

“BR100采用了Chiplet设计理念，让芯片总面积可以突破光罩尺寸对单芯片面积的限制，集成更多的算力和通用性逻辑；此外，通过缩小单个计算芯粒的面积，还可以同时提升产能与良率，进而极大地降低硅片的成本，并支持更灵活的产品策略。”洪洲介绍。

壁仞科技联合创始人、CTO洪洲   图片来源：壁仞科技官网

壁仞科技还现场发布了壁仞科技BR100系列的另一款产品BR104，该款芯片同样基于壁立仞架构，拥有1个计算芯粒，性能约为BR100的一半，同样超越了国际厂商的在售旗舰产品。

“Chiplet设计让我们可以通过一次流片，同时得到两种芯片，大大加快了迭代速度，同时覆盖不同层级的市场。”洪洲表示。

据悉，壁仞科技创立于2019年，致力于研发原创性的通用计算体系，建立高效的软硬件平台，同时在智能计算领域提供一体化的解决方案。从发展路径上，壁仞科技将首先聚焦云端通用智能计算，逐步在人工智能训练和推理、图形渲染等多个领域赶超现有解决方案，实现国产高端通用智能计算芯片的突破。截至目前，壁仞科技已完成B轮融资，总融资额超50亿元人民币，屡屡刷新半导体领域融资速度及融资规模纪录，成为成长势头最为迅猛的“独角兽”企业。

本文内容参考壁仞科技官网、芯东西综合报道